【创新设计】高考生物一轮复习 教师用书 第三单元 第4讲现代生物进化理论 新人教版必修2.doc

第4讲现代生物进化理论知识点一现代生物进化理论的由来想一想：(1)什么叫自然选择？(2)生存斗争的内容包括哪些，其结果有何意义？知识点二现代生物进化理论的主要内容议一议：为什么个体不是生物进化的基本单位而是种群？知识点三共同进化与生物多样性的形成看一看：物种的形成一定要经过地理隔离吗？判断正误1过度繁殖是选择的基础；生存斗争是选择的手段；适者生存是选择的结果()。2种群基因库是不断变化的()。3只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料()。4生物进化的实质是种群基因型频率的定向改变()。5地理隔离不一定导致新物种形成，但新物种形成一定要经历生殖隔离()。6生物与生物之间相互选择而共同进化，但生物与环境之间只能单向选择，不能共同进化()。观察比较拟态：进化的杰作仔细观察图a、图b，在大自然中你能分的清晰吗？图a 图b拟态：拟态和伪装是生物的保护性适应。小黄蜂(a)和无毒食蚜蝇(b)的颜色和体型很相似，捕食者会同时避开这两种昆虫。学习笔记： 自我校对：用进废退获得性遗传神创论和物种不变论过度繁殖生存斗争遗传和变异适者生存生物进化基因水平种群同种生物全部等位基因基因突变染色体变异基因重组自然选择可育后代种自由交流不同相互交配可育后代同一地理上种群生殖隔离基因物种生态系统化石想一想：(1)达尔文把生物在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择。它是通过生存斗争来实现的。(2)生存斗争包括：生物与无机环境的斗争、种内斗争和种间斗争三个方面。生存斗争的结果对某些个体的生存不利，但对整个物种的生存是有利的，并推动生物的进化。议一议：种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传，因此研究生物进化，仅研究个体是否与环境相适应是不够的，还必须研究种群基因组成的变化。看一看：不一定。通常情况下，物种的形成需经地理隔离，最后产生生殖隔离。但在特殊情况下，不需地理隔离也能产生生殖隔离，导致新物种的形成，如人工诱导多倍体的形成，可不经过地理隔离而达到生殖隔离。判断正误：1.2.3.4.5.6.,自然选择学说与现代生物进化理论自然选择学说1主要内容(1)在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程叫自然选择；(2)变异是不定向的，为生物的进化提供了原材料；遗传变异是生物进化的内因；(3)过度繁殖加剧了生存斗争，生存斗争是生物进化的动力；(4)自然选择是长期缓慢的过程，决定着生物进化的方向。2“自然选择学说”解释生物进化的模型模型解读(1)自然选择的对象直接对象是生物的变异性状(表现型)。间接对象是相关的基因型。根本对象是与变异性状相对应的基因。即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。(2)自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。(3)自然选择的动力：生存斗争。类型：包括种内斗争、种间斗争、生物与无机环境之间的斗争。意义：生存斗争对生物的某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并能推动生物的进化。原因：过度繁殖有限的生活资源。(4)自然选择的结果：适者生存，不适者被淘汰。(5)变异不定向与自然选择定向性。3历史贡献(1)较好地解释了生物的多样性和适应性。(2)相对系统地解释了生物进化的原因，揭示了生物的统一性。(3)使生物学摆脱了神学束缚。4局限性(1)未能对遗传和变异的本质作出科学的解释。接受了拉马克关于器官“用进废退”和“获得性遗传”的观点。(2)对生物进化的解释局限于个体水平。(3)强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发现象。本考点作为进化史资料有不可替代的地位，但高考单独命题的概率低，进化的命题侧重现代进化论。【典例1】(原创题)分析以下图解，回答相关问题。(1)图甲表示达尔文的物种形成解释模型，分析可知，其中的两个推论分别是：推论1：_。推论3：_。(2)生物的变异是不定向的，定向的_决定了生物进化的方向，达尔文论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释，但是这一学说存在一定局限性，如对遗传和变异的本质没有作出科学的解释、对进化原因的解释局限于_水平等。(3)某海岛上生活着一种昆虫，经调查其翅的长度和个体数的关系如图乙中曲线所示。气候变化，该海岛开始常刮大风，若干年后再进行调查，请绘制出最可能的翅长度和个体数的关系曲线：对这一现象的出现作出解释：_。解析(1)达尔文的物种形成解释模型由五个事实和三个推论组成，推论1是“个体间存在着生存斗争”，推论3是“有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型”。(2)变异是不定向的，自然选择定向决定进化的方向，达尔文的自然选择学说对进化原因的解释局限于个体水平。答案(1)推论1：个体间存在着生存斗争推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型(2)自然选择个体(1) 如右图海岛上常刮大风，翅长和翅短的变异个体以抗风和避风的方式可以避免大风将它们刮入大海而死亡。经长期选择，海岛上的该种昆虫的基因频率分别向着翅长和翅短的方向发展，翅长和翅短的个体数均多于中等翅长的个体数得分要诀本题的得分要点是回顾达尔文进化论观点的基本推理过程，并应用该推理过程作出事实分析。另外还要注意前后气候条件的变化以及利于在新环境下生存的生物特征。【训练1】下列叙述中符合达尔文自然选择学说原理的是()。a食蚁兽具有长舌，是因为它长期舔食树缝中的蚂蚁而反复不断伸长的缘故b害虫抗药性的增强，是因为杀虫剂使害虫产生抗药能力，并在后代中不断积累c狼和鹿通过捕食和被捕食的关系进行着相互选择，结果狼和鹿的奔跑速度都变快d现在人们都生活在不同的人工环境中，因此人类的进化不再受到自然选择的影响解析a项内容反应的是拉马克的用进废退学说；害虫的抗药性并不是使用杀虫剂才出现的，抗药性的产生是随机突变的结果；狼和鹿之间相互选择共同进化，反映出了达尔文的自然选择学说；人类无论生活在何种环境都要受自然选择的影响。