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1、第20講生物的進化突破突破1 1現(xiàn)代生物進化理論現(xiàn)代生物進化理論突破突破2 2共同進化與生物多樣性共同進化與生物多樣性總綱目錄總綱目錄一、現(xiàn)代生物進化理論的由來1.拉馬克的進化學說用進廢退和獲得性遺傳是生物不斷進化的原因,生物是由低等到高等逐漸進化的。2.達爾文的自然選擇學說(連一連)cadb1.種群是生物進化的基本單位(1)種群:生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。(2)基因庫:一個種群中全部個體所含有的全部基因。(3)基因頻率:在一個種群基因庫中,某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。(4)生物進化的實質:種群基因頻率發(fā)生改變。二、現(xiàn)代生物進化理論2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料(1)可遺傳變
2、異的來源(2)生物突變的有利和有害不是絕對的,往往取決于環(huán)境。(3)生物的變異是不定向的,只是產(chǎn)生了生物進化的原材料,不能決定生物進化的方向。基因突變突變染色體變異基因重組3.自然選擇決定生物進化的方向(1)原因:不斷淘汰不利變異的基因,積累有利變異的基因。(2)結果:種群的基因頻率發(fā)生定向改變。3.自然選擇決定生物進化的方向(1)原因:不斷淘汰不利變異的基因,積累有利變異的基因。(2)結果:種群的基因頻率發(fā)生定向改變。4.隔離導致物種形成(1)隔離類型:常見的有地理隔離和生殖隔離。(2)隔離實質:基因不能自由交流。(3)物種形成的三個基本環(huán)節(jié):突變和基因重組、自然選擇及隔離。(4)新物種形成
3、的標志:產(chǎn)生生殖隔離。巧學妙記巧學妙記巧記生物進化種群單位因頻變,突變重組原材料;變異無向自選定,物種形成必隔離。1.共同進化(1)概念:不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。(2)原因:生物與生物之間的相互選擇和生物與無機環(huán)境之間的相互影響。三、共同進化與生物多樣性的形成2.生物多樣性的形成(1)內容:基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。(2)形成原因:生物的共同進化。(3)研究生物進化歷程的主要依據(jù):化石。1.用秋水仙素處理二倍體形成四倍體的過程未經(jīng)過地理隔離,因而所形成的四倍體不是新物種。()2.果蠅的長翅(V)對殘翅(v)為顯性。在一個由600只長翅果蠅和40
4、0只殘翅果蠅組成的種群中,若雜合子占所有個體的40%,那么隱性基因v在該種群內的基因頻率為60%。()3.生殖隔離是物種朝不同方向發(fā)展的決定性因素。()4.放射性60Co誘發(fā)的基因突變,可以決定大豆的進化方向。()5.環(huán)境發(fā)生變化時,種群的基因頻率可能改變,也可能不變。()6.金合歡蟻生活在金合歡樹上,以金合歡樹的花蜜等為食,同時也保護金合歡樹免受其他植食動物的傷害。如果除去金合歡蟻,則金合歡樹的生長減緩且存活率降低。由此可得出金合歡蟻和金合歡樹共同(協(xié)同)進化。()7.在長期的生物進化過程中,具有捕食關系的兩種生物互為選擇因素。()8.共同進化包括不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間的不斷進化和
