生物的变异、育种与进化第四课时.ppt

第四课时现代生物进化理论,一、现代生物进化理论的由来,1.拉马克的进化学说,(1)内容:用进废退和获得性遗传是生物进化的原因。,(2)意义:否定了神创论和物种不变理论。,2.达尔文自然选择学说,(1)内容:过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。,(2)意义:科学地解释了生物进化的原因和生物多样性的形成原因。,(3)局限性,a.对遗传和变异的本质,没有做出科学的解释。,b.对生物进化的研究局限于个体水平。,c.不能解释物种大爆发现象。,二、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)种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体。,(2)基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。,(3)基因频率:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率。,2.突变和基因重组产生进化的原材料,(1)可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异,其中基因突变和染色体变异统称为突变。,(2)基因突变可产生新的等位基因,因此可使种群的基因频率发生变化。,(3)由于突变和重组都是随机的、不定向的,因此只能提供进化的原材料,不能决定生物进化的方向。,3.自然选择决定生物进化的方向,在 自然选择的作用下,种群的基因频率发生 定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。,4.隔离导致物种的形成,(1)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。,(2)隔离,类型,(3)隔离是物种形成的 必要条件。,5.共同进化与生物多样性的形成,(1)共同进化:不同 物种之间,生物与 无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。,(2)生物多样性:包括基因多样性、物种多样性和 生态系统多样性。,(3)生物进化的大致过程图示:,一、自然选择学说和现代生物进化理论,1.自然选择学说的主要内容,2.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,个体携带的基因随个体死亡而从基因库中消失,但随着繁殖它把自身一部分基因传给了后代,通过突变使新基因进入了基因库。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。,(2)突变和基因重组产生进化的原材料,基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化。,突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个个体,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。,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。,(3)隔离与物种的形成,种群与物种的比较,规律精讲精析,判断两种生物是否为同一物种的方法:依据为是否出现生殖隔离,若可以自然交配,并且后代为可生育后代,那么就是同一物种;不能进行自然交配,或者交配繁殖出的后代为不可育后代(如马和驴交配生出骡,骡不可生育后代),那么就为不同物种。,能产生新的物种,生殖隔离才是物种形成的关键。,物种形成的三种典型模式,a.渐变式:如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。,隔离在物种形成中的作用,隔离是物种形成的必要条件,包括地理隔离和生殖隔离。其实质是阻止生物之间的基因交流,仅有地理隔离不,新物种形成的标志生殖隔离,生殖隔离,(4)自然选择决定生物进化的方向,3.共同进化与生物进化的大致过程,(1)共同进化:在生物与生物之间的相互选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。