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1、- 1 -第 2 节 现代生物进化理论的主要内容1.种群是生物进化的基本单位。2突变和基因重组产生生物进化的原材料。3自然选择决定生物进化的方向。4隔离是物种形成的必要条件。5生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。6共同进化导致生物多样性的形成。7生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次的内容。种群基因频率的改变与生物进化自读教材夯基础1种群是生物进化的基本单位(1)种群Error!(2)基因库与基因频率：基因库Error!基因频率Error!2突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传变异的类型Error!(2)作用：只提供进化的原材料，不能决定生物进化的方向。3自
2、然选择决定生物进化的方向在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝一定的方向进化。1判断下列所述情况是否一个种群，并说明理由。(1)一个池塘中的所有鱼类。提示：不是一个种群。因为不是同种生物。(2)甲地池塘中的鲤鱼和乙地池塘中的鲤鱼。提示：不是一个种群。因为不是同一区域。(3)一个池塘中的所有成年鲤鱼。提示：不是一个种群。因为不是所有个体。2生物进化的实质是什么？如何判断一个种群是否发生了进化？提示：进化的实质是种群基因频率的改变。判断的依据是种群基因频率是否发生改变。跟随名师解疑难1相关概念的比较- 2 -比较项目含义 变化后与进化的关系基因型频率 100%该 基 因 型
3、个 体 数种 群 个 体 总 数生物不一定进化基因频率 100%该 基 因 数全 部 等 位 基 因 数导致生物进化基因库 种群中全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提2基因频率与基因型频率的计算(1)已知基因型的个体数计算基因频率。某基因频率 100%该 基 因 总 数该 基 因 及 其 等 位 基 因 总 数例如：A%(A 的基因频率) 100%。AA a(2)已知基因型频率计算基因频率。设有 N 个个体的种群，AA、Aa、aa 的个体数分别为 n1、 n2、 n3，A、a 的基因频率分别用PA、P a表示，AA、Aa、aa 的基因型频率分别用 PAA、P Aa、P aa表示，
4、则：PA ( 1/2 )P AA1/2P Aa2n1 n22N n1N n2NPa ( 1/2 )P aa1/2P Aa2n3 n22N n3N n2N由以上公式可得出结论：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(3)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率。遗传平衡定律：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下 5 个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。这 5 个条件是：a种群是极大的；b种群中个体间的交配是随机的；c没有突变发生；d没有新基因加入；e没有自然选择。基因频率与基因型频率的特点：
5、- 3 -设 A 频率为 p，a 频率为 q，则 p q1。雄配子雌配子 A(p) a(q)A(p) AA(p2) Aa(pq)a(q) Aa(pq) aa(q2)即 AA% p2，Aa%2 pq，aa% q2。实例：若已知 AA 的基因型频率为 m，则 A 的基因频率为 。m隔离与物种的形成自读教材夯基础1隔离与物种(1)物种的概念：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。(2)隔离：概念：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。常见类型：项目类型发生范围 结果生殖隔离 不同物种间a.不能 互相交配b即使交配成功，也不能产生 可育后代地理隔离 同种生物 使种群间不能
6、发生 基因交流2隔离在物种形成中的作用(1)新物种的形成过程：- 4 -(2)结论：隔离是形成新物种的必要条件。1物种的形成是否必须要经过隔离？是否必须要经过地理隔离？提示：必须要经过隔离，但可以不经过地理隔离。2如何判断两种动物是否同一物种？提示：设计杂交实验，是否能产生可育后代，即是否存在生殖隔离。3生物的进化是否一定会形成新的物种？提示：不一定，关键看是否产生生殖隔离。跟随名师解疑难1物种形成的方式(1)渐变式：(2)爆发式：爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的，主要起源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等，如六倍体普通小麦。2物种形成与生物进化的关系内容 物种形成 生物进化标
7、志 生殖隔离出现 基因频率改变变化后生物与原生物的关系属于不同物种 可能属于一个物种二者关系生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，基因频率发生改变生物一定进化，但生物进化不一定导致新物种的形成新物种的形成是生物长期进化的结果- 5 -共同进化与生物多样性的形成自读教材夯基础1共同进化(1)概念Error!(2)实例Error!2生物多样性的形成(1)(2)生物多样性的形成过程：35 亿年前：古细菌出现35 亿15 亿年前：主要是蓝藻和细菌15 亿年前：真核生物出现，有性生殖出现57 亿5 亿年前：海洋中有大量的无脊椎动物4 亿年前：原始陆生植物、原始两栖类3生
8、物进化理论在发展判断(1)中性突变是指突变对生物既无利，也无害。()(2)中性突变理论认为决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累。()1生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，试讨论：(1)生物多样性的根本原因和直接原因，并用进化论的观点分析生物多样性形成的原因。提示：生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性，直接原因是蛋白质的多样性。生物多样性的形成是多种多样的环境对生物的不定向变异进行选择的结果。(2)三种生物多样性之间的关系。提示：基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响基因多样性。2思考中性学说与自然选择学说的主要区别。- 6
