高中生物 第7章 第2节 现代生物进化理论的主要内容课时作业1 新人教版必修2.docx

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高中生物第7章第2节现代生物进化理论的主要内容课时作业1新人教版必修2

第2节现代生物进化理论的主要内容

【目标导航】　1.举例说明种群、基因库、基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变化。

2.结合教材阐明突变和基因重组是生物进化的原材料。

3.通过探究自然选择对种群基因频率的影响，说出自然选择决定生物进化的方向。

一、种群基因频率的改变与生物进化

1．种群是生物进化的基本单位（阅读P114－115）

（1）种群

①概念：

生活在一定区域的同种生物的全部个体构成一个种群。

②特点：

是生物进化的基本单位，彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。

（2）基因库与基因频率

①基因库：

一个种群中全体个体所含有的全部基因，构成这个种群的基因库。

②基因频率：

一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。

2．突变和基因重组产生进化的原材料（阅读P116）

（1）可遗传变异的来源

可遗传变异来源

（2）可遗传变异的形成、特点和作用

①形成：

a.基因突变产生等位基因；b.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。

②特点：

随机的、不定向的。

③作用：

只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

（3）变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。

3．自然选择决定生物进化的方向（阅读P116－118）

（1）原因

（2）结果：

在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。

判断正误：

（1）自然选择决定了生物变异和进化的方向。

（　　）

（2）达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。

（　　）

（3）某种抗生素被长期使用药效下降，是由于病原体接触药物后，产生对药物有抗性变异。

（　　）

（4）基因频率改变，生物一定进化。

（　　）

（5）基因突变和基因重组使生物发生定向改变。

（　　）

（6）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。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×

一、种群是生物进化的基本单位

1．种群的概念

种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。

其中的“种”是生物分类的基本单位，理解种群概念应把握如下内容：

（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

（4）种群中的个体不是机械地集合在一起的，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。

（5）同一种群中的生物属于同一物种，个体具有的形态特征基本相同，生态要求基本一致。

2．种群的基因库

（1）每个种群都有自己的基因库。

（2）种群中每个个体所含的基因，只是种群基因库的一个组成部分。

（3）个体携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，随着繁殖把自身的一部分基因传给后代，通过突变使新基因进入基因库，所以基因库在代代相传的过程中保持和发展。

3．基因频率

（1）对于某对等位基因而言，每个种群都有自己的基因频率，且基因频率是会随环境的变迁而改变的。

（2）种群中基因频率的改变反映出生物进化的方向，即在进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。

4．有关种群基因频率和基因型频率的计算

（1）已知基因型的个体数计算基因频率

某基因频率＝

×100%

例如：

A%（A的基因频率）＝

×100%。

（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、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：

PA＝

＝

＝PAA＋

PAa

Pa＝

＝

＝Paa＋

PAa

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＋

杂合子的基因型频率

（3）理想条件下的基因频率和基因型频率的计算

①理想条件（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。

②基因频率与基因型频率的关系：

设某对等位基因为Aa，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则：

A．任何一个位点全部基因频率之和等于1，即p＋q＝1。

B．在某群体中，某一基因型在所有个体中所占的比例为基因型频率，各基因型频率之和也等于1，即p2＋2pq＋q2＝1。

C．某基因型频率等于该基因型各个基因频率之积，具体见下表：

　　　　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%＝2pq，aa%＝q2。

实例：

若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为

。

1．种群的基因库是一直不变的吗？

试分析原因。

答案　不是。

基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入迁出等都会使种群的基因库发生改变。

2．为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体？

答案　个体的基因型是终身不变的，无论它在自然选择中具有多大优势，其基因型也不可能一成不变地遗传给下一代个体。

种群中个体的基因来自种群基因库，个体死亡后又通过其后代把基因延续下去。

如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这个个体在进化上就没有意义。

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）如果该种群满足五个基本条件，即种群________、不发生________、不发生____________、没有迁入迁出，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________（会、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________（会、不会）发生改变。

【问题导析】　明确：

（1）隐性基因的基因频率＝隐性纯合子的基因型频率＋

杂合子的基因型频率；

（2）在理想条件下，种群达到遗传平衡，种群的基因频率和基因型频率都不变，否则种群的基因型频率可能改变。

答案　

（1）0.5　

（2）足够大　基因突变（或突变）　自然选择　0.25　不会　（3）0.4　0.2　0.4　会

【一题多变】

（1）当满足上述五个基本条件并随机交配时，A和a的基因频率分别是多少？

答案　满足上述四个基本条件，说明种群达到了遗传平衡，种群的基因频率不变，即A和a的基因频率均为0.5。

（2）第（3）问中，若只在相同基因型之间进行交配，A和a的基因频率分别是多少？

种群进化了吗？

答案　A的基因频率＝AA的基因型频率＋

Aa的基因型频率＝0.4＋

×0.2＝0.4＋0.1＝0.5，可得a的基因频率＝1－0.5＝0.5；由于种群的基因频率没有改变，因此种群没有进化。

二、突变和基因重组产生进化的原材料及自然选择决定生物进化方向

1．理解“突变”的含义

（1）可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。

其中基因突变和染色体变异统称为突变。

基因突变、基因重组和染色体变异都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因（等位基因）。

（2）突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。

（3）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。

（4）生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。

2．可遗传的变异为生物进化提供了原材料

每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但由于每个生物个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程。

