2024年春高中生物人教2019版必修2【同步课件】：6.3 种群基因组成的变化与物种的形成

第6章生物的进化第3节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·新知导学种群、基因库和基因频率1．种群生活在____________的________生物________个体的集合。2．基因库一个________中____________所含有的____________。3．基因频率在一个_____________中，____________占__________________的比值。一定区域同种全部种群全部个体全部基因种群基因库某个基因全部等位基因数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？_________________________________________________。提示：不是，基因库指的是一个种群中全部个体所含有的全部基因微思考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。种群基因频率的变化1．可遗传变异的来源基因突变染色体变异2．生物突变的决定因素生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于_______________。生物的生存环境3．可遗传变异的结果可遗传变异只提供了生物进化的_________，不能决定生物进化的________。4．种群基因突变数种群基因突变数＝个体基因数×____________×个体数。原材料方向突变频率是不是所有的生物变异均可为生物进化提供原材料？_________________________________________________。提示：不是，不可遗传的变异不能为生物进化提供原材料微思考下列关于基因频率、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值B．基因型频率等于相应的表型频率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型频率不一定相等，如显性表型的频率等于显性纯合子和杂合子两种基因型频率的和。自然选择对种群基因频率变化的影响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：个体的________。(2)实质：决定表型的________。不利变异有利变异表型基因3．过程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自然选择能否决定生物进化的方向？为什么？_________________________________________________。提示：能，因为自然选择定向改变种群的基因频率，从而使生物发生定向进化微思考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。隔离在物种形成中的作用1．物种的概念能够在____________下相互交配并且产生________后代的一群生物。2．隔离(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下____________________的现象。自然状态可育基因不能自由交流(2)类型：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群体间的个体，在自然条件下基因不能____________的现象相互交配可育自由交流3．隔离在物种形成中的作用(1)新物种的形成过程【答案】(1)突变基因交流基因频率基因库(2)结论：________是形成新物种的必要条件。隔离存在地理隔离的两个种群一定不是一个物种吗？_________________________________________________。提示：不一定微思考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)×探究抗生素对细菌的选择作用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。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12～16h抑菌圈的直径抑菌圈边缘实验结束后，为什么应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理？_________________________________________________。提示：防止对环境造成污染微思考课堂·重难探究[知识归纳]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：基因重组不能产生新基因，还能为生物进化提供原材料吗？解读：基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。基因重组的结果是产生大量的变异类型，但只能产生新的基因型，不能产生新的基因，因此能产生不同的性状组合，而不同性状组合对环境的适应能力不同，可供自然选择，所以基因重组能为生物进化提供原材料。(4)问题四：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。[对点精练]1．(2023·广东肇庆期末)下列关于生物进化的说法中，正确的是

(

)A．自然选择直接作用的是生物的个体，因此进化应以个体为研究对象B．在一个种群基因库中，某个基因占全部基因数的比值，叫作基因频率C．基因突变产生新的等位基因，可以使种群的基因频率发生定向改变D．突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境【答案】D【解析】自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型，但研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因型的变化，因此种群是生物进化的基本单位，A错误；在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率，B错误；基因突变产生新的等位基因，可以使种群的基因频率发生改变，但不能发生定向改变，自然选择才能决定进化的方向，C错误；突变的有害和有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境，D正确。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。[知识归纳]1．基因频率的计算基因频率与基因型频率的相关计算(2)已知基因型频率，计算基因频率。①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)＝AA%(AA的基因型频率)＋1/2Aa%(Aa的基因型频率)。②X染色体上基因频率的计算：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p＋q＝1。即：AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。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某小岛上原有果蝇20000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2000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2000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20000，则可以得出基因型VV为20000×15%＝3000；基因型Vv为20000×55%＝11000；基因型vv为20000×30%＝6000，随后侵入了2000只基因型为VV的个体，该种群中基因型VV为3000＋2000＝5000，该种群总数为22000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5/22＋11/22×1/2＝21/44，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%×1/2＝42.5%；从岛外侵入了2000只基因型为VV的果蝇随机交配一代后，该种群V基因的基因频率增加，所以该种群发生了进化。[对点精练]1．(2021·广东卷)

兔脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是

(

)A．15%、85% B．25%、75%C．35%、65% D．45%、55%【答案】B【解析】由题意可知，该兔种群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和1500只淡黄色脂肪兔(ff)组成，故F的基因频率＝F/(F＋f)＝(500×2)/(2000×2)×100%＝25%，f的基因频率＝1－25%＝75%，B正确。2．(2023·广东湛江联考)某二倍体动物种群数量为200只，位于常染色体上某复等位基因有a1、a2、a3。对该种群个体的基因a1、a2、a3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该动物种群中a3的基因频率是

(

)A．41% B．37%C．8% D．32%【答案】A[知识归纳]隔离及其在物种形成中的作用1．物种形成的三种方式2．物种形成的三个环节(1)内容：①突变和基因重组产生进化的原材料。②自然选择导致种群基因频率的定向改变。③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(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[对点精练]1．(2023·广东梅州期末)下图表示生物新物种形成的基本环节。以下叙述正确的是

(

)

