1、第2节现代生物进化理论的主要内容()【目标导航】1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化。2.结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，说出自然选择决定生物进化的方向。一、种群基因频率的改变与生物进化1种群是生物进化的基本单位(阅读P114115)(1)种群概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体构成一个种群。特点：是生物进化的基本单位，彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。(2)基因库与基因频率基因库：一个种群中全体个体所含有的全部基因，构成这个种群的基因库。基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部
2、等位基因的比率叫做基因频率。2突变和基因重组产生进化的原材料(阅读P116)(1)可遗传变异的来源可遗传变异来源(2)可遗传变异的形成、特点和作用形成：a.基因突变产生等位基因；b.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。特点：随机的、不定向的。作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。(3)变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。3自然选择决定生物进化的方向(阅读P116118)(1)原因(2)结果：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。判断正误：(1)自然选择决定了生物变异和进化的方向。()(2)达尔文认为自然
3、选择作用于种群，使种群发生进化。()(3)某种抗生素被长期使用药效下降，是由于病原体接触药物后，产生对药物有抗性变异。()(4)基因频率改变，生物一定进化。()(5)基因突变和基因重组使生物发生定向改变。()(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。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)一、种群是生物进化的基本单位1种群的概念种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。其中的“种”是生物分类的基本单位，理解种群概念应把握如下内容：(1)两个要素：“同种”和“全部”。(2)两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。
4、(3)两个方面(4)种群中的个体不是机械地集合在一起的，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。(5)同一种群中的生物属于同一物种，个体具有的形态特征基本相同，生态要求基本一致。2种群的基因库(1)每个种群都有自己的基因库。(2)种群中每个个体所含的基因，只是种群基因库的一个组成部分。(3)个体携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，随着繁殖把自身的一部分基因传给后代，通过突变使新基因进入基因库，所以基因库在代代相传的过程中保持和发展。3基因频率(1)对于某对等位基因而言，每个种群都有自己的基因频率，且基因频率是会随环境的变迁而改变的。(2)种群
5、中基因频率的改变反映出生物进化的方向，即在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对环境的适应能力较强。4有关种群基因频率和基因型频率的计算(1)已知基因型的个体数计算基因频率某基因频率100%例如：A%(A的基因频率)100%。(2)已知基因型频率计算基因频率设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为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：PAPAAPAaPaPaaPAa由以上公式可得出结论：一对等位基因中某基因的频率该基因纯合子的基因型频率杂合子的基因型频率(3)理想条件下的基因频率和
6、基因型频率的计算理想条件(遗传平衡定律)：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。这5个条件是：a种群是极大的；b种群中个体间的交配是随机的；c没有突变发生；d没有新基因加入；e没有自然选择。基因频率与基因型频率的关系：设某对等位基因为Aa，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则：A任何一个位点全部基因频率之和等于1，即pq1。B在某群体中，某一基因型在所有个体中所占的比例为基因型频率，各基因型频率之和也等于1，即p22pqq21。C某基因型频率等于该基因型各个基因频率之积，具体见下表：雄配子
7、雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA%p2，Aa%2pq，aa%q2。实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为。1种群的基因库是一直不变的吗？试分析原因。答案不是。基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入迁出等都会使种群的基因库发生改变。2为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体？答案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。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，这个个体在进化上就没
8、有意义。1某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：(1)该种群中a基因的频率为_。(2)如果该种群满足五个基本条件，即种群_、不发生_、不发生_、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为_；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率_(会、不会)发生改变。(3)假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行交配，则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为_、_和_；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型频率_(会、不会)发
