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1、第第1313讲讲 现代生物进化理论现代生物进化理论（评价改进类实验）一、自然选择学说的内容自然选择学说的内容包括:过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存,各内容之间的关系可用以下图解表示: 1自然选择的对象 (1)直接对象是生物的变异性状(表现型)。 (2)间接对象是相关的基因型。 (3)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。 2自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。 3自然选择的动力：生存斗争 (1)类型：包括种内斗争、种间斗争(竞争、捕食等)、生物与无机环境之间的斗争。 (2)意义：生存斗争
2、对生物的某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并能推动生物的进化。4自然选择的结果：适者生存。自然选择的过程是一个长期、缓慢、连续的过程。由于生存斗争不断进行，因而自然选择也不断进行，通过一代代生存环境的选择作用，生物的变异被定向积累和加强，微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型。 【例1】按照达尔文的自然选择学说，下列叙述正确的是() A长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长 B北极熊生活在冰天雪地的环境里，它们的身体产生了定向的白色变异 C长颈鹿祖先的遗传物质发生改变而出现性状上的差异 D鹿和狼在长期的生存斗争中相互进
3、行选择，结果发展了自己的特征D 本题考查达尔文对生物进化原因的解释，因此要正确区分各学派进化学说的观点。A选项强调的是环境改变引起生物的性状发生改变，而改变的性状可以遗传并代代逐渐积累形成新物种，这是获得性遗传，是拉马克的观点。变异是不定向的，北极熊的体色成为白色是由于生存环境对它的定向选择，而不是产生了定向的白色变异，B错误。达尔文时代还没有遗传学的理论知识，因此自然选择学说对遗传和变异如何起作用等问题不能做出本质的阐述，只有现代生物进化论从遗传学角度做出了本质的解释， 【解析】 因此选项C是现代生物进化论的观点而不是达尔文的观点。按照达尔文的观点，鹿和狼都作为影响对方生存的因素而存在，鹿和
4、狼两个种群都有跑得快的和跑得慢的，在捕食与被捕食过程中，跑得慢的狼因得不到食物而被淘汰，跑得快的狼则被选择生存下来，同样，弱的跑得慢的鹿则被吃掉，跑得快的则被选择生存下来。鹿和狼在这种长期的生存斗争中都作为自然因素影响对方，进行相互选择。 【解析】 二、对现代生物进化理论的理解 1变异与环境：变异在环境变化之前已经产生，环境只起选择作用，并不影响变异的方向。通过环境选择将生物个体产生的适应环境的变异保留下来。 2物种形成 (1)物种形成的两种方式 渐变式 爆发式物种的形成主要是由异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离。(基因频率改变) (2)三个环节 a突变和基因重
5、组产生进化的原材料；b.自然选择决定生物进化的方向；c.隔离导致物种形成。 三者关系如图： (3)地理隔离和生殖隔离的关系 3生物进化和物种形成的区别 4.种群和物种的区别 (1)物种是自然状态下能够交配并产生可育后代的一群生物，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，可依据是否存在生殖隔离进行判断。若出现生殖隔离，则不是同一物种。 5共同进化与生物进化的大致过程 (1)共同进化 在物种与物种之间的相互选
6、择和生物与无机环境之间的相互影响中不断进化和发展。 (2)生物进化的历程 生物进化的趋势：从原核生物到真核单细胞生物，再到真核多细胞生物；从异养生物到自养生物；从厌氧生物到需氧生物；从无性生殖到有性生殖；从低等到高等；从水生到陆生。 生物进化的大致过程图示：【例2】(2011江门模拟)(双选)为了防止滥用抗生素，上海等地区规定普通感冒不准使用抗生素。滥用抗生素会对人体细菌造成耐药性，如果被细菌感染，则往往由于体内细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法错误的是() A抗生素的滥用导致“耐药性”细菌优选出来 B细菌中本来就存在耐药性个体，长期使用抗生素会导致“耐药性”基因频率下降 C“耐药
7、性”基因频率的改变引起细菌产生了新物种 D基因频率虽然改变了，但是新的细菌(物种)不一定产生BC 【解析】细菌中本来就存在“耐药性”个体，长期使用抗生素会不断淘汰不耐药的病菌，导致“耐药性”基因频率不断上升。【例3】下列关于物种的叙述，正确的是() A不同种群的生物肯定不属于同一个物种 B具有一定形态结构和生理功能可以相互交配且产生可育后代的一群生物个体属同一个物种 C隔离是形成新物种的必要条件 D在物种形成过程中必须有地理隔离和生殖隔离C【解析】不同种群的生物可能属于同一个物种；在物种形成过程中必须有生殖隔离，但不一定经过地理隔离。 三、基因频率和基因型频率的计算 1已知基因型频率求基因频率
8、 (1)设二倍体生物个体的某一基因库上有一对等位基因A和a，假如种群中共有N个个体，而AA、Aa、aa三种基因型的个体数分别是n1、n2、n3，那么种群中A基因的频率和a基因的频率分别是： (2)在以上关系中，设A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则 由以上公式可得出下列结论： 在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。 一个等位基因的频率该等位基因纯合子的频率1/2杂合子的频率。 2已知基因频率求基因型频率 设A的基因频率为p，a的基因频率为q， 则AA的基因型频率p2 aa的基因型频率q2 Aa的基因型频率