5、發(fā)展。()10.生物與生物可以通過種間互助進行共同進化。()9.同一環(huán)境自然選擇的方向相同,兩個種群進化為同一物種。()突破突破1 1現(xiàn)代生物進化理論現(xiàn)代生物進化理論1.現(xiàn)代生物進化理論各要點之間的關系2.現(xiàn)代生物進化理論與達爾文自然選擇學說的比較知能拓展知能拓展(1)達爾文把生物在生存斗爭中,適者生存、不適者被淘汰的過程叫做自然選擇。它是通過生存斗爭來實現(xiàn)的。生存斗爭是自然選擇的動力。(2)生物的適應是相對的,即只適應一定的環(huán)境條件,當環(huán)境條件改變時,其可能就不適應了。自然選擇決定了種群基因頻率變化的方向,從而決定著生物進化的方向。(3)生物進化的原材料是可遺傳的變異,主要包括基因突變、基因
6、重組以及染色體變異,其中染色體變異和基因突變統(tǒng)稱為突變。1.已知基因型頻率求基因頻率(1)設二倍體生物個體的某一基因庫中有兩個等位基因A和a,假如種群中共有N個個體,而AA、Aa、aa三種基因型的個體數(shù)分別是n1、n2、n3,那么種群中A基因的頻率和a基因的頻率分別是:A基因的頻率=a基因的頻率=AAa基因的總數(shù)基因的總數(shù)基因的總數(shù)1222nnNaAa基因的總數(shù)基因的總數(shù)基因的總數(shù)3222nnN(2)若以上關系中,A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示,AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示,則PA=PAA+PAaPa=Paa+PAa由以上公式可得出下列結論:在種群中一對等
7、位基因的基因頻率之和等于1,基因型頻率之和也等于1。一個基因的基因頻率=該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率。1222nnN1212nnNN123222nnN3212nnNN122.已知基因頻率求基因型頻率設A的基因頻率為p,a的基因頻率為q,則AA的基因型頻率=p2;aa的基因型頻率=q2;Aa的基因型頻率=2pq。知能拓展(1)以上關系的使用應滿足以下5大條件:種群足夠大;種群個體間的交配是隨機的;沒有突變發(fā)生;沒有新基因加入;沒有自然選擇。(2)遺傳平衡所指的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中,種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化,生物
8、的進化是必然的。生物進化的實質是種群基因頻率的改變。(3)僅知道自然種群中某一純合子的基因型頻率,求基因頻率,或僅知道某一基因的頻率,求基因型頻率,需用遺傳平衡定律進行計算。3.自交和自由交配時基因(型)頻率的變化規(guī)律(1)自交:種群個體自交時,純合子增多,雜合子減少,基因型頻率發(fā)生改變。自交過程不改變基因頻率。(2)自由交配:在無基因突變、各種基因型的個體生活力相同時,處于遺傳平衡的種群自由交配遵循遺傳平衡定律,上下代之間種群的基因頻率及基因型頻率不變。如果一個種群沒有處于遺傳平衡狀態(tài),自由交配不改變基因頻率,但改變基因型頻率。考向考向1以實例分析的形式以實例分析的形式,考查運用現(xiàn)代生物進化
9、理論解釋生物的抗藥考查運用現(xiàn)代生物進化理論解釋生物的抗藥性性1.如圖是某昆蟲基因pen突變產(chǎn)生抗藥性示意圖。下列相關敘述正確的是()A.殺蟲劑與靶位點結合形成抗藥靶位點B.基因pen的自然突變是定向的C.基因pen的突變?yōu)槔ハx進化提供了原材料D.野生型昆蟲和pen基因突變型昆蟲之間存在生殖隔離C答案答案C基因突變?yōu)樯镞M化提供了豐富的原材料,C選項正確;基因突變是不定向的,突變的結果是產(chǎn)生新基因,但突變生物與原生物并沒有產(chǎn)生生殖隔離,B、D選項錯誤;據(jù)圖中信息知:野生型昆蟲細胞的靶位點與殺蟲劑結合后,殺蟲劑進入細胞內,說明殺蟲劑與靶位點結合并不會形成抗藥靶位點,pen基因突變型昆蟲細胞的抗藥靶