,(3)生物多样性层次,遗传多样性:指遗传信息的总和、包括地球上所有动植物、微生物个体的基因。,物种多样性:地球上生物有机体的多样性。,生态系统多样性:生物圈中生态环境和群落的多样性。,(4)生物多样性成因:生物与环境共同进化的结果。,(5)进化过程中的关键点,氧气的出现:自养型生物为还原二氧化碳,夺去水中的氢,生成了氧气。出现需氧型生物,使生物代谢的速度大大加快,从而加快了生物的进化;形成臭氧层,臭氧可以吸收紫外线,从而减少陆地上紫外线的入射量,使,水生生物得以登陆。,真核细胞的出现:出现了核膜及各种细胞器,形成丰富的生物膜系统;出现有丝分裂,进而出现减数分裂,又形成有性生殖,大大增加了生物的变异类型;细胞分化:真核细胞才有细胞分化现象,才能形成多细胞生物。,4.自然选择学说与现代生物进化理论的比较,典例1(2012年广州评估)根据达尔文自然选择学说(图解如下),下述不属于现代生物进化理论对其补充、完善的是(),A.现代生物进化理论是在研究种群基因频率变化的基础上发展起来的,B.种群是生物进化的基本单位,C.隔离是物种形成的必要条件,D.自然选择决定生物进化的方向,是通过生存斗争实现的,【思路剖析】此题考查自然选择学说与现代生物进化理论相关内容。自然选择学说和现代生物进化理论都认为自然选择决定生物进化的方向,因此D项不是现代生物进化理论的补充和完善内容。,【答案】D,二、遗传平衡定律(哈代-温伯格定律),1.基因频率和基因型频率的计算,(1)基因频率=,(2)基因型频率=,2.遗传平衡定律,哈代温伯格定律是指在一个巨大的、随机交配和没有干扰因素的理想种群中,基因频率将世代保持稳定不变。在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有两个(A和a)时,设p代表A的基因频率,q代表a的基因频率,则(p+q)2=p2+2pq+q2=1。其中p2是AA基因型的频率,2pq是杂合子Aa的基因型频率,q2是aa基因型频率。,遗传平衡必须符合下列条件:没有基因突变;没有选择压力(生态条件适宜,空间和食物不受限制);种群要足够大;完全随机交配等。,3.已知基因型频率求基因频率,(1)设二倍体生物个体的某一基因库上有等位基因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:,A基因的频率=,a基因的频率=,(2)若以上关系中,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,PA=(+)=PAA+PAa,Pa=(n3+)=Paa+PAa,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加上1/2杂合子的频率。,典例2(2012年深圳一模)据调查,某校高中学生关于某性状基因型的比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%),则该地区XB和Xb的基因频率分别是(),A.60%、8%B.80%、92%,C.78%、92%D.92%、8%,【思路剖析】本题考查基因频率的计算知识。根据基因频率的概念:某个基因的频率=某个基因数/全部等位基因数,即:XB的基因频率=XB/(XB+Xb)。由于B、b只位于X上,Y上没有,男性体内只有1个X,因此只有1个此类基因(B或b);而女性体内有两个X,因此有两个此类基因(包括B或b)。所以被调查的种群中XB的基因频率=42.32%2+7.36%1+46%=138%;XB+Xb=42.32%2+7.36%2+0.32%2+46%1+4%1=150%,所以XB/(XB+Xb)=138%/150%=92%,Xb的基因频率=1-92%=8%。,【答案】D,1.在某动物种群中,假如基因型为AA的个体占25%,Aa占50%,aa占25%。这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力:AA=Aaaa,则在长期的选择过程中,下图中哪个图能比较正确地表示A基因和a基因之间的比例变化情况(),【思路剖析】题干给出这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力:AA=Aaaa,经过长期的选择,A的基因频率会不断增加,而a的基因频率会不断减小,但因为AA的生存能力等于Aa,故a基因不会消失。