高中生物第7章现代生物进化理论第2节现代生物进化理论的主要内容课件新人教版必修2.ppt

第七章,现代生物进化理论,第2节现代生物进化理论的主要内容,自主学习,一、种群基因频率的改变与生物进化1种群的含义及特点(1)含义：生活在一定区域的_。(2)特点：是生物进化的_，彼此之间可以交配，并通过繁殖将_。2基因库与基因频率(1)基因库：一个种群中_所含有的_。(2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占_数的比率。3可遗传变异的来源：基因突变、_和染色体变异，其中_和_统称为突变。,同种生物的全部个体,基本单位,各自的基因传给后代,全部个体,全部基因,全部等位基因,基因重组,基因突变,染色体变异,4可遗传变异是原材料的原因(1)基因突变产生的_，通过有性生殖过程中的_，可以形成多种多样的_，从而使种群出现大量的_。(2)由于突变和基因重组都是_、_，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能_生物进化的方向。5在自然选择的作用下，种群的_会发生_，导致生物_不断进化。,等位基因,基因重组,基因型,可遗传变异,随机的,不定向的,决定,基因频率,定向改变,朝着一定方向,二、隔离与物种的形成1物种的概念：能够在_相互交配并且产生_的一群生物。2隔离(1)概念：不同_间的个体，在_下基因不能_的现象。(2)常见类型生殖隔离：_之间一般是不能_的，即使交配成功，也不能产生_的现象。地理隔离：_生物由于_的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生_的现象。,自然状态下,可育后代,种群,自然条件,自由交流,不同物种,相互交配,可育后代,同一种,地理上,基因交流,3以加拉帕戈斯群岛上地雀的进化为例，同一种地雀，从南美洲大陆迁来后，分布到不同的岛屿上，从而产生_隔离。(1)内因：不同岛屿上的不同种群出现不同的突变和_，而且不同种群之间不发生_。(2)外因：不同岛屿上的_和_互不相同，自然选择对种群_发生的变化起的作用不同。(3)结果：_形成明显的差异，并逐步出现_。,地理,基因重组,基因交流,食物,栖息条件,基因频率,种群的基因库,生殖隔离,三、共同进化与生物多样性的形成1生物与生物的共同进化(1)任何生物都不是单独进化的，花矩细长的兰花有专门给它传粉的蛾，这两种生物的出现是_的结果。(2)捕食者与被捕食者：捕食者吃掉被捕食者中_、_的个体，客观上起到促进_的作用，此外，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存。2生物与无机环境变化的相互影响由于地球上原始大气中是没有氧气的，因此最早出现的生物都是_的，最早的_的出现，使得原始大气中有了氧气，这就为_生物的出现创造了前提条件。,共同进化,年老,病弱或年幼,种群发展,厌氧,光合生物,好氧,3共同进化的含义_之间、_之间在相互影响中不断_。4生物多样性的内容：_、_和_。5有些学者认为：大量的基因突变是_，决定生物进化方向是_的逐渐积累，而不是_。6有些人认为：物种形成并不都是渐变的过程，而是种群_与_交替出现的过程。7在现有的生物进化理论中，影响最广泛和最深远的是以_为核心的现代生物进化理论。,不同物种,生物与无机环境,进化和发展,基因多样性,物种多样性,生态系统多样性,中性的,中性突变,自然选择,长期稳定,迅速形成新物种,自然选择学说,1一个池塘中的全部的鱼是一个种群吗？提示：不是。一个池塘中的鱼包括多个品种，而种群是同种生物所有个体的总和。2新物种的产生一定经过地理隔离才产生生殖隔离吗？提示：不一定。如二倍体西瓜与四倍体西瓜的产生经秋水仙素诱导就形成了不同的物种。,？思考,1两个种群间的地理隔离一旦形成，这两个种群就属于两个物种。()提示：长期的地理隔离达到生殖隔离，才形成两个物种。2新物种形成不一定经过隔离。()提示：新物种形成一定经过生殖隔离。,判断题,3若一个种群内的基因型频率发生了改变，则意味着该种群所属的生物发生了进化。()提示：生物进化的实质是种群基因频率的改变。4生物发生了进化，并不意味着一定形成新物种。()5生物多样性的形成导致共同进化。()提示：共同进化导致生物多样性的形成。6捕食者的存在有利于增加物种的多样性。(),新知解读,1种群、基因库和基因频率(1)种群、基因库和基因频率概念：生活在一定区域的(即同一地点的)同种生物的全部个体。种群是生物得以繁殖后代的基本单位。说明：把种群作为生物进化的基本单位的原因是：种群是生物繁殖的基本单位。,知识点1生物进化的实质是种群基因频率的改变,理解：a对于种群的概念，首先要抓住两个要素，一是“同种”，二是“全部”。如：树、鱼、鸟、蛇等都不是物种名，松树、竹子等也都不是具体的物种，而各是一类生物。一类生物可有很多种，如松树有马尾松、红松、白皮松等种。金环蛇、黑眉锦蛇、眼镜蛇是种，而蛇不是种。b种群具有时空限制，离开一定的空间和时间，种群是不存在的。如：徐州云龙湖冬季有野鸭种群，不能说什么季节都有野鸭种群。c种群不是个体的简单相加、机械地结合在一起，因为一个种群内的个体相互间不是孤立存在的，而是通过种内关系组成了一个有机的整体。个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代，因此，从宏观方面看，种群是生物繁殖的基本单位，从微观方面看，生物进化的实质是种群基因频率的改变。所以它又是进化的基本单位。,(2)种群的基因库概念：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做种群的基因库。警示：一个种群的某个个体所含有的全部基因不能叫做种群的基因库。