【名师一号】高考生物 第26讲 现代生物进化理论的由来及其主要内容复习与学科能力课件.ppt

1 第五章现代生物进化理论第26讲现代生物进化理论的由来及其主要内容 2 教材基础回扣一 现代生物进化理论的由来1 拉马克进化学说 1 内容 1 用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因 2 意义 否定了 2 神创论和物种不变论 奠定了科学生物进化论的基础 3 对拉马克的评价 第一个提出比较完整的进化学说的科学家 是生物进化论的创始人 3 2 达尔文自然选择学说 1 内容 3 过度繁殖 生存斗争 4 遗传变异和适者生存 2 意义 使生物学第一次摆脱了神学的束缚 走上了科学的轨道 科学地解释了 5 生物进化的原因 以及生命现象的统一性 生物的多样性和适应性的原因 4 3 提出标志 物种起源 一书的出版 4 局限性 对遗传和变异的本质不能做出科学的解释 5 3 达尔文以后进化理论的发展 1 遗传和变异的研究已经从性状水平深入到 6 基因水平 2 自然选择作用的研究已经从以个体为单位发展到以 7 种群为单位 6 二 现代生物进化理论的主要内容1 种群基因频率的改变与生物进化 1 生物进化的基本单位是种群 种群 生活在一定区域的 8 同种生物的全部个体 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因 基因频率a 概念 在一种群基因库中 某个基因占 9 全部等位基因数的比率 b 调查方法 抽样调查 7 思考1 为什么进化的基本单位是种群 提示 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 还必须研究群体基因组成的变化 8 2 生物进化的原材料 突变 包括 10 基因突变和染色体变异 基因重组 3 生物进化的方向 由 11 自然选择决定 在自然选择的作用下 种群的基因频率会发生定向改变 导致生物朝着一定的方向不断进化 9 2 隔离与物种的形成 1 物种 能够在自然状态下相互交配并且产生 12 可育后代的一群生物 称为一个物种 简称种 2 隔离 概念 不同种群间的个体 在自然条件下基因不能 13 自由交流的现象 类型a 生殖隔离 14 不同物种之间一般是不能 15 相互交配的 即使交配成功 也不能产生可育后代的现象 10 b 地理隔离 16 同种生物由于 17 地理上的障碍而分成不同的 18 种群 使得种群间不能发生基因交流的现象 在物种形成中的作用隔离是物种形成的必要条件 19 生殖隔离的形成标志着新物种的形成 11 思考2 生物进化与物种形成是一回事吗 提示 不是一回事 进化的实质是基因频率发生改变 物种形成的实质是基因库差异到一定程度而产生了生殖隔离 生物进化不一定产生新物种 新物种形成一定发生了生物进化 12 3 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 概念 不同物种之间 生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展 原因 生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响 13 2 生物多样性 层次 20 基因多样性 物种多样性 21 生态系统多样性 形成原因 生物的进化 研究生物进化历程的主要依据 22 化石 3 生物进化理论在发展 14 考点迁移互动考点1自然选择学说的内容自然选择学说的内容包括 过度繁殖 生存斗争 遗传和变异 适者生存 各内容之间的关系可用以下图解表示 15 16 1 自然选择的对象 1 直接对象是生物的变异性状 表现型 2 间接对象是相关的基因型 3 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 17 3 自然选择的动力 生存斗争 1 类型 包括种内斗争 种间斗争 竞争 捕食等 生物与无机环境之间的斗争 2 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 4 两个方向 图示变异不定向 自然选择定向 18 5 自然选择的结果 适者生存自然选择的过程是一个长期 缓慢 连续的过程 由于生存斗争不断进行 因而自然选择也不断进行 通过一代代生存环境的选择作用 生物的变异被定向积累和加强 微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异 从而产生了适应特定环境的生物新类型 19 特别提醒 运用自然选择学说解释生物进化时要明确变异是自发的 是普遍存在的 并不是环境的改变引起的 