1、第2节 现代生物进化理论的主要内容(一)课前自主预习案一、种群是生物进化的基本单位1种群(1)概念：三要素生活在生物个体(2)特点：种群是生物和的基本单位。2基因库由一个种群中个体所含有的基因构成。3基因频率一个种群基因库中，某个基因占的比率。一定区域同种全部进化繁殖全部全部全部等位基因数二、突变和基因重组产生进化的原材料1可遗传的变异的来源基因重组统称为2可遗传的变异是进化的原材料(1)可遗传的变异的形成：基因突变产生的，通过过程中的基因重组，可以形成多种多样的。(2)可遗传的变异的特点性性(3)可遗传的变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定。基因突变染色体变异突变等位基因有性生殖基
2、因型随机不定向生物进化的方向3可遗传变异的利害性：变异的有利或有害是的，是由决定的。4种群基因突变数个体基因数 个体数。相对生存环境突变率三、自然选择决定生物进化的方向1原因：不断淘汰发生的个体，选择保留发生的个体。2选择的对象(1)直接作用对象：个体的。(2)实质：决定表现型的。3选择的结果(1)生物性状上：朝着变异的方向不断进化。(2)基因上：种群会发生改变。4进化的实质：种群的改变。不利变异有利变异表现型基因有利基因频率定向基因频率判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1一个池塘中全部的鱼是一个种群。()2生物进化的实质是种群基因频率的变化。()提示：一个池塘中的鱼包括多个物种，而种群是
3、同种生物所有个体的总和。提示：3自然选择决定了生物变异和进化的方向。()4生物进化的原材料只有基因突变和基因重组。()提示：生物变异是不定向的，自然选择决定了生物进化的方向，但不能决定生物变异的方向。提示：基因突变、染色体变异和基因重组产生生物进化的原材料。5种群内基因频率改变，生物一定发生进化。()6在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化。()提示：提示：该条件下，仍有可能发生基因突变，基因频率可发生变化。7在自然选择过程中，直接受选择的是基因型。()提示：在自然选择过程中，直接受选择的是表现型。课堂互动探究案 课程标准概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的
4、生命进化史提供了科学的解释搜集生物进化理论发展的资料，探讨生物进化观点对人们思想观念的影响用数学方法讨论自然选择使种群的基因频率发生变化探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系素养达成1通过用数学方法讨论基因频率的变化，掌握基因频率和基因型频率的相关计算。(科学探究)2结合某海岛上残翅和无翅昆虫的形成过程等事实，阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。(科学探究)3通过探究自然选择对种群基因频率的影响，理解自然选择决定生物进化的方向。(社会责任)自然界中许多生物形态相似，如东北虎与华南虎，东北虎生活在我国黑龙江、吉林东部海拔 1 000 米以下的针叶林和针阔叶混交林中，野外仅有 20 只左右，是体型最
5、大的虎，体毛也特别长，以适应东北的严寒气候；华南虎现在仅生活于广东、湖南、江西和福建等省交界的山区，尚残存有不足 25 只，体型稍小，体毛较短，虎尾也不够肥大。请思考问题：(1)你能从图片中区分出东北虎和华南虎吗？(2)东北虎和华南虎是否属于同一个种群？探究点一 种群是生物进化的基本单位【师问导学】1为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体？提示：个体的基因型是终身不变的，无论它在自然选择中具有多大优势，其基因型也不可能一成不变地遗传给下一代个体，因为个体的基因组成来自双亲。种群中个体的基因来自种群基因库，个体死亡后又通过其后代把基因延续下去。如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这
6、个个体在进化上就没有意义。2阅读教材 P115 第二自然段，结合图 77 分析探究下列问题：若一个种群中含有 A 和 a 一对等位基因，根据下列条件，计算种群的基因频率。(1)若已知种群中基因型为 AA、Aa 和 aa 的个体数目分别为a1、a2、a3，如何计算种群中 A 的基因频率？提 示：A的 基 因 频 率 A的数目Aa的总数目 100%2a1a22a1a2a3100%。(2)若已知 AA、Aa 和 aa 的基因型频率分别为 P1、P2、P3，如何计算 A 的基因频率？提示：A 的基因频率AA 的基因型频率1/2Aa 的基因型频率P1(1/2)P2。(3)若已知基因型为 XBXB、XBX
7、b、XbXb、XBY 和 XbY 的个体数分别为 a1、a2、a3、a4、a5，试求 XB 的基因频率。提示：XB 的基因频率XB的数目XBXb的总数目100%2a1a2a42a1a2a3a4a5100%。3试分析导致种群基因库改变的因素。提示：基因突变；染色体变异；自然选择；种群个体数量过少；种群个体的迁入、迁出。4在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型 AA的个体占 24%，基因型 Aa 的个体占 72%，基因型 aa 的个体占4%。该种群中基因 A 和基因 a 的频率分别是多少？提示：A%AA%1/2Aa%60%；a%aa%1/2Aa%40%。5某工厂有男女职工各 200 名，对
8、他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为 15 人，患者为 5 人，男性患者为 11 人。那么，这个群体中色盲基因的频率为多少？提示：据题意分析，XBXb 有 15 人，XbXb 有 5 人，XbY 有11 人，所以，Xb 共有 36 个，女性有 2 条 X 染色体，男性只有 1条 X 染色体，所以等位基因总数2002200600。因此，Xb 的基因频率是 36/600100%6%。【智涂笔记】基因频率和基因型频率比较项目含义变化后与进化的关系基因型频率 该基因型个体数种群个体总数100%生物不一定进化基因频率该基因数全部等位基因数100%导致生物进化微点拨：基因频率和基因型频率的变化分析(