,【答案】A,2.下列关于生物进化的叙述,正确的是(),A.在进化地位上越高等的生物,适应环境的能力一定越强,B.若某种群中BB个体占81%,Bb个体占18%,bb个体占1%,则B的基因频率为90%,C.母虎和雄狮交配产下了“狮虎兽”,说明了并不是所有物种间都存在生殖隔离现象,D.基因突变虽对多数个体不利,但基因突变的方向和生物进化的方向是一致的,【思路剖析】人比骆驼的进化地位高等,但人在干旱环境的适应能力超不过骆驼;B的基因频率为:81%+18%1/2=90%;生殖隔离是指两物种之间不能交配,或交配后不能产生可育后代,狮虎兽是不可育的,所以老虎和狮子之间存在生殖隔离;基因突变是不定向的,且往往对生物有害,而自然选择决定进化的方向。,【答案】B,3.小麦育种专家李振声主要研究成果之一是将偃麦草与普通小麦杂交,育成了具有相对稳定的抗病性、高产、稳产、优质的小麦新品种小偃6号。普通小麦与偃麦草的杂交属于远缘杂交。远缘杂交的难题主要有三个:杂交不亲和、杂种不育和后代“疯狂分离”。,(1)普通小麦与偃麦草属于不同的物种,这是在长期的自然进化过程中形成的。我们可以运用现代生物进化理论解释物种的形成(见右图)。,请填出右图中相应的生物学名词。,a.;,b.;,c.。,现代生物进化理论的核心是,决定生物进化的方向。,优质小偃6号小麦新品种之所以能够培育成功,这是,。,A.自然选择的结果B.人工选择的结果,C.生存斗争的结果 D.定向变异的结果,(2)从生物多样性的角度分析,普通小麦与偃麦草的存在反应了多样性。普通小麦(六倍体)与偃麦草(二倍体)杂交所得的F1不育,分析其原因是。要使其可育,可采取的方法是。,【思路剖析】(1)可遗产变异和自然选择会使种群基因频率发生改变,最终可能会导致与其他种群产生生殖隔离,产生新物种。现代生物进化理论的核心是自然选择学说,自然选择决定进化的方向。优质小偃6号小麦新品种进行了人工选择。(2)普通小麦(六倍体)与偃麦草(二倍体)杂交所得的F1含有4个染色体组,在减数分裂过程中联会紊乱,形成可育配子的概率很小,从而导致不育。可使用一定浓度的秋水仙素对幼苗或正在发芽的种子进行处理,使其染色体数目加倍。,【答案】(1)a.突变和重组(或可遗传的变异)b.种群基因频率c.生殖隔离自然选择学说自然选择B(2)物种F1在减数分裂过程中联会紊乱,形成可育配子的概率很小使用一定浓度的秋水仙素对幼苗或正在发芽的种子进行处理,使其染色体数目加倍,一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分),1.(基础再现)以下关于物种的说法正确的是(),A.每一物种往往都由多个具有生殖隔离的种群构成,B.我们认为某现存物种和它的祖先是两个物种,其依据是它们的基因库具有较大的差别,C.所谓“共同进化”就是指不同物种之间在相互影响中不断进化和发展,D.真核生物中动物比植物在进化史上后出现的原因是动物必须依赖植物光合作用产生的氧气才能生活,【思路剖析】生殖隔离一旦产生便不是同一物种,每一物种往往都由多个具有地理隔离的种群构成;对比基因库,可作为判断物种亲缘关系的手段;共同进化包括物种之间,生物与环境之间两方面;在植物出现之前,已经存在进行光合作用、释放氧气的生物。,【答案】B,2.(基础再现)一个全部由基因型为Aa的豌豆植株组成的种群,经过连续n代自交,获得的子代中,Aa的频率为(1/2)n,AA和aa的频率均为(1/2)1-(1/2)n。根据现代生物进化理论,可以肯定该种群在这些年中(),A.没有发生基因型频率的改变B.没有发生生物进化,C.发生了隔离 D.发生了自然选择,体,A和a的基因频率均为1/2。子代中有AA、Aa和aa,但AA和aa基因型频率相等,所以A和a的基因频率也相等,均为为1/2,基因频率未发生改变,所以在这些年中没有发生生物进化;隔离和自然选择不能确定是否发生。,【答案】B,【思路剖析】子代和亲代相比较,亲代中无AA和aa个体,子代中有,基因型频率发生了改变;亲代只有Aa个,3.(基础再现)人工建立一个数量足够大的果蝇实验群体,雌雄个体数量相当且均为杂合子。已知某隐性基因纯合致死,则预测该隐性基因频率的变化曲线是(纵坐标表示该隐性基因频率)(),【思路剖析】思路一:分析法。