1、第七单元生物变异、育种和进化第 25 课时 现代生物进化理论回扣基础构建网络 基础导学 一、拉马克的进化学说和达尔文的自然选择学说 1拉马克的进化学说 和是生物不断进化的主要原因。2达尔文的自然选择学说 内容：、遗传变异和适者生存。意义：科学地解释了的原因和形成的原因。局限性 对的本质不能做出科学的解释。对生物进化的解释局限于水平。强调物种形成都是的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。用进废退获得性遗传过度繁殖生存斗争生物进化物种多样性遗传和变异个体自然选择 二、现代生物进化理论 判一判 1物种是生物进化的基本单位 ()2只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料 ()3喷洒农药导致害虫
2、产生抗药性 ()4生物进化的实质是种群基因频率的定向改变()提示 种群。提示 突变和基因重组，突变包括两个方面基因突变和染色体变异。提示 在喷洒农药前，害虫抗药性已经产生，农药仅起选择作用。提示 不是定向改变。5地理隔离是物种形成的必要条件 ()6进化时基因频率总是变化的，总是由突变引起的()7新物种形成的标志是隔离，进化的标志是基因频率的改变 ()8新物种形成一定是长期地理隔离后达到生殖隔离()9基因交流是指生物个体之间相互交配()提示 隔离，不是地理隔离。提示 前半句对，后半句造成基因频率改变的因素除突变外，还有自然选择等因素。提示 是生殖隔离。提示 还必须产生可育后代。提示 可以不经过地
3、理隔离，如二倍体西瓜和四倍体西瓜。10自然选择的直接选择对象是个体的基因型，本质是基因频率的定向改变 ()三、共同进化与生物多样性的形成及中性学说 1共同进化 概念：不同之间、之间在相互影响中不断进化和发展。原因：生物与生物之间的和生物与无机环境之间的。2生物多样性 内容：基因多样性、多样性、多样性。形成原因：生物的。研究生物进化历程的主要依据：。物种生物与无机环境相互选择相互影响物种生态系统进化化石提示 是表现型。课外拓展 生物进化的历程和规律 简单复杂；水生陆生；低等高等。代谢：异养厌氧光能自养异养需氧。结构：原核细胞真核单细胞真核多细胞。生殖：无性生殖有性生殖，自身受精异体受精，体外受精
4、和发育体内受精和发育。消化：细胞内消化细胞外消化。3中性学说 提出者：日本学者。内容：大量的基因突变是的，既无利也无害，决定生物进化方向的是的积累，而不是。木村资生中性中性突变自然选择突破考点提炼方法 1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 ()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决定生物进化方向的是中性突变的积累 模型构建自然选择学说典例引领考点1 解析 用进废退的理论是拉马克提出来的，种群是生物进化基本单位的观点是现代生物进化理论的基本内容，达尔文没有提出。中性突变的积累是木村资生提出的。答案 A 排雷
5、自然选择指生物在生存斗争的过程中，适者生存、不适者被淘汰的过程，其手段和动力为生存斗争。生存斗争包括种内斗争、种间斗争(竞争)和生物与无机环境的斗争。生存斗争对某些个体的生存不利，但对物种的生存有利，并推动生物进化。达尔文自然选择学说从个体水平上解释生物进化。考点剖析 1主要内容 在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过程叫自然选择；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；过度繁殖加剧了生存斗争，生存斗争是生物进化的动力；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 3模型解读 自然选择的对象 直接对象是生物的变异性状(表现型
6、)。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。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。自然选择的动力：生存斗争。类型：包括种内斗争、种间斗争(竞争)、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。自然选择的结果：适者生存，不适者被淘汰。两个方向变异不定向，自然选择定向。(如下图)4历史贡献 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，揭示了生物的统一性。使生物学摆
7、脱了神学束缚。5局限性 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。对生物进化的解释局限于个体水平。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。对位训练 1按照达尔文的进化学说，下列叙述正确的是()A生活在地穴水井中的盲螈，因长期不用眼睛而失去了视觉 B食蚁兽的长舌是因为长期舔食树缝中的蚂蚁，反复不断伸长的结果 C鹿与狼在长期的生存斗争中相互选择，结果都发展了各自的特征 D春小麦连年冬种可变成冬小麦，这是环境影响的结果 答案 C 解析 A、B、D项都强调环境的变化是物种产生变化的原因。生活在特定环境中的生物为了适应环境，某些器官由
8、于经常使用而发达，并且传递给下一代，这是拉马克的“用进废退”观点。C项的阐述，说明鹿和狼相互选择，生存下来的类型经过一代代的积累，结果发展成为具有各自特征的种群，这符合达尔文进化学说的观点。提示 用进废退是拉马克的核心观点，自然选择是达尔文的核心观点。2(2011江苏卷，6)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 概念突破及模型构建现代生物进化理论典例引领考点2 解析 根据现代生物进化理论可知，变异是不定向的，自然选择决定
9、了生物进化的方向；生物进化的实质是种群基因频率的改变，而不是基因型频率的改变；基因突变、染色体变异和自然选择均可改变基因频率，基因频率的改变与种群大小没 有一定的关系；种群内基因频率的改变在世代间具有连续性，故C正确。答案 C 排雷 模型构建 考点剖析 1主要内容 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 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
