高中生物 第7章第2节 现代生物进化理论的主要内容（Ⅰ）学案 新人教版必修2

第2节现代生物进化理论的主要内容(I)

学习目标

1.解释种群、基因库和基因频率的概念。2.种群基因频率的计算和影响因素分析。(重、

难点)

3.解释生物进化的实质。(重点)

知识点一现代生物进化理论的主要内容［学生用书P79］

阅读教材PH4〜P118

1.种群是生物进化的基本单位

(1)种群的概念及特点

项目内容

要素①生活在一定区域；②同种生物;③全部个体

①生物进化的基本单位;②个体间彼此交配并通过繁殖将各自的

特点

基因遗传给后代

举例一片草地的全部蒲公英；一片树林中的全部卿猴

(2)基因库：由一个种群中全部个体所含有的全部基因构成。

(3)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。

(4)生物进化的实质：种群基因频率的改变。

⑸以种群作为生物进化单位的理由

①达尔文认为，自然选择直接作用的生物个体的表现型会随着个体的死亡而消失。

②决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散。

2.突变和基因重组产生进化的原材料

,基因重组

(1)可遗传变异的来源4基因突变［“s’.在

汾左心五曰统称为突变

I染色体变异)

(2)可遗传变异是生物进化的原材料的原因

f基因突变产生等位基因

可遗传变

①口侬通过直性生殖过程中的基因重组，

异的形成

I可以形成多种多样的基因型

②可遗传变异的结果：只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

(1)原因：不断淘汰发生不利变异的个体,选择保留发生有利变异的个体。

⑵选择的对象

①直接作用对象：个体的表现型。

②最终选择的对象：决定表现型的基因。

⑶选择的结果

①生物性状方面：朝着直到变异的方向不断进化。

②基因方面：种群基因频率会发生定向改变

深化旗展

1.进化中的“定向”与“不定向”

(1)变异是不定向的。

(2)自然选择是定向的。

(3)种群基因频率的变化是定向的。

(4)生物进化是定向的。

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，突变一

等位基因一基因重组一大量的变异。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.自然选择决定生物进化方向的原理

门产异一淘汰

不定向自然选择(基因)

变异一施过生存种群的基

斗争实现有利变异多次选择和中时夕…生物定

(基因)积累,可遗传干小向进化

向改变一

4.理解自然选择的含义

⑴选择的对象

①表面对象：生物的变异性状。

②实质对象：控制性状的基因。

(2)选择的结果

①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。

②从实质上看，种群基因频率发生改变。

题组⑥破

1.下图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a基因频率的变化情况，下列说法错

误的是()

A.环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变异

B.P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率均为50%

C.Q点表示环境发生了变化，A基因控制的性状更适应环境

D.在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变

解析：选A。变异本身是自发产生的，变异发生后，在自然(环境条件)选择下，适应性

的变异被选择保留下来，导致种群的基因频率发生定向改变。P点时两曲线相交，此时A和

a的基因频率相等，均为50%。Q点后A基因频率增大，表示环境发生了变化，A基因控制的

性状更适应环境。

2.(2019•河南省鹤壁高一期末)最新《自然》载文：科研人员从一种溶杆菌属的细菌

中提取了一种新型抗生素(LysocinE),它能对抗常见抗生素无法对付的超级细菌一一耐甲

氧西林金黄色葡萄球菌。下列相关叙述正确的是()

A.超级细菌一一耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗药性变异来源于突变或基因重组

B.按照现代进化理论解释超级细菌形成的实质是：自然选择使耐药性变异定向积累的

结果

C.“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成意味着该种群一定发生了进化

D.施用新型抗生素(LysocinE)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群消亡

解析：选C。黄金色葡萄球菌是原核生物，细胞中没有染色体，不进行有性生殖，所以

可遗传变异的来源是基因突变，没有基因重组与染色体变异，A错误；超级细菌形成的实质

是，种群基因频率的改变，B错误；“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成是

原有种群的基因频率发生了定向的改变，超级细菌一定发生了进化，C正确；施用新型抗生

素(LysocinE)会使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌种群的基因频率发生定向改变，并不一定消

亡，D错误。

知识点二基因频率和基因型频率的有关计算[学生用书P80]

