学年高中生物 第7章 生物的进化 第1节 生物进化的证据 第2节 种群是进化的基本.docx
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学年高中生物第7章生物的进化第1节生物进化的证据第2节种群是进化的基本
第1节 生物进化的证据第2节 种群是进化的基本单位
1．了解生物进化的证据。
2．理解种群等位基因频率的改变与生物进化的关系。
（重、难点）
3．理解并表述现代综合进化论的主要内容。
一、生物进化的证据
1．免疫学证据：
当家兔抗血清（含有抗人血清蛋白的抗体）与某种动物的血清混合时，会发生抗原—抗体反应而形成沉淀，反应越强烈，沉淀形成越多，说明这种动物与人类的亲缘关系就越近。
2．分子生物学证据
（1）比较DNA
①方法：
运用DNA—DNA杂交技术。
②原理：
根据不同生物基因组的相似程度判断亲缘关系的远近。
（2）基因序列比较：
利用DNA测序技术，直接比较不同物种的基因序列，从而推断出这些物种之间的进化关系。
（3）比较蛋白质：
两种生物同种蛋白质差异越大，说明亲缘关系越远。
二、种群是进化的基本单位
1．现代综合进化论的内容
（1）种群内存在着因随机突变和重组而产生的遗传变异，自然选择决定生物进化的方向。
（2）进化的实质是种群内等位基因频率的改变。
（3）突变、选择和隔离是物种形成和生物进化的机制，物种形成导致了生物的多样性。
2．种群的基因
（1）种群的概念：
同种生物在特定环境空间内和特定时间内的所有个体的集群。
（2）基因库与等位基因频率
①基因库：
一个生物种群中的全部个体所含有的全部遗传信息。
②等位基因频率：
某个等位基因在基因库中所占的比率。
（3）哈迪—温伯格平衡
①条件：
种群规模是极大的；种群内个体间随机交配；没有突变的发生；没有迁出和迁入；没有发生自然选择。
②结果：
等位基因频率保持不变。
3．等位基因频率改变的影响因素
（1）遗传漂变；
（2）突变；（3）迁移；（4）选择。
4．种内进化
同一物种不同种群
各种群等位基因频率出现明显差异―→不同的类别或亚种
形成不同物种。
判一判
（1）种群等位基因频率改变说明生物发生进化。
（√）
（2）池塘全部的成年鲫鱼为一个种群。
（×）
（3）自然选择学说以个体为进化单位，现代综合进化论以种群为进化单位。
（√）
（4）突变为生物进化提供原始材料，决定生物的进化方向。
（×）
想一想
生物进化的证据还来源于哪些？
提示：
化石记录、比较解剖学、比较胚胎学等。
生物进化的证据
1．免疫学证据
（1）原理：
每种动物的血清中都含有一系列独特的蛋白质。
如果把一种动物的血清（抗原）注射到另一种动物的体内，这种动物的免疫系统将产生特定的抗体攻击这些抗原，所以血清中存在着大量的抗体。
（2）家兔抗血清实验：
用注射器取人的部分血清注射到家兔体内，制得家兔抗血清，然后将等量的家兔抗血清注入等量的人、黑猩猩、大猩猩、长臂猿、狒狒、蜘蛛猴、狐猴、食蚁兽和猪的血清中，一定时间后可以发现，家兔抗血清与这些动物血清的反应强度分别为100%、97%、92%、79%、75%、58%、37%、17%、8%。
因为抗原与抗体的反应是专一的，并且可以形成沉淀，故可知反应越强烈，沉淀就越多，就说明这种动物的血清蛋白与人类的越相似。
由此可以推断，这些动物与人的亲缘关系的密疏程度依次是黑猩猩、大猩猩、长臂猿、狒狒、蜘蛛猴、狐猴、食蚁兽、猪。
2．比较解剖学的例证：
特别是同源器官和同功器官、痕迹器官的存在。
3．胚胎学的例证：
不同纲的动物的早期胚胎的发育彼此都很相似，都有咽鳃裂、尾、头部较大、身体弯曲，胚胎的发育重现动物的系统进化史。
4．古生物学的例证：
按照地层出现的早晚发现的动物：
无脊椎动物、脊椎动物（圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲），由低级到高级发展。
5．动物地理学例证：
地理隔离导致生殖隔离，导致新物种的产生，世界不同地区有相似的物种。
6．生理生化的例证：
一切生物都具有新陈代谢、应激性、生长、发育、遗传变异的基本特征，身体都是由核酸、蛋白质、脂质、糖类等大分子物质组成。
7．遗传学例证：
生物之间的染色体组的不同和相似。
1．下列有关生物进化证据的叙述，错误的是（ ）
A．黑猩猩与大猩猩相比，黑猩猩的血清与家兔抗血清反应更强烈，说明黑猩猩与人类亲缘关系更近
B．在进行DNA—DNA分子杂交时运用了DNA的热变性原理
C．通过对比不同物种的基因序列，可推断不同物种的进化关系
D．生物进化的证据只有免疫学证据和分子生物学证据
解析：
选D。
生物进化的观点除得到免疫学证据、分子生物学证据，还得到了化石记录、比较解剖学、比较胚胎学等方面的证据。
2．若将人的一定量血清注射到一只山羊体内，经一定时间后获取相应的山羊抗血清。
然后将这种血清等量注入下列四种动物的血清内，形成沉淀最多的是（ ）
A．绵羊血清
B．猕猴血清
C．大猩猩血清
D．家兔血清
