高考生物复习：现代生物进化理论 学生版

高考生物复习：现代生物进化理论 学生版

第4讲　现代生物进化理论 知识点二　现代生物进化理论的主要内容 ‎　议一议：为什么个体不是生物进化的基本单位而是种群？‎ 知识点三　共同进化与生物多样性的形成 ‎　看一看：物种的形成一定要经过地理隔离吗？‎ 判断正误 ‎1．过度繁殖是选择的基础；生存斗争是选择的手段；适者生存是选择的结果(　　)。‎ ‎2．种群基因库是不断变化的(　　)。‎ ‎3．只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料(　　)。‎ ‎4．生物进化的实质是种群基因型频率的定向改变(　　)。‎ ‎5．地理隔离不一定导致新物种形成，但新物种形成一定要经历生殖隔离(　　)。‎ ‎6．生物与生物之间相互选择而共同进化，但生物与环境之间只能单向选择，不能共同进化(　　)。‎ ,自然选择学说与现代生物进化理论 自然选择学说 ‎1．主要内容 ‎(1)在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程叫自然选择；(2)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；(3)过度繁殖加剧了生存斗争，生存斗争是生物进化的动力；(4)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 模型解读 ‎(1)自然选择的对象 ‎①直接对象是生物的变异性状(表现型)。‎ ‎②间接对象是相关的基因型。‎ ‎③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。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)自然选择的动力：生存斗争。‎ ‎①类型：包括种内斗争、种间斗争、生物与无机环境之间的斗争。‎ ‎②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。‎ ‎③原因：过度繁殖＋有限的生活资源。‎ ‎(4)自然选择的结果：适者生存，不适者被淘汰。‎ ‎(5)变异不定向与自然选择定向性。‎ ‎3．历史贡献 ‎(1)较好地解释了生物的多样性和适应性。‎ ‎(2)相对系统地解释了生物进化的原因，揭示了生物的统一性。‎ ‎(3)使生物学摆脱了神学束缚。‎ ‎4．局限性 ‎(1)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。‎ ‎(2)对生物进化的解释局限于个体水平。‎ ‎(3)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。‎ 本考点作为进化史资料有不可替代的地位，但高考单独命题的概率低，进化的命题侧重现代进化论。‎ ‎【典例1】►(原创题)分析以下图解，回答相关问题。‎ ‎(1)图甲表示达尔文的物种形成解释模型，分析可知，其中的两个推论分别是：‎ 推论1：_______________________________________________________________________。‎ 推论3：_______________________________________________________________________。‎ ‎(2)生物的变异是不定向的，定向的________决定了生物进化的方向，达尔文论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释，但是这一学说存在一定局限性，如对遗传和变异的本质没有作出科学的解释、对进化原因的解释局限于________水平等。‎ ‎(3)某海岛上生活着一种昆虫，经调查其翅的长度和个体数的关系如图乙中曲线所示。气候变化，该海岛开始常刮大风，若干年后再进行调查，请绘制出最可能的翅长度和个体数的关系曲线：‎ 对这一现象的出现作出解释：_____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【训练1】►下列叙述中符合达尔文自然选择学说原理的是(　　)。‎ A．食蚁兽具有长舌，是因为它长期舔食树缝中的蚂蚁而反复不断伸长的缘故 B．害虫抗药性的增强，是因为杀虫剂使害虫产生抗药能力，并在后代中不断积累 C．狼和鹿通过捕食和被捕食的关系进行着相互选择，结果狼和鹿的奔跑速度都变快 D．现在人们都生活在不同的人工环境中，因此人类的进化不再受到自然选择的影响 ,现代生物进化理论 一、主要内容 ‎1．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 ‎2.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。‎ ‎3．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　①自然选择的实质：定向改变基因频率。‎ ‎②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。‎ ‎4．隔离与物种的形成 ‎(1)物种形成的三种典型模式 ‎①渐变式——如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。‎ ‎②骤变式——主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，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。‎ ‎③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(如甘蓝—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。‎ ‎(2)新物种形成的标志—生殖隔离 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。‎ 二、现代生物进化理论与达尔文进化论的比较 ‎1．共同点 都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。‎ ‎2．不同点 ‎(1)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，而现代生物进化理论克服了这个缺点。