环境仅是一个选择因素 变异在先 选择在后 一般来说 外界环境条件变化越剧烈 生物进化的速度越快 20 例析1 用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因是 a 使用抗菌素的剂量不断加大 病菌向抗药能力增强的方向变异b 抗菌素对病菌进行人工选择 生存下来的病菌都是抗药能力强的c 抗菌素对病菌进行自然选择 生存下来的病菌都是抗药能力强的d 病菌中原来就有抗药性强的个体 在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体 21 解析 病菌中有少量个体由于基因突变等原因 本身就存在着能够抵抗某种抗菌素的可遗传的变异 当人们使用抗菌素后 抗菌素对病菌起到一个选择作用 注意 这种选择不能称为人工选择 人工选择是向着对人类有利的方向进行的选择 绝大多数没有抗药性的个体死亡 少数产生了抗药性的个体生存下来 并遗传给后代 使后代亦具有了抗药性这一特性 这样经过多次用药后 病菌的抗药性越来越强 答案 d 22 互动探究1 1 由于蟹类的捕食 某种海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体比例逐渐增加 对这个现象的解释 正确的是 a 人工选择b 适者生存c 用进废退d 定向变异 解析 某种海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体的比例逐渐增加 说明具有较厚外壳的蜗牛能适应其生活环境 生物变异是不定向的 较厚的外壳是环境不断对该类型进行定向选择的结果 答案 b 23 互动探究1 2 家鸡起源于原鸡 现家鸡的年产卵量可达260个以上 而原鸡年产卵量仅12个 下列与此相关的叙述中 正确的是 a 原鸡在食物充足的饲养条件下产卵逐渐增多 并将此变异遗传下去b 发生了遗传物质变化的鸡蛋 孵化出了产卵量高的鸡 并被人工选择c 人工饲养条件能够满足原鸡多产卵的营养需求 从而使产卵量变多 24 d 家鸡的起源可以证明 生存环境的变化可导致生物性状的改变 解析 原鸡在食物充足的饲养条件下产卵多 该变异是由环境条件变化引起的不可遗传的变异 现在的家鸡产卵量高 是由于原鸡产生了遗传物质变化的受精卵 孵化出产卵量高的鸡 被人工选择保留下来 答案 b 25 考点2现代生物进化理论的主要内容1 种群是生物进化的基本单位个体携带的基因随个体死亡而从基因库中消失 但通过繁殖它把自身一部分基因传给了后代 通过突变使新基因进入了基因库 如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代 这个个体在进化上就没有意义 26 2 突变和基因重组产生进化的原材料 1 可遗传的变异来源于基因突变 基因重组以及染色体变异 其中染色体变异和基因突变统称为突变 2 变异是不定向的 只为进化提供原材料 而不能决定生物进化的方向 27 特别提醒 生物变异的不定向性是由基因突变的不定向性 基因重组的随机性和染色体变异的不定向性所决定的 基因突变产生新的等位基因 这就可能使种群的基因频率发生变化 突变的频率虽然很低 但一个种群往往由许多个体组成 而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因 所以在种群中每一代都会产生大量的突变 28 3 隔离与物种的形成 1 种群与物种的比较 29 30 二者的关系图解 31 2 隔离在物种形成中的作用隔离是物种形成的必要条件 包括地理隔离和生殖隔离 其实质是阻止生物之间的基因交流 仅有地理隔离不能产生新的物种 生殖隔离才是物种形成的关键 32 3 物种形成的两种方式 渐变式 33 爆发式 物种的形成主要是由异源多倍体以染色体畸变的方式形成新物种 一出现可以很快达到生殖隔离 34 物种形成不一定要经过地理隔离 但必须要形成生殖隔离 如人工多倍体 特别提醒 不同物种间都存在生殖隔离 物种的形成必须经过生殖隔离时期 但不一定要经过地理隔离 但是 在地理隔离基础上 经选择可加速生殖隔离的形成 所以经地理隔离 生殖隔离形成新物种是物种形成常见的方式 地理隔离及相应区域的自然选择 可使分开的小种群朝不同方向分化 形成各自的基因库和基因频率 产生同一物种的不同亚种 分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种 35 生殖隔离保持了物种间的不可交配性 从而也保证了物种的相对稳定性 种类见下图 36 地理隔离是物种形成的量变阶段 生殖隔离是物种形成的质变时期 37 4 物种形成与生物进化 38 特别提醒 判断生物是否属于同一个物种 