答案c,现代生物进化理论一、主要内容1种群是生物进化的基本单位概 念定 义外延种 群生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群；种群是繁殖和进化的基本单位无生殖隔离；同一区域基因库一个种群中全部个体所含有的全部基因种群内所有个体、所有细胞的所有基因2.突变和基因重组产生生物进化的原材料可遗传变异的三个来源：基因突变、基因重组和染色体变异(基因突变和染色体变异合称突变)。由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。3自然选择决定生物进化的方向变异是不定向的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化提醒自然选择的实质：定向改变基因频率。变异与环境的关系：变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不是影响变异的因素，不要夸大其作用，通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来，其余变异遭到淘汰。例如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，而不是使害虫产生抗药性。4隔离与物种的形成(1)物种形成的三种典型模式渐变式如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。骤变式主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离(基因频率改变)。此种方式多见于植物。人工创造新物种通过植物体细胞杂交(如番茄马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。(2)新物种形成的标志生殖隔离新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种方式都需要达到生殖隔离。二、现代生物进化理论与达尔文进化论的比较1共同点都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。2不同点(1)达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论克服了这个缺点。(2)达尔文的进化论研究生物个体的进化，而现代生物进化论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。(3)现代生物进化理论认为生物进化的实质基因频率的改变，从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。(4)现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。【疑难辨析】1生物进化和物种形成的区别内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现基因频率改变变化后的生物与原生物的关系新物种形成，生殖隔离，质变生物进化，基因频率定向改变，量变二者联系只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化2.种群和物种的区别(1)物种是自然状态下能够交配并产生可育后代的一群生物，一个物种可能在不同地点和时间形成不同的种群。(2)种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离。(3)判断生物是不是同一物种，如果来历不明，形态结构相似，可靠依据是是否存在生殖隔离。若存在生殖隔离，则不是同一物种。三、共同进化与生物进化的大致过程1共同进化在物种与物种之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响中不断进化和发展。2生物进化的历程生物进化的趋势：从原核生物到真核单细胞生物，再到真核多细胞生物；从异养生物到自养生物；从厌氧生物到需氧生物；从无性生殖到有性生殖；从低等到高等；从水生到陆生。本考点常以选择题形式考查进化的基本理论观点，以综合型的非选择题形式考查考生运用现代生物进化理论在具体情境中的分析、应用能力。考题逐渐从考点较单一的选择题向联系前后知识、综合性较强的非选择题发展。【典例2】(2011福州市调研)图1显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型，a和a这对等位基因没有显隐性关系，共同决定甲虫的体色，甲虫体色的基因型和表现型如图2所示，请据图回答下列问题。(1)不同体色的甲虫体现了生物多样性中的_多样性。(2)在种群中出现了基因型为aa的甲虫，a基因最可能的来源是_，该来源为生物进化_。aa个体的出现将会使种群基因库中的_发生改变。(3)图中箭头表示通过迁移，两个种群的基因库之间有机会进行_。由此可知，种群1和种群2之间不存在_。(4)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例，可以初步推测出处于工业污染较为严重的环境中的是哪个种群？_，该环境对甲虫的生存起到了_作用。解析(1)生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，不同体色的甲虫体现了生物的基因多样性。(2)出现的新基因一般是基因突变的结果，a基因最可能的来源是基因突变，该来源为生物进化提供原材料。aa个体的出现将会使基因库中的基因频率发生改变。(3)图中箭头表示两个种群的基因库之间有机会进行基因交流，从而说明种群1和种群2之间不存在地理(生殖)隔离。(4)两个种群中，种群1中基因型为aa的黑色个体明显比种群2中多，说明该种群所处的环境工业污染较为严重，这样的环境对甲虫起到了选择作用。答案(1)基因(2)基因突变提供原材料基因频率(3)基因交流地理(生殖)隔离(4)种群1选择本题的得分要诀是：首先要明确等位基因在决定性状的遗传方式时存在某些特殊性，题中a基因个数的多少决定甲虫体色的深浅程度；其次答题时需要完整地理解题干情境；另外，识图时要注意各种基因型甲虫的个体特征，用适者生存的原理思考问题是解答本题的关键。【训练2】(2011江苏卷)根据现代生物进化理论，下列说法正确的是()。