9、2pq 【例4】(2010天津)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967年中期停用。如图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因，S表示野生敏感型基因。据图回答：(1)R基因的出现是_的结果。(2)在RR基因型频率达到峰值时，RS、SS基因型频率分别为4%和1%，此时R基因的频率为_。(3)1969年 中 期 RR基 因 型 几 近 消 失 ， 表 明 在_的环境条件下，RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力_。(4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中，最终 频 率 最 高 的 基 因 型 是 _， 原 因 是_。【解析】(1)基因突变产生新基因，R
10、基因的出现是基因突变的结果。(2)RS、SS基因型频率分别为4%和1%，则RR基因型频率为95%，R基因的频率为R/(Rr)(4295)/20097%。(3)1967年中期停用了杀虫剂，在不再使用杀虫剂的情况下，RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力低。(4)该地区从此不再使用杀虫剂，在不使用杀虫剂的环境下，持续的选择作用使R基因频率越来越低；最终频率最高的基因型是SS。【答案】(1)基因突变(2)97%(3)不再使用杀虫剂；低(4)SS；在不使用杀虫剂环境下，持续的选择作用使R基因频率越来越低1运用自然选择学说解释生物进化时要明确变异是自发的、普遍存在的，并不是环境的改变引起的，环境仅
11、是一个选择因素，变异在先，选择在后。一般来说，外界环境条件变化越剧烈，生物进化的速度越快。2遗传平衡定律的使用应满足以下5个条件：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。3自由交配和自交的区别自由交配是不加人为干预让实验对象自主选择对象交配。因此理论上讲所有的精子和卵细胞都有机会相遇，可用棋盘法来表示其后代的情况，也可用基因频率来直接计算。自交广义上讲是与基因型相同的异性进行交配。因此有些精子和卵细胞没有机会相遇。 一、理论归纳1概述评价改进类实验是在已知实验目的、实验原理正确的前提下，利用已有的生物学知识对实验材料用具、实验步骤、实验结果进行评价和改进
12、完善。 2.评价角度及改进技巧(1)实验材料用具的评价角度及改进技巧续表(2)实验步骤的评价角度及改进技巧续表(3)实验结果的评价角度及改进技巧实验结果的种类是否符合实验的类型。实验类型不同，结果种类也不同。验证性实验只有一种结果，探究性实验的结果需要分类讨论。与题目要求写出的结果不相符。如题目要求预测可能的结果时，只写出自己认为正确的一个；或不顾题目情景或要求的变化，写出了所有可能的结果。要认真审题，应对题目要求非常清晰，严格按要求作答。实验结果出现科学性错误。应根据实验原理和过程，联系教材相关知识，推导出正确的实验结果，如淀粉与碘液混合在适宜条件下会出现蓝色反应。因果关系倒置。要学会表达，
13、表达的模式是根据实验结果(现象)，推导出实验结论。实验结果的验证方法是否得当。如在探究温度影响酶的活性时能否用斐林试剂来验证。二、演练某校研究性学习小组的同学以“不同浓度的生长素类似物对植物生长的作用不同”为研究课题进行探究实验。三位同学各提出了甲、乙、丙三种设计方案，其主要步骤如下：甲方案：将生长素类似物配制成“108 molL1、104 molL1、102 molL1”三种浓度，剪取某种植株的枝条若干，均分为A、B、C三组，A组枝条浸泡在108 molL1溶液中10 min，B组枝条浸泡在104 molL1溶液中20 min，C组枝条浸泡在102 molL1溶液中30 min，然后将其扦插
14、在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。乙方案：将生长素类似物浓度配制成104 molL1，剪取三种植株的枝条若干，均分为A、B、C三组，浸泡一定时间，将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。丙方案：将生长素类似物配制成108 molL1、104 molL1、102 molL1三种浓度，剪取某种植株的枝条若干，均分为A、B、C、三组，浸泡一定时间，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。(1)上述三种方
15、案是否都合理？请说明理由。甲方案： ；乙方案： ；丙方案： 。(2)某同学用三种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条，结果发现三组扦插枝条生根无差异。该同学认为扦插枝条生根多少与生长素类似物的浓度无关。该同学的分析正确吗，为什么？ 。不合理。甲方案中具有浓度和时间两个变量，不符合实验设计要求不合理。乙方案中未设置浓度对照组，不符合题意要求合理。丙方案设计中既控制单一变量，又有对照实验，是完全可行的实验方案不正确。需要配制适宜浓度梯度的生长素类似物溶液，比方说108 molL1、104 molL1、102 molL1，分别处理相同扦枝入土端，生根最多的为最适宜浓度【解析】(1)进行实验程序设计时应