A．种群中频率高的基因所控制的性状更适应环境B．X为生物进化提供了原材料，自然选择决定了生物变异和进化的方向C．生物进化过程的实质在于有利变异的保存D．物种的形成必须经过Y、Z过程【答案】A【解析】一般来说，生物体适应环境的性状能保留下来，不适应环境的性状易被淘汰，因此控制适应环境的性状的基因的频率会升高，A正确；X表示突变与基因重组，可为生物进化提供原材料，自然选择决定生物进化的方向，但不能决定生物变异的方向，B错误；生物进化的实质在于种群基因频率的改变，C错误；隔离是物种形成的必要条件，新物种的形成必须经过生殖隔离(Z过程)，但不一定经过地理隔离(Y过程)，D错误。2．(2023·黑龙江大庆期末)某山地的蜗牛被突然隆起的山丘分隔成两个种群，若干年后，两个种群发生了明显的进化，而后山丘障碍消失，进化过程如图所示。下列相关说法错误的是 (

)A．b1和c1间出现了地理隔离，二者之间不一定出现生殖隔离B．c1到c2的过程中种群的基因频率一定发生了改变C．d1和d2形态差别较大，但二者之间不一定出现生殖隔离D．生物圈中物种的形成都必须经历这种长期的地理隔离【答案】D【解析】b1和c1间出现了地理隔离，二者之间不一定出现生殖隔离，A正确；c1→c2生物在进化，进化的实质是种群基因频率的改变，B正确；生殖隔离出现的标志是两种生物之间无法交配或交配后不能产生可育的后代，d1和d2形态差别较大，但不一定出现生殖隔离，C正确；新物种的形成一定会经过生殖隔离，但不一定会经过地理隔离，如多倍体育种形成的三倍体无子西瓜是新物种，但没有经过长期的地理隔离，D错误。【归纳提升】物种与种群和隔离的关系[知识归纳]1．耐药菌产生的机理探究抗生素对细菌的选择作用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抑菌能力(抑菌圈直径大小)无关变量温度、培养时间等[对点精练]1．(2021·广东学考)下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验的叙述，正确的是

(

)A．在液体和固体培养基中都能形成抑菌圈B．抑菌圈边缘菌落中的细菌可能产生了耐药性C．抑菌圈直径随培养代数的增加而增大D．使用过的培养基需经过酒精消毒才能废弃【答案】B【解析】在液体培养基中无法形成抑菌圈，A错误；抗生素能够杀死细菌，抑菌圈边缘抗生素浓度较低，故抑菌圈边缘菌落中的细菌可能产生了耐药性，B正确；随着培养代数的增加，细菌耐药性越来越强，抑菌圈直径越来越小，C错误；使用过的培养基需经过高压蒸汽灭菌后才能废弃，以免污染环境，D错误。2．如图所示，下列关于探究抗生素对细菌选择作用的相关描述，正确的是

(

)A．平板培养基划了4个区域，1个区域为对照组，另外3个均为实验组B．对照组不放置无菌纸片，实验组放置含抗生素的无菌纸片C．接种涂布后的培养皿正向放置于37℃的恒温箱中培养12～16hD．抑菌圈越大细菌耐药性越强，应从远离抑菌圈的菌落挑取细菌继续培养【答案】A【解析】平板培养基划了4个区域，1个区域没有出现抑菌圈，为对照组，另外3个出现了抑菌圈，均为实验组，A正确；对照组放置不含抗生素的无菌纸片，实验组放置含抗生素的无菌纸片，B错误；接种涂布后的培养皿倒置放置于37℃的恒温箱中培养12～16h，C错误；抑菌圈越大细菌耐药性越强，抑菌圈边缘的菌落直接与抗生素接触，耐药性强，所以连续培养时应从抑菌圈边缘的菌落挑取细菌，D错误。课堂·延伸提分易错易混1：混淆自然选择的直接对象、间接对象与根本对象自然选择的直接对象是生物的变异性状(表型)；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(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、骡子均不可称为“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。例如图表示某群岛上蝉的物种演化，其中甲、乙、丙、丁、戊分别代表不同种的蝉。下列叙述不正确的是 (

)A．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的，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，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．下列关于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．突变和基因重组为进化提供原材料C．自然选择决定进化的方向D．地理隔离是新物种形成的必要条件【答案】D【解析】种群是生物进化的基本单位，A正确；突变和基因重组产生生物进化的原材料，B正确；自然选择决定生物进化的方向，而生物的变异是不定向的，C正确；生殖隔离是新物种形成的必要条件，D错误。2．(2023·山东淄博期末)墨西哥有一种穴居盲鱼，生活在黑暗的石灰岩洞的淡水中。大部分穴居盲鱼的眼睛都非常小，有些甚至没有眼睛，完全失去了视力功能。下列推测合理的是 (

)A．盲鱼视力的丧失，可能是黑暗诱导下相关基因突变导致的B．视力功能退化的盲鱼越来越多，是自然选择的结果C．视力正常的与完全失去视力功能的盲鱼存在生殖隔离D．该盲鱼种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关【答案】B【解析】变异发生在自然选择之前，盲鱼视力的丧失，是自然选择(黑暗环境)的结果，A错误，B正确；视力正常的与完全失去视力功能的盲鱼仍属于同一物种，两者之间不存在生殖隔离，C错误；种群基因频率的变化除了与环境的选择作用有