解析：
选C。
因为在本题所说的四种动物中，人与大猩猩的亲缘关系最近，其血清中的蛋白质更相似，故C符合题意。
种群的基因
1．理解种群、基因库与基因频率的含义
（1）种群的概念
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。
2．基因频率和基因型频率的计算方法
（1）定义法
基因频率＝
×100%
（2）基因位置法
①若某基因在常染色体上，则基因频率＝
×100%。
②若某基因只出现在X染色体上，则基因频率＝
×100%。
（3）通过基因型频率计算
若已知AA、Aa、aa的频率，求A（a）的基因频率，则
A%＝AA%＋
×Aa%；a%＝aa%＋
×Aa%。
（4）根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
①遗传平衡定律的适用条件
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计算公式
设A频率为p，a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＝p2，Aa＝2pq，aa＝q2。
③实例：
若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为
。
突破1 种群、基因库及基因频率的理解
1．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是（ ）
A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B．生物的个体总是要死亡的，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．基因突变可以改变基因库的组成
解析：
选C。
基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，A正确，C错误。
种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，应代代相传，B正确。
可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。
突破2 常染色体上基因频率的计算
2．某生物种群由基因型为AA、Aa、aa的个体组成，其中基因a的频率为45%，则该种群中基因A的频率为（ ）
A．30% B．45%
C．55%D．80%
解析：
选C。
基因a的频率为45%，所以其等位基因A的基因频率为1－45%＝55%。
突破3 X染色体上基因频率的计算
3．据某生物研究性学习小组调查，某校学生中基因型比例为XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY＝44∶5∶1∶43∶7，则Xb的基因频率为（ ）
A．13．2%B．5%
C．14%D．9．3%
解析：
选D。
基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。
Xb的基因频率＝Xb/（XB＋Xb）×100%（因为B、b只位于X染色体上，Y染色体上没有）。
女性体内有两条X染色体，因此有两个此类基因（包括B和b），男性体内只有1条X染色体，因此只有1个此类基因（B或b）。
被调查的种群中，Xb：
5%＋1%×2＋7%＝14%；XB＋Xb：
44%×2＋5%＋43%＋5%＋1%×2＋7%＝150%。
所以，Xb的基因频率＝Xb/（XB＋Xb）×100%＝14%/150%×100%≈9．3%。
突破4 随机交配条件下、基因型频率的计算
4．在某一个人群中，经调查得知，隐性性状者为16%，该性状不同类型的基因型频率是多少（按AA、Aa、aa顺序排列答案）（ ）
A．0．36、0．48、0．16
B．0．36、0．24、0．16
C．0．16、0．48、0．36
D．0．16、0．36、0．48
解析：
选A。
在一个大群体随机交配的情况下，其基因频率和基因型频率在没有突变、选择和迁移的条件下世代相传，不发生变化，基因型频率是由基因频率决定的。
种群中一对等位基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
题中隐性性状者为16%，即a2＝16%，则a＝40%。
A＝1－40%＝60%。
因此AA＝60%×60%＝0．36，Aa＝2×40%×60%＝0．48。
突破5 随机交配和自交条件下基因频率和基因型频率变化的比较
5．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%。
该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为（ ）
A．增大，不变；不变，不变
B．不变，增大；增大，不变
