高中生物考点12.现代生物进化理论的由来和现代生物进化理论的主要内容课件新人教版必修2.ppt

高考总复习 生物 第12讲现代生物进化理论的由来及主要内容 第七单元现代生物进化理论 高考总复习 生物 高考总复习 生物 考纲解读 1 自然选择学说的主要内容2 现代生物进化理论的主要内容3 种群 物种 基因频率 隔离等概念4 生物共同进化和生物多样性的形成 考向指南 本讲内容主要是以典型实例为载体考查现代生物进化理论的简介及自然选择学说有关内容的分析 应用等 如2008年江苏卷 山东卷 上海理综卷就有此类型考题出现 主要考查 1 现代生物进化理论的内容 基因频率的概念 自然选择在生物进化过程中的作用 隔离的概念和类型 以及物种形成的方式 2 生物多样性的形成 高考总复习 生物 一 拉马克的进化学说 进化学说的创史人拉马克的进化学说 用进废退学说 1 生物是由低等到高等逐渐进化的 2 生物各个适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传 用进废退学说 提出了生物是进化的 但用进废退和获得性遗传则缺乏事实依据 大多来自于主观推测 评价 高考总复习 生物 二 达尔文的自然选择学说 事实1 生物都有过度繁殖的倾向 事实2 物种的个体数能保持稳定 事实3 资源是有限的 推论1 个体间存在生存斗争 事实4 个体间普遍存在差异 变异 事实5 许多变异是可以遗传的 推论2 具有有利变异的个体生存并留下后代的机会多 推论3 有利变异逐代积累 生物不断进化成新类型 高考总复习 生物 1 自然选择学说的主要内容 过度繁殖 生存斗争 遗传变异 适者生存 不适者被淘汰 自然选择 例 长颈鹿的进化 长颈鹿的祖先 生存斗争 不适者被淘汰 适者生存 遗传积累 现代长颈鹿 高考总复习 生物 2 自然选择学说中四个主要内容之间的关系 1 过度繁殖促进了生存斗争 2 生存斗争是自然选择的动力 促进了进化 3 遗传变异是基础 是生物进化的内在因素 变异 是不定向的 为选择提供了原材料 遗传 可使微小的有利变异得到积累而发展成为显著的有利变异 4 自然选择决定生物的进化方向 自然选择是定向的 适应是自然选择的结果 高考总复习 生物 3 对达尔文自然选择学说的评价 意义 较好地解释了生物的多样性和适应性 相对系统地解释了生物进化的原因 局限性 1 未能对遗传和变异的本质做出科学的解释 2 对生物进化的解释局限于个体水平 揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先 生物的多样性是进化的结果 接受了用进废退 获得性遗传的观点 3 强调物种的形成是渐变的结果 不能很好地解释物种大爆发的现象 高考总复习 生物 三 达尔文以后进化理论的发展 1 遗传和变异 以自然选择为核心的现代生物进化理论 性状水平 基因水平 获得性遗传已被大多数学者摒弃 2 自然选择的作用 个体单位 种群单位 高考总复习 生物 四 种群基因频率的改变与生物进化 达尔文的自然选择学说的局限之一是研究生物个体的进化 但个体都会死亡 个体的性状也会随个体的死亡而消失 而决定性状的基因可以随生殖而世代延续 并在群体中扩散 所以生物的进化是与生物群体有关的 1 种群是生物进化的基本单位 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做 种群 高考总复习 生物 种群的特点 种群中的个体可以彼此交配 并通过繁殖将各自的基因传给后代 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因 叫做该种群的基因库 基因频率 在一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比例 a a 的频率 a a 的个数 基因总数 a频率 a频率 1 高考总复习 生物 例如 已知某昆虫翅的绿色由显性基因a控制 褐色由隐性基因a控制 现从该种群中随机抽取100个个体 测得基因型为aa aa aa的个体数分别是30 60 10个 求该种群基因a和a的频率 100个个体基因的总数是200个 a的频率 30 2 60 200 0 6 a的频率 60 10 2 200 0 4 或a的频率 1 0 6 0 4 高考总复习 生物 如果该种群是一个非常大的群体 各雌雄个体之间可以自由交配的话 就有下列9种交配方式 0 3 