9、 -提示：中性学说认为决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而自然选择学说认为决定生物进化方向的是自然选择。跟随名师解疑难1生物多样性三个层次之间的联系2生物进化历程中的几个关键点(1)真核生物出现以后有性生殖方式的出现：生物进化速度明显加快。(2)寒武纪大爆发：形成生态系统的第三极，对植物的进化产生重要影响。(3)原始陆生植物和原始两栖类的出现：生物的登陆改变了陆地环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了广阔的舞台。基因频率的相关计算例 1某动物种群中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率分别为 0.3、0.4 和 0.3，请回答：(1)该种群中 a 基因的频率为_。(2)如果该种群满足四个
10、基本条件，即种群_、不发生_、不发生_、没有迁入和迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中 aa的基因型频率为_；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中 aa 的基因型频率_(填“会”或“不会”)发生改变。(3)假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行交配，则理论上该种群的子一代中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率分别为_、_和_；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率_(填“会”或“不会”)发生改变。思路点拨基因频率往往根据基因型频率计算，而基因型频率的计算又遵循遗传的基本定律。解答本题应根
11、据基因的分离定律，据自交后代性状分离比计算。解析(1)(2)因为 AA0.3，Aa0.4，aa0.3，所以 a0.41/20.30.5；由a0.5，可以计算出后代中 aa 的基因型频率是 0.520.25，且该基因型的频率不会发生改变，但是该结论的前提条件是种群足够大、不发生基因突变、不发生选择、没有迁入和迁出，且种群中个体间随机交配。(3)AA0.3，Aa0.4，aa0.3，题中叙述的情况下相当于植物- 7 -的自交，结果如下：0.3(AAAA)得到 0.3AA,0.4(AaAa)得到0.1AA、0.2Aa、0.1aa,0.3(aaaa)得到 0.3aa，所以相同基因型之间进行交配，后代中A
12、A0.30.10.4，Aa0.2，aa0.30.10.4，同理可以计算该代相同基因型个体之间的交配后代中 AA0.45，Aa0.1，aa0.45，所以基因型频率会发生改变。答案：(1)0.5(2)足够大基因突变(或突变)选择0.25不会(3)0.40.20.4会规律方法 X 染色体上基因频率的计算 对于伴 X 染色体遗传，在 Y 染色体上往往没有该基因及其等位基因，所以在计算基因总数时，应只考虑 X 染色体上的基因总数。若某基因在 X 染色体上，求一个群体中该基因的频率时，可按下式求解：100%。某 基 因 数2女 性 个 体 数 1男 性 个 体 数对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：7
13、80 名女生中有患者 23 人、携带者 52 人，820 名男生中有患者 65 人。该群体中色盲基因的频率约为()A4.4% B5.1%C6.8% D10.2%解析：选 C根据题意，780 名女生中有患者 23 人、携带者 52 人，因此女性中 Xb为：2325298；820 名男生中有患者 65 人(男性无携带者)，因此男性中 Xb为 65，这样，某校学生中 Xb共为：9865163，某校学生中 X 染色体总数是：78028202 380，这样该群体中色盲基因的频率约是：1632 38010%6.8%。进化与物种的形成例 2下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是()A图中 a
14、表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料B种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提C图中 b 表示地理隔离，是新物种形成的必要条件- 8 -D图中 c 表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代思路点拨解析图中 a 应表示突变和基因重组，突变包括基因突变和染色体变异。图中 b 表示地理隔离，但并不是新物种形成的必要条件，有些新物种(如多倍体)形成不需要经过地理隔离。存在生殖隔离的两种生物除了不能杂交产生后代外，也可能进行交配却不能产生可育后代。答案B易错提醒 生物进化物种的形成 (1)生物进化的标志是种群基因频率的改变。(2)物种形成的标志是出现生殖隔离。(3)物种的形成需要经过进化，但进化
15、并不是必然导致物种的形成。(4)物种的形成可以不经过地理隔离，但必然经过生殖隔离。1探究物种形成与生物进化的关系。2探究影响基因频率的因素。 典例剖析某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率的影响，选用了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验。已知果蝇的长翅(B)对残翅(b)为显性，基因位于常染色体上。他们的实验过程如下：a选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只残翅雌性果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；b让子一代果蝇连续自由交配五代，同时在每一代中除去残翅果蝇；c当子六代所有长翅果蝇自由交配后，统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；d根据残翅果蝇的百分比计算出 B、b 基因在种群中的基因频率，得出结论。请分析回答：(1)如果按照上述步骤进行，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(2)如果在每代中不除去残翅果蝇，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(3)请判断该实验过程的设计是否科学。_。你的理由是_