10、位點不能與殺蟲劑結合,說明抗藥靶位點的形成可能與靶位點結構發(fā)生變化有關,A選項錯誤。2.某醫(yī)院對新生兒感染的細菌進行了耐藥性實驗,結果顯示70%的致病菌具有耐藥性。下列有關敘述正確的是()A.孕婦食用了殘留抗生素的食品,導致其體內大多數(shù)細菌突變B.即使孕婦和新生兒未接觸過抗生素,感染的細菌也有可能是耐藥菌C.新生兒體內缺少免疫球蛋白,增加了致病菌的耐藥性D.新生兒出生時沒有及時接種疫苗,導致耐藥菌形成B答案答案B細菌可通過突變產(chǎn)生耐藥性,抗生素通常只起選擇作用而不起誘變作用,A錯誤,B正確;體內是否有免疫球蛋白或是否對新生兒接種疫苗只影響個體的特異性免疫能力,與細菌耐藥性無關,C、D錯誤?？枷?/p>
11、考向2以基礎判斷或圖示分析的形式以基礎判斷或圖示分析的形式,考查現(xiàn)代生物進化理論的內容考查現(xiàn)代生物進化理論的內容3.下列關于生物進化的敘述,錯誤的是()A.某物種僅存一個種群,該種群中每個個體均含有這個物種的全部基因B.雖然亞洲與澳洲之間存在地理隔離,但兩洲人之間并沒有生殖隔離C.無論是自然選擇還是人工選擇作用,都能使種群基因頻率發(fā)生定向改變D.古老地層中都是簡單生物的化石,而新近地層中含有復雜生物的化石A答案答案A本題考查生物進化的相關知識。種群中的一個個體一般不會含有這個物種的全部基因,A錯誤;亞洲人和澳洲人屬于同一個物種,二者不存在生殖隔離,B正確;在自然選擇或人工選擇的作用下,具有有利
12、變異或人工選擇的變異的個體留下后代的機會多,種群中相應基因頻率也會不斷提高,C正確;越古老的地層中形成化石的生物結構越簡單、越低等;越年輕的地層中形成化石的生物結構越復雜、越高等,D正確。4.(2016北京理綜)豹的某個棲息地由于人類活動被分隔為F區(qū)和T區(qū)。20世紀90年代初,F區(qū)豹種群僅剩25只,且出現(xiàn)諸多疾病。為避免該豹種群消亡,由T區(qū)引入8只成年雌豹。經(jīng)過十年,F區(qū)豹種群增至百余只,在此期間F區(qū)的()A.豹種群遺傳(基因)多樣性增加B.豹后代的性別比例明顯改變C.物種豐(富)度出現(xiàn)大幅度下降D.豹種群的致病基因頻率不變A答案答案A因地理隔離形成的F區(qū)和T區(qū)兩個種群,在自然選擇的作用下,它
13、們種群的基因庫有一定的差別,因此,將T區(qū)的豹引入F區(qū)后,會導致豹種群基因多樣性增加,A項正確;從題干中無法確定豹后代的性別比例是否會發(fā)生改變,B項錯誤;由于T區(qū)和F區(qū)的豹只存在地理隔離,未產(chǎn)生生殖隔離,仍為同一物種,因此T區(qū)的豹遷到F區(qū)后,物種豐(富)度不發(fā)生改變,C項錯誤;F區(qū)在引入健康豹繁殖子代后,豹種群的致病基因頻率將降低,D項錯誤。考向考向3以數(shù)學計算的形式以數(shù)學計算的形式,考查基因頻率、基因型頻率的計算考查基因頻率、基因型頻率的計算5.現(xiàn)有兩個非常大的某昆蟲種群,個體間隨機交配,沒有遷入和遷出,無突變,自然選擇對A和a基因控制的性狀沒有作用。種群1的A基因頻率為80%,a基因頻率為2
14、0%;種群2的A基因頻率為60%,a基因頻率為40%。假設這兩個種群大小相等,地理隔離不再存在,兩個種群完全合并為一個可隨機交配的種群,則下一代中Aa的基因型頻率是()A.75%B.50%C.42%D.21%C答案答案C兩種群均處于遺傳平衡狀態(tài),且種群大小相等,故兩種群完全合并后A、a的基因頻率分別為兩種群A、a基因頻率的平均值,A基因頻率=(80%+60%)2=70%,a基因頻率=(20%+40%)2=30%。該種群隨機交配后,子一代中Aa的基因型頻率為270%30%=42%,故選C。6.玉米的高稈(H)對矮稈(h)為顯性。現(xiàn)有若干H基因頻率不同的玉米群體,在群體足夠大且沒有其他因素干擾時,
