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1、第2节 现代生物进化理论的主要内容不以己能责人之不能。 欧阳修第2节 现代生物进化理论的主要内容1.描述种群、 种群基因库、 基因频率等概念。2.运用数学方法说明种群基因频率的变化。3.说明现代生物进化理论的主要内容。4.举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。要点1 种群是生物进化的基本单位1.种群的概念生活在一定区域的( 即同一地点) 同种生物的全部个体。种群是生物得以繁殖后代的基本单位。把种群作为生物进化的基本单位的原因: 种群是生物繁殖的基本单位。2.种群的基因库 (1) 概念: 一个种群的全部个体所含有的全部基因, 叫做这个种群的基因库。一个种群中的某个个体所含有的全部基因不能叫做种
2、群的基因库。(2) 每一个种群都有自己的基因库, 种群中的个体有生有死, 而基因库却在前后代遗传过程中保存和发展。3.种群基因频率 (1) 概念: 在一个种群基因库中, 某个基因占全部等位基因的比率。(2) 计算: 先分别求出某种基因的个数和全部的控制同种性状的等位基因的总数( 可通过随机取样而获得) , 然后按下列公式计算, 其比即为某基因在该种群的基因频率。基因频率=某种基因的数目 控制同种性状的等位基因的总数1 0 0%关键提醒 生物进化的实质是种群基因频率的改变。4.基因型频率基因型频率是某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例。即:基因型频率=特定基因型的个体数该种群个体总数1 0
3、 0%【 案例1】 下列哪项属于种群? ( ) 。A.一个池塘中所有鱼类B.一块稻田里的所有昆虫C.一片草地的所有蒲公英D.分散在各湖泊、 河流的鲤鱼 【 精析】 种群是生活在一定区域的同种生物的全部个体, 概念强调三点: 同一区域、 同种生物和所有个体。A项缺乏具体的某种, 题目中“ 所有的鱼类” 有很多种; 同理,B项也是不对的;D项缺乏另外一个条件: 一定区域内。【 解答】 C归纳整理 对种群概念的理解: 种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。可从以下几个方面理解:(1) 两个要素: “ 同种” 和“ 全部” 。 (2) 两个条件: “ 时间” 和“ 空间” , 即种群具有一定的时
4、空限制, 离开一定的空间和时间的种群是不存在的。(3) 两个方面: 从宏观方面看, 种群是生物繁殖的基本单位; 从微观方面看, 种群基因频率的定向改变导致生物朝一定方向进化, 即种群是生物进化的基本单位。【 案例2】 (2 0 0 9上海卷)某小岛上原有果蝇2 00 0 0只,其中基因型V V、V v和v v的果蝇分别占1 5 %、5 5 %和3 0 %。若此时从岛外入侵了2 0 0 0只基因型为V V的果蝇, 且所有果蝇均随机交配, 则F1中V的基因频率约是( ) 。A. 4 3% B .4 8% C .5 2% D .5 7% 【 精析】 本题考查基因频率的相关计算。首先计算出从岛外入侵了
5、20 0 0只果蝇之后, 该岛上果蝇种群中不同基因型所占的比例: 基因型为VV、V v、v v所占的比例分别为5/2 2、1 1/2 2、6/2 2; 然后再计算出V的基因频率=5/2 2+1 1/4 4=2 1/4 44 8%。 【 解答】 B顿有所悟 对于该类题目只要知道了各种基因型频率, 然后分别计算出显性基因和隐性基因的含量, 然后除以总的基因数, 即可得出显性基因和隐性基因的基因频率。要点2 突变和基因重组是产生进化的原材料1.可遗传变异是生物进化的原材料 (1) 来源: 基因突变、 基因重组和染色体变异。 (2) 基因突变和染色体变异统称为突变。 (3) 突变能为生物进化提供原材料