9、生改变。【问题导析】明确：(1)隐性基因的基因频率隐性纯合子的基因型频率杂合子的基因型频率；(2)在理想条件下，种群达到遗传平衡，种群的基因频率和基因型频率都不变，否则种群的基因型频率可能改变。答案(1)0.5(2)足够大基因突变(或突变)自然选择0.25不会(3)0.40.20.4会【一题多变】(1)当满足上述五个基本条件并随机交配时，A和a的基因频率分别是多少？答案满足上述四个基本条件，说明种群达到了遗传平衡，种群的基因频率不变，即A和a的基因频率均为0.5。(2)第(3)问中，若只在相同基因型之间进行交配，A和a的基因频率分别是多少？种群进化了吗？答案A的基因频率AA的基因型频率Aa的基
10、因型频率0.40.20.40.10.5，可得a的基因频率10.50.5；由于种群的基因频率没有改变，因此种群没有进化。二、突变和基因重组产生进化的原材料及自然选择决定生物进化方向1理解“突变”的含义(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。其中基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变、基因重组和染色体变异都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因(等位基因)。(2)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。(3)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
11、多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。(4)生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。2可遗传的变异为生物进化提供了原材料每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但由于每个生物个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程。因此，突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。同时，突变等位基因基因重组大量的变异。可见，突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。3理解“自然选择”的含义(1)选择的对象：表面对象：生物的变异性状。实质对象：控制性状的基因。(2)
12、选择的结果：从生物性状上看，生物朝着一定的方向进化，形成生物的适应性；从实质上看，种群基因频率发生改变。4自然选择决定生物进化的方向生物种群内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物沿着一定的方向缓慢地进化。由此可见生物进化的方向是由自然选择决定的。1所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？为什么？答案不是。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？试分析原因。答案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
13、能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；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。2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【问题导析】(1)自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变；(2)种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化；(3)种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。答案C
14、【一题多变】“基因突变对绝大多数个体是不利的，但却是生物进化的重要因素之一”。你认为这一说法()A正确，基因突变虽对多数个体是不利的，但它为定向的自然选择提供了材料，为物种的进化奠定了基础B正确，基因突变对多数个体不利，但突变的方向与生物进化的方向是一致的C不正确，因为基因突变不利于个体繁殖，会导致物种灭绝D不正确，因为基因突变会导致个体死亡，不利于生物进化答案A1.对种群概念的正确叙述是()A不同空间中同种生物个体的总和B生活在同一地点的同种生物的一群个体C一片水田中的所有鱼的总和D一个生态环境中有相互关系的动植物的总和答案B解析种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。其中的“种”是生物
15、分类的基本单位。例如：一个池塘中全部的鲤鱼是一个种群，包括所有的大鲤鱼、小鲤鱼和鱼苗。这里必须具体到“鲤鱼”，而不能是“鱼”，因为后者还包括其他种类的鱼。2.在一个种群中随机抽出100个个体，其中基因型为AA的个体占24个，基因型为Aa的个体占72个，基因型为aa的个体占4个，那么基因A和基因a的频率分别是()A28%、72%B36%、64%C57%、43% D60%、40%答案D解析在100个个体中，AA占24个，Aa占72个，aa占4个，则AA%24%，Aa%72%，aa%4%。根据公式得A%AA%Aa%24%36%60%，a%aa%Aa%4%36%40%。3.下列哪项不是生物进化的原材料
16、()A基因突变 B基因重组C不遗传的变异 D染色体变异答案C解析突变和基因重组为生物进化提供了原材料，其中突变又包括基因突变和染色体变异。4.1万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群两个种群现在已经发生明显的分化。研究人员指出，经过长期演化可能形成两个物种，如图所示。请分析回答下列问题。(1)结合现代生物进化理论分析可知，b的实质变化是_。(2)的存在说明了_。(3)原松鼠种群中黑毛基因A的基因频率为50%。环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，基因型为aa的个体数量减少20%。则一年后a的基因频率为_，基因型为a