每一代中aa都会死去,所以a基因频率下降,但因为基因型为Aa的个体存活,a基因不会消失。思路二:计算法。雌雄个体均为杂合子,子一代中1/4的个体死亡,此时A、a的基因频率分,别为2/3和1/3;子二代中存活个体为3AA2Aa,此时A和a的基因频率分别为4/5、1/5;依此类推,a频率不会直线下降至0。,【答案】C,4.(基础再现)当“康泰克”药问世时,可治疗病毒性感冒,疗效很高,几年后疗效逐渐降低,其原因可能是(),A.病毒接触了药物后,慢慢地产生了抗药性,B.病毒为了适应环境,产生了抗药性变异,C.抗药性个体的增多,是选择的结果,D.后来的药量用得过少,产生了抗药性变异,有抗药性的个体被选择地保留下来。,【答案】C,【思路剖析】药物疗效的降低是因为感冒病毒中具,5.(视角拓展)真核生物的出现在生物进化历史上具有重要的意义,这主要表现在(),结构和功能更加完善出现有丝分裂为有性生殖的产生奠定了基础通过有性生殖实现了基因重组,推动了生物进化,A.B.C.D.,【答案】D,6.(视角拓展)从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。则A、a的基因频率分别是(),A.60%;40%B.40%;60%,C.50%;50%D.30%;70%,种群中,A的基因频率为120200=60%,a的基因频率为80200=40%。,【答案】A,【思路剖析】通过基因型为30个AA、60个Aa、10个aa,就这对等位基因来说,每个个体可以看成含两个等位基因,那么100个个体共有200个基因,其中A基因有230+60=120个,a基因有210+60=80个。于是在这个,7.(视角拓展)下图表示某海岛上地雀的进化过程示意图,地雀A(深色短翅)和地雀B(浅色短翅)可以交配并产生可育后代。以下分析合理的是(),A.图甲和图乙中的地雀A和地雀B均能进行随机交配,B.小岛的环境使得地雀B产生了适应性变异,C.地雀C与地雀A的基因库存在差异,与地雀B不存在,D.图乙中地雀B不适应大陆的环境,更适应小岛的环境,【思路剖析】图乙中的地雀A和地雀B存在地理隔离,不能进行随机交配;生物的变异是不定向的;地雀C与地雀B的性状存在着明显的差异,因此它们的基因库应该是有差异的;图乙中地雀B在大陆几乎看不见,但在小岛上却主要是地雀B,出现这种现象的原因显然是地雀B不适应大陆的环境,更适应小岛的环境。,【答案】D,8.(视角拓展)现代生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的。现代生物进化理论的观点,对自然选择学说的完善和发展表现在(),突变和基因重组产生进化的原材料种群是进化的基本单位自然选择是通过生存斗争实现的自然选择决定生物进化的方向生物进化的实质是基因频率的改变隔离导致物种形成适者生存,不适者被淘汰,A.B.,C.D.,【思路剖析】本题综合考查了达尔文自然选择学说、现代生物进化理论。现代生物进化理论认为:种群是生物进化和繁殖的基本单位;生物进化的实质在于种群基因频率的改变;突变和基因重组产生生物进化的原材料;隔离导致新物种的形成,新物种的形成标志是产生生殖隔离。,【答案】C,9.(基础再现,12分)地球上的人有白色人种、黄色人种和黑色人种等不同的人种,但按生物分类学划分,地球上这些不同肤色的人种都属于一个物种智人种。不同民族的人群在肤色上、生理特征上等有各种细微的差别,基因组成上有少量的差异。请分析回答:,(1)为什么地球上不同肤色的人种同属于一个物种?。,二、非选择题(本题共4小题,共52分),。,(3)你认为地球上不同肤色的人种将来会演化为不同的物种吗?说明理由。,(2)不同民族人群之间的通婚,将对不同民族基因库的差异性产生何种影响?说明理由。,离,而不同肤色的人种之间能够婚配并生育出可育的后代,属于一个物种。(2)一个生物种群的全部等位基因的总和称为基因库,不同民族人群之间通婚,使不同民族基因库之间进行基因交流,导致基因库的差异减小。(3)目前交通条件便利,人类的活动范围可以遍及全球,不同肤色的人不可能形成长期的地理隔离,且通婚现象普遍,所以不会演化成不同的物种。,【思路剖析】(1)物种的判定依据是是否存在生殖隔,因为不同民族人群之间通婚,导致不同民族基因库的基因交流(3)不会。