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)现代生物进化理论认为生物进化的实质——基因频率的改变，从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。‎ ‎(4)现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。‎ ‎【疑难辨析】‎ ‎1．生物进化和物种形成的区别 内　容 物种形成 生物进化 标　志 生殖隔离出现 基因频率改变 变化后的生物与 原生物的关系 新物种形成，生殖隔离，质变 生物进化，基因频率定向改变，量变 二者联系 ‎①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化 ‎2.种群和物种的区别 ‎(1)物种是自然状态下能够交配并产生可育后代的一群生物，一个物种可能在不同地点和时间形成不同的种群。(2)种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离。‎ ‎(3)判断生物是不是同一物种，如果来历不明，形态结构相似，可靠依据是是否存在生殖隔离。若存在生殖隔离，则不是同一物种。‎ 三、共同进化与生物进化的大致过程 ‎1．共同进化 在物种与物种之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响中不断进化和发展。‎ ‎2．生物进化的历程 生物进化的趋势：从原核生物到真核单细胞生物，再到真核多细胞生物；从异养生物到自养生物；从厌氧生物到需氧生物；从无性生殖到有性生殖；从低等到高等；从水生到陆生。‎ ‎★★　本考点常以选择题形式考查进化的基本理论观点，以综合型的非选择题形式考查考生运用现代生物进化理论在具体情境中的分析、应用能力。考题逐渐从考点较单一的选择题向联系前后知识、综合性较强的非选择题发展。‎ ‎【典例2】►(2011·福州市调研)图1显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型，A和a这对等位基因没有显隐性关系，共同决定甲虫的体色，甲虫体色的基因型和表现型如图2所示，请据图回答下列问题。‎ ‎(1)不同体色的甲虫体现了生物多样性中的________多样性。‎ ‎(2)在种群中出现了基因型为A′A的甲虫，A′基因最可能的来源是________，该来源为生物进化________。A′A个体的出现将会使种群基因库中的________发生改变。‎ ‎(3)图中箭头表示通过迁移，两个种群的基因库之间有机会进行________。由此可知，种群1和种群2之间不存在________。‎ ‎(4)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例，可以初步推测出处于工业污染较为严重的环境中的是哪个种群？________，该环境对甲虫的生存起到了________作用。‎ ‎【训练2】►(2011·江苏卷)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 ‎【训练3】►(潍坊质检)能影响基因频率改变的因素有(　　)。‎ ‎①基因突变　②染色体变异　③自然选择　④隔离 A．①②③ B．②③④ ‎ C．①③④ D．①②③④‎ ,基因频率和基因型频率比较及计算 ‎1．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：×100%‎ 基因型频率改变，基因频率不一定改变 ‎2.计算 ‎(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的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：‎ PA＝＝＝PAA＋PAa Pa＝＝＝Paa＋PAa 由以上公式可得出下列结论：‎ ‎①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。‎ ‎②一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋杂合子的频率。‎ ‎(2)伴X染色体遗传方式 ‎①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：×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。‎ ‎②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%)2≈0.5%。‎ ‎(3)哈代—温伯格定律 ‎①成立前提 a．种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。‎ ‎②计算公式 a．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。‎ b．当告诉基因型aa的频率为x%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－)。‎ ‎【典例3】►(2011·广东卷)登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。‎ ‎(1)将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的________细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出________、________和________。‎ ‎(2)科学家获得一种显性突变蚊子(AABB)。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊(AABB)与野生型雌蚊(aabb)交配，F1群体 中A基因频率是________，F2群体中A基因频率是________。‎ ‎(3)将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置(如下图)，将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代________，原因是______________________。‎ ‎【训练4】►(2010·深圳调研)调查某校学生中某基因型为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%)，则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　)。