因此，突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。

同时，突变―→等位基因―→基因重组―→大量的变异。

可见，突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。

3．理解“自然选择”的含义

（1）选择的对象：

①表面对象：

生物的变异性状。

②实质对象：

控制性状的基因。

（2）选择的结果：

①从生物性状上看，生物朝着一定的方向进化，形成生物的适应性；

②从实质上看，种群基因频率发生改变。

4．自然选择决定生物进化的方向

生物种群内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物沿着一定的方向缓慢地进化。

由此可见生物进化的方向是由自然选择决定的。

1．所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？

为什么？

答案　不是。

只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成，才能改变基因频率。

2．基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？

试分析原因。

答案　二者都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。

只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。

2．根据现代生物进化理论，下列说法正确的是（　　）

A．自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

【问题导析】　

（1）自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向，生物进化的实质是种群基因频率的改变；

（2）种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化；

（3）种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。

答案　C

【一题多变】

“基因突变对绝大多数个体是不利的，但却是生物进化的重要因素之一”。

你认为这一说法（　　）

A．正确，基因突变虽对多数个体是不利的，但它为定向的自然选择提供了材料，为物种的进化奠定了基础

B．正确，基因突变对多数个体不利，但突变的方向与生物进化的方向是一致的

C．不正确，因为基因突变不利于个体繁殖，会导致物种灭绝

D．不正确，因为基因突变会导致个体死亡，不利于生物进化

答案　A

1.

对种群概念的正确叙述是（　　）

A．不同空间中同种生物个体的总和

B．生活在同一地点的同种生物的一群个体

C．一片水田中的所有鱼的总和

D．一个生态环境中有相互关系的动植物的总和

答案　B

解析　种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。

其中的“种”是生物分类的基本单位。

例如：

一个池塘中全部的鲤鱼是一个种群，包括所有的大鲤鱼、小鲤鱼和鱼苗。

这里必须具体到“鲤鱼”，而不能是“鱼”，因为后者还包括其他种类的鱼。

2.

在一个种群中随机抽出100个个体，其中基因型为AA的个体占24个，基因型为Aa的个体占72个，基因型为aa的个体占4个，那么基因A和基因a的频率分别是（　　）

A．28%、72%　　　　　　B．36%、64%

C．57%、43%D．60%、40%

答案　D

解析　在100个个体中，AA占24个，Aa占72个，aa占4个，则AA%＝24%，Aa%＝72%，aa%＝4%。

根据公式得A%＝AA%＋

Aa%＝24%＋36%＝60%，a%＝aa%＋

Aa%＝4%＋36%＝40%。

3.

下列哪项不是生物进化的原材料（　　）

A．基因突变B．基因重组

C．不遗传的变异D．染色体变异

答案　C

解析　突变和基因重组为生物进化提供了原材料，其中突变又包括基因突变和染色体变异。

4.

1万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群．两个种群现在已经发生明显的分化。

研究人员指出，经过长期演化可能形成两个物种，如图所示。

请分析回答下列问题。

（1）结合现代生物进化理论分析可知，b的实质变化是_________________________。

（2）①～⑥的存在说明了_________________________________。

（3）原松鼠种群中黑毛基因A的基因频率为50%。

环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，基因型为aa的个体数量减少20%。

则一年后a的基因频率为________，基因型为aa的个体的比例为________。

答案　

（1）种群基因频率的改变　

（2）变异是不定向的　（3）45.45%　18.18%

解析　松鼠种群在不同的环境选择下进化，产生各种特异性变异，导致种群基因频率发生差异性变化，直至成为不同物种。

由题意可知，A的基因频率为50%，则原来种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为25%、50%、25%，可设其分别为25只、50只、25只，则一年后种群中基因型为AA、Aa、aa的个体数量分别为30只、60只、20只，其基因型频率分别为27.27%、54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率为45.45%。