C．不变，不变；增大，不变
D．不变，不变；不变，增大
解析：
选C。
随机交配的种群的基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。
自交时，基因频率不变，杂合体所占比例会逐代减少，纯合体所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。
关于基因频率与基因型频率变化的三个易混警示
（1）杂合体连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合体所占比例不断增大，杂合体所占比例不断减小。
（2）在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
（3）基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发生改变。
等位基因频率的改变与生物进化
1．遗传漂变具有偶然性，突变是多向的，迁移也具有不确定性，它们虽然都能使等位基因频率发生改变，但这种改变的方向是随机的、无序的，并不能决定生物进化的方向。
（1）在小型种群中，偶然性的进化改变叫遗传漂变，遗传漂变可能使一个等位基因（在经过一个以上的世代后）在这个种群中消失，或固定成为唯一的等位基因。
（2）突变和基因重组产生进化的原始材料
①基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的等位基因频率发生变化。
②突变频率虽然很低，但因每个个体的每一个细胞内的基因是成千上万的。
故每一代出现的基因突变数量是很大的。
③突变和基因重组都是随机的、不定向的，为生物进化提供了原始材料。
（3）生物群体之间的迁移会带来相应的基因流动。
这种基因流动在一定的条件下同样能引起等位基因频率的变化，具有明显的进化效果。
2．自然选择决定生物进化方向的原理
（1）变异是不定向的。
（2）自然选择是定向的。
（3）种群基因频率的变化是定向的。
（4）生物进化是定向的。
3．生物进化的实质是种群等位基因频率的改变
在自然界中，由于选择、遗传漂变、迁移和突变等因素，种群的等位基因频率总是在不断变化，生物进化的过程实质上就是种群等位基因频率发生变化的过程。
种群等位基因频率的改变也意味着生物发生了进化。
1．下列关于进化中“选择”的叙述中，正确的是（ ）
A．自然选择决定了生物变异和进化的方向
B．若没有自然选择，种群基因频率不可能发生改变
C．自然选择直接作用于个体的基因型，进而导致种群基因频率的改变
D．育种中通过人工选择使控制优良性状的基因频率逐渐扩大，从而使生物进化
答案：
D
2．如图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a基因频率的变化情况，下列说法错误的是（ ）
A．环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变异
B．P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率均为50%
C．Q点表示环境发生了变化，A基因控制的性状更适应环境
D．在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变
解析：
选A。
变异本身是自发产生的，变异发生后，在自然（环境条件）选择下，适应性的变异被选择保留下来，导致种群的基因频率发生定向改变。
P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率相等，均为50%。
Q点后A基因频率增大，表示环境发生了变化，A基因控制的性状更适应环境。
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。
核心知识小结
[要点回眸]
[规范答题]
1．现代生物学从免疫学、分子生物学（比较DNA、比较蛋白质、基因序列比较）等方面为生物进化理论提供了证据。
2．现代综合进化理论的主要内容是：
（1）种群内存在着因随机突变和重组而产生的遗传变异，自然选择决定生物进化的方向。
（2）进化的实质是种群内等位基因频率的改变。
（3）突变、选择、隔离是物种形成和生物进化的机制，物种形成导致了生物的多样性。
3．影响等位基因频率的因素包括遗传漂变、突变、迁移和选择。
[随堂检测]
1．将在人体血清刺激下获得的四等份家兔抗血清分别注入猪、猫、狗、猴的体内均会产生一定量的沉淀物。
这种沉淀物的成分是（ ）
A．抗原 B．抗体
C．抗原—抗体复合物D．细菌—抗体复合物
答案：
C
2．现代综合进化论认为，生物进化的实质是种群基因频率的改变。
下列可以定向改变种群基因频率的是（ ）
A．基因突变 B．基因重组
C．自然选择D．迁移
解析：
选C。
基因突变本身具有不定向性；基因重组中基因本身没有发生变化，变化了的是基因型频率，因此不会改变基因频率。