6、。突变的普遍性: 无论是低等生物, 还是高等生物, 都可能发生突变。突变的低频性: 在自然状态下, 突变的频率是很低的。但是由于种群由许多个个体组成, 每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因, 这样每一代就会产生大量的突变。突变的多害性: 虽然大多数突变对生物是有害的, 但是, 突变对生物体有害或者有利并不是绝对的, 它取决于生物的生存环境。2.可遗传变异不能决定进化的方向 (1) 突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。 (2) 由于突变和基因重组都是随机的、 不定向的, 因此它们只是提供了生物进化的原材料, 不能决定生物进化的方向。 【 案例3】 突变和基因重组产生了生物进化的原
7、材料,现代生物技术也是利用这一点来改变生物遗传性状, 以达到人们所期望的目的。下列有关叙述错误的是( ) 。A.转基因技术造成的变异, 实质上相当于人为的基因重组, 但却产生了自然界没有的定向变异B.基因突变和基因重组都可以产生新的基因型, 使种群产生大量的可遗传的变异C.人工诱变没有改变突变的本质, 但却因突变率的提高而实现了定向变异D.经过现代生物技术的改造和人工选择的作用, 许多生物变得更适合人的需要 【 精析】 基因工程产生变异的类型属于基因重组,且由第7章 现代生物进化理论 生命的每一个时刻, 我们都在死亡和诞生。 卢 梭于是按照人们的意愿进行的, 因而产生的变异是定向的; 基因突变
8、产生的新基因通过有性生殖发生基因重组, 可以产生多种多样的基因型, 使种群产生大量可遗传的变异; 人工诱变可以提高突变的频率但仍然属于不定向的变异; 现代生物技术的改造和人工选择都是以对人有利为目的, 因而使许多生物适合人的需要。 【 解答】 C关键提醒 变异的不利和有利是相对的, 往往取决于生物的生存环境。基因突变产生的等位基因, 通过有性生殖过程中的基因重组, 可以形成多种多样的基因型, 从而使种群出现大量的可遗传变异。 要点3 自然选择决定生物进化的方向1.生物进化的实质 生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。基因频率的大小, 能反映生物进化的方向, 即在进化过程中, 某基
9、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。2.探究: 自然选择对生物进化的影响 (1) 阅读桦尺蠖种群变化的资料作出假设制定探究 方案分析计算结果并讨论。(2) 桦尺蠖种群变化及其原因桦尺蠖常见浅色(1 9世纪中期以前)常见黑色(2 0世纪中叶)原因与未污染的环境相适应与煤烟熏黑的环境相适应基因频率S( 黑 色) 基 因 频 率 很 低 (5%)S( 黑色) 基因频率很高 (9 5%)3.自然选择决定生物进化的方向 在自然选择作用下, 种群的基因频率会发生改变, 导致生物会朝着一定的方向不断进化。 【 案例4】 下列关于自然选择对生物进化的作用的说法中, 错误的是( )
10、 。A.自然选择是物种形成的基本环节B.自然选择使有利的变异得到积累、 不利的变异被淘汰C.自然选择使生物种群的基因频率发生定向改变D.自然选择可诱导生物的变异发生定向改变 【 精析】 根据现代生物进化理论, 突变和基因重组、 自然选择以及隔离是物种形成的三个基本环节, 故A选项正确;自然选择使不利的变异被淘汰, 有利的变异得到积累, 使种群的基因频率发生定向改变, 导致生物朝着一定的方向进化, 所以B、C选项都正确; 变异是不定向的, 自然选择是定向的, 因此D选项错误。 【 解答】 D归纳整理 生物进化的过程实际上是种群基因频率发生变化的过程, 也就是种群基因频率从一个世代到另一个世代连续
11、变化的过程。自然选择决定生物进化方向可表示为:生物本身存在的变异( 不定向性)自然选择 定向选择适者生存, 不 适者被淘汰有利基因的基因频率增加( 定向性)生物向一定方向进化要点4 隔离与物种的形成1.物种的概念: 在自然状态下能够相互交配并且产生可育后代的一群生物。2.隔离 (1) 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叫做隔离。(2) 类型: 地理隔离和生殖隔离等。 生殖隔离: 指不同种生物之间一般是不能相互交配的, 即使交配成功, 也不能产生可育的后代, 这种现象叫做生殖隔离。如马和驴之间存在着生殖隔离。地理隔离: 同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群, 使