0 1 0 3 0 3 0 3 0 1 0 36 0 48 0 16 0 6 0 4 0 6 问题 若干代以后 该种群的基因频率会不会发生改变 填下表 问题 从上表数据可知 后代的基因频率不变 事实可能吗 高考总复习 生物 0 3aa 0 6aa 0 1aa f1aaaaaa 0 09 0 090 09 0 03 0 090 09 0 090 180 09 0 030 03 0 03 0 030 3 0 01 f1的基因频率aa 0 36 aa 0 48 aa 0 16 高考总复习 生物 如果一个种群能保证下列五个条件 该种群非常大 所有的雌雄个体都能自由交配 没有迁入和迁出 自然选择对不同表现型的个体没有作用 每对基因不发生突变 并且携带每对基因的染色体不发生变异 这个种群的基因频率 包括基因型频率 就可以一代代稳定不变 保持平衡 这就是遗传平衡定律 也称哈代 温伯格平衡 遗传平衡定律 p q 2 p2 2pq q2 可能吗 高考总复习 生物 达尔文指出 可遗传的变异是生物进化的原材料 可遗传的变异来源于基因突变 基因重组和染色体变异 其中基因突变和染色体变异统称突变 2 突变和基因重组产生进化的原材料 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 基因突变频率很低 且大多是有害的 但种群个体数是很多的 而每一个个体又有许多的基因 变异的害和利往往取决于生物的生存环境 高考总复习 生物 例 一个约有108个个体的果蝇种群 每个果蝇个体约有104对基因 假定基因的突变频率都是10 5 这样该种群每一代出现的基因突变数是 108 104 10 5 107 个突变基因 例 昆虫的有翅 如果突变成无翅 一般来说是有害的 但在经常刮大风的海岛上 则可能是有利的变异 基因突变产生了许多新的等位基因 再通过基因重组 就出现了更多的基因型 但这些都是随机的 不定向的 所以它只能为进化提供原始的选择材料 不能决定生物的进化方向 高考总复习 生物 探究 阅读教材116 117页 自然选择对种群基因频率的影响 并进行分析讨论相关问题 假设 由于环境改变 变黑 华尺蠖的灰色不适应环境而被淘汰 基因s频率不断降低 黑色适应环境 生存的几率增大 通过自然选择使基因s的频率升高 计算 假设第三年ss为15 ss为25 ss为60 求第三年s和s的基因频率分别是多少 讨论1 会 因为浅色不适应环境 在未产卵生殖之前就有大量的个体可能被天敌所捕食 从而使其生殖率下降 高考总复习 生物 讨论2 是表现型 比如 天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因 在自然选择的作用下 具有有利变异的个体有更多的机会产生后代 种群中相应的基因频率会不断提高 相反 具有不利变异的个体留下后代的机会少 种群中相应的基因频率会下降 高考总复习 生物 高考总复习 生物 3 自然选择决定生物进化的方向 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 问题 曼彻斯特地区的华尺蠖的基因频率发生了很大的改变 但是否形成了新的物种 为什么 五 隔离与物种的形成 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种 物种 同一个物种因地理因素分成许多不同的种群 它们之间因不能相遇而相互不能进行基因交流 这种现象称地理隔离 高考总复习 生物 例如 一个山谷中的一个鼠群被一条大河分成两个种群 这种现象称 经过长时间以后 大河干涸后 这两个种群再重新相遇时 却出现了很大的差异 即形成了两个不同的物种 它们之间已经形成了生殖隔离 此时它们之间还能进行自由交配吗 地理隔离 不能 隔离 地理隔离 生殖隔离 形成新的亚种 形成新的物种 高考总复习 生物 隔离在物种形成中的作用 资料分析 阅读教材120页 资料分析 并讨论 高考总复习 生物 设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后 先在两个岛屿上形成两个初始种群 这两个种群的个体数量都不多 它们的基因频率一样吗 由于这两个种群的个体数量都不够多 基因频率可能是不一样的 2 不同岛屿上的地雀种群产生的突变情况是一样的吗 为什么 不一样 因为突变是随机发生的 高考总复习 生物 3 对不同岛屿上的地雀种群来说 