每一个种群都有自己的基因库，种群中的个体有生有灭，而基因库却在前后代遗传过程中保存和发展。,2突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传变异是生物进化的原材料来源：基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变和染色体变异统称为突变。突变能为生物进化提供原材料。a突变的普遍性：无论是低等生物，还是高等生物以及人，都可能发生基因突变。b突变的低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。但是，由于种群由许多个体组成，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。c突变的多害少利性：虽然大多数基因突变对生物是有害的，但是，突变对生物体有害或者有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。,(2)可遗传变异不能决定进化的方向突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。由于基因突变是不定向的，突变的结果可产生相应的等位基因。如前所述，假如人的23对同源染色体上都有一对等位基因，通过减数分裂和受精作用，在后代中则可产生6107个以上基因重组类型，使种群中出现大量的可遗传变异，从而使突变基因频率扩增。由于这些变异的产生是不定向的，故无法定向改变基因频率。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。,生物进化中，自然选择是定向的，它使基因频率的改变也是定向的，而变异是不定向的。,知识贴士,据某生物研究性学习小组调查，某校学生中基因型比例为XBXBXBXbXbXbXBYXbY4451437，则Xb的基因频率为()A13.2%B5%C14%D9.3%,典题1,D,解析基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。Xb的基因频率Xb/(XBXb)100%(因为B、b只位于X染色体上，Y染色体上没有)。女性体内有两条X染色体，因此有两个此类基因(包括B和b)，男性体内只有1条X染色体，因此只有1个此类基因(B或b)。被调查的种群中，Xb：5%1%27%14%；XBXb：44%25%43%5%1%27%150%。所以，Xb的基因频率Xb/(XBXb)100%14%/150%100%9.3%。,变式训练1已知人眼的褐色(A)对蓝色a是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼中有3600人，褐眼的人26400人，其中褐眼纯合子有12000人。那么在这一个人群中A和a基因频率分别为()A0.64和0.36B0.36和0.64C0.50和0.50D0.82和0.18,A,知识点2隔离与物种形成的必要条件,(2)生殖隔离：指不同物种之间一般不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。生殖隔离产生的根本原因是种群基因库的差异。如山羊和绵羊的杂种不活、马和驴的后代不育。(3)地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍，使得种群间不能发生基因交流的现象。如：东北虎和华南虎。注意：东北虎和华南虎仅是地理隔离，没有生殖隔离，是同一物种的两个不同亚种。地理隔离造成自然选择方向不同，从而促使不同种群的遗传组成朝着不同的方向发展。地理隔离往往是生殖隔离的先决条件。,(4)隔离在物种形成过程中的作用经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种渐变式(物种形成的主要方式)。大致分为三个步骤：a地理隔离：通常是由地理屏障引起的，将同一种生物彼此隔开，阻碍了种群间个体交配，从而使基因交流受阻。b自然选择：地理上隔离的种群各自独立地进化，适应各自独特的环境。不同种群的基因频率出现差异。c生殖隔离：假定地理屏障消失，两个种群的个体可以再次相遇和接触，但由于遗传组成上的差异，建立了生殖隔离的机制，基因交流已成为不可能的，因而成为两个种，物种的形成过程完成。,(5)隔离是物种形成的必要条件新物种形成的标志：生殖隔离的形成。物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。,生物进化是以种群为单位的，而不是以物种为单位的。因为同一物种个体可能分布在不同地域而不能进行基因交流。,知识贴士,典题2,A,解析A项错误，突变是内因，而不是外因；B项正确，b、c两种生物同时生存于乙岛中，不具有地理隔离，但独立进化为两种生物，说明它们具有生殖隔离；C项正确，d、c两种生物具有同一祖先，很可能生活方式类似，且它们位于同一岛屿，很可能具有竞争关系；D项正确，没有经过地理隔离，直接形成生殖隔离是可能出现的，如多倍体的产生。,变式训练2下列关于隔离的叙述，不正确的是()A阻止了基因间的交流B对所有的生物来说，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不同的物种之间必然存在着生殖隔离解析本题考查对地理隔离、生殖隔离的理解。地理隔离和生殖隔离无明显的因果关系，有地理隔离不一定形成生殖隔离。地理隔离是物种形成的量变阶段，可造成种群基因频率的改变；生殖隔离是物种形成的质变阶段。但是有时候没有地理隔离也能产生新物种，如植物中多倍体的形成。