9、1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增大，杂合子所占比例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发生改变。误区警示：伴 X 染色体遗传病中，男性中患者的表现型概率(色盲)相关基因型(XbY)的频率相关基因(b)的频率。【师说核心】1以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例(1)A 或 a 的基因频率为该基因数A或a该基
10、因及其等位基因总数Aa100%(2)AA 或 Aa 或 aa 的基因型频率为：该基因型个体数AA或Aa、aa种群个体总数100%题型一 已知调查的各种基因型的个体数，计算基因频率某基因频率该基因总数该基因及其等位基因总数100%A2AAAa2AAAaaa100%aAa2aa2AAAaaa100%A、a 为基因，AA、Aa、aa 为三种基因型个体数。题型二 已知基因型频率求基因频率常染色体上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AAA1/2Aa；aaa1/2Aa。题型三 X 染色体上基因的基因频率的计算XY 型性别决定的生物，基因在 X 染色体上，Y 染色体上无等位基因，计算
11、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。例如：N 表示个体数。XbXbXBXb2NXbXbNXBXbNXbY2NXXNXY不涉及 Y 染色体，XBXb1。题型四 利用哈代温伯格定律，由基因频率计算基因型频率(1)成立前提种群非常大；所有雌雄个体之间自由交配；没有迁入和迁出；没有自然选择；没有基因突变。(2)计算公式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 pq1，而基因型 AA 的频率为 p2，Aa的频率为 2pq，aa 的频率为 q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因型频率应符合：p22pqq21。2自交、自
12、由交配与基因频率改变的关系(1)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是指自花传粉。结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增加，在无选择条件下，各基因频率不变。(2)自由交配是指种群内不同基因型的个体间相互交配。在无选择的条件下，基因频率、基因型频率均保持不变，相关计算可按哈代温伯格定律进行。(3)只要种群的基因频率不变，即使基因型频率改变，种群也未发生进化。【检测反馈】1下列关于基因库的叙述，不正确的是()A一个种群所含有的全部基因叫做这个种群的基因库B生物个体会死亡，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因D基因突变可改变基因库的组成解析：种群中
13、每个个体只含有种群基因库中的部分基因。答案：C2有关基因频率和生物进化的关系，以下说法正确的是()A生物只要发生进化，基因频率就会改变B只有新物种形成时，才发生基因频率的改变C基因频率的改变不一定引起生物的进化D生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变解析：生物进化的实质就是基因频率的改变。所以基因频率改变生物就进化，基因频率不改变生物就没有进化。答案：A3基因型为 BB 的个体占 18%、Bb 的个体占 78%，基因 B和 b 的基因频率分别是()A18%82%B36%64%C57%43%D92%8%解析：B 的基因频率18%1/278%57%，b 的基因频率157%43%。答案：C4果蝇的
14、长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有 20 000 只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在 4%，若再向该种群中引入 20 000 只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是()Av 基因频率降低了 50%BV 基因频率增加了 50%C杂合果蝇比例降低了 50%D残翅果蝇比例降低了 50%解析：因该果蝇种群 vv 的基因型频率为 4%，由遗传平衡定律公式算出 v0.2，V0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，基因型为 vv 的果蝇有 0.0420 000800(只)，基因型为 Vv 的果蝇有 20.20.820 0
15、006 400(只)，VV 有 0.80.820 00012 800(只)。引入 20 000 只纯合长翅果蝇后，基因频率 v(80026 400)/(40 0002)0.1，V10.10.9，故 A 正确、B 错误；因 Vv、vv 的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以 Vv、vv 的基因型频率降低了 50%，C、D 正确。答案：B5在一个随机交配的中等大小的种群中，经调查发现控制某性状的基因型只有两种：AA 基因型的频率为 20%，Aa 基因型的频率为 80%，aa 基因型(致死型)的频率为 0。那么随机交配繁殖一代后，AA 基因型的个体占()A1/5 B1/4C3/7 D11/21解析
16、：根据题干信息，亲代中，A 的基因频率为 20%80%(1/2)60%，a 基因的频率为 80%(1/2)40%。随机交配 得 到 的 子 一 代 的 基 因 型 及 其 比 例 为(60%60%40%)。又因 aa 基因型为致死型，故随机交配繁殖一代后，AA 基因型的个体占 36%/(36%48%)3/7。答案：C探究点二 现代生物进化理论的主要内容【师问导学】1阅读教材 P116 内容，结合变异知识，探究下列问题：(1)所有的变异都能导致种群基因频率改变吗？为什么？提示：不一定。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成，才能改变基因频率。(2)基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？试
17、分析原因。提示：二者都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；而基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。(3)有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供原材料”，这种说法正确吗？分析原因。提示：不正确。发生在体细胞中的突变，可以通过无性繁殖的方法传递给后代，如发生基因突变的花芽或叶芽，通过植物组织培养技术或者嫁接的方法可以传递给下一代，因此能为生物进化提供原材料。2阅读教材 P116探究，分析探究下列问题：(1)自然选择是如何使桦尺蠖种群中决定浅色性