15、每個群體內隨機交配一代后獲得F1。各F1中基因型頻率與H基因頻率(p)的關系如圖。下列分析錯誤的是()A.0p1時,親代群體都可能只含有純合體B.只有p=b時,親代群體才可能只含有雜合體C.p=a時,顯性純合體在F1中所占的比例為D.p=c時,F1自交一代,子代中純合體比例為1959答案答案D若親代群體只含有純合體HH和hh,由于基因型頻率不確定,則基因頻率也不確定(0p1),所以隨機交配后均可出現(xiàn)如圖所示現(xiàn)象,A正確;若親代群體只含有雜合體,則p=1/2,B正確;H的基因頻率為p,設h的基因頻率為q,則F1中HH、Hh、hh的基因型頻率分別為p2、2pq、q2,p=a時,hh和Hh的基因型頻
16、率相等,即2pq=q2,且p+q=1,可得p=1/3,所以F1中HH的比例為p2=1/9,C正確;同理p=c時,p、q分別為2/3、1/3,HH、Hh和hh基因型頻率分別占4/9、4/9、1/9,F1自交一代,子代中純合體比例為4/9+4/91/2+1/9=7/9,D錯誤。突破突破2 2共同進化與生物多樣性共同進化與生物多樣性 1.物種形成(1)物種形成的三種典型模式漸變式如加拉帕戈斯群島上13種地雀的形成。爆發(fā)式主要是通過染色體變異的方式形成異源多倍體從而產(chǎn)生新物種,此種方式多見于植物。雜種植物異源多倍體人工創(chuàng)造新物種通過植物體細胞雜交(如番茄馬鈴薯)、多倍體遠緣雜交(如甘藍蘿卜)、多倍體育
17、種(如八倍體小黑麥)等方式也可以創(chuàng)造新物種。(2)新物種形成的標志生殖隔離的出現(xiàn)標志著新物種的形成。2.共同進化的類型與實例共同進化類型包含類型實例不同物種之間種間互助一種蛾與蘭花種間斗爭捕食獵豹和斑馬寄生黏液瘤病毒和兔子競爭作物與雜草生物與無機環(huán)境之間生物影響環(huán)境,環(huán)境影響生物地球早期無氧環(huán)境出現(xiàn)厭氧生物光合生物出現(xiàn)空氣中有氧氣出現(xiàn)需氧生物3.生物多樣性的內涵(1)形成原因:共同進化。(2)三個層次:基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。三個層次之間的關系如圖所示:4.生物進化與生物多樣性的關系生物多樣性的形成是生物進化的結果,生物多樣性的產(chǎn)生又加速了生物的進化。易混辨析易混辨析(1)生殖
18、隔離的產(chǎn)生標志著新物種的形成,隔離是物種形成的必要條件。(2)物種形成與生物進化的關系易混辨析易混辨析(1)生殖隔離的產(chǎn)生標志著新物種的形成,隔離是物種形成的必要條件。(2)物種形成與生物進化的關系內容物種形成生物進化標志生殖隔離出現(xiàn)種群基因頻率改變變化后與原生物關系屬于不同物種可能屬于同一個物種,也可能屬于不同的物種兩者聯(lián)系生物進化的實質是種群基因頻率的改變,這種改變可大可小,不一定會突破物種的界限,即生物進化不一定導致新物種形成新物種形成則說明生物進化了1.對物種和進化的判斷技巧(1)判斷兩個種群是否屬于同一物種的標準,是看它們之間是否存在生殖隔離,若存在生殖隔離,則一定是兩個物種。(2)