10、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。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。隔离与物种的形成 物种形成的三种典型模式：经自然选择导致 骤变式如自然界多倍
11、体植物的形成 骤变式物种的形成主要是通过异缘多倍体的染色体变异的方式形成新物种，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。渐变式如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。物种A 物种B 杂种植物异源多倍体 杂交染色体加倍 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(如甘蔗萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。提醒 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。2现代生物进化理论与达尔文进化论的比较 共同点：都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。不同点：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
12、，而现代生物进化理论克服了这个缺点。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。现代生物进化理论认为生物进化的实质基因频率的改变，是从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。2(2010江苏卷，12)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 对位训练 答案 D 解析 人工培育的新品种要看具
13、体情况，有的也可以生活在野外中如杂交水稻等；基因突变是不定向的，生物进化的方向取决于自然选择的方向。冬季来临时，植物体内可溶性糖含量增加，增大了细胞内溶液的浓度，降低了凝固点，有利于适应寒冷环境，而不是为了适应寒冷环境。农药处理后选择了具有抗药性的个体，淘汰了没有抗药性的，因此抗药性强的个体生存下来并繁殖产生子代的机会大大增加。提示 突变是不定向，但进化是定向的；生物代谢的改变有利于适应环境而不是为了适应环境。3某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%。若该种群植物自交，后代中AA、aa基因型个体出现的频率以及A、a基因频率分别为()A55%、45%、45%、55%B42.
14、5%、32.5%、45%、55%C55%、45%、55%、45%D42.5%、32.5%、55%、45%提升计算能力基因频率和基因型频率有关计算 典例引领考点3 解析 由 Aa:50%A的基因频率为100%55%，a的基因频率为45%。AA:30%Aa:20%AA:30%0.2550%42.5%Aa:0.550%25%Aa:20%0.2550%32.5%基因突变和染色体变异、自然选择、遗传漂变、基因迁移均可引起基因频率的改变。自交与自由交配(随机交配)自交是指基因型相同的个体交配，雌雄同株植物是自花传粉。结果是杂合基因型频率降低，纯合基因型频率增大，在无选择条件下，基因频率不变。答案 D 排雷
15、 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(该基因型个体数/该种群个体总数)100%基因型频率改变，基因频率不一定改变 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。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。考点剖析 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
16、的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：PA(2n1n2)/2Nn1/N1/2n2/NPAA1/2PAa Pa(2n3n2)/2Nn3/N1/2n2/NPaa1/2PAa 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(5128)/(1002100)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
17、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。伴X遗传病中，男性中患者的表现型概率(色盲)相关基因型概率(XbY)相关基因频率(b)。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 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。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，则基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。当告诉基因型aa的频率为x%
18、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 )。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某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为()A增大，不变；不变，不变 B不变，增大；增大，不变 C不变，不变；增大，不变 D不变，不变；不变，增大 对位训练 答案 C 解析 由哈代温伯格定律得知，随机交配后代的基