1.基因频率的计算

⑴某基因频率=该基因葭忠葭因总数X100%。

A

例如,A%(A的基因频率)=EX100%o

(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)+l/2Aa%(Aa的基因型频率)。

②X染色体上基因频率的计算

如某种群中基因型有X^B、XBX\XbX\XBY,XbY,

X。

b%(Xb的基因频率)=否述义I。。%。

(3)基因频率与基因型频率的计算公式

设A频率为0,a频率为g,贝1|p+g=l。

雄配子

A(p)a(q)

雌配子

A(p)AA⑹Aa(00)

a((7)Aa(4q)aa(/)

2.遗传平衡定律的适用条件

(1)种群是极大的；

(2)种群中个体间的交配是随机的；

(3)没有突变发生；

(4)没有新基因加入；

⑸没有自然选择。

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

自由处于遗传平衡不改变不改变

交配不处于遗不改变改变

传平衡

I题组破命题热点突破

1.（2019•宁波高一检测）某生物种群由基因型为AA、Aa、aa的个体组成，其中基因a

的频率为45%,则该种群中基因A的频率为（）

A.30%B.45%

C.55%D.80%

解析：选C。基因a的频率为45%,所以其等位基因A的基因频率为1—45%=55虬

2.据某生物研究性学习小组调查，某校学生中基因型比例为XBXB：XBXb：XbXb:XBY：XbY

=44：5：1：43：7,则X、的基因频率为（）

A.13.2%B.5%

C.14%D.9.3%

解析：选D。基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。X、的

基因频率=犬/钗8+犬）义100%（因为B、b只位于X染色体上，Y染色体上没有）。女性体内有

两条X染色体，因此有两个此类基因（包括B和b）,男性体内只有1条X染色体，因此只有

1个此类基因（B或b）。被调查的种群中,Xb=5%+l%X2+7%=14%；XB+Xb=44%X2+5%X2

+1%X2+43%+7%=150%o所以，X。的基因频率=Xb/（XB+Xb）X100%=

14%-M50%X100%^9.3%o

3.在某一个人群中，经调查得知，隐性性状者为16%,该性状不同类型的基因型频率

是多少（按AA、Aa、aa顺序排列答案）（）

A.0.36、0.48、0.16

B.0.36、0.24、0.16

C.0.16、0.48、0.36

D.0.16、0.36、0.48

解析：选A。在一个大群体随机交配的情况下，其基因频率和基因型频率在没有突变、

选择和迁移的条件下世代相传，不发生变化，基因型频率是由基因频率决定的。种群中一对

等位基因频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。题中隐性性状者为16%,即a?=16%,

贝lJa=40%。A=l-40%=60%„因止匕AA=60%X60%=0.36,Aa=2X40%X60%=0.48。

4.某植物种群中，AA个体占16%,aa个体占36%。该种群随机交配产生的后代中AA

个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为

（）

A.增大，不变；不变，不变

B.不变，增大；增大，不变

C.不变，不变；增大，不变

D.不变，不变；不变，增大

解析：选C。随机交配的种群，基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传

平衡定律。自交时，基因频率不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代增多,

所以AA个体百分比会增大。

核心知识小结

［要点回眸］［规范答题］

A种群）❶一个种群中全部个体所含有的全部基因称

3m会黯理

，加

现-（基本概念卜在盅因库）为基因库。

代

①—是生的

生因频率）

物迸花的基主41

物

种群

本箪笈基

要❷种群是生物进化的基本单位。

进

因频

率常染色体,

内

②化

的改

变［上而至因）

理

尊_基因频率❸突变和基因重组产生进化的原材料。

产生进与生

物,一的计算一

:硒原材料

的进

化X染色体、

自然选择决〕上的基因.❹自然选择决定生物进化的方向。

定生物进化H

的方向❺生物进化的实质是基因频率的改变。

■■■随堂达标检测■■■［学生用书P81］

［拓宽教材］

1.（必修2PH5图7—7改编）下图表示某种群不同基因型个体的组成情况，A、a为一

对等位基因。则该种群中a基因的基因频率是（）

A.11%B.40%

C.50%D.55%

答案：c

2.（必修2P116“探究”改编）以桦尺蟾的体色进化为例，回答下列问题:

