高中生物必修二（人教版）：第六章生物的进化第3节

1、第六章生物的进化3种群基因组成的变化与物种的形成课标要点学法指导1.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加2说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境3阐明变异、选择和隔离可导致新物种形成1.科学思维：解释种群、基因库和基因频率的概念2科学思维：理解种群基因频率的计算和影响因素分析3科学思维：理解自然选择对生物进化的作用4生命观念、科学思维：识记隔离的类型及作用知识导图课前 新知导学1种群：生活在_的_生物_个体的集合。2基因库：一个_。3基因频率：_ _。4生物进化的实质：_。种群、基因库和基因频率一定区域同种全部种群中全部个体所含有的全部基因 在一个种群基因库中，某个基因占全部等

2、位基因数的比值种群基因频率的改变提示：不是，基因库指的是一个种群中所有个体的全部基因。一个种群中的一个个体中的基因是不是一个基因库？为什么？下列关于种群及种群基因库的说法错误的是()A种群指生活在一定区域的同种生物的全部个体B一个池塘中所有的草鱼属于一个种群C一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库D种群中每个个体含有种群基因库的全部基因【答案】D【解析】由于种群的个体在基因上有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，D错误。2生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于_ _。3生物的变异是_的，只是产生了生物进化的_，不能决定生物进化的_。4种群基因突变数个体基

3、因数_个体数。种群基因频率的变化基因突变染色体变异 生物的生存环境 不定向原材料方向突变频率提示：不是，不可遗传的变异不能为生物进化提供原材料。是不是所有的生物变异均可为生物进化提供原材料？下列关于基因频率、基因型频率的叙述，错误的是()A基因频率指种群中某个基因占全部等位基因数的比率B基因型频率等于相应的表现型频率C基因频率改变可能是发生了基因突变D在稳定遗传的自然种群中，基因频率会保持稳定【答案】B【解析】基因型频率与相应的表现型频率不一定相等，如显性表现型的频率等于显性纯合子和杂合子两种基因型频率的和。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

4、体的_。(2)实质：决定表型的_。自然选择对种群基因频率变化的影响不利变异有利变异表型基因4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。5进化的实质：种群_的改变。不定向基因频率有利基因频率定向基因频率提示：能，因为生物进化是定向的，自然选择也是定向的。自然选择能否决定生物进化的方向？为什么？现代生物进化理论认为，生物进化的实质是种群基因频率的改变。可以定向改变种群基因频率的是()A基因突变B基因重组C自然选择D迁移【答案】C【解析】能定向改变种群基因频率的是自然选择。1物种：能够在_下相互交配并且产生_后代的一群生物。物种与隔离自然状态可育2新物种

5、的形成过程【答案】突变基因交流基因频率基因库类型生殖隔离地理隔离原因不同物种之间一般是不能_的，即使交配成功，也不能产生_后代地理上的障碍实质不同种群间的个体，在自然条件下不能发生_的现象3隔离的概念：不同群体间的个体，在自然条件下_ _的现象。4隔离的类型5物种形成的必要条件：_。相互交配可育基因交流 基因不能自由交流隔离提示：不一定。存在地理隔离的两个种群一定不是一个物种吗？判断下列叙述的正误。(1)交配后能产生后代的一定是同一物种。()(2)种群间的地理隔离可阻止基因交流，但不一定出现生殖隔离。()(3)没有地理隔离也可形成新物种。()(4)生殖隔离是指不同种个体间无法交配，不能产生后代

6、的现象。()(5)若某物种仅存一个种群，该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)1实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生_。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 探究抗生素对细菌的选择作用耐药性2方法步骤【答案】相互垂直涂布器不含抗生素抗生素纸片1216 h抑菌圈的直径抑菌圈边缘提示：防止对环境造成污染。实验结束后，为什么应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理？ 课堂 素养初培1判断种群的“三要素”(1)生活在一定区域；(2)同种生物；(3)全部个体的集合。种群基因组成的变化知识

7、归纳2突变和基因重组产生进化的原材料(1)问题一：突变具有低频性，还能为生物进化提供原材料吗？解读：虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量突变。(2)问题二：突变具有多害少利性，还能为生物进化提供原材料吗？解读：生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。(3)问题三：突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？解读：突变和基因重组是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。3自然选择对种群基因频率变化影响的原理及实例分析 (1)原理分析(2)实例分析(桦尺蛾体色进化)由以上可