19、因频率不会改变；连续自交产生的后代中纯合子会越来越多，导致种群中纯合子比例增大，但基因频率不会发生改变。AA占16%，aa占36%，所以Aa占48%，A0.4，a0.6。由于不存在自然选择作用，因此种群的基因频率不变。在随机自由交配的情况下，根据基因平衡公式(pq)2p22pqq2，其中p2代表AA的基因型频率，q2代表aa的基因型频率。后代AA0.40.416%，Aa20.40.648%，aa0.60.636%。16%AA16%AA,48%Aa48%(1/4AA1/2Aa1/4aa)，AA16%12%28%。自交自交 新材料、新情景的题目，无论起点有多高，落脚点一定在教材的基础知识中。提供新
20、材料的试题的解题步骤一般是：第一，认真、快速读题，提取关键信息，弄清设问意图。关于设问的类型，一般有以下几种：概括式：概括文字材料、示意图、曲线图、表格等所反映的生物学要点；探究式：利用所提供材料，结合教材的知识背景，对某个问题作出合理的解释、结论；逻辑式：根据文章内容作出逻辑推理；建议式：根据材料内容和相关知识背景，提出解决问题的方法、思路，或作出合理的建议、假设。第二，联想文章所涉及的材料中的知识背景。第三，针对设问联系相关知识，寻找内在联系，初步思考作答要点。第四，根据答题要点，组织文字，编写答案。方法体验 与生物进化相关的材料题分析 典例(2010上海卷，九)分析有关生物进化的资料，回
21、答问题。自然界中任何生物的个体数都不可能无限增加。根据达尔文自然选择学说，这是因为。下图表示自然选择对种群的3种作用类型，图代表长颈鹿种群的选择类型。具有中等体型的麻雀个体被选择保留下来，该选择类型可由图代表。这三种选择类型中，最易产生新种的是图。生存斗争 下图表示某种两栖动物3个种群在某山脉的分布。在夏季，种群A与B、种群A与C的成员间可以通过山脉迁移。有人研究了1900至2000年间3个种群的变化过程。资料显示1915年，在种群A和B的栖息地之间建了矿，1920年在种群A和C的栖息地之间修了路。100年来气温逐渐升高，降雨逐渐减少。建矿之后，种群B可能消失，也可能成为与种群A、C不同的新种
22、。分析种群B可能形成新种的原因：由于与种群A之间。下表是种群A、C的规模、等位基因1(T/t)和2(W/w)频率的数据，表中为各自隐性基因的频率。的地理隔离，阻断了种群B与种群A的基因交流，因此种群B内 的基因突变积累，且产生的变异被环境选择保留下来；种群逐 渐适应了生存环境，种群规模开始扩张，并形成生殖隔离，新 种形成 年份 种群A 种群C 规模 t(%)w(%)规模 t(%)w(%)1900 46 000 5 1 1 000 5 1 1920 45 000 5.5 1 850 7 1 1940 48 000 7 1 850 9 0.8 1960 44 000 8 1 800 12 0.6
23、1980 42 000 6 1 600 10 0.8 2000 40 000 5 1 550 11 1 依据表中数据和上述资料，对种群C的描述，更为准确的是。A等位基因1的杂合子逐渐增多 B与种群A之间不能进行基因交流 C正在经历适应辐射 D受气候影响更大 据表中数据分析，种群C的基因库比种群A；种群规模与基因的频率变化关系密切。A 小 1(T/t)解析 达尔文自然选择学说认为生物都有过度繁殖的倾向，但物种内的个体数量却能保持相对稳定，是因为生物的个体间存在着生存斗争，而生存斗争的结果是适者生存；自然选择的结果是适者生存，图表示该种群保留下来的个体中体形中等的个体所占比例较大，图表示该种群保留
24、下来的个体中体形较大或较小的个体所占比例较大，图表示该种群保留下来的个体中体形较大的个体和体形稍小的个体所占比例相差不大，这说明该种群在进化过程中产生的变异类型较多，在长期的自然选择的作用下，更容易进化产生出新物种；由于在种群A和B之间建了矿，导致种群A和B之间出现地理隔离，阻断了种群A和B之间的基因交流(种群A和C之间仍可以有基因交流)，因此种群B内的突变和基因重组逐渐积累，其有利变异不断地被自然选择保留下来，经过长期的选择作用，种群B同种群A与C 的基因库差别越来越大，并逐渐形成生殖隔离从而形成新的物种；从表格数据来看，种群A的种群数量没发生多大变化，其基因1和基因2的各基因频率也没发生多
25、大变化，说明种群A在一百年中，其种群基因库变化不明显，而种群C的种群数量明显减少，由于种群A和种群C的栖息地之间有公路，但它们之间仍有基因交流，而基因1中t的基因频率升高，w的基因频率基本没变，这说明种群的规模与基因1(T/t)的基因频率的变化关系密切。典例 下列与生物进化相关的描述中，正确的是()A进化总是由突变引起的 B进化时基因频率总是变化的 C变异个体总是适应环境的 D进化改变的是个体而不是群体 E长期地理隔离一定能达到生殖隔离，如东北虎和华南虎 F共同进化是指不同物种间的进化 G生物能完成有性杂交就是同一个物种 易错警示 辨析不清生物进化中的观点 解析 A还有自然选择等因素；C变异是
26、不定向的；D进化的基本单位是种群不是个体；E必须达到生殖隔离才能成为两个物种；F还包括生物与环境之间；G还必须产生可育后代。答案 B 纠错笔记 物种指的是不存在隔离的全部生物(可以是不同地域内)；而种群指的是一定地域内同一物种个体的总和。种群基因库指种群内全部个体的所有基因，若有n个个体，每个个体平均有m个基因，则基因库中应有nm个基因。因地理隔离造成两个亚种，如东北虎和华南虎，应为同一个物种，仍能进行交配繁殖产生后代。但地理隔离不一定是高山、河流的阻隔，两个池塘中的鲤鱼也存在地理隔离。突变性状是有利还是有害是相对的，取决于环境条件。如昆虫的残翅性状在正常环境中是不利的，但在多风的岛上则是有利的。基因频率与生物进化的关系 只要基因频率改变，生物就进化；只要生物进化，基因频率一定改变。若基因频率不变，则生物就不进化，基因频率是 否改变是判断生物是否进化的有效依据。可遗传的变异包括基因突变、染色体变异和基因重组，而基因突变和染色体变异合称突变。生物多样性指基因(遗传)多样性、物种多样性和生态系统多样性，不能说种群多样性。共同进化既包括生物与生物之间，也包括生物与无机环境之间。判断是否是同一物种标准不能只看能否杂交，还要看杂交后代是否可育，如二倍体西瓜和四倍体西瓜、马和驴等。进化过程中环境只起选择作用，变异是生物自身的事情。