‎ A．6%、8% B．92%、8%‎ C．78%、92% D．8%、92%‎ ,生物进化理论的综合应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2011·重庆卷)2008年，在重庆武隆某地下洞穴的水体中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”。下列有关叙述，正确的是(　　)。‎ A．盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果 B．种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素 C．洞内水体中溶解氧的增加将提高盲鱼种群的K值 D．盲鱼作为进化研究的材料体现生物多样性间接使用价值 ‎2．(2010·山东高考理综)下列符合现代生物进化理论的叙述是(　　)。‎ A．物种的形成可以不经过隔离 B．生物进化过程的实质在于有利变异的保存 C．基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向 D．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 ‎3．(2010·江苏卷)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 ‎4．(2010·海南卷)下列符合现代生物进化理论的叙述是(　　)。‎ A．物种是神创的 B．物种是不变的 C．种群是生物进化的基本单位 D．用进废退是生物进化的原因 ,基因频率及其计算 ‎5.(2011·海南单科，20)某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物，两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是(　　)‎ A．乙物种的灭绝必然导致甲物体的灭绝，反之亦然 B．在长期进化中，甲、乙两物种必然互为选择因素 C．甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变，反之亦然 D．甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变 ‎6．(2010·全国Ⅰ，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是(　　)。‎ A．在某种条件下两种基因的频率可以相等 B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关 C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境 D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零 ‎7．(2010·全国Ⅱ，4)已知某环境条件下某种动物的AA和Aa个体全部存活，aa个体在出生前会全部死亡。现有该动物的一个大群体，只有AA、Aa两种基因型，其比例为1∶2。假设每对亲本只交配一次且成功受孕，均为单胎。在上述环境条件下，理论上该群体随机交配产生的第一代中AA和Aa的比例是(　　)。‎ A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶1‎ ‎8．(2010·天津卷)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967年中期停用。下图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因，S表示野生敏感型基因。据图回答下列问题。‎ ‎(1)R基因的出现是________的结果。‎ ‎(2)在RR基因型频率达到峰值时，RS、SS基因型频率分别为4%和1%，此时R基因的频率为________。‎ ‎(3)1969年中期RR基因型几近消失，表明在________的环境条件下，RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力________。‎ ‎(4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中，最终频率最高的基因型是________，原因是________________________________________________________________________。‎ 解析　(1)基因突变产生新基因，R基因的出现是基因突变的结果。‎ ‎9．(2011·上海单科，(八))回答下列有关生物进化和生物多样性的问题。‎ ‎(1)现代综合进化理论认为生物进化的基本单位是________。‎ 材料一　某种蛾易被蝙蝠捕食，千百万年之后，此种蛾中的一部分当感受到蝙蝠的超声波时，便会运用复杂的飞行模式，逃脱危险，其身体也发生了一些其他改变。当人工使变化后的蛾与祖先蛾交配后，产出的受精卵不具有生命力。‎ 材料二　蛙是幼体生活于水中，成体可生活于水中或陆地的动物。由于剧烈的地质变化，使某种蛙生活的水体分开，蛙被隔离为两个种群。千百万年之后，这两个种群不能自然交配。‎ 依据以上材料，回答下列问题。‎ ‎(2)这两则材料中发生的相似事件是________。‎ A．适应辐射 B．地理隔离 C．生存竞争 D．生殖隔离 ‎(3)在材料一中，蛾复杂飞行模式的形成是________的结果。‎ ‎(4)在材料二中，若发生剧烈地质变化后，其中一个蛙种群生活的水体逐渐干涸，种群中个体数减少，导致该种群的________变小。‎ 下表为V基因在种群A和B中的基因型个体数。‎ 基因型 A种群(个)‎ B种群(个)‎ VaVb ‎200‎ ‎0‎ VaVa ‎50‎ ‎120‎ VbVc ‎100‎ ‎200‎ VcVc ‎150‎ ‎50‎ VaVc ‎100‎ ‎80‎ ‎(5)计算Va在A种群中的频率________。‎ ‎(6)就V基因而言，比较A种群和B种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判断依据________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