8、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，反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。1一个果蝇种群中，由于环境的变化，基因型为aa的个体不能存活，随机交配繁殖多代后，a的基因频率将如何变化？提示：基因型为aa的个体不断被淘汰，但a基因随着杂合子保存下来，所以a基因的基因频率将越来越小，但不会为0。2如果树干变黑，是否影响浅色桦尺蛾的出生率？提示：影响。因为树干变黑后，浅色桦尺蛾易于被发现，导致其个体数减少，其中包括有生育能力的浅色桦尺蛾，从而影响出生率。3达尔文考察了格克伦岛，这个岛屿上经常刮大风，岛上的少数昆虫翅特别发达，大多数昆虫翅退化。请思

9、考下列问题：(1)在这个海岛上昆虫翅长差异的根本来源是什么？ (2)在这个岛屿上，为什么无翅的昆虫特别多？提示：(1)基因突变。(2)由于这个岛屿上经常刮大风，那些有翅能飞但翅膀不够强大的昆虫，就常常被大风吹到海里，因而生存和繁殖后代的机会较少，而无翅或残翅的昆虫，由于不能飞翔，就不容易被风吹到海里，因而生存和繁殖后代的机会就多。经过一段时间的自然选择之后，海岛上无翅或残翅的昆虫就特别多，这种现象产生的原因是自然选择。【方法规律】变异与选择之间的关系：(1)变异是不定向的，在自然选择的作用下，基因频率发生定向改变，导致自然选择是定向的。(2)自然选择的过程十分缓慢，其结果符合优胜劣汰、适者生存

10、的原则。对点精练1某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成为工业区。下表为该地区不同时期两种尺蛾的数量变化。分析产生这种变化的原因是()A.定向变异的作用B自然选择的作用C灰尺蛾迁入，黑尺蛾迁出D工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾森林时期建成工业区后50年灰尺蛾黑尺蛾灰尺蛾黑尺蛾99%1%1%99%【答案】B【解析】自然选择学说认为，变异是不定向的，自然选择是定向的，自然选择决定生物进化的方向。建成工业区后50年环境“黑化”严重，灰蛾在黑色背景下容易被天敌发现而被取食，相反黑蛾的生存优势逐渐强化，导致了这种现象发生。2在某小岛上的一种啄木鸟，其喙长分布如图甲，而其唯一的食物是一种在树干中

11、的虫，其深度分布如图乙。下列关于子一代鸟喙的可能长度的说法合理的是()A都比父母的长，因为鸟需要适应它们的环境B都比父母的长，因为较长的鸟喙是生存所必需的C不一定比父母的长，仅一代的时间还不足以进化出较长的鸟喙D不一定比父母的长，因为虫在树干中的深度并不是都很深【答案】C【解析】由自然选择学说可知，生物的进化是一个长期的过程，所以在较短的一代之后性状是无法判断的，子一代的鸟喙长度不一定比父母的长。基因频率与基因型频率的相关计算知识归纳(2)已知基因型频率，计算基因频率常染色体上基因频率的计算：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1/2杂合子的基因型频率。例如，A%(A的基因频率)

12、 AA%(AA的基因型频率)1/2Aa%(Aa的基因型频率)。2随机交配情况下基因型频率的计算(1)假设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则pq1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)3自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律交配方式基因频率基因型频率自交不改变改变，且纯合子增多，杂合子减少自由交配处于遗传平衡不改变不改变不处于遗传平衡不改变改变1有的同学认为基因型频率发生改变，生物一定发生了进化，你认为该同学的说法是否合理？并说出你的理由。提示：不合理，基因型频率发生改变，基因频率不一定发生变化，而生物进化的实质是种群基因频率的

13、改变。2某小岛上原有果蝇20 000只，其中基因型为VV、Vv和 vv的果蝇分别占15%、55%和30%。(1)若此时从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1中V基因的基因频率约是多少？(2)题中从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇随机交配一代后，该种群是否发生了进化？并说明理由。提示：(1)由题意知，原种群数量是20 000，则可以得出基因型VV为20 00015%3 000；基因型Vv为20 00055% 11 000；基因型vv为20 00030%6 000，后侵入了2 000只基因型为VV的个体，该种群中基因型VV为3 0002 0005 000，

14、该种群总数为22 000只，所以该种群中基因型VV占5/22、基因型Vv占11/22、基因型vv占6/22。该种群的个体随机交配，则V基因的基因频率为5/2211/221/221/44，即约为48%。(2)原来种群中基因型为VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%，则V基因的基因频率为15%55%1/242.5%；从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇随机交配一代后，该种群基因频率增加，所以该种群发生了进化。对点精练1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40%，Aa基因型的频率为60%，aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机