a自然选择决定了生物变异和进化的方向b生物进化的实质是种群基因型频率的改变c种群内基因频率的改变在世代间具有连续性d种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小解析生物的变异具有不定向性，所以a选项错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以b选项错误；种群基因库在世代之间传递，所以c选项正确；种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增加，所以d选项错误。答案c【训练3】(潍坊质检)能影响基因频率改变的因素有()。基因突变染色体变异自然选择隔离a b c d解析引起种群基因频率改变的因素有：突变、基因重组、自然选择、迁移和隔离等。答案d,基因频率和基因型频率比较及计算1比较概 念定 义外 延基因频率一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率进化的实质是种群基因频率的改变基因型频率指群体中具有某一基因型的个体所占的比例，其计算公式为：100%基因型频率改变，基因频率不一定改变2.计算(1)常染色体遗传方式设有n个个体的种群，aa、aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3，a、a的基因频率分别用pa、pa表示，aa、aa、aa的基因型频率分别用paa、paa、paa表示，则：papaapaapapaapaa由以上公式可得出下列结论：在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。一个等位基因的频率该等位基因纯合子的频率杂合子的频率。(2)伴x染色体遗传方式在一个工厂中，男女职工各100名，女性中，色盲基因(xb)携带者为5人，色盲患者为1人；男性中色盲患者为8人，则xb的基因频率为：100%5%。提醒xy型性别决定生物，基因在x染色体上，y染色体上无等位基因，计算时只计x染色体上的基因数不考虑y染色体。zw型性别决定也是这样。已知人群中，伴x隐性男性患者的比例为p，则可认为这个人群中此基因频率为p，由此可计算女性中患病的频率为p2。例色盲：男性中发病率7%，女性中发病率为(7%)20.5%。(3)哈代温伯格定律成立前提a种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。计算公式a当等位基因只有两个时(a、a)，设p表示a的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型aa的频率为p2，aa的频率为2pq，aa的频率为q2。b当告诉基因型aa的频率为x%时，则a的基因频率为，a的基因频率为1。aa基因型频率为(1)2；aa基因型频率为2(1)。基因频率及基因型频率的计算是高考考查的重点，旨在考查考生在理解相关知识的基础上，灵活运用公式进行推理计算的能力。考查形式以选择题为主，并有向综合性非选择题发展的趋势。【典例3】(2011广东卷)登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。(1)将s基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达s蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带s基因的载体导入蚊子的_细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出_、_和_。(2)科学家获得一种显性突变蚊子(aabb)。a、b基因位于非同源染色体上，只有a或b基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊(aabb)与野生型雌蚊(aabb)交配，f1群体 中a基因频率是_，f2群体中a基因频率是_。(3)将s基因分别插入到a、b基因的紧邻位置(如下图)，将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代_，原因是_。解析该题第一问考察基因工程的步 骤，目的基因导入动物细胞采用显微注射法，受体细胞一般是受精卵，目的基因检测的方法有三种，即dna水平、mrna水平和蛋白质水平。第二问考察了在一定条件下基因频率的计算， f1群体中都是雌雄个体的基因型是aabb，所以a基因频率是50%，而f2群体中，根据条件可知，只有基因型都是a_b_和aabb的个体才能存活，其中为aabb，aabb，aabb, aabb，aabb，所以，为aa，aa，aa，计算可得a基因频率是60%。第三问是属于信息题，由题目中信息可知s基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达s蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制，由题中信息可知s基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达s蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。所以群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代减少。答案(1)受精卵s基因s基因转录的mrnas蛋白(2)50%60%(3)减少s基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达s蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制【训练4】(2010深圳调研)调查某校学生中某基因型为xbxb(42.32%)、xbxb(7.36%)、xbxb(0.32%)、xby(46%)、xby(4%)，则该校学生中xb和xb的基因频率分别是()。a6%、8% b92%、8%c78%、92% d8%、92%解析对于伴x染色体遗传的基因频率的计算应注意男性只统计一个基因，而女性则统计两个基因。故本题中若所有学生的基因总数为150个，则xb基因数为42.3227.3646138个，xb基因数为7.360.322412个。答案b,生物进化理论的综合应用1(2011重庆卷)2008年，在重庆武隆某地下洞穴的水体中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”。下列有关叙述，正确的是()。a盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果b种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素c洞内水体中溶解氧的增加将提高盲鱼种群的k值d盲鱼作为进化研究的材料体现生物多样性间接使用价值解析变异(基因突变)在前，(黑暗是环境)选择在后。环境决定生物进化的方向。种群密度不是生态因素而是种群的特征。水生生物的种群数量(k值)制约的主因素是水中的溶解氧。间接使用价值是生物的生态功能，科研价值是直接使用价值。答案c2(2010山东高考理综)下列符合现代生物进化理论的叙述是()。a物种的形成可以不经过隔离b生物进化过程的实质在于有利变异的保存c基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向d自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率命题立意本题考查对现代生物进化理论的理解和分析能力。解析新物种的形成必须要经过隔离，隔离是物种形成的必要条件，因此a错误；生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变，因此b错误；生物进化的方向是由自然选择决定而不是基因突变产生的有利变异所决定，因此c错误；自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率，因此d正确。答案d3(2010江苏卷)根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是()。a人工培育的新物种只能生活在人工环境中b生物进化的方向与基因突变的方向一致c冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害d受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代解析本题考查学生对现代综合进化论的理解。人工培育的新物种仍然可在自然环境中生存，a项错误。生物进化的方向取决于自然选择的方向，与变异方向无关，b项错误。冬季来临植物叶中可溶性糖含量增高，是因为相关酶因温度降低活性降低而使可溶性糖不能转化成其他物质导致，而非为防冻害而产生的变异，c项错误。受农药处理后种群的抗药性强的个体存活下来，与不抗药的个体相比，有更多机会通过繁殖将基因传递给后代，d项正确。答案d易错警示本题易错选c项，因细胞液浓度的增加，植物的抗性增加，与题干中的信息相符合，因此干扰性极强。含糖量增高可防止冻害，但含糖量增多是因酶活性所致不是因为防冻害而导致，两者不存在因果关系。做类似题目时，注意分析选项中的因果关系是否成立再进行判定对错。4(2010海南卷)下列符合现代生物进化理论的叙述是()。a物种是神创的b物种是不变的c种群是生物进化的基本单位d用进废退是生物进化的原因答案c,基因频率及其计算5.(2011海南单科，20)某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物，两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是()a乙物种的灭绝必然导致甲物体的灭绝，反之亦然b在长期进化中，甲、乙两物种必然互为选择因素c甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变，反之亦然d甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变解析由于生态系统具有自动调节能力，生物的食物来源一般不唯一，所以当一种物种灭绝时，并不一定导致另外一种物种灭绝；甲、乙两物种为捕食关系，这是在长期进化中形成的；基因突变受到物理因素、化学因素和生物因素等共同影响，而捕食关系不可能引起另一物种发生基因突变，捕食关系可对性状起到选择作用；甲、乙两物种数量长期保持稳定，不能说明这两个种群的基因频率没有发生改变。答案b6(2010全国，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因a、a频率的叙述，错误的是()。a在某种条件下两种基因的频率可以相等b该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关c一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境d持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零解析本题考查生物进化过程中基因频率变化的相关知识，意在考查考生对生物进化实质的把握和理解。等位基因a、a的频率可以相等；基因频率的变化与自身的遗传变异也有关；频率高的基因控制的性状更能适应环境；在持续选择条件下，可淘汰掉某种基因。答案b7(2010全国，4)已知某环境条件下某种动物的aa和aa个体全部存活，aa个体在出生前会全部死亡。现有该动物的一个大群体，只有aa、aa两种基因型，其比例为12。假设每对亲本只交配一次且成功受孕，均为单胎。在上述环境条件下，理论上该群体随机交配产生的第一代中aa和aa的比例是()。a11 b12 c21 d31解析在该群体中aa，aa，则配子a，a，则子代中aa，aa，aa(死亡)。则子代中aa和aa的比例是11。答案a8(2010天津卷)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967年中期停用。下图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。r表示杀虫剂抗性基因，s表示野生敏感型基因。据图回答下列问题。(1)r基因的出现是_的结果。(2)在rr基因型频率达到峰值时，rs、ss基因型频率分别为4%和1%，此时r基因的频率为_。(3)1969年中期rr基因型几近消失，表明在_的环境条件下，rr基因型幼虫比ss基因型幼虫的生存适应能力_。(4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中，最终频率最高的基因型是_，原因是_。解析(1)基因突变产生新基因，r基因的出现是基因突变的结果。(2)rs、ss基因型频率分别为4%和1%，则rr基因型频率为95%，r基因的频率为97%。(3)1967年中期停用了杀虫剂，在不再使用杀虫