一―------

19世纪中叶以桦尺蟆多为浅色，S基因的频率为95%以上，

前环境无污桀与环境相适应S基因的频率为5%以下

20世纪中叶桦尺蟆多为黑色，S基因的频率为95%以上,

环境污染使表现为适者生存s基因的频率为5%以下

树干变黑

⑴在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，反映了

（2）由以上内容可以看出：生物进化的实质是—

答案：（1）该基因控制的性状对环境的适应能力较强

（2）种群基因频率发生改变

［精练好题］

3.现代进化理论与达尔文进化理论观点不同的是（）

A.可遗传的变异是生物进化的原始材料

B.自然选择决定生物进化的方向

C.种群基因频率的改变是生物进化的实质

D.自然选择是环境对生物的选择

解析：选C。达尔文进化理论认为遗传和变异是生物进化的内在因素，生物产生了变异

以后，由自然选择决定其生存或淘汰，因此自然选择决定生物进化的方向，且自然选择是环

境对生物的选择，因此A、B、D都符合达尔文观点。由于他没有研究透遗传和变异的本质，

因此也就不知道生物进化的实质是基因频率的改变。

4.常染色体上的一对等位基因B和b分别控制野猪的黑毛和白毛。现有一野猪种群，

假设其中黑毛纯合子和杂合子均占36%,白色个体无繁殖能力。让该野猪种群随机交配，若

没有突变和其他因素干扰，则子一代黑毛纯合子与杂合子的比例为（）

A.1：1B.3：2

C.3：1D.1：2

解析：选B„依题意可知，亲代黑毛纯合子和杂合子比例为1：1,即BB：Bb=l：1,

所以基因型为BB的个体所占比例为1/2,基因型为Bb的个体所占比例为1/2OB的基因频

率为1/2+1/2X"2=3/4,b的基因频率为1—3/4=1/4,根据遗传平衡定律，可知子代BB

=3/4X3/4=9/16,Bb=2X3/4Xl/4=6/16,所以子一代黑毛纯合子与杂合子的比例为

9/16：6/16=3：2o

5.（2019•辽宁葫芦岛一中期中）金鱼的一对相对性状由一对等位基因（A、a）控制，其

中a基因在纯合时使胚胎致死（aa、X"X\X*Y等均为纯合子）。现取一对金鱼杂交，R金鱼共

67只，其中雄性金鱼21只，则储金鱼自由交配所得F?成活个体中，a基因的频率为（）

A.1/8B.1/6

C.1/11D.1/14

解析：选C。由题意知，一对金鱼杂交，Fi金鱼共67只，其中雄金鱼21只，雌性个体：

雄性个体-2：1,说明金鱼的这一对等位基因位于X染色体上，亲本的基因型为腔犬、XaY,

Fi中，雌性个体的基因型为MX'、XAXA,产生卵细胞的基因型及比例是：XA：Xa=3：1,雄性

个体的基因型为XAY,产生的精子的基因型及比例是XA:Y=1:1,因此B金鱼自由交配所

得鼻的基因型及比例是：XAXA:XAXa:XAY:XaY=3：1：3：1,其中X7死亡，所以成活个体

中XAXS：XAXa：XAY=3：1：3；X"的基因频率=1+（3X2+IX2+3）=1/11。

6.（2019•滨州期末）下列关于进化中“选择”的叙述，正确的是（）

A.自然选择决定了生物变异和进化的方向

B.若没有自然选择，种群基因频率不可能发生改变

C.自然选择直接作用于个体的基因型，进而导致种群基因频率的改变

D.育种中通过人工选择使控制优良性状的基因频率逐渐扩大，从而使生物进化

答案：D

7.(2019•江西宜春期末)镰刀型细胞贫血症是由常染色体上的隐性致病基因引起的，

患者在幼年时期夭折，但致病基因的携带者却能对疟疾有较强的抵抗力。现在甲、乙两地区

进行调查，其中乙地区流行疟疾。两地区人群中各种基因型的比例如下图所示:

(1)在甲地区人群中A的基因频率为,乙地区人群中A的基因频率为o

(2)若干年后再进行调查，甲地区人群中AA的基因型频率将,乙地区人群中

AA的基因型频率将。

(3)如果在乙地区消灭疟疾，若干年后再调查，将会发现AA的基因型频率将会o

答案：(1)96.5%50.5%

(2)上升下降(3)上升

■■■演练强化提升■■■［学生用书P135(单独成册)］

［基础达标］

1.(2019•辽宁抚顺六校联合体高一期末)下列关于种群基因频率的叙述中，错误的是

()

A.基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例

B.基因频率越大，突变率越高

C.基因突变、基因重组和自然选择会造成基因频率的改变

D.自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展

解析：选B。某种基因占某个种群中全部等位基因数的比例，叫作基因频率，故A正确；

突变率一般是不变的，故B错误；由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的

基因频率总是在不断变化的，故C正确；基因频率的定向改变是由自然选择决定的，故D

正确。

2.决定种群基因频率改变方向的因素是()