因为人类的活动范围大,地球上不同肤色的人不可能形成长期的地理隔离,不同肤色的人种之间通婚现象普遍(答案只要按现代生物进化理论说明正确即可算对),【答案】(1)不同肤色的人种之间能够婚配并生育出可育的后代(2)将导致不同民族基因库的差异减小;,10.(视角拓展,12分)如图所示某农田生态系统中一个害虫种群在先后施用两种杀虫剂后,其种群密度(单位体积内种群的个体数量)的变化状况。请分析回答相关问题:,(1)AB段曲线下降的原因是。,(2)BC段曲线上升是因为害虫中存在个体,这种个体的出现是在使用农药之(填“前”或“后”),控制这种性状的基因是通过产生的,(3)害虫抗药性的加强是通过的生存斗争实现的。,(4)长期使用农药对害虫起了作用。,【答案】(1)大多数害虫不具有抗药性而被农药杀死,(2)具抗药性前基因突变(3)害虫与农药(4)选择,11.(高度提升,10分)根据所学的生物学知识回答下列问题:,(1)现代生物进化理论认为,是生物进化的基本单位。而为生物进化提供原材料,自然选择则不断地淘汰不适应环境的类型。,(2)某植物的红色是由显性基因A控制的,白色是由隐性基因a控制的。,根据上图,计算出表格中的P1=,基因A频率变化的原因是。,(3)生物多样性包含的三个层次中,多样性能有效地增大种群基因库,有利于物种适应环境变化而长期生存。,多样性能有效地增大种群基因库。,【答案】(1)种群突变和基因重组(2)0.7自然选择使物种基因频率定向改变(3)基因,【思路剖析】(1)种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组产生进化的原材料。(2)第一世代中AA、Aa和aa个体所占的比例541,所以P1=5/10+4/101/2=0.7。自然选择使物种基因频率定向改变。(3)基因,12.(能力综合,18分)分析有关生物进化的资料,回答问题。,(1)自然界中任何生物的个体数都不可能无限增加。根据达尔文自然选择学说,这是因为。,(2)下图表示自然选择对种群的3种作用类型,图代表长颈鹿种群的选择类型。具有中等体型的麻雀个体被选择保留下来,该选择类型可由图代表。这三种选择类型中,最易产生新种的是图。,(3)右图表示某种两栖动物3个种群在某山脉的分布。在夏季,种群A与B、种群A与C的成员间可以通过山脉迁移。有人研究了1900至2000年间3个种群的变化过,程。资料显示1915年在种群A和B的栖息地之间建了矿,1920年在种群A和C的栖息地之间修了路。100年来气温逐渐升高,降雨逐渐减小。建矿之后,种群B可能消失,也可能成为与种群A、C不同的新种。分析种群B可能形成新种的原因是:,。,(4)下表是种群A、C的规模、等位基因1(T/t)和2(W/w)频率的数据,表中为各自隐性基因的频率。,依据表中数据和上述资料,对种群C的描述,更为准确的是。,A.等位基因1的杂合子逐渐增多,B.与种群A之间不能进行基因交流,C.正在经历适应辐射,D.受气候影响更大,据表中数据分析,种群C的基因库比种群A;种群规模与基因的频率变化关系密切。,【思路剖析】(1)由于自然环境条件是有限的,因此生物个体之间会发生生存斗争,适者生存,不适者被淘汰,导致个体数不可能无限增加。(2)具有中等体型的麻雀个体被选择保留下来,图示表示的就是居中间的个体数最多,可用图表示。图中两种选择类型的表现型差异会越来越大,即进化方向不同,最容易发生生殖隔离产生新种。(3)种群A与B、种群A与C,原来可以迁移,进行基因交流,但是建矿之后,种群A与B之间形成了地理隔离,无法进行基因交流,进而与种群C之间也无法进行基因交流;这样种群B进化方向与原,来相比就发生了改变,经过长期进化过程,种群B与A、C间产生生殖隔离,形成新种。(4)种群C与种群A之间,等位基因1和2在100年内仍然都存在,因此两种群可以进行基因交流,但是等位基因1中t的概率在增加,因此等位基因1的杂合子逐渐增多。从表中数据和上述资料不能判断哪一个种群受气候影响更大。由于种群C的规模仅有550,远少于种群A的规模40000,因此种群C的基因库(种群内的全部基因)比种群A小。比较两个等位基因的频率变化,可以发现T/t的频率变化和种群规模变化密切相关。,【答案】(1)生存斗争(生存竞争,适者生存)(2)(3)由于与种群A之间的地理隔离,阻断了种群B与种群A、种群B与种群C的基因交流;因此种群B内的基因突变开始积累,且产生的变异被环境选择保留下来;种群B逐渐适应了生存环境,种群规模开始扩张,并形成生殖隔离,新种形成(4)A小1(T/t),