环境的作用有没有差别 这对种群基因频率的变化会产生什么影响 不同岛屿的地形和植被条件不一样 因此环境的作用会有差别 导致种群基因频率朝不同的方向改变 4 如果这片海域只有一个小岛 还会形成这么多种地雀吗 不会 因为个体间有基因的交流 物种形成 某物种 变异后改变的基因频率互不影响 某物种种群间的基因频率向不同的方向发展 不同环境的不同自然选择 种群间的基因库明显不同 生殖隔离 新物种 高考总复习 生物 1 生物进化的基本单位 种群 生物进化的实质 种群基因频率的改变 2 新物种形成的三个基本环节 突变和基因重组 产生生物进化的原材料 自然选择 使种群的基因频率发生定向的改变 决定生物的进化方向 隔离 新物种形成的必要条件 小结 以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点 高考总复习 生物 六 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 问题 根据电视镜头中猎豹追捕斑马的情景 想一想 猎豹与斑马在进化上有没有什么关系 如果有的话 那是一种什么样的关系 有关系 他们相互选择 共同进化 问题 捕食者的存在对被捕食者的进化有什么意义吗 促进被捕食者种群的进化 高考总复习 生物 问题 生物的进化与环境的进化有什么关系吗 生物的进化可以改变环境 而环境的改变又可促进生物的进化 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 这就是 共同进化 生物进化的过程实际上是生物与生物 生物与无机环境之间共同进化的过程 进化的结果导致生物多样性的形成 高考总复习 生物 2 生物多样性的形成 生物多样性的三个层次 基因多样性 物种多样性 生态系统多样性 生物多样性的形成经历了漫长的进化历程 思考与讨论 仔细观察教材124页图7 11 并分析讨论下列问题 高考总复习 生物 1 最早出现的生物是哪一类生物 它们生活在什么环境中 最早出现的生物是厌氧的单细胞生物 它们生活在海洋中 2 多细胞生物大约是什么时候出现的 它们生活在什么环境中 多细胞生物大约是在寒武纪出现的 它们生活在海洋中 3 最早登陆的生物是植物还是动物 为什么 最早登陆的生物是植物 否则动物登陆后就会饿死 高考总复习 生物 4 同今天你看到的地球相比 寒武纪时地球上的生态系统有什么特点 当时陆地上还是一片荒芜 生物都生活在海洋中 5 恐龙是什么时候绝灭的 物种绝灭对生物多样性产生怎样的影响 恐龙是在中生代后期 白垩纪末 绝灭的 物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的 恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛 了解生物进化历程的主要依据是化石 高考总复习 生物 生物进化的大致历程 35亿年前 出现古细菌 最早的生物化石 之后的20亿年 海洋中有少量的蓝藻和细菌 两极生态系统 只有生产者和分解者 15亿年前 海洋中出现真核生物 出现有性生殖 进化速度明显加快 5 7 5亿年前 海洋中无脊椎动物物种大爆发 生态系统的第三极 消费者出现 对植物的进化产生了重要影响 高考总复习 生物 中生代 新生代 裸子植物和被子植物扮演了生产者中的主角 鸟类 哺乳类等成为地球上占优势的动物类群 逐渐形成了复杂多样的陆地生态系统 总的进化趋势 简单 复杂 水生 陆生 低等 高等 4亿年前 植物登陆 主要是蕨类 随后出现了原始的两栖类 改变了陆地环境 高考总复习 生物 3 生物进化理论在发展 1 有学者认为 突变大多是中性的 对生物体无益也无害 自然选择对这些基因不起作用 这些基因经过长期积累 导致种群间遗传物质出现较大的差别 所以决定生物进化的方向是中性突变的积累 而不是自然选择 2 根据很多物种是在短时间内迅速形成的现象 有人提出物种形成并不是渐变的过程 而是种群长期稳定与迅速形成物种交替出现的过程 以自然选择为核心的进化理论更为大多数学者所接受 高考总复习 生物 高考总复习 生物 高考总复习 生物 1 达尔文的自然选择学说2 现代进化理论3 种群是生物生存和生物进化的基本单位4 基因库和基因频率5 基因频率和基因型频率6 物种和种群7 地理隔离和生殖隔离8 现代进化论和达尔文进化论 高考总复习 生物 高考总复习 生物 达尔文的自然选择学说 滥用抗生素往往会导致细菌抗药性的产生 