12、得种群间不能发生基因交流的现象, 叫做地理隔离。如东北虎和华南虎之间存在着地理隔离。3.隔离是物种形成的必要条件 (1) 物种形成的过程:一个物种地理隔离产生多个小的种群产生突变和基因重组改变自然选择作用基因频率长期积累基因库形成明显差异导致种群间出现生殖隔离标志物种形成(2) 生殖隔离一旦形成, 原来属于一个物种的生物, 就成了不同的物种。(3) 物种形成的三个基本环节:突变和基因重组 提供进化的原材料;自然选择 使基因频率定向改变,决定进化的方向;隔离 物种形成的必要条件。关键提醒 (1) 无论地理隔离还是生殖隔离, 隔离的实质是不能进行基因交流。(2) 一般来讲, 新物种的形成是先有地理
13、隔离, 再形成生殖隔离。但是有时没有地理隔离, 也能产生新物种, 如植物中多倍体的形成。(3) 新物种形成的标志是生殖隔离。 【 案 例5】 以 下 关 于 种 群 和 物 种 的 叙 述 正 确 的 是( ) 。A.同一种群的个体间可以自由交配并产生后代, 同一物 种的个体间也都可自由交配并产生后代B.种群是生物进化的基本单位, 物种是繁殖的单位C.种群的基因频率总是在不断发展变化, 物种的基因频 率往往保持不变D.种群基因库的基因没有物种基因库的基因丰富 【 精析】 种群是生物进化单位也是繁殖单位;一个物第2节 现代生物进化理论的主要内容人不能像走兽那样活着, 应该追求知识和美德。 但 丁
14、种可由多个种群组成, 种群的基因频率在不断变化, 物种的基因频率也在不断变化; 物种的基因库要比种群的基因库丰富。 【 解答】 D归纳整理 物种与种群的比较:区别概念范围判断标准联系物种能够 在 自 然 状态下 相 互 交 配并且 产 生 可 育后 代 的 一 群生物不 同 区 域的 同 种 生物 的 不 同种群不 同 物 种间 存 在 生殖隔离种群生活 在 一 定 区域的 同 种 生 物的全部个体较 小 范 围的 同 种 生物 的 全 部个体不 存 在 生殖隔离同 一 物种 是 由 不同 的 种 群构成的;同 一 物种 的 不 同种 群 在 一定 条 件 下可 以 进 行基因交流【 案例6】
15、 下列关于隔离的叙述中, 错误的是( ) 。A.隔离阻止了种群间的基因交流B.地理隔离必然导致生殖隔离C.种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因D.不同物种之间存在着生殖隔离 【 精析】 隔离包括地理隔离和生殖隔离, 地理隔离阻止了种群间的个体交配, 从而阻止了种群间的基因交流; 长期的地理隔离使两个种群的基因库出现了差异, 往往形成生殖隔离, 但地理隔离不是一定就能导致生殖隔离, 如东北虎和华南虎有了地理隔离但没有形成生殖隔离。 【 解答】 B归纳整理 地理隔离与生殖隔离的比较:比较地理隔离生殖隔离区别概念同一物种由于地理上的障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流不同的物种间不能相 互交配, 即使交配成功, 也不能产生可育后代特点自然条件下基因不能交流, 一定条件下可以进行基因交流种 群 间 不 能 发 生 基 因交流结果形成不同的亚种形成不同的物种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时期, 长期的地理隔离最终形成生殖隔离,生殖隔离是物种形成的关键, 是物种形成的最后阶段【 案例7】 右图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2, 经过漫 长的进化, 分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻,a1种群的部分 群体 越 过 障 碍 外 迁