17、a的个体的比例为_。答案(1)种群基因频率的改变(2)变异是不定向的(3)45.45%18.18%解析松鼠种群在不同的环境选择下进化，产生各种特异性变异，导致种群基因频率发生差异性变化，直至成为不同物种。由题意可知，A的基因频率为50%，则原来种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为25%、50%、25%，可设其分别为25只、50只、25只，则一年后种群中基因型为AA、Aa、aa的个体数量分别为30只、60只、20只，其基因型频率分别为27.27%、54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率为45.45%。【基础巩固】1下列有关种群的叙述中，不正确的是()A种群是生物进化的基本单位B种群
18、内的个体彼此可以交配C种群是同种个体的机械集合D种群是生物繁殖的基本单位答案C解析同一种群的不同个体相互联系，并通过交配保持一个共同的基因库，因此，种群不是个体的机械集合。2关于基因库的相关描述错误的是()A基因库是指一个种群所含有的全部基因B生物个体总是要死亡的，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答案C解析基因库是指种群中所含有的全部基因，由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因。基因库中只要有一个发生变化，则基因库组成一定会发生变化。种群是繁殖的基本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。3如图表
19、示某个种群基因型的组成情况，A、a为一对等位基因。则该种群中a的基因频率是()A0.11B0.4C0.5 D0.55答案C解析由图中可知AAAaaa111，所以a的基因频率为aaAa0.5。4有关现代生物进化理论的叙述，错误的是()A种群是生物进化的基本单位B自然选择学说是现代生物进化理论的核心C生物进化过程的实质是种群基因频率的改变D生物进化过程的实质在于有利变异的保存答案D解析种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，在这个过程中有利变异保存而不利变异被淘汰，从而改变了基因频率。【巩固提升】5.某豌豆的基因型为Aa，让其连续自交三代(遗传符合孟德尔遗传定律)，其第4代中
20、的基因频率和基因型频率变化情况是()A基因频率变化，基因型频率不变B基因频率不变，基因型频率变化C两者都变化D两者都不变答案B解析自交不会改变基因频率，但会改变基因型频率。6水稻非糯性(Y)对糯性(y)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性。用非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻杂交，让F1自交三代，在自然情况下，基因频率的变化是()AY逐渐增大，R逐渐增大BY逐渐减小，R逐渐减小CY基本不变，R基本不变 DY基本不变，R逐渐增大答案D解析非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型分别为YYRR和yyrr，杂交得F1(YyRr)。F1自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐
21、渐被淘汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状基本不受环境影响，后代中Y的基因频率基本不变。7在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是()A突变和基因重组决定生物进化的方向B自然选择会改变种群的基因频率C特殊的变异类型都是不利的D不产生变异的生物才能生存答案B解析突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。8某小麦种群中T
22、T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%答案B解析由题意得出病害发生前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)(200202)62.5%。9回答下列有关生物进化的问题。图1(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节，X、Y分别是_、_。(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为_，这是生物进化的_。(3)小
23、岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的_。(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因，w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。图2由于蜥蜴过度繁殖，导致_加剧。小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是_。图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的_发生了改变。答案(1)突变和基因重组自然选择(2)种群基本单位(3)基因库(4)生存斗争(种内斗争)联趾型个体趾间有蹼，适合于游泳，可以从水中获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)基因频
24、率【走进高考】10(2014海南卷，23)某动物种群中，AA，Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代AAAaaa基因型个体的数量比为()A331 B441C120 D121答案B解析若该种群的AA个体没有繁殖能力，其他个体间(即1/3AA、2/3Aa)可以随机交配，用配子法产生雌雄配子的概率2/3A1/3a2/3A4/9AA2/9Aa1/3a2/9Aa1/9aa则下一代AAAaaa基因型个体的数量比441。11(2013海南卷，15)果蝇长翅(V)和(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
25、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%答案B解析由残翅果蝇长期维持在4%可知：v24%，则v20%，V1v80%，因此可知引入前各基因型频率为：vv0.220.04、Vv20.20.80.32、VV0.820.64，进而可得基因型为vv、Vv、VV的个体分别为：800个、6 400个和12 800个。引入后的基因频率为：v0.1，V的基因频率为0.9，因此A正确、B错误。杂合子果蝇和残翅果蝇引入前后数量不变，而种群数量增大一倍，其比例均降低了50%，因此C、D正确。