1 细菌抗药性变异的来源属于 2 尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因 但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染 原因在于菌群中 3 细菌抗药性的形成是抗生素对细菌进行的结果 其内在实质是 4 在抗生素的作用下 细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系 而有性生殖的生物 淘汰一个原来频率较低的隐性基因 形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代 原因是 高考总复习 生物 答案 1 基因突变 2 有抗药性基因的个体占极少数 抗药性基因频率极低 3 定向选择菌群中抗药性基因频率增加 4 隐性基因可通过杂合子保存下来 解析 1 细菌属于原核生物 它的遗传物质 dna 是裸露的 环状dna分子 故无染色体变异 因为只有在减数分裂中才能形成基因重组 原核生物不能进行减数分裂 故变异方式没有基因重组 所以细菌的变异只能是基因突变 2 基因突变的特点有 变异频率低 多方向性 有利的变异少有害的变异多 突变是随机的 突变在生物界是普遍存在的 所以 尽管菌群中天然存在抗性基因 但因突变率极低 故使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染 3 变异是不定向的 而自然选择是定向的 生物体的任何性状的形成都是自然 或人工 定向选择的结果 其实质是基因频率不断变化的结果 4 自然选择的结果是适者生存 不适者被淘汰 在抗生素的作用下 细菌很容易得到抗性纯系 而有性生殖过程中 因为杂合子存在隐性基因 要获得纯合子 往往需要不断自交 不断选择 因此需要的过程较长 现代生物进化理论的基本概念 高考总复习 生物 紫茎泽兰是外来入侵种 如果让其自然生长繁殖若干年后 与原产地紫茎泽兰相比 a 基因库变化相互影响b 性状始终保持一致c 很快产生生殖隔离d 进化方向发生变化 解析 与原产地相比 自然环境一定会有差异 会进行新的自然选择 从而改变性状 向新的进化方向进化 两者因为有了地理隔离 基因库变化不会相互影响 但是不会很快产生生殖隔离 生殖隔离一般是要经过漫长的年代才能形成 答案 d 高考总复习 生物 基因频率和基因型频率的计算 假设一对等位基因aa的频率为a 0 9 a 0 1 那么aa aa aa三种基因型的频率分别是 若环境的选择作用使a的频率由0 9降为0 7 选择后第二代基因型为aa aa aa的频率分别为 若选择作用保持不变 后代基因型频率的变化规律是 答案 0 81 0 18 0 010 49 0 42 0 09aa型逐步减少 aa型逐步增加 解析 选择前各基因型频率aa 0 9 0 9 0 81 aa 2 0 9 0 1 0 18 aa 0 1 0 1 0 01 选择后第二代各基因型频率为aa 0 7 0 7 0 49 aa 2 0 7 1 0 7 0 42 aa 1 0 7 1 0 7 0 09 由以上数据可以看出若选择作用继续保持 后代中aa将减少 aa将增加 高考总复习 生物 课堂练习 1 对生物进化的方向起决定作用的是 a 基因重组b 基因突变c 染色体变异d 自然选择 d 2 对种群概念的叙述 正确的是 a 不同空间中同种生物个体的总和b 生活在同一山头的全部兔子的总和c 一片水田中所有鱼的总和d 一个生态环境中有相互关系的动植物的总和 b 3 已知人眼的褐色 a 对蓝色 a 是显性 在一个有3000人的人群中 蓝眼的人有360个 褐眼的人有2640个 其中纯合体有1200个 那么 在这一人群中a和a的基因频率分别是 a 0 64和0 36b 0 36 0 64c 0 5和0 5d 0 82和0 18 4 下列因素中 哪一项与基因频率的变化无关 a 基因突变的频率b 基因重组的状况c 环境条件的作用d 等位基因的分离 a d 高考总复习 生物 5 某植物种群中基因aa的个体占20 基因型aa的个体占50 1 该种群中a的基因频率是 a的基因频率是 2 该种群自交一代后 基因型aa的个体占 基因型aa的个体占 3 该种群如果连续自交多代 它的进化趋势是 因为从基因频率上看是 的 而从基因型上看是 35 65 27 5 57 5 没有进化 无变化 