15、交配繁殖一代后，AA基因型的个体占()A49/91B49/100C11/20D11/17【答案】A2有一个随机交配的种群，在没有迁移等条件下，该种群两年内基因型频率的变化如下表，根据现代生物进化理论，在这两年中，下列与这对基因有关的推断正确的是()A.该种群将朝着Aa增多的方向进化B该种群没有表现出生物的进化C该种群的生活环境有较大的变化D该种群较容易发生基因突变年份AA/%Aa/%aa/%13040302255025【答案】B【解析】第1年A的基因频率30%1/240%50%，a的基因频率50%。第2年A的基因频率25%1/250%50%，a的基因频率50%。可见两年中A和a的基因频率没有发

16、生变化，故该种群没有表现出生物进化。1物种形成的三种方式(1)渐变式模型：实例：加拉帕戈斯群岛上13种地雀经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，从而形成新物种，这是物种形成的主要方式。隔离及其在物种形成中的作用知识归纳(2)爆发式模型：实例：自然界多倍体植物是在短时间内通过染色体变异的方式形成新物种。(3)人工创造新物种：通过植物体细胞杂交(如番茄马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。2物种形成的三个环节(1)内容突变和基因重组产生进化的原材料。自然选择导致种群基因频率的定向改变。隔离导致物种形成。(2)关系图3地理隔离和生殖隔离的比较(1)图解(2)表解比较项目地理隔离(

17、图中A)生殖隔离(图中B)特点一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定联系地理隔离是物种形成的量变阶段；生殖隔离是物种形成的质变阶段，是形成新物种的标志长期的地理隔离不一定形成生殖隔离，生殖隔离的形成也不一定经过地理隔离1马和驴虽然可以交配产生后代，但马和驴并不是一个物种，为什么？提示：因为它们交配产生的后代(骡子)是不可育的。(1)请完善该图。(2)这种物种形成方式的原理是什么？提示：(1)染色体(2)主要是通过染色体变异的方式形成新物种，一旦出现可以很快形成生殖隔离。【归纳提升】物种与种群和隔离的关系：对

18、点精练1如图所示为种群与物种的关系图解，关于它们的叙述不正确的是()A从图中可以看出，一个物种可以有很多种群，这些种群间只是因为地理隔离，阻碍了基因交流B若物种2是由物种1形成的，则物种1一定发生了基因频率的改变C由物种1形成物种2的必要条件是地理隔离D若种群1与种群2的基因频率都发生了改变，则这两个种群都在进化【答案】C【解析】种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；隔离是新物种形成的必要条件，新物种的形成通常要经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，但并不是所有新物种的形成都需要经过地理隔离，故选C。2生殖隔离的形成包括()动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配植物因开花

19、季节和形态不同而不能交配动物胚胎发育早期死亡产生的杂种后代没有生育能力ABCD【答案】D【解析】生殖隔离包括动物因求偶方式和繁殖期不同、植物因开花季节和花的形态不同而造成不能自由交配；即使能交配，但也会在胚胎发育的早期死亡，或产生的杂种后代无生殖能力，这都属于生殖隔离。1实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 探究抗生素对细菌的选择作用知识归纳2实验变量分析3.抑菌圈直径与抗药性的关系 抑菌圈的直径大小表明该种抗生素的杀菌能力，直径越大，杀菌能力越强。 自变量有无抗生素因变量抗生素的

20、抑菌能力(抑菌圈直径大小)无关变量温度、培养时间等结合教材P115“探究抗生素对细菌的选择作用”，讨论解决下列问题。 1在培养基上是否有细菌生长？在放有抗生素纸片的区域呢？ 提示：在培养基上有细菌生长繁殖。在放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长繁殖，也可能没有细菌生长繁殖。2连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化？这说明抗生素对细菌产生了什么作用？ 提示：连续培养几代后，抑菌圈的直径会变小，说明通过抗生素的选择作用，细菌中的耐药性类型越来越多。3在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？ 提示：细菌产生的耐药性变异有利于细菌的生存，属于有利变异

21、。在生物进化中，生物产生的有利变异是指有利于生物生存、适应环境的变异，而不是对人类有利的变异。4滥用抗生素的现象十分普遍，请举例说明滥用抗生素的危害。提示：增强细菌抗药性：抗生素的滥用及不合理使用在一定程度上使抗生素接触细菌的机会增大，而抗生素的选择作用可以使细菌种群中的耐药基因的基因频率增加，从而减弱抗生素的药效，甚至完全不起作用。不良反应繁多：滥用抗生素导致大量不良反应产生，如抗生素中应用氯霉素时可引发再生障碍性贫血。菌群失调：抗生素的长期大量滥用，使未被抑制的细菌类型繁殖迅速，造成菌群失调的情况，导致患者免疫力下降，病情加重或产生新的病变。对点精练1检测细菌对各种抗生素的药敏程度实验方法

