资料简介
第2节 现代生物进化理论的主要内容
第1课时
种群基因频率的改变与生物进化
一、种群是生物进化的基本单位
1.种群的概念:
下列描述中为一个种群的是_____。
①一个池塘中所有的鱼
②一座山上所有的蛇
③一片草原上所有的狼
③⑤
④两个分隔的池塘中所有的鲫鱼
⑤水稻田中所有的福寿螺
⑥青藏高原上所有的成年藏羚羊
2.种群的基因库:
依据基因库的概念,判断下列说法的正误:
(1)控制果蝇眼色的全部基因构成基因库。 ( )
提示:基因库指一个种群的全部基因,而非某一对等位
基因。
×
(2)生活在同一地域的东北虎的全部基因构成一个种群
基因库。 ( )
(3)秦岭地区所有金丝猴的全部基因构成基因库。( )
√
√
3.基因型频率和基因频率:
果蝇的灰身(B)对黑身(b)为显性,一个随机交配的果蝇
种群中,BB∶Bb∶bb=2∶2∶1,则该种群中Bb的基因型
频率是____;B和b的基因频率分别是____、____。40% 60% 40%
【激疑】
基因型频率改变一定会导致基因频率改变吗?
提示:不一定。例如一个基因型为Aa的豌豆种群,此时A
基因的频率为1/2,若此种群自交,得到的F1中,
AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,F1中A的基因频率仍然为1/2。
二、突变和基因重组产生进化的原材料
(2)可遗传变异产生进化的原材料:
①可遗传变异的形成:基因突变产生的_________,通过
_________过程中的基因重组,可以形成多种多样的__
______。
等位基因
有性生殖 基
因型
③可遗传变异的结果:只提供了生物进化的原材料,不
能决定_______________。
(3)可遗传的变异的利害性:变异的有利和有害是_____
的,是由_________决定的。
(4)种群基因突变数=个体基因数×_______×个体数
生物进化的方向
相对
生存环境
突变率
三、自然选择决定生物进化的方向
(1)原因:不断淘汰具有_________的个体,选择保留具
有_________的个体。
(2)选择的对象:
①直接作用对象:个体的_______。
②最终选择的对象:决定表现型的_____。
不利变异
有利变异
表现型
基因
(3)选择的结果:
①生物性状方面:朝着_____变异的方向不断进化。
②基因方面:种群_________会发生_____改变。
有利
基因频率 定向
【激疑】自然选择如何决定生物进化的方向?
提示:自然选择可以使适应环境的性状保存下来,不适
应环境的性状被淘汰,这样生物就朝着有利变异的方向
定向进化。
知识点一 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:
(1)判断种群的“三要素”。
①生活在一定的自然区域内;
②同一种生物;
③全部个体的总和。
(2)种群是生物进化的基本单位的理由。
①达尔文认为的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亡。
②决定生物的性状的基因可以通过生殖而世代延续,并
且在群体中扩散,而生殖是以种群为基本单位的。
2.突变和基因重组产生进化的原材料:
(1)问题一:突变具有低频性,还能为生物进化提供原材
料吗?
解读:虽然突变的频率低,但一个种群往往由许多个体
组成,而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基
因,所以在种群中每一代都会产生大量突变。
(2)问题二:突变具有多害少利性,还能为生物进化提供
原材料吗?
解读:生物变异是否有利,取决于它们的生存环境,微小
有利的变异不断积累也能导致生物进化。
(3)问题三:突变和基因重组能决定生物进化的方向吗?