杂合子的比例越来越小 而 纯合子的比例越来越大 高考总复习 生物 6 在某种群中 a基因的频率为40 则下列叙述不正确的是 a aa aa和aa基因型的个体可能为30 60 和10 b aa aa和aa基因型的个体不可能有固定的比例c 该种群中a基因的基因频率为60 d aa aa和aa基因型的个体在该种群中有相对固定的比例 d 高考总复习 生物 7 每种生物都有很强的繁殖能力 但总是少量个体得以生存 达尔文对这一事实的解释是 a 过度繁殖b 生存斗争c 适者生存d 遗传和变异 b 8 在远离大陆风暴频繁的海岛上 生活的昆虫多是无翅或翅膀发达的类型 出现这种现象的原因是 a 原有类型繁衍的结果b 定向变异的结果c 长期自然选择的结果d 基因突变的结果 c 高考总复习 生物 9 1937年 有人把原产德国的三叶草移到瑞典南部栽培 这里气候比较寒冷 最初产量很低 但经若干年后 产量显著提高 以下的几种解释 不正确的是 a 不耐寒的个体被自然淘汰b 耐寒的个体得以生存繁衍c 这是定向的自然选择过程d 三叶草在生活过程中适应了新环境 d 高考总复习 生物 10 下面不是拉马克的观点的是 a 生物是由低等到高等逐渐进化的b 用进废退c 获得性遗传d 适者生存 d 11 鲸和鲨鱼是不同纲的两种动物 但它们却有着相同的生活环境和相似的体形 这是因为 a 相同变异的结果b 起源于共同的原始祖先c 进化的方向相同d 相同的环境自然选择的结果 d 高考总复习 生物 12 用达尔文的自然选择学说分析解释斑马的进化过程 1 斑马群中存在着不同体色的个体 说明生物具有 的特性 这种特性一般是 的 因此 是生物进化的内在因素 2 随着环境的不断改变 体色为黑白相间 跑得快的个体因与环境相适应 不易被敌害所发现而在 中获胜得以生存 繁衍 这样环境对斑马起了 作用 而这种作用是 的 它决定着生物进化的 变异 不定向 遗传和变异 生存斗争 选择 定向 方向 高考总复习 生物 3 上述过程表明 自然选择的动力是 自然选择的结果是 13 在生物进化的过程中 有的物种只生存了极短的时间就灭绝了 这是因为 a 该物种没有变异b 该物种是进行无性繁殖的c 缺乏有适应性价值的可遗传的变异d 人为因素造成其灭绝 生存 斗争 适应性的形成 c 高考总复习 生物 14 用生物进化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增大 病菌向抗药性不断增强的方向变异b 抗菌素对病菌进行了人工选择 生存下来的病菌都是抗药能力强的c 抗菌素对病菌进行了自然选择 生存下来的病菌都是抗药能力弱的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 d 高考总复习 生物 15 隔离在物种形成中的主要作用是 a使种群间的个体互不相识b 使种群间的雌雄个体失去交配机会c 使不同种群适应于不同的地理环境d 使种群之间停止基因交流 各自向着不同的方向演变 16 下列关于隔离的叙述 不正确的是 a 阻止了种群间的基因交流b 对所有物种来说 地理隔离必然导致生殖隔离c 种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因d 不同物种间必然存在生殖隔离 d b 高考总复习 生物 17 达尔文在拉帕戈斯岛屿上发现了几种地雀 用现代进化理论解释错误的是 a 经过长期的地理隔离而达到生殖隔离 导致原始物种形成现在条件的地雀物种b 生殖隔离一旦形成 原来属于同一物种的地雀很快进化成不同的物种c 这些物种原来属于同一雀种 从南美大陆迁来以后 逐渐分布在不同的群岛 出现不同的突变和基因重组d 自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用有所差别 最终导致这些种群的基因库变得很不相同 并逐步出现生殖隔离 b 高考总复习 生物 18 20世纪初 美国从印度引种大陆棉 由于检疫的问题 使印度棉红铃虫流入美国 下列关于这一问题的预测 不正确的是 a 短时期内 印度棉红铃虫和美国棉红铃虫是两个种群b 长时期后 美国红铃虫可形成一个新的物种c 现在的美国红铃虫和印度红铃虫可自由交配和繁殖d 现在的美国红铃虫和印度红铃虫可能交配达成功 但不一定能繁殖 c 高考总复习 生物 19 新物种形成最显著的标志是 a 具有一定的形态结构b 改变了基因频率c 具有一定的生理功