,B,知识点3共同进化与生物多样性的形成,(2)共同进化的概念：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，这就是共同进化。不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间斗争。无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。共同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。说明：任何一个物种都不是单独进化的。,2生物多样性的形成(1)生物多样性的内容：包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。(2)生物多样性形成的进化历程：,基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响基因多样性。,知识贴士,下列有关共同进化的说法中，正确的是()A共同进化是指各种生物在生存斗争中一起进化B捕食者对猎物起到选择的作用，但猎物对捕食者无此作用C生物多样性的形成，是长期共同进化的结果D个别物种的形成或灭绝对其他物种的进化没有影响解析共同进化是指生物与生物之间、生物与无机环境之间相互影响，共同发展，因而一种生物的形成或灭绝会影响其他物种的进化。,典题3,C,变式训练3下列各项中不属于生物共同进化实例的是()A猎豹捕食斑马B某种长在细长花矩的兰花和生有细长口器专门吸食该兰花花蜜的蛾C草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增D光合作用出现后，为好氧型生物的出现创造了条件解析草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增，说明了狼捕食鹿对鹿种群数量增加的抑制作用，而非共同进化。,C,指点迷津,在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占14%，基因型为Aa的个体占76%。求基因A和a的频率分别是_。解析基因A的频率AA的频率1/2Aa的频率14%1/276%52%，基因a的频率1-基因A的频率1-52%48%。,典题4,52%、48%,2位于X染色体非同源区段上基因频率的计算(1)已知各基因型个体的数量，求基因频率。此类题型可用定义公式计算。一定注意：Y染色体上不含与X染色体上相对应的等位基因，因此只能计算X染色体上的基因总数，绝不能将Y染色体计算在基因总数内。如求Xb的基因频率，可按如下公式求解：Xb的基因频率Xb/(XbXB)，或Xb的基因频率Xb的基因数/(2雌性个体数1雄性个体数)100%。(2)已知各种基因型频率，求基因频率。此类题型可以将百分号去掉，当作个体数，按定义公式计算，但不能用“该基因纯合子的百分比杂合子百分比的1/2”来代替。,某社区全部人口刚好男女各400人，居委会进行红绿色盲普查，发现女性中有10人患色盲，12名未生育女性是红绿色盲基因携带者，18名色觉正常妇女的儿子患色盲，男性中共有22人不能区分红色和绿色。那么，这个群体中红绿色盲的基因频率为()A7.5%B6%C5.6%D8.1%解析由于红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病，Y染色体上没有红绿色盲基因的位点，所以红绿色盲相关的基因总数是40024001200，Xb10212118122172(18名色觉正常妇女的儿子患色盲，这18名正常妇女的基因型是XBXb,22个男性是红绿色盲，其基因型是XbY)，所以红绿色盲的基因频率(Xb)72/1200100%6%。,典题5,B,某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是()A50%、50%B50%、62.5%C62.5%、50%D50%、100%解析由题意可知，病害发生前T的基因频率为(20260)20050%；由于某种病害导致tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为(20260)(200-202)62.5%。,典题6,B,已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率为1/10000。请问，在人群中苯丙酮尿症致病基因的基因频率和携带此隐性基因的杂合基因型频率各是_。解析由题意可知，基因型aa的频率为1/10000，计算得基因a的频率为1%，所以基因A的频率1-1%99%，基因型Aa的频率为299%1%1.98%。,典题7,1%、1.98%,二、隔离在物种形成中的作用物种形成的一般过程如下图所示(渐变式)。,(1)一般情况下，地理隔离导致分离的种群(如种群I和种群)只能生活在特定空间中，各自发生突变和基因重组，使种群基因库发生变化。(2)在各自的环境选择(自然选择)作用下，种群基因频率发生定向改变，导致不同种群独立进化。(3)受精前隔离是指不能交配或不能发生受精作用；受精后隔离是指受精卵不能发育或发育成的后代不育。生殖隔离(即受精后隔离)是新物种形成的标志。(4)自然界中多倍体(主要是植物)的形成是物种形成的另一种方式，这些物种的形成没有经过地理隔离。,达尔文发现在南美洲加拉帕戈斯群岛的不同岛屿上生活着15种龟类(简称岛龟)，它们形态各异，食性和栖息场所也各不相同，但它们都保留着南美大陆西海岸陆地龟类的痕迹(简称大陆鱼)，研究发现这15种岛龟就是由大陆龟进化而来的。如下图所示，甲图是描述岛龟演化的模型，请分析并回答：,典题8,(1)大陆龟刚开始分布到甲、乙两岛时，岛屿之间辽阔的海洋相当于_隔离；每个岛上的环境都不同，所以_的方向也不同，导致进化方向产生差异。