高考生物一轮复习【知识精研精析】第21讲 生物的进化

第21讲

生物的进化课程要求考点1生物有共同祖先的证据、自然选择与适应的形成1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实，说明当今生物具有共同的祖先2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识，说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征3.举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势4.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境5.阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成考点2种群基因组成的变化与物种的形成阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加考点3探究抗生素对细菌的选择作用考点4协同进化与生物多样性的形成概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上生命进化史提供了科学解释02种群基因组成的变化与物种的形成2.种群基因组成的变化与物种的形成1.种群基因组成的变化1)种群和种群基因库生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。②特点：①定义：是生物生存、繁殖和进化的基本单位；种群基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。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。基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数=纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率×100%解：例2、在对某工厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。那么这个群体中色盲基因的频率为()A.4.5％B.5.9％C.6％D.9％XBY=378XBXB=360XBXb=30XbXb=10XbY=22XB的基因频率=30×1+360×2+378×1400×2+400×1Xb的基因频率=30×1+10×2+22×1400×2+400×1C1.种群基因组成的变化2)利用遗传平衡定律（哈代-温伯格）计算基因频率和基因型频率Ⅰ.前提条件①种群非常大；②所有雌雄个体之间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入与迁出；④没有自然选择；

⑤没有突变。上述5个假设成立的条件下，种群基因频率在世代繁衍过程中_____发生变化，我们称为遗传平衡。不会

遗传平衡在自然状态下是无法达到的，但在一个足够大的种群中，如果个体间是自由交配的且没有明显的自然选择的话，我们往往近似地看作符合遗传平衡。如人类种群、果蝇种群等比较大的群体中，一些单基因性状的遗传是可以应用遗传平衡定律的。1.种群基因组成的变化2)利用遗传平衡定律（哈代-温伯格）计算基因频率和基因型频率p代表A的基因频率，q代表其等位基因a的频率，则：p+q=___1p＋q＝1，（p＋q）2＝p2+2pq+q2=1（遗传平衡）总结为哈迪温伯格平衡公式：AA的基因型频率=______aa的基因型频率=______Aa的基因型频率=______

♀

♂A%=pa%=qA%=pAA%=p2Aa%=pqa%=qAa%=pqaa%=q2p22pqq2①遗传平衡时常染色体上：遗传平衡群体自由交配一次后，种群的基因频率和基因型频率均保持不变。考向2基因频率和基因型频率的计算3．(2022·重庆选择性考试)人的扣手行为属于常染色体遗传，右型扣手(A)对左型扣手(a)为显性。某地区人群中AA、Aa、aa基因型频率分别为0.16、0.20、0.64。下列叙述正确的是(

)A．该群体中两个左型扣手的人婚配，后代左型扣手的概率为3/50B．该群体中两个右型扣手的人婚配，后代左型扣手的概率为25/324C．该群体下一代AA基因型频率为0.16，aa基因型频率为0.64D．该群体下一代A基因频率为0.4，a基因频率为0.6B4．(2023·广州市模拟)假设某一地区白化病的致病基因频率为a，红绿色盲的致病基因频率为b，抗维生素D佝偻病的致病基因频率为c。下列相关叙述不正确的是(

)A．该地区正常个体中白化病致病基因携带者所占的比例为2a/(1＋a)B．该地区男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为b2C．该地区女性个体中不患抗维生素D佝偻病的个体所占的比例为(1－c)2D．该地区女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素D佝偻病的个体所占的比例为b2(2c－c2)B2．(2023·湖北选择性考试)某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是(

)A．52%B．27%C．26%D．2%B2.种群基因组成的变化与物种的形成1.种群基因组成的变化3)种群基因频率的变化遗传平衡群体无法进化怎样进化?先打破平衡种群数量有限不能自由交配存在各种变异存在自然选择有迁入或迁出

能使种群基因频率发生变化的因素有许多，我们着重学习突变和基因重组及自然选择。①.可遗传的变异的类型基因突变染色体变异基因重组突变1.种群基因组成的变化3)种群基因频率的变化②.可遗传的变异的结果只提供了生物进化的_______，不能决定生物____________。原材料进化的方向基因突变基因重组新基因多种多样的基因型种群中出现多种可遗传变异不定向变异形成了进化原材料