A.过度繁殖B.生存斗争

C.自然选择D.遗传和变异

解析：选C。生物进化的实质是种群基因频率的改变，能够使种群基因频率改变的是自

然选择，故选C。

3.(2019•江苏苏州中学期末)下列因素中对果蝇种群基因频率的变化影响最小的是

)

A.随机交配B.自然选择

C.基因突变D.染色体变异

解析：选A。一个无穷大的果蝇群体在理想情况下进行随机交配，经过多代，果蝇种群

的基因频率仍可保持稳定的平衡状态。自然选择和变异等都会使果蝇种群的基因频率发生改

变。

4.现代生物进化理论认为，突变和基因重组产生生物进化的原材料，下列哪种变异现

象不属于此类突变的范畴（）

A.黄色义黄色一黄色、绿色

B.红眼果蝇中出现了白眼

C.猫叫综合征

D.无子西瓜

解析：选A。现代生物进化理论中的突变是广义的突变，包括基因突变和染色体变异两

个方面。A项中的变异属于性状分离，不属于此类突变的范畴。B项中的变异属于基因突变，

C项中的变异属于染色体结构变异，D项中的变异属于染色体数目变异。

5.在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型AA的个体占总数的24%,基因

型Aa的个体占总数的72%,基因型aa的个体占总数的4%,那么，基因A和a的基因频率分

别是（）

A.24%和72%B.36%和64%

C.57%和43%D.60%和40%

解析：选D。根据题意，假设随机抽出的个体数为才个，控制A、a所控制性状的基因

总数为2万个，A基因的数目为（24%XXX2+72%X/X1）=1.2才个，a基因的数目为（4%XX

X2+72%XJX1）=O.8乃个。依据基因频率的概念——某种基因在某个种群中全部等位基因

出现的频率，故A基因出现的频率=八基因在该种群中的数目+控制该性状的基因的总数=

1.2Z4-2T=60%；a基因出现的频率=2基因在该种群中的数目+控制该性状的基因的总数=

0.8Z+2才=40%。

［能力提升］

6.如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力大小是

AA=Aa>aa,则在长期的自然选择过程中，下列能比较正确地表示A基因和a基因的频率变

化的曲线是（）

解析：选A。由题中“生存能力或竞争能力大小是

AA=Aa>aa”可知，自然选择的结果是A基因频率将增加，a基因频率将减小，由于Aa个

体生存能力较强，a基因不会被完全淘汰。

7.（2019•四川遂宁月考）下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的

是（）

A.一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率发生改变，说明物种在进化

B.在一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1

C.基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a基因的频率

D.因色盲患者中男性数量大于女性，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体

解析：选B。生物进化的实质是种群基因频率定向改变，基因型频率发生改变，不能说

明种群在进化；基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中，A、a基因的频率大小取决于自

然选择；基因频率是针对种群而言的，男性群体和女性群体都不能算作种群。

8.（2019•黑龙江哈尔滨六中高一月考）若某种群中原本只存在基因型为Aa的个体，由

于外界因素的改变，该种群被分割成甲、乙两个种群，下图表示分割后的两个种群中A基因

的基因频率变化情况。下列叙述正确的是（）

A.7时刻甲、乙种群中杂合子的基因型频率相同

B.7时刻将甲、乙种群混合后，A基因的基因频率为0.5

C.甲、乙种群均未发生进化

D.环境通过对基因型的选择影响基因频率

解析：选A。杂合子的基因型频率=2XA基因的频率Xa基因的频率，所以7时刻甲、

乙种群中杂合子的基因型频率相同，A正确；由于甲、乙两个种群不一定一样大，所以不能

判断混合后的种群基因频率，B错误；两个种群基因频率均有改变，故均发生了进化，C错

误；环境通过对表现型的选择影响基因频率，D错误。

9.（2019•广州高一期末）假设某动物种群中，最初一对等位基因B、b的频率为B=0.75,

b=0.25,若环境的选择作用使B基因的频率不断降低，若干代后等位基因B、b的频率为B

=0.25,b=0.75。下列有关叙述不正确的是（）

A.在整个过程中，群体中基因型为Bb的频率变化规律是先增大后减小

B.该动物群体发生了进化

C.等位基因B、b的产生来自基因突变

D.该动物群体所处的环境没有发生变化

答案：D

10.有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。

但在经常刮大风的海岛上，这些突变类型的昆虫因不能飞行，从而避免了被风吹到海里淹死。

这个事例说明()