种群中如果含A基因的个体比含a基因的个体更多地迁移到另一个地区，这个种群中A基因和a基因的频率就会发生相应的变化，但不会定向地改变种群的基因频率；自然选择可以定向地改变种群的基因频率。
3．某植物种群中，r基因纯合的个体不能存活。
已知该种群的基因型分别为YYRR、YyRR、yyRR、YYRr、YyRr、yyRr，它们的基因型频率依次为30%、20%、20%、10%、10%、10%。
计算Y和y的基因频率依次为（ ）
A．55%和45%B．45%和55%
C．27．5%和22．5%D．22．5%和27．5%
答案：
A
4．金鱼的一对相对性状由一对等位基因（A、a）控制，其中a基因在纯合时使胚胎致死（aa、XaXa、XaY等均为纯合体）。
现取一对金鱼杂交，F1金鱼共67只，其中雄性金鱼21只，则F1金鱼自由交配所得F2成活个体中，a基因的频率为（ ）
A．1/8B．1/6
C．1/11D．1/14
解析：
选C。
由题意知，一对金鱼杂交，F1代金鱼共67只，其中雄金鱼21只，雌性个体∶雄性个体≈2∶1，说明金鱼的这一对等位基因位于X染色体上，亲本的基因型为XAXa、XAY，F1中，雌性个体的基因型为XAXa、XAXA，产生卵细胞的基因型及比例是：
XA∶Xa＝3∶1，雄性个体的基因型为XAY，产生的精子的基因型及比例是XA∶Y＝1∶1，因此F1代金鱼自由交配所得F2代的基因型及比例是：
XAXA∶XAXa∶XAY∶XaY＝3∶1∶3∶1，其中XaY死亡，所以成活个体中XAXA∶XAXa∶XAY＝3∶1∶3；Xa的基因频率＝1÷（3×2＋1×2＋3）＝1/11。
5．家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。
如表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。
家蝇种群来源
敏感性纯合子（%）
抗性杂合子（%）
抗性纯合子（%）
甲地区
78
20
2
乙地区
64
32
4
丙地区
84
15
1
下列叙述正确的是（ ）
A．上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果
B．甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%
C．比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高
D．丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果
解析：
选D。
因为一个亮氨酸替换为苯丙氨酸，应是碱基对替换的结果，故A错误。
甲地区抗性基因频率是2%＋20%/2＝12%，故B错误。
比较三地区抗性基因频率，甲是12%，乙是20%，丙是8．5%，但不能说明乙地区抗性基因突变率最高，故C错误。
丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果，故D正确。
6．某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%。
则：
（1）该植物A、a的基因频率分别为______和______。
（2）若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占________和________，这时A、a的基因频率分别是________和________。
（3）依据现代综合进化论，这种植物在两年中是否发生了进化？
________，原因是________________________________________________________________________。
（4）由此可见，进化的单位是________，进化的原材料是由________________提供，生物进化方向决定于________，进化的实质是________________________________________________________________________。
解析：
（1）该植物种群中Aa基因型个体占1－30%－20%＝50%，A基因的频率为（30×2＋50）/200×100%＝55%，a基因的频率为1－55%＝45%。
（2）该种群植物自交后代中由于基因型为Aa的个体自交后代中有显性的纯合体和隐性的纯合体出现，所以AA个体占30%＋50%×1/4＝42．5%，aa个体占20%＋50%×1/4＝32．5%。
（3）物种的进化过程中基因频率在不断变化，所以这种植物在两年中没有进化。
答案：
（1）55% 45%
（2）42．5% 32．5% 55% 45%
（3）没进化 基因频率没发生改变 （4）种群 突变和基因重组 自然选择 基因频率的改变
[课时作业]
一、选择题
1．下列关于种群的说法，正确的是（ ）