英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天休息在树干上。杂交实验表明，其体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。

黑褐色的生活环境不利于浅色桦尺蛾的生存，却对黑色桦尺蛾有利，因此，环境的选择作用使该种群中s基因的频率越来越低。1.种群基因组成的变化4)自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择的影响原因：对象：结果：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个体的表现型直接作用最终选择决定表型的基因种群的基因频率会发生定向变化基因方面生物性状方面导致生物朝着一定的方向不断进化注意：①突变性状是有利还是有害是

相对

的，取决于

环境条件

。如昆虫的残翅性状在正常环境中不利，但在多风的岛上则是有利的（残翅和强翅）。1.种群基因组成的变化4)自然选择对种群基因频率变化的影响②自然选择是定向的，但也不是说只有一个方向。如常刮大风的海岛上昆虫就向无翅和翅异常发达两个方向进化。2.隔离在物种形成中的作用1)物种：能给自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。物种与种群的区别：同一物种可以分布在不同区域；种群：是同一区域内的同一物种的全部个体。问1.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？不是，因为后代三倍体西瓜不可育问2.三倍体西瓜是一个新物种吗？

不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的，因此三倍体西瓜不是一个新物种。2.隔离在物种形成中的作用2)隔离：不同群体间个体，自然条件下基因不能自由交流的现象。项目地理隔离生殖隔离概念同种生物由于_____障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生_____的后代联系①一般经过长期的地理隔离，然后形成生殖隔离，也可能不经过地理隔离直接形成生殖隔离，如多倍体的产生；②只有地理隔离_______形成生殖隔离，但能产生亚种，如东北虎和华南虎；③_________是物种形成的标志，是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限地理可育不一定生殖隔离2.隔离在物种形成中的作用3)新物种形成的一般过程：地理隔离原种种群1种群2自然选择2自然选择1新物种1新物种2

生殖隔离变异1变异2变异3变异4变异5变异62.隔离在物种形成中的作用3)新物种形成的其他途径：②爆发式：特定的自然条件下，异源多倍体的形成。物种A杂种植物异源多倍体染色体加倍物种B杂交无需地理隔离，短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。③人工创造新物种如人工诱导多倍体形成（四倍体西瓜、八倍体小黑麦等）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，多见于植物。物种形成与生物进化的比较内容物种形成生物进化标志出现生殖隔离种群基因频率定向改变变化后生物与原生物关系属于不同物种可能属于同一物种二者关系①生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致物种的形成，进化是量变，物种形成是质变②新物种的形成一般是长期进化的结果2．较晚形成的地层中，没有简单、较低等的生物化石。

(

)提示：较晚形成的地层(新地层)中也可能有简单生物的化石。4．细菌抗药性增强是人工选择的结果。

(

)提示：细菌抗药性增强是因为抗生素的选择作用，而不是人工选择。××1．在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率不会发生变化。

(

)提示：基因突变、染色体变异、交配方式等也会影响基因频率的改变。2．若亲子代间基因频率不变，基因型频率一定不变。

(

)提示：基因频率不变，基因型频率可能发生变化。如Aa自交后代基因频率不变，而基因型频率发生改变。3．所有变异都能为生物的进化提供原材料。

(

)提示：可遗传的变异为生物进化提供原材料。×××6．(2023·汕头金山中学检测)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，上述过程如图所示。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了生殖隔离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了生殖隔离D．若d1和d2出现生殖隔离，则d1和d2基因频率不再变化D1．(2023·河北衡水中学四调)自然选择有三种类型，①稳定选择：把种群中极端变异个体淘汰，保留中间类型；②分裂选择：把种群中极端变异个体按照不同方向保留，淘汰中间个体；③单向选择：在种群中保存趋于某一极端变异个体，淘汰另一极端变异个体。三种自然选择类型建模分别对应图1～3。下列相关说法错误的是(

)A．若①与进化起点最相似，则进化过程中生存环境最稳定的可能是①B．②中的自然选择是不定向的，可能形成两个物种C．三种自然选择类型都会导致种群基因频率发生改变D．③中种群发生的不定向变异为进化提供了原材料B2．(2022·广东选择性考试)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定，H和D同时存在时，个体产HCN，能抵御草食动物的采食。如图为某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例，下列分析错误的是(