A.突变多数是有害的

B.突变多数是有利的

C.突变的有害和有利并不是绝对的

D.突变的有害和有利是绝对的

解析：选C。基因突变具有多害少利性。有翅昆虫突变成残翅或无翅类型，在正常情况

下这些变异类型因不能飞行，活动范围小，在生存斗争中处于劣势。但在经常刮大风的海岛

这一特定环境中，残翅或无翅类型的昆虫因不能飞行而避免了被风吹到海里，更容易活下来。

这一事例说明，突变的有利和有害并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。

11.在欧洲的人群中，每2500人就有一个囊状纤维变性的患者，此病为常染色体上的

1对等位基因控制的疾病，是一种隐性遗传病。现有一男性携带者与一表现正常的女性婚配,

其后代出现此病的概率是()

A.1/100B.49/5000

C.1/50D.1/102

解析：选D。设人群中正常者(AA)的概率为p2,患者(aa)的概率为小,根据遗传平衡定

律：q2=l/2500,得q=l/50,p=49/50。该婚配女子为携带者的概率=2pq/(p?+2pq)=

(2X49/50X1/50)/(2X49/50X1/50+492/502)=2/51„所以根据遗传规律两者婚配所生病

孩的概率=1/4X2/51=1/102。

12.(2019•河北衡水中学月考)某动物的基因A、a和B、b分别位于非同源染色体上，

只有A基因或B基因的胚胎不能成活，若AABB和aabb个体交配，R雌雄个体相互交配，F2

群体中A的基因频率是()

A.50%B.45%

C.60%D.40%

解析：选C。由题意可知，后代A_bb或aaB_的个体胚胎致死，故后代中不存在这两种

基因型个体。AABB和aabb个体交配，B的基因型为AaBb,全部存活，3雌雄个体相互交配,

则存活的F?个体基因型为9/10A_B_、l/10aabb,在9/10的A_B_个体中，AA个体占其中的

1/3,即占F?个体的3/10,Aa个体占其中的2/3,即占出个体的6/10,因此，F?个体中

AA：Aa：aa=3：6：1,由此可推知F2中A的基因频率=30%(AA)+1/2X60%(Aa)=60%。

13.已知蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的。研究人员调

查了某地区的1000只蜗牛，对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行了统计,

结果如表所示。请分析回答下列问题:

有条纹(显性)无条纹(隐性)合计

存活个体数178211389

空壳数332279611

合计5104901000

(1)在这1000只蜗牛中，aa的基因型频率为；如果Aa的基因型频率为42%,

则a基因的基因频率为0

(2)根据表中数据推断，壳上________(填“有条纹”或“无条纹”)的蜗牛更易被鸟捕

食。经多个世代后，该种群中a基因的基因频率将会(填“增大”或“减小”)，这

种基因频率的改变是通过实现的。

答案：(1)49%70%

(2)有条纹增大自然选择

14.假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一

种基因型。回答下列问题：

(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率：a基因频率为

0理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为,

A基因频率为-

(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为

2：1,则对该结果最合理的解释是。根据这一解释，第一代再随机交配，

第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为。

解析：(1)因为该种群只有Aa一种基因型，若不考虑基因突变和染色体变异，该种群中

A和a的基因频率均为0.5,所以A基因频率：a基因频率=1：1。如果该果蝇种群随机交

配且不考虑基因突变和染色体变异，根据遗传平衡定律可知，AA的基因型频率为0.25,aa

的基因型频率也是0.25,则Aa的基因型频率为0.5,所以AA、Aa和aa的数量比为1：2：1,

且A和a的基因频率仍然都是0.5。(2)由于该种群初始只有Aa一种基因型，所以理论上随

机交配产生的后代中，应含有三种基因型，且比例为1：2：1。但实验结果是第一代中只有

Aa和aa两种基因型，且比例为2：1,最可能的原因是显性基因纯合(AA)致死，从而导致子

代中无基因型为AA的个体存在。子一代中Aa和aa的比例为2：1,即Aa和aa的概率分别

是2/3和1/3,所以A和a的基因频率分别是1/3和2/3。如果不考虑基因纯合致死，随机

交配符合遗传平衡定律，产生的子二代中AA=l/3Xl/3=l/9,Aa=(l/3X2/3)X2=4/9,

aa=2/3X2/3=4/9,所以AA：Aa：aa=1：4：4,AA个体致死，所以Aa和aa的个体数量

比应为