A．某水库里全部的鱼构成一个种群
B．种群中每个个体含有该种群基因库中的全部基因
C．自然界中种群的等位基因频率总是在不断变化着，等位基因频率的变化是导致基因库变化的原因
D．自然选择是影响等位基因频率的唯一因素
解析：
选C。
种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体，鱼是一类动物，不是一种生物，所以A不对。
基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因，即种群基因库是由每一个个体的全部基因组成，但一个个体并不能包含该种群的全部基因，所以B不对。
自然选择是影响等位基因频率的因素，但不是唯一因素，除此之外，还有基因突变、染色体变异等，所以D不对。
由于自然界中总是存在自然选择、突变等因素的作用，因此种群的等位基因频率总是不断变化的，等位基因频率的变化必然导致基因库的变化，所以C对。
2．下列哪项对种群的基因频率没有影响（ ）
A．染色体变异B．随机交配
C．自然选择D．基因突变
解析：
选B。
染色体变异会使基因的数量发生改变，进而影响种群的基因频率，A项错误；随机交配不会产生新的基因，也不会改变基因的数量，对基因频率没有影响，B项正确；自然选择使种群的基因频率发生定向改变，C项错误；基因突变是新基因产生的途径，对基因频率有影响，D项错误。
3．现代综合进化论认为，突变和基因重组是产生生物进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴（ ）
A．黄色×黄色→黄色、绿色
B．红眼果蝇中出现了白眼
C．猫叫综合征
D．无子西瓜
解析：
选A。
现代综合进化论中的突变是广义的突变，包括基因突变和染色体变异两个方面。
A项中的变异属于性状分离，不属于此类突变的范畴。
B项中的变异属于基因突变，C项中的变异属于染色体结构变异，D项中的变异属于染色体数目变异。
4．在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型AA的个体占总数的24%，基因型Aa的个体占总数的72%，基因型aa的个体占总数的4%，那么，基因A和a的基因频率分别是（ ）
A．24%和72%B．36%和64%
C．57%和43%D．60%和40%
解析：
选D。
根据题意，假如随机抽出的个体数X个，控制A、a所控制性状的基因总数为2X个，A基因的数目为（24%×X×2＋72%×X×1）＝1．2X个，a基因的数目为（4%×X×2＋72%×X×1）＝0．8X个。
依据基因频率的概念——某种基因在某个种群中出现的频率，知：
A基因出现的频率＝A基因在该种群中的数目÷控制该性状的基因的总数＝1．2X÷2X＝60%；a基因出现的频率＝a基因在该种群中的数目÷控制该性状的基因的总数＝0．8X÷2X＝40%。
5．如果基因型为Aa的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力大小是AA＝Aa＞aa，则在长期的自然选择过程中，下列能比较正确地表示A基因和a基因的频率变化的曲线是（ ）
解析：
选A。
由题中“生存能力或竞争能力大小是AA＝Aa＞aa”可知，自然选择的结果是A基因频率将增加，a基因频率将减小，由于Aa个体生存能力较强，a基因不会被完全淘汰。
6．下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述正确的是（ ）
A．一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率发生改变，说明物种在进化
B．在一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1
C．基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a基因的频率
D．因色盲患者中男性数量大于女性，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
解析：
选B。
生物进化的实质是种群基因频率定向改变，基因型频率发生改变，不能说明种群在进化；基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中，A、a基因的频率大小取决于自然选择；基因频率是针对种群而言的，男性群体和女性群体都不能算作种群。
7．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．0．11B．0．4
C．0．5D．0．55
答案：
C
8．假设某动物种群中，最初一对等位基因B、b的频率为B＝0．75，b＝0．25，若环境的选择作用使B基因的频率不断降低
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