)A．草食动物是白车轴草种群进化的选择压力B．城市化进程会影响白车轴草种群的进化C．与乡村相比，市中心种群中h的基因频率更高D．基因重组会影响种群中H、D的基因频率D03探究抗生素对细菌的选择作用3.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。微生物很小，肉眼无法分别，但是在培养基上不断分裂的一个细菌可以产生一个子细胞群体，就成为肉眼可见的菌落。3.探究抗生素对细菌的选择作用2.材料用具1．培养基的两种类型：活化菌株的是_________________________；便于观察挑选的是__________________________。2．常见抗生素：_______或__________。3．常见细菌：_________或_________________。4．两种纸片：_________的纸片和不含抗生素的纸片，后者的作用是_____。5．其他用具：镊子、涂布器、无菌棉签、酒精灯、记号笔、直尺等。牛肉膏蛋白胨液体培养基牛肉膏蛋白胨固体培养基青霉素卡那霉素大肠杆菌金黄色葡萄球菌含抗生素对照3.探究抗生素对细菌的选择作用3.实验过程第1步：用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①~④。第2步：取少量细菌的培养液，用无菌涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。第3步：用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域中央，再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域中央，盖上盖玻片。第4步：将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。第5步：观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈？如果有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取平均值。第6步：对细菌进行传代培养时，应从抑菌圈边缘的菌落上挑取。接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤2~5。3.探究抗生素对细菌的选择作用3.实验过程提示：实验过程需要无菌操作结果：抗生素纸片周围出现抑菌圈，抑菌圈直径随着传代次数增加而_____；抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代_____。结论：抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。减小3.探究抗生素对细菌的选择作用4.实验结果和结论注意：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行灭菌处理，防止对环境造成污染。组别抑菌圈直径/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66增强3.探究抗生素对细菌的选择作用1.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。2.请你运用达尔文的自然选择学说，对昆虫产生抗药性作出进一步的解释。细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用抗生素以后，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间以后，抗生素的杀菌效果就会下降。04协同进化与生物多样性的形成4.协同进化与生物多样性的形成1.协同进化①概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。（1）不同物种之间：②类型：（2）生物与无机环境之间①种间互助②种间斗争

无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定的方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。生物的进化并非孤立进行，而是相互选择、协同进化的。类型相互关系实例生物与生物之间原始合作有细长吸管口器的蛾与有细长花距的兰花捕食猎豹与斑马寄生噬菌体与细菌种间竞争农作物与杂草生物与无机环境之间原始大气无氧→厌氧生物→_____生物出现→大气中有了氧气→出现_____生物光合好氧4.协同进化与生物多样性的形成1.协同进化

通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性。4.协同进化与生物多样性的形成2.生物多样性的形成①内容：遗传（基因）多样性、物种多样性、生态系统多样性。②关系：生态系统多样性根本

原因组

成导致直接原因组成直接

选择决定基因多样性物种多样性变异的不定向性蛋白质多样性无机环境的多样性4.协同进化与生物多样性的形成2.生物多样性的形成③形成原因：④研究生物进化历程的主要依据：长期自然选择、协同进化的结果化石历程：古细菌→蓝藻和细菌（只有生产者和分解者的两极生态系统）→无脊椎动物寒武纪大爆发（消费者构成了生态系统的第三极）→原始陆生植物蕨类→原始两栖类→裸子植物、被子植物→鸟类、哺乳类测定化石年龄——地质时钟半衰期：放射性同位素衰变一半的时间239U的半衰期：45亿年；14C的半衰期5730年随着科学的发展，关于遗传和变异的研究以及那个从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到了遗传和变异的本质。关于适应以及物种的形成等问题的研究，已经从以生物个体为单位，发展到以种群为单位，这就形成了以自然选择为核心的现代进化理论。达尔文的自然选择学说现代生物进化理论对进化的解释局限于个体水平种群是生物进化的基本单位未能科学的解释遗传变异本质突变和重组是产生进化的原材料新物种如何形成不明确隔离是物种形成的必要条件先有变异，后有环境的选择。变异不定向，选择是定向的。先有变异，后有环境的选择。变异不定向，选择是定向的（自然选择决定进化的方向）（蓝）（青）4.协同进化与生物多样性的形成4.争议

物种形成并不都是渐变的结果，而