16、遵循一些基本原则：如单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响；平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度；配置对照原则，即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。(2)本小题考查考生对生长素作用曲线的掌握情况和实验分析能力。根据作用曲线分析(如图所示)可知：【解析】【解析】某同学用的生长素类似物在设定的三种浓度下作用效果一样，如a和d点或b和c，也可能设定的三种浓度相差不大，如都在a(或b、或c、或d)点附近，在上述情况下，都找不到生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度。解决这个问题的办法就是配制含有适宜浓度梯
17、度的生长素类似物溶液去处理扦插枝条，根据扦插枝条的生根情况找到生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度。1.(2011海南)某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物。两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是( )A乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝，反之亦然B在长期进化中，甲、乙两物种必然互为选择因素C甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变，反之亦然D甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变B【解析】捕食关系的存在可以使得两生物具有相互选择的关系，保持着共同进化，所以基因频率也会改变，但是不一定存在A中的现象。2.(2011江苏)根据现代生物进化理论，下列说法正确的是( )A自
18、然选择决定了生物变异和进化的方向B生物进化的实质是种群基因型频率的改变C种群内基因频率的改变在世代间具有连续性D种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小C【解析】现代生物进化理论认为，自然选择决定生物进化的方向；生物进化的实质是种群基因频率发生定向改变；由于自然选择的连续性，导致种群内基因频率改变在世代间也具有连续性；种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。 3.(2011重庆)2008年，在重庆武隆某地下洞穴的水体中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”。下列有关叙述，正确的是( )A盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果B种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素C洞内水体中溶解
19、氧的增加将提高盲鱼种群的K值D盲鱼作为进化研究的材料体现生物多样性间接使用价值C【解析】盲鱼眼睛的退化是自然选择的结果；限制盲鱼种群增长的关键生态因素是非生物因素，例如洞内水体中的溶氧量；盲鱼作为进化研究的材料体现了生物多样性的直接使用价值。 4.下列各项中符合现代生物进化理论观点的是( )A绵羊和山羊之间不能进行基因交流B东北虎和华南虎经过生殖隔离形成两个亚种C马和驴交配产生骡以完成物种间的基因交流D二倍体西瓜和四倍体西瓜属于同一物种A【解析】绵羊和山羊是两个物种，彼此之间不能进行基因交流；东北虎和华南虎经过地理隔离形成两个亚种；马和驴可以交配，但是骡不可育，因此未完成基因交流；二倍体西瓜和
20、四倍体西瓜存在生殖隔离，可以认为是两个物种。 5.(2010汕头一模)(双选)下列有关生物进化的一些叙述中，正确的是 ( )A有地理隔离才有生物进化B有生物进化才能形成生物多样性C种群的基因频率改变意味着生物发生进化D生物进化意味着肯定有新物种形成【解析】生物进化是基因频率的改变，与是否隔离无关，A错C对。生物共同进化导致生物多样性形成，B对。新物种形成是出现了生殖隔离，D错。 BC6.(双选)以下为现代生物进化理论的概念图，下列说法正确的是( )A是基因频率改变 B是生殖隔离C是自然选择学说 D是基因频率改变AC 【解析】根据现代生物进化理论：是基因频率改变；是突变和重组现代生物进化理论的核
21、心；是自然选择学说；生物多样性包括了遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。7.(2011广东)登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。(1)将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的 细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出 、 和 。受精卵S基因由S基因转录的mRNAS蛋白60%50%(2)科学家获得一种显性突变蚊子(AABB)。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊(AABB)与野生型雌蚊(aabb)交配，F1群体中A基因频率是 ，F2群体中A基因频率是 。(3)将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置(如图所示)，将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代 ，原因是 。减小表达的S蛋白会抑制登革热病毒复制S基因