解读:突变和基因重组是随机的、不定向的,不能决定
生物进化的方向。
3.自然选择决定生物进化方向的原理及实例分析:
(1)原理分析:
(2)实例分析(桦尺蠖体色进化):
由以上可以看出,生物进化实质上是种群基因频率发生
改变,即在生物进化过程中某基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。
【思考·讨论】
1.一个果蝇种群中,由于环境的变化,基因型为aa的个
体不能存活,随机交配繁殖多代后,a的基因频率将如何
变化?(科学思维)
提示:基因型为aa的个体不断被淘汰,但a基因随着杂合
子保存下来,所以a基因的基因频率将越来越小,但不会
为0。
2.如果树干变黑,是否影响浅色桦尺蠖的出生率?(科学
思维)
提示:因为树干变黑后,浅色桦尺蠖易于被发现,导致其
个体数减少,当然包括有生育能力的浅色桦尺蠖数量的
减少,从而影响出生率。
【素养案例】
在一次大风暴后,有人搜集了100只受伤的麻雀并饲养,
结果活下来64只。在死去的个体中,大部分是个体比较
大、变异类型特殊的,下列有关叙述正确的是 ( )
A.突变和基因重组决定生物进化的方向
B.自然选择会改变种群的基因频率
C.特殊的变异类型都是不利的
D.不产生变异的生物才能生存
【解题导引】
(1)抓准题眼:题干关键词“死去的个体中,大部分是个
体比较大、变异类型特殊的”。
(2)扫清障碍:
①变异是不定向的,有利还是有害取决于环境。
②影响种群基因频率变化的因素主要有突变和基因重
组、自然选择、迁入和迁出等。
【解析】选B。突变和基因重组为生物的进化提供原材
料,不决定生物进化的方向,A错误;自然选择通过定向
改变种群的基因频率决定生物进化的方向,B正确;变异
是不定向的,可能是有利的,也可能是有害的,利与害取
决于环境,是相对而言的,C错误;变异是普遍存在的,产
生有利变异的个体存活下来,产生不利变异的个体会被
淘汰,D错误。
【方法规律】变异与选择之间的关系
(1)变异是不定向的,在自然选择的作用下,基因频率发
生定向改变,导致自然选择是定向的。
(2)自然选择的过程十分缓慢,其结果符合优胜劣汰、
适者生存的原则。
【素养·探究】——情境迁移
达尔文考察了格克伦岛,这个岛屿上经常刮大风,岛上
的少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化。请思考下
列问题:
(1)在这个海岛上昆虫翅长差异的根本来源是什么?(科
学思维)
提示:基因突变。
(2)在这个岛屿上,为什么无翅的昆虫特别多?(科学思
维)
提示:由于这个岛屿上经常刮大风,那些有翅能飞但翅
膀不够强大的昆虫,就常常被大风吹到海里,因而生存
和繁殖后代的机会较少,而无翅或残翅的昆虫,由于不
能飞翔,就不容易被风吹到海里,因而生存和繁殖后代
的机会就多。经过一段时间的自然选择之后,海岛上无
翅或残翅的昆虫就特别多,这种现象产生的原因是自然
选择。
【素养·迁移】
下列与生物进化相关的叙述,正确的是 ( )
A.进化总是由突变引起的
B.进化时基因频率总是变化的
C.变异个体总是适应环境的
D.进化改变的是个体而不是群体
【解析】选B。进化的原材料由突变和基因重组提供,
然后通过自然选择的作用,使得基因频率发生定向改变,
所以A错误、B正确;有利变异能适应环境,而不利变异
则被环境所淘汰,所以C错误;进化的基本单位不是个体
而是种群,所以D错误。
知识点二 基因频率与基因型频率的相关计算
1.基因频率的计算:
(1)某基因频率= ×100%。
例如,A%(A的基因频率)= ×100%。
(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)+
1/2Aa%(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XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY,b%(Xb
的基因频率)= ×100%。
2.随机交配情况下的计算:
(1)设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=1。
雄配子
雌配子 A(p) a(q)
A(p) AA(p2) Aa(pq)
a(q) Aa(pq) aa(q2)
即:AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基
因型频率=q2。
(2)实例:若已知AA的基因型频率为m,则A的基因频率
为 。
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
处于遗
传平衡 不改变 不改变
不处于遗
传平衡 不改变 改变
【思考·讨论】
1.有的同学认为基因型频率发生改变,生物一定发生了
进化,你认为该同学的说法是否合理,并说出你的理由。
(科学思维)
提示:不合理,基因型频率发生改变,基因频率不一定发