依据是是否出现生殖隔离 即能否自由交配并产生可育后代 若出现生殖隔离 即不能交配或交配后产生不可育后代 则说明不是同一物种 判断种群是否进化的标准是看其基因频率是否发生了变化 若种群基因频率没有变化 则种群一定没有进化 39 例析2 下图是物种形成的一种模式 物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2 经过漫长的进化 分别形成新物种b和c 在此进程中的某一时刻 a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布 向d方向进化 下列有关叙述正确的是 40 a b和d存在地理隔离 所以一定存在生殖隔离b c和d不存在地理隔离 却可能存在生殖隔离c a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同 则b和d是同一物种d a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同 则c和d是不同物种 41 解析 a项中 b和d不一定达到生殖隔离 b项中 由于a1和a2的地理隔离 d和c有可能存在生殖隔离 c项中 a1中外迁群体与当时留居群体的基因频率相同 但与其进化而形成的b种群不一定相同 也可能达到生殖隔离 d项中 a1中外迁群体与当地a2种群的基因频率不相同 但如果只发生地理隔离 而没有发生生殖隔离 则c和d可能是一个物种 答案 b 42 互动探究2 1 2010 山东理综 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 43 解析 本题考查现代生物进化理论的主要内容 意在考查考生对现代生物进化理论的理解 掌握和运用能力 隔离是物种形成的必备环节 生物进化过程的实质在于种群基因频率的定向改变 自然选择决定生物进化的方向 答案 d 44 互动探究2 2 根据达尔文自然选择学说 图解如下 下列对现代生物进化理论的补充 完善等内容中 不正确的是 45 a 现代生物进化理论是在研究种群基因频率变化的基础上发展起来的b 种群是生物进化的基本单位c 物种形成包括突变和基因重组 自然选择 隔离三个基本环节d 种群中每个个体都含有该种群基因库的全部基因 46 解析 本题是对现代生物进化理论的考查 解答本题需要了解自然选择学说的主要内容 了解当时由于受科学水平的限制 自然选择学说无法了解遗传的本质和进化的实质 然后根据选项进行分析解答 47 逐项分析如下 答案 d 48 考点3基因频率和基因型频率比较及计算1 比较 49 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 50 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 1 2杂合子的频率 2 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 51 例如 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 52 特别提醒 计算成立的前提 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 1 常染色体计算公式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 53 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的基因型频率为 1 2 aa基因型频率为2 1 2 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 2 0 5 54 例析3 2011 厦门质检 在调查某小麦种群时发现t 抗锈病 对t 易感染 为显性 在自然情况下该小麦种群可以自由传粉 据统计tt为20 tt为60 tt为20 该小麦种群突然大面积感染锈病 致使易感染小麦在开花之前全部死亡 计算该小麦种群在感染锈病之前与感染锈病且开花之后基因t的频率分别是 a 50 和50 b 50 和62 5 c 62 5 和50 d 50 和100 55 解析 小麦种群中tt为20 tt为60 tt为20 所以t的基因频率为20 1 2 60 50 感染锈病后易感染小麦在开花之前全部死亡 所以感染锈病且开花之后tt tt的基因频率分别为1 4 3 4 t的基因频率是1 4 1 2 3 4 62 5 答案 b 56 互动探究3 2010 上海卷 某自花传粉植物种群中 亲代中aa基因型个体占30 aa基因型个体占20 