22、如下：在固体培养基中培养着状态相同的某种细菌，将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片(大小相同)放置在不同固体培养基的表面，抗生素向周围扩散，如果抑制该细菌生长，则在滤纸片周围出现抑菌圈(图1中里面的圈)，结果如下图所示。 (1)衡量本实验结果的指标是_。(2)图1中抑制细菌最有效的是_培养皿中的抗生素。 (3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理，并测定细菌数量变化，如图2所示。 向培养基中加抗生素的时刻为_点。细菌种群进化是定向的，而变异是_，细菌的抗药性产生于环境变化之_(填“前”“中”或“后”)，抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”，而是_。 尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引

23、起的感染，原因在于细菌种群中_。【答案】(1)抑菌圈的大小(2)B(3)B不定向的前选择有抗药性基因的个体占极少数【解析】(1)本实验是研究抗生素抑制细菌生长的作用大小，可用抑菌圈的大小作为衡量指标。(2)通过抑菌圈的大小来确定杀菌能力，即抑菌圈越大，杀菌能力越强。(3)抗生素会使细菌中不具有抗药性的个体大量死亡而数量下降，所以B点是使用抗生素的起点。变异是不定向的，而自然选择是定向的，细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了，环境是性状的选择者，而不是诱导者。在细菌种群中，含有抗药性基因的个体只占极少数。2某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述

24、正确的是()A孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变B即使孕妇和新生儿未接触过抗生素，感染的细菌也有可能是耐药菌C新生儿体内缺少免疫球蛋白，增加了致病菌的耐药性D新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成【答案】B【解析】细菌耐药性形成的机制：在细菌种群中存在耐药性的变异类型，而抗生素的选择作用可以使细菌种群中耐药基因的基因频率增加。这种变异是不定向的，自然选择的作用是定向的，耐药性变异的产生与抗生素无关，对耐药性变异的选择与抗生素有关，A项错误，B项正确。这种耐药性选择过程与新生儿自身的免疫功能也无关，C、D两项错误。课堂延伸提分易错易混1：混淆自然选择的直接对象、间接对象与

25、根本对象自然选择的直接对象是生物的变异性状(表现型)；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。易错易混2：突变中的基因突变、染色体变异并非“定向”也并非被环境“诱导”所产生(1)“突变”不是基因突变的简称，而是包括“基因突变”和“染色体变异”。(2)变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱导基因突变。如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，使整个种群抗药性增强，而不是使害虫产生抗药性变异。(3)正确理解“三个定向”和“一个不定向”：变异是不定向的；自然选择(定向)种群基因频率改变(

26、定向)生物进化(定向)。易错易混3：三倍体无子西瓜、骡子等是否属于“新物种”？四倍体西瓜呢？“新物种”必须具备两个条件：(1)与原物种间已形成生殖隔离(不能杂交或能杂交但后代不育)。(2)物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡子均不可称“物种”，因为它们均是“不育”的。而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”，因它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜)不育，意味着二者间已产生生殖隔离，故已成为新物种。易错易混4：将“生物进化”与“物种形成”混淆，分辨不清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

27、频率定向改变，量变二者联系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；进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化易错易混5：对种群和物种的内涵与外延界定不清(1)物种是自然状态下能够自由交配并产生可育后代的一群同种生物，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，判断的可靠依据是：看是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则不是同一物种。例(2019湖南衡阳模拟)如图表示某群岛上蝉的物种演化，其中甲

28、、乙、丙、丁、戊分别代表不同种的蝉。下列叙述不正确的是()A由乙形成丙和丁的过程说明变异是不定向的B物种戊的形成是基因频率不定向改变的结果C由甲形成乙和戊的过程是自然选择的结果D群岛上各种蝉的进化与无机环境的变化相互影响【答案】B【解析】乙形成丙和丁的过程是由于乙发生了突变和基因重组，由于变异是不定向的，而A岛的自然选择是定向，最终选择了丙和丁两物种，A正确；新物种的形成是通过定向的自然选择形成的，自然选择是通过改变种群的基因频率，淘汰了不利变异，保留了有利变异，使种群的基因频率发生定向的变化，B错误；新物种是通过定向的自然选择形成的，由于环境不同，自然选择的方向也不同，C正确；群岛上各种蝉的

29、进化与无机环境的变化相互影响，D正确。小练 素养达成1下列有关种群的叙述中，不正确的是()A一个树林中的全部杜鹃是一个种群B种群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】生活在同一区域的同种生物的全部个体叫作种群。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作这个种群的基因库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【答案】C【解析】基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，A正确，C错误；种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，而是代代相传，B正确；可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。3如图表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()A0.11B0.4C0.5D0.55【答案】C【解析】由图可知，AAAaaa111，所以a的基因频率为aa%1/2Aa%1/31