(2)现代生物进化理论认为生物进化的基本单位是_。经过长期进化，分布在不同海岛上的岛龟的基因库发生很大的差异，最终出现_隔离，标志着两个新物种岛龟1和岛龟2的形成。(3)岛龟脚趾的连趾(ww)和分趾(WW、Ww)是一对相对性状，若人为将岛龟1迁入乙岛，追踪调查50年间W和w的基因频率变化如图乙，则乙岛上的岛龟1是否发生了进化？_(选填“是”或“否”)，说明上述性状中_更适应乙岛的环境。,地理,自然选择,种群,生殖,是,连趾,解析(1)当同一物种分开形成两个种群时，两者之间存在的是地理隔离；由于每个岛上的环境不同，所以自然选择的方向不同，从而导致进化的方向也不同。(2)现代生物进化理论认为生物进化的基本单位是种群，经过长期的地理隔离最终达到了生殖隔离，生殖隔离的形成标志着两个新物种的形成。(3)通过图乙中种群基因频率的变化可知，岛龟发生了进化；种群基因频率变大的等位基因控制的性状是适应环境的。,三、现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较,下列说法符合现代生物进化理论的是()A进化的基本单位不是生物个体，而是生物的种群B基因突变虽对多数个体不利，但有利的基因突变决定了生物进化的方向C二倍体西瓜与四倍体西瓜可以杂交，所以它们之间不存在生殖隔离D隔离是形成新物种的必要条件，也是生物进化的必要条件解析达尔文的自然选择学说对生物进化的解释局限于个体水平，现代生物进化理论认为生物进化的基本单位是种群，A项对；基因突变是不定向的，不论有利还是不利，由自然选择决定生物进化的方向，B项错；二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交形成三倍体，三倍体不可育，所以它们之间存在生殖隔离，C项错；隔离是物种形成的必要条件，不是生物进化的必要条件，D项错。故选A。,典题8,A,核心素养,某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率有影响，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；b让子一代果蝇连续自由交配五代，同时在每一代中除去残翅果蝇；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。,探究点评价类实验的解题方法探究影响基因频率变化的因素,案例,请分析回答：(1)如果按照上述步骤进行，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(2)如果在每代中不除去残翅果蝇，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(3)请判断该实验过程的设计是否科学？_。你的理由是：_。,1/2,1/3,不科学,没有设置对照(没有对照实验),(4)若让你对此实验过程进行改进，请设计出改进后的步骤。选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；_；_；_。(5)请预期这种人工选择对种群基因频率的影响_。,将子一代雌雄果蝇随机分成相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别,连续自由交配5次，同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇,当子六代所有长翅果蝇自由交配后，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,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,方法警示得分要点：(1)答案唯一，必须是1/2。(2)答案唯一，必须是1/3。(3)答案必须说明没有对照实验。(4)除将子一代果蝇分为甲、乙两组，其余步骤与原实验步骤基本相同。错因案例(1)答为4/9。(混淆了概率求解的范围)(3)答为“没有遵循单一变量原则”。(没有明确实验设计的基本原则)(4)没有设置对照实验。(5)答为“B基因频率减小，b基因频率增大”(混淆了人工选择的作用)。,技法提炼(1)自由交配与基因频率的计算：在逐代除去残翅果蝇的条件下，F2中BBBb12，产生的两类配子Bb21，故F3中bb1/31/31/9，BB2/32/34/9，Bb21/32/34/9，长翅果蝇中纯合子所占比例为1/2。在没有除去残翅果蝇的条件下，F2中BBBbbb121，产生两类配子Bb11，F3中BBBbbb121，长翅果蝇中的纯合子所占比例为BB/(BBBb)1/3。,(2)评价类实验的解题方法：看有无对照实验，如果有，看对照实验的设计是否合理：本实验无对照实验。此实验应该分为两组，甲组无人工选择，乙组有人工选择。看实验是否遵循单一变量原则：本实验没有对照实验，所以没有单一变量。看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整：本实验不合理、不完整。应该对甲组不进行人工选择，让子一代果蝇连续自由交配6次统计子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；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。,看是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录：本实验方法正确。看对实验结果的预测与分析是否合理：本实验不合理，不能得出