则亲代a的基因频率和f1中aa的基因型频率分别是 a 55 和32 5 b 55 和42 5 c 45 和42 5 d 45 和32 5 57 解析 本题考查基因频率和基因型频率的计算问题 意在考查考生的推理计算能力 分析题中信息可知 aa基因型个体占50 则a基因频率为30 1 2 50 55 f1中aa的基因型频率为30 50 1 4 42 5 答案 b 58 考点4共同进化与生物多样性1 共同进化 1 共同进化 不同物种之间相互影响 生物生活于复杂的环境中 任何一个物种都不是单独进化的 其必然要和其他生物发生营养关系 在捕食与被捕食 相互帮助等关系下 它们共同发展 协同进化 增加了物种的多样性 59 生物与无机环境相互影响 生物能够适应一定的环境 也能够影响环境 生物与无机环境之间是相互影响和共同演变的 例如 最早的生物是厌氧的 光合生物的出现 使大气中有了氧气 为好氧生物的出现创造了前提条件 60 2 进化规律 61 生物进化的总趋势a 从结构上看 由简单 复杂 由原核细胞 真核细胞 由单细胞 多细胞 由无胚层分化 两胚层 三胚层等 b 从功能上看 由低等 高等 如 无性生殖 有性生殖 c 从生存环境上看 由水生 陆生 62 代谢的进化a 异养 自养 又包括光合作用 化能合成作用 b 厌氧 需氧 c 总趋势 厌氧异养 光能自养 需氧异养 63 2 生物多样性 1 内涵 三层次 64 2 相互关系 65 3 成因 生物与环境共同进化的结果 66 例析4 狼和鹿是捕食和被捕食的关系 从进化的角度分析下列说法 不正确的是 a 狼在客观上起着促进鹿发展的作用b 狼的存在有利于增加物种多样性c 鹿奔跑速度的加快可加速狼的进化d 鹿的进化速度比狼的进化速度快 67 解析 任何一个物种都不是单独进化的 不同物种之间在相互影响中共同进化和发展 狼和鹿互为对方的生物环境 对对方进行着选择 相互选择的结果使双方都朝着快速奔跑的方向进化 它们的进化速度是相当的 不能说谁快谁慢 答案 d 68 互动探究4 普通栽培稻是由普通野生稻进化而来的 下列叙述正确的是 多选 a 普通野生稻在进化过程中丧失了部分遗传多样性b 普通野生稻的遗传变异决定了普通栽培稻的进化方向c 落粒性突变对普通野生稻有利 对普通栽培稻不利d 普通野生稻含有抗病虫基因 是水稻育种的有用资源 69 解析 此题主要考查遗传变异和进化的相关知识 普通栽培稻是由普通野生稻经人工培育驯化以后 改变其遗传性状而来的 因此在进化过程中会丧失野生稻的部分遗传多样性 生物进化的方向是由自然选择或人工选择所决定的 遗传变异只提供进化的原材料 变异的有利性和有害性是相对的 落粒性突变有利于水稻的传播而不利于人对它的收获 普通野生稻含有抗病虫基因 作为育种的有用资源 是其直接使用价值的体现 答案 ad 70 技巧热点探究实验中的科学性原则实验是人为控制条件下研究事物 对象 的一种科学方法 是依据假设 在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获 解释的科学方法 科学研究的过程本身就是科学 并不是说研究的结论才是科学方法 因此 在实验设计中必须有充分的科学依据 科学性原则包括实验原理的科学性 实验材料选择的科学性 实验方法的科学性 实验结果处理的科学性 71 典例 生物进化的实质是种群基因频率的改变 其中影响种群基因频率的因素有很多 如自然选择 基因突变 基因重组 遗传漂变 生物个体的迁入迁出等 某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率的影响 选用了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验 已知果蝇的长翅 b 对残翅 b 为显性 基因位于常染色体上 他们的实验过程如下 a 选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交 获得子一代雌雄果蝇 72 b 让子一代果蝇连续自由交配5次 同时在每一代中都要除去残翅果蝇 c 当子六代所有长翅果蝇自由交配后 统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 d 根据残翅果蝇的百分比计算出b b基因在种群中的基因频率 得出结论 73 请分析回答 1 该实验过程的设计是否科学 请说出你的理由 答案 不科学 没有设计对照实验 74 2 若让你对此实验过程进行改进 请设计出改进后的步骤 选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交 获得子一代雌雄果蝇 将子一代分成性状数量完全相同的甲 