【基础巩固】

1．下列有关种群的叙述中，不正确的是（　　）

A．种群是生物进化的基本单位

B．种群内的个体彼此可以交配

C．种群是同种个体的机械集合

D．种群是生物繁殖的基本单位

答案　C

解析　同一种群的不同个体相互联系，并通过交配保持一个共同的基因库，因此，种群不是个体的机械集合。

2．关于基因库的相关描述错误的是（　　）

A．基因库是指一个种群所含有的全部基因

B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传

C．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因

D．基因突变可改变基因库的组成

答案　C

解析　基因库是指种群中所含有的全部基因，由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因。

基因库中只要有一个发生变化，则基因库组成一定会发生变化。

种群是繁殖的基本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。

3．如图表示某个种群基因型的组成情况，A、a为一对等位基因。

则该种群中a的基因频率是（　　）

A．0.11　　　　　　　　B．0.4

C．0.5D．0.55

答案　C

解析　由图中可知AA∶Aa∶aa＝1∶1∶1，所以a的基因频率为aa＋

Aa＝

＋

×

＝0.5。

4．有关现代生物进化理论的叙述，错误的是（　　）

A．种群是生物进化的基本单位

B．自然选择学说是现代生物进化理论的核心

C．生物进化过程的实质是种群基因频率的改变

D．生物进化过程的实质在于有利变异的保存

答案　D

解析　种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，在这个过程中有利变异保存而不利变异被淘汰，从而改变了基因频率。

【巩固提升】

5.某豌豆的基因型为Aa，让其连续自交三代（遗传符合孟德尔遗传定律），其第4代中的基因频率和基因型频率变化情况是（　　）

A．基因频率变化，基因型频率不变

B．基因频率不变，基因型频率变化

C．两者都变化

D．两者都不变

答案　B

解析　自交不会改变基因频率，但会改变基因型频率。

6．水稻非糯性（Y）对糯性（y）为显性，抗病（R）对不抗病（r）为显性。

用非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻杂交，让F1自交三代，在自然情况下，基因频率的变化是（　　）

A．Y逐渐增大，R逐渐增大　B．Y逐渐减小，R逐渐减小

C．Y基本不变，R基本不变D．Y基本不变，R逐渐增大

答案　D

解析　非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型分别为YYRR和yyrr，杂交得F1（YyRr）。

F1自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐渐被淘汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状基本不受环境影响，后代中Y的基因频率基本不变。

7．在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，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

答案　B

解析　突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。

产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。

8．某小麦种群中TT个体占20%，Tt个体占60%，tt个体占20%，由于某种病害导致tt个体全部死亡，则病害发生前后该种群中T的基因频率分别是（　　）

A．50%、50%B．50%、62.5%

C．62.5%、50%D．50%、100%

答案　B

解析　由题意得出病害发生前T的基因频率为（20×2＋60）÷200＝50%；由于某种病害导致tt个体全部死亡，病害发生后T的基因频率为（20×2＋60）÷（200－20×2）＝62.5%。

9．回答下列有关生物进化的问题。

图1

（1）图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节，X、Y分别是____________、____________。

（2）该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为________，这是生物进化的______________。

（3）小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的__________________。

（4）小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因，w代表联趾（趾间有蹼）基因。

图2表示这两种性状比例变化的过程。

图2

①由于蜥蜴过度繁殖，导致____________加剧。

②小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是__________________________。

③图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的__________发生了改变。

答案　

（1）突变和基因重组　自然选择　

（2）种群　基本单位　（3）基因库　（4）①生存斗争（种内斗争）　②联趾型个体趾间有蹼，适合于游泳，可以从水中获取食物。

因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多（合理即可）　③基因频率

【走进高考】

10．（2014·海南卷，23）某动物种群中，AA，Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。

若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为（　　）

A．3∶3∶1B．4∶4∶1

C．1∶2∶0D．1∶2∶1

答案　B

解析　若该种群的AA个体没有繁殖能力，其他个体间（即1/3AA、2/3Aa）可以随机交配，用配子法

产生雌雄配子的概率

2/3A

1/3a

2/3A

4/9AA

2/9Aa

1/3a

2/9Aa

1/9aa

则下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比4∶4∶1。

11．（2013·海南卷，15）果蝇长翅（V）和（v）由一对常染色体上的等位基因控制。

假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是（　　）

A．v基因频率降低了50%

B．V基因频率增加了50%

C．杂合果蝇比例降低了50%

D．残翅果蝇比例降低了50%

答案　B

解析　由残翅果蝇长期维持在4%可知：

v2＝4%，则v＝20%，V＝1—v＝80%，因此可知引入前各基因型频率为：

vv＝0.22＝0.04、Vv＝2×0.2×0.8＝0.32、VV＝0.82＝0.64，进而可得基因型为vv、Vv、VV的个体分别为：

800个、6400个和12800个。

引入后的基因频率为：

v＝

＝0.1，V的基因频率为0.9，因此A正确、B错误。

杂合子果蝇和残翅果蝇引入前后数量不变，而种群数量增大一倍，其比例均降低了50%，因此C、D正确。