18、状的 s 基因频率越来越低的？提示：在树干变黑的环境下，浅色桦尺蠖易被天敌发现和捕食，使 ss 的个体越来越少，SS 和 Ss 的个体越来越多，从而使决定黑色性状的 S 基因频率越来越高，决定浅色性状的 s 基因频率越来越低。(2)在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？并简要说明原因。提示：直接受选择的是表现型，因为天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。【智涂笔记】微点拨：进化中的“定向”与“不定向”(1)变异是不定向的。(2)自然选择是定向的。(3)种群基因频率的变化是定向的。(4)生物进化是定向的。理解“可遗传的变异”的含义(1)来源：基因突变、基因重组以及染色体变异，其中基
19、因突变和染色体变异统称为突变，都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因。(2)数量大突变数大：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。基因重组：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。(3)意义：为生物进化提供原材料，但不能决定生物进化的方向。【师说核心】1生物进化的实质实例分析：以桦尺蠖的体色进化为例。由上图可以看出，生物进化实质上是种群基因频率发生改变，即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，说明该基因控制的性状
20、对环境的适应能力较强。2突变和基因重组产生进化的原材料(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。(2)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方向的原理分析(1)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，种群中相应基因的频率会逐渐提高。具体过程是：种群中产生变异(不定向)自然选择不利变异被淘汰有利变异积累(定向)基因频率定向改变生物朝一定方向进化。(2)自然选择的对象直接对象是生物的表现型。间接对象是相关的基因型。根本对象是与表现型相对应的基因。(3)生物进化的实质：种群基因频率的改
21、变。(4)生物进化的方向：变异是不定向的，自然选择是定向的，定向的自然选择决定了生物进化的方向。【检测反馈】1下列为现代生物进化理论的概念图，以下说法正确的是()A是突变和基因重组B是自然选择C是自然选择学说D是物种多样性解析：是基因频率的改变，是突变、基因重组和自然选择，是自然选择学说，是基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。答案：C2.下列有关变异和进化的说法中，正确的是()A自然选择决定了基因突变的方向B若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变C自然界中即使没有突变发生，生物也会进化D在生物进化过程中，显性基因频率比隐性基因频率增加得快解析：基因突变是不定向的，自然选择决定生物进化的方
22、向，但不能决定基因突变的方向，A 错误；若没有外界因素的影响，在生物体内部因素的作用下，基因也会发生突变，B 错误；突变和基因重组、自然选择等都会导致种群的基因频率发生变化，因此自然界中即使没有突变发生，生物也会进化，C 正确；在生物进化过程中，种群基因频率总是变化的，而基因频率的改变方向决定于自然选择，显性基因频率与隐性基因频率增加的快慢取决于哪种性状表现更能适应所处环境，D 错误。答案：C3桦尺蠖的体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蠖种群分成两组，分别迁移到 A、B 两个区域，A 地是煤炭工业重镇，B 地是闭塞的山区，数年后抽样调查，结果如表所示。下列有关说
23、法中不正确的是()区域SS(%)Ss(%)ss(%)A80182B2890 A.A 地 S 基因的频率为 89%，B 地 S 基因的频率为 6%BA 地的大部分 s 基因突变为 S 基因，故 S 基因的频率升高C从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的D从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化解析：由题干中的数据可知，A 种群内 S 基因的频率(80218)/(80218222)100%89%，s 基因的频率189%11%，而B种 群 内S基 因 的 频 率 (22 8)/(1002)100%6%，s 基因的频率16%94%。可见 A种群内控制黑色的 S 基因的频率较高，而 B
24、 种群内控制浅色的 s基因的频率较高，这些不同与这两个种群的生活环境有关。A 种群生活在污染严重的环境中，而 B 种群生活在基本未受污染的环境中。可见生物进化的实质是自然选择使生物的基因频率发生改变。答案：B【网络建构】【主干落实】1一个种群中全部个体所含有的全部基因称为基因库。2种群是生物进化的基本单位。3突变和基因重组产生进化的原材料。4自然选择决定生物进化的方向。5生物进化的实质是基因频率的改变。教材课后习题 第一小节练习一、基础题1C 种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。2C 在一对等位基因中，一个基因的频率含该基因的纯合子的基因型频率杂合子的基因型频率(1/2)。故基因 B的频率为 18%78%(1/2)57%，基因 b 的频率为 157%43%。3C 环境温度变化，突变体的生存能力发生变化，这说明突变的有害或有利取决于环境条件。4突变和基因重组产生进化的原材料。如果没有突变，就不可能产生新的等位基因，基因重组也就没有意义，生物就不可能产生可遗传的变异，也就不可能进化。二、拓展题1提示：如选择育种和杂交育种。2提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。