乙两组 让甲 乙两组的果蝇分别连续自由交配5次 同时将乙组在每一代中都除去残翅果蝇 当子六代果蝇自由交配后 分别统计甲 乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 根据甲 乙两组中残翅果蝇的百分比 分别计算出甲 乙两组中的b b基因在种群中的基因频率 比较得出结论 75 3 请预期这种人工选择对种群基因频率的影响 答案 这种人工选择将导致b基因的频率增大 b基因的频率减小 76 思维导析 该实验设计的不科学之处在于没有设计对照实验 实验都应考虑实验原则 如对照原则 单一变量原则 等量原则等 所以实验应设计两组 让一组连续自由交配 另一组每一代都除去残翅果蝇 当第六代自由交配后统计子七代中长翅和残翅果蝇在种群中的百分比 这种人工选择将使b基因的频率增加 b基因的频率减小 77 应用 拓展某研究小组研究某地的两个湖泊 这一地区有时会发洪水 每个湖中生活着两种相似的鱼 红褐色和金黄色的 他们不清楚这两种鱼之间的关系 于是作出两种假设 如图所示 78 79 1 在假说甲和假说乙中 湖泊 和湖泊 中的两种鱼的祖先各是哪种鱼 答案 1 假说甲中 红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼 假说乙中 湖 中原来只有红褐色鱼 湖 中原来只有金黄色鱼 80 2 dna分析表明 湖泊 中红褐色鱼与湖泊 中红褐色鱼亲缘关系最近 这一证据支持哪个假说 答案 这一证据支持假说乙 3 假说甲是否符合当地实际情况 为什么 答案 不符合 因为假设没考虑当地 有时会发洪水 这一实际情况 81 4 什么证据可以帮助你确定湖泊 中的红褐色鱼和金黄色鱼不是一个物种 答案 如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交 或杂交后不能产生可育后代 说明它们不是一个物种 或若两种鱼杂交 存在生殖隔离 说明它们不是同一物种 82 高考模拟备选1 2009 广东 物种起源 出版已有150年 但依然深深影响着现代科学研究 达尔文 多选 a 提出了适者生存 不适者被淘汰的观点b 提出了用进废退的理论c 认为种群是生物进化的基本单位d 认识到变异广泛存在并能遗传给后代 83 解析 a d是达尔文提出的 b项提出用进废退理论的是拉马克 c项是现代生物进化理论的观点 答案 ad 84 2 2007 江苏高考 镰刀型细胞贫血症是一种遗传病 隐性纯合子 aa 的患者不到成年就会死亡 可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰 但是在非洲流行恶性疟疾 一种死亡率很高的疾病 的地区 带有这一突变基因的人 aa 很多 频率也很稳定 对此现象的合理解释是 a 杂合子不易感染疟疾 显性纯合子易感染疟疾b 杂合子易感染疟疾 显性纯合子不易感染疟疾c 杂合子不易感染疟疾 显性纯合子也不易感染疟疾d 杂合子易感染疟疾 显性纯合子也易感染疟疾 85 解析 在非洲流行恶性疟疾的地区 自然状态下的选择因素有两个 一是镰刀型细胞贫血症 一是恶性疟疾 同时选择的结果是保留了大量aa个体 不难得出杂合子不易感染疟疾的结论 前者淘汰的是aa个体 后者则淘汰的是aa个体 即显性纯合子易感染疟疾而死亡 答案 a 86 3 2007 北京理综 转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治 在大田中种植转基因抗虫棉的同时 间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物 供棉铃虫取食 这种做法的主要目的是 a 保持棉田物种多样性b 减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度c 使食虫鸟有虫可食d 保持棉田生态系统中的能量流动 87 解析 考查种群基因频率的改变 间隔种植少量非转基因棉花或其他作物 维持不具抗性棉铃虫的生存 使具抗性棉铃虫的比例较低 从而减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度 答案 b 88 4 探究题 科学家观察某种鸟的种群变化情况时发现 在繁殖季节有的雄鸟能够吸引6只雌鸟来到它的领土筑巢 有的雄鸟却 魅力不足 其领地中鸟巢的数量很少甚至没有 经过一段时间的观察 研究者认为雄鸟能否吸引雌鸟到它的领土筑巢 与雄鸟尾羽的长短有关 为了验证这一观点 研究人员做了一个有趣的实验 实验结果如下图所示 据图回答下列问题 89 90 1 将若干只尾羽毛长度相似且生长状况一致的雄鸟均分成a b c三组