19、判斷種群是否進化的標準,是看其基因頻率是否發(fā)生了變化,若種群基因頻率沒有發(fā)生變化,則種群沒有發(fā)生進化。2.對共同進化的判斷(1)兩種生物(不同物種)之間存在著種間互助或種間斗爭(如捕食、寄生、競爭)關系。(2)生物與無機環(huán)境之間,生物影響著環(huán)境,環(huán)境影響著生物。只要符合上述其中之一,就屬于共同進化?？枷蚩枷?以實例分析的形式或以圖示為信息載體以實例分析的形式或以圖示為信息載體,考查對物種形成與生考查對物種形成與生物進化的理解物進化的理解1.(2018北京東城期末)下列關于生物進化的敘述,正確的是()A.種群中的個體是進化的基本單位B.地理隔離是生物進化的必要條件C.出現(xiàn)生殖隔離是新物種形成的標
20、志D.共同進化僅發(fā)生在生物與無機環(huán)境之間C答案答案C生物進化的基本單位是種群,A錯誤;某些物種的形成不一定需要經(jīng)過地理隔離即可產(chǎn)生生殖隔離,如三倍體無子西瓜,B錯誤;新物種形成的標志是出現(xiàn)生殖隔離,C正確;共同進化可發(fā)生在生物與生物之間,如在捕食過程中,捕食者與被捕食者相互選擇,協(xié)同進化,D錯誤。2.(2017北京石景山期末)以下關于生物進化方面的敘述,正確的是()A.生物進化最可靠的證據(jù)是哺乳動物在胚胎發(fā)育初期非常相似B.多倍體生物形成后,它與原物種之間能夠進行雜交,因而它不是一個新物種C.根據(jù)現(xiàn)代進化理論,自然選擇導致群體基因頻率的改變,意味著新物種的形成D.根據(jù)現(xiàn)代進化理論從進化速度上講
21、,生物進化既可體現(xiàn)跳躍式,也可體現(xiàn)漸進演變模式D答案答案D生物進化最可靠的證據(jù)是各類生物化石在地層里按一定順序出現(xiàn),A錯誤;多倍體生物形成后,它與原物種之間雖然能夠進行雜交,但它們產(chǎn)生的后代一般是不育的,存在生殖隔離,因而它是一個新物種,B錯誤;生物進化的實質是種群基因頻率的改變,C錯誤;生物進化既可體現(xiàn)跳躍式,也可體現(xiàn)漸進演變模式,D正確?？枷蚩枷?聯(lián)系生物進化實例聯(lián)系生物進化實例,考查生物進化與生物多樣性的形成考查生物進化與生物多樣性的形成3.(2017北京房山二模)古生物學家發(fā)現(xiàn)的最早馴養(yǎng)狗化石,距今大約有3.3萬年。該化石與現(xiàn)代格陵蘭薩摩犬在形態(tài)、大小上最為接近,而與狼在牙齒特征上特別
22、相近。下列敘述正確的是()A.現(xiàn)代格陵蘭薩摩犬與狼的基因庫沒有差異B.狼的存在不利于增加食草動物的多樣性C.新物種的形成都要經(jīng)歷漫長的進化歷程D.了解這一進化歷程的主要依據(jù)是化石D答案答案D經(jīng)過長期的選擇作用,現(xiàn)代格陵蘭薩摩犬與狼已經(jīng)形成了不同的物種,存在生殖隔離,現(xiàn)代格陵蘭薩摩犬與狼的基因庫具有明顯的差異,A錯誤;狼的存在對食草動物而言起了選擇作用,促進了生物進化,故對食草動物是有利的,B錯誤;隔離是新物種形成的必要條件,生殖隔離是新物種形成的標志,大多數(shù)物種的形成是由長期的地理隔離而達到生殖隔離,有些物種可以不通過地理隔離而直接產(chǎn)生生殖隔離,如植物多倍體的形成或人工誘導多倍體,C錯誤;生物多樣性經(jīng)歷了漫長的進化歷程,了解進化歷程的主要依據(jù)是化石,D正確。4.下列四組圖是關于生物進化方面的證據(jù)。下列相關敘述中,正確的是()A.圖甲中四種地雀喙的差異是由不同食物的刺激所致的不同變異B.圖乙中昆蟲的兩類翅形的形成是對環(huán)境的主動適應C.圖丙是兩種體色的樺尺蛾,它們的性狀分化證實了物種形成的機制D.圖丁中捕食關系對兩者都是有益的,捕食者的存在有利于增加物種多樣性D答案答案D圖甲中四種地雀喙的差異、圖乙中昆蟲的兩類翅形的形成及圖丙中兩種體色的樺尺蛾都是自然選擇的結果。核心構建核心構建
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