生变化,而生物进化的实质是基因频率的改变。
2.一个繁殖多代的种群,基因频率都未发生变化,分析
其原因有哪些?(科学思维)
提示:种群足够大、随机交配、没有迁入和迁出、没有
自然选择、不发生突变等。
【素养案例】
某小岛上原有果蝇20 000只,其中基因型为VV、Vv和vv
的果蝇分别占 15%、55%和30%。若此时从岛外侵入了
2 000只基因型为VV的果蝇,且所有果蝇均随机交配,则
F1中V基因的基因频率约是 ( )
世纪金榜导学号
A.43% B.48% C.52% D.57%
【解题导引】
(1)明概念:某基因频率等于该基因总数与该基因与其
等位基因总数的比值再乘百分百。
(2)找信息:题目中种群的数量变化。
【解析】选B。由题意知,原种群数量是20 000,则可以
得出基因型VV为20 000×15%=3 000;基因型Vv为
20 000× 55% = 11 000;基因型vv为20 000×30%=
6 000,后侵入了2 000只基因型为VV的个体,该种群中
基因型VV为3 000+2 000=5 000,该种群总数为22 000
只,所以该种群中基因型VV占5/22、基因型Vv占11/22、
基因型vv 占6/22。该种群的个体随机交配,由于没有
发生自然选择导致基因的丢失,所以该种群的基因频率
不变,则V基因的基因频率为5/22+11/22×1/2=21/44,
即约为48%。
【素养·探究】——母题追问
(1)科学思维——比较与分析
上题中从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇后,F1
中V基因的基因频率与原来种群中V基因的基因频率比
较,发生什么变化?
提示:原来种群中基因型为VV、Vv和vv的果蝇分别占
15%、55%和30%,则V基因的基因频率为15%+55%÷2=
42.5%;从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇后,
F1中V基因的基因频率增大了。
(2)科学思维——演绎与推理
上题中从岛外侵入了2 000只基因型为VV的果蝇后,果
蝇自交,则F1中V基因的基因频率约是多少?
提示:该种群中VV占5/22、Vv占11/22、vv 占6/22,自
交后F1中VV占5/22 +(1/4)×(11/22)= 31/88,Vv占
(1/2)×(11/22)=11/44,则V基因的基因频率是
31/88+(11/44)×(1/2)=21/44,即约为48%。
【素养·迁移】
1.（2019·天津高考）囊鼠的体毛深色（D）对浅色
（d）为显性，若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。
调查不同区域囊鼠深色表现型频率，检测并计算基因
频率，结果如图。
下列叙述错误的是( )
A.深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然
选择影响
B.与浅色岩P区相比，深色熔岩床区囊鼠的杂合体频率
低
C.浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd
D.与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频
率高
【解析】选B。囊鼠的体色与环境有关，受自然选择影
响，A项正确。浅色岩P区D基因的频率为0.1，则d基因
的频率为1-0.1=0.9，Dd的基因型频率=2×0.1×0.9=0.18；
深色熔岩床区中D基因的频率
=0.7，d基因的频率=1-0.7=0.3，Dd的基因型频率
=2×0.7×0.3=0.42，B项错误。浅色岩Q区中，D基因
的频率=0.3，DD的基因型频率=0.3×0.3=0.09,该区深
色囊鼠纯合体频率为0.09,而该区内深色囊鼠表现型频
率=0.50，说明该区还有深色杂合囊鼠，C项正确。浅
色岩Q区中，dd基因型的频率=（1-0.3）×（1-
0.3）=0.49；浅色岩P区中，dd基因型的频率
=0.9×0.9=0.81,D项正确。
2.不同基因型的褐鼠对灭鼠灵的抗性及对维生素K的依
赖性(即需要从外界环境中获取维生素K才能维持正常
的生命活动)的表现型如表。若对维生素K含量不足环
境中的褐鼠种群长期连续用灭鼠灵进行处理,则褐鼠种
群 ( )
基因型 rr Rr RR
对灭鼠灵的抗性 敏感 抗性 抗性
对维生素K的依赖性 无 中度 高度
A.基因r的频率最终下降至0
B.抗性个体RR∶Rr=1∶1
C.RR个体数量增加,rr个体数量减少
D.绝大多数抗性个体的基因型为Rr
【解析】选D。由于环境中维生素K含量不足,所以对维
生素K依赖度较高的RR个体数量较少,长期使用灭鼠灵
,rr个体数量大量减少,所以Rr个体的数量最多,R和r两
种基因频率都不为0。
【课堂回眸】
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