2020年高考生物一轮复习讲义:第24讲 现代生物进化理论
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1、第 24 讲 现代生物进化理论1.现 代 生 物 进 化 理 论 的 主 要 内 容 ( ) 2.生 物 进 化 与 生 物 多 样 性 的 形 成 ( )现代生物进化理论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不断进化的原因,生物是由低等到高等逐渐进化的。(2)意义:否定了神创论和物种不变论。2达尔文的自然选择学说3现代生物进化理论(1)种群是生物进化的基本单位种群的概念:生活在一定区域的同种生物的全部个体。基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。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。生物进化的实质:种群的基因频率发生改变。(2)突变和基因重组产生
2、进化的原材料可遗传变异的来源 突 变 基 因 突 变染 色 体 变 异 )基 因 重 组 )生物突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物的生存环境。生物的变异是不定向的,只是提供了生物进化的原材料,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原因:不断淘汰不利变异的基因,积累有利变异的基因。结果:种群的基因频率发生定向改变。(4)隔离导致物种的形成物种的概念: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。隔离现象 生殖隔离 地理隔离原因不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育后代地理上的障碍实质 不同种群间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。物
3、种形成的过程(必修 2 P116“探究 讨论”改编)(1)树干变黑是否会影响桦尺蠖浅色个体的出生率?为什么?(2)在自然选择过程中,直接受选择的是基因型还是表现型?为什么?答案:(1)树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率,这是因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。(2)表现型。比如,天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。下图为生物进化与物种形成基本环节图解,据图分析下列问题:(1)物种形成的三个环节是_,图中 是_,是_,是_,是_。(2)进化的基本单位是种群而不是个体,是因为_。(3)自然选择的实质是_,自然选择作用的直接对象、根本对象分别是_、_。答案:(1)
4、突变和基因重组、自然选择及隔离 突变和基因重组 自然选择 地理隔离 生殖隔离(2)在生物繁衍过程中,个体有新老交替,基因却代代相传,因此,研究生物的进化时仅仅研究个体是否与环境相适应是不够的,还必须研究种群基因组成的变化(3)对控制某特定性状的基因的选择 生物个体的变异性状 (表现型) 与生物个体变异性状相对应的基因考向 1 自然选择学说与现代生物进化理论1(2019福建莆田六中期中) 张谦德在朱砂鱼谱中总结的金鱼选种经验是:蓄类贵广,而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二,并作两三缸蓄之,加意培养,自然奇品悉具。从现代生物进化理论的观点分析,下列叙述正确的是(
5、 )A“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离B“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择C“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果D这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异解析:选 B。“分数缸饲养” 是制造地理隔离,使其不能进行基因交流,但地理隔离不一定导致生殖隔离,A 错误; “逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体,属于人工选择,B 正确;变异是不定向的, C 错误;基因突变能产生新基因,因此金鱼中的“奇品”可能是基因突变造成的,D 错误。2寨卡病毒是一种严重危害人类健康的蚊媒病毒,为了有效控蚊,某研究机构进行了灭蚊剂灭蚊研究,如图是研究期间蚊子幼虫基因型频率变化曲线,图中箭头 1
6、 时开始使用灭蚊剂,箭头 2 时停止使用灭蚊剂,A 为野生基因,a 为突变基因。下列有关叙述正确的是( )Aa 控制的性状是适应性性状Ba 表示该灭蚊剂的抗性基因C灭蚊剂的使用使蚊子种群中产生了抗性突变D若从此不再使用该灭蚊剂, a 基因一定会消失解析:选 B。生物的适应性是相对的,由题图可知,在使用灭蚊剂时,a 控制的性状是适应性性状,而在不使用灭蚊剂时,a 控制的性状就不是适应性性状了,A 错误;在使用灭蚊剂时,aa 的基因型频率增加,而 AA 和 Aa 的基因型频率均下降,因此 a 表示该灭蚊剂的抗性基因,B 正确;灭蚊剂的使用对蚊子进行了选择作用,而不是使蚊子种群中产生了抗性突变,C
7、错误;若从此不再使用该灭蚊剂, a 还会因存在于杂合子中而不会消失,D 错误。自然选择学说与现代生物进化理论的比较考向 2 生物进化及物种形成3(2019辽宁海洲高级中学月考) 如图是物种形成的一种模式。物种 a 因为地理障碍分隔为两个种群 a1 和 a2,经过漫长的进化,分别形成新物种 b 和 c。在此进程中的某一时刻,a1 种群的部分群体越过障碍外迁与 a2 同域分布,向 d 方向进化。下列有关叙述正确的是( )Ab 和 d 存在地理隔离,所以一定存在生殖隔离Bc 和 d 不存在地理隔离,却可能存在生殖隔离C若 a1 中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同,则 b 和 d 是同一物种D若
8、 a1 中的外迁群体与当时 a2 种群的基因频率不同,则 c 和 d 是不同物种解析:选 B。题图所示是物种形成的常见模式,经过长期的地理隔离而达到生殖隔离。a 通过地理隔离形成两个种群 a1 和 a2,又分别演化出 b、 c、d 三个种群,b、d 虽然有地理隔离,但是不一定形成了生殖隔离,故 A 项错误;由于 d 是由 a1 演变而来,c 是由 a2 演变而来,c 与 d 之间可能存在生殖隔离,故 B 项正确;即使 a1 中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同,但由于 b 和 d 两个种群之间有地理隔离,有可能形成了生殖隔离,故二者可能属于不同的物种,故 C 项错误;同理,即使 a1 中的
9、外迁群体与当时 a2 种群的基因频率不同,只要 c 和 d 之间不存在生殖隔离,它们仍是同一物种,故 D 项错误。4(2019湖南长郡中学模拟) 如图表示某类植物的进化过程:物种 A 先是分隔为A1、A 2、A 3,后又分别进化成为 B、C、D 三个物种。下列叙述正确的是( )AA 1、A 2、A 3 应当生活在相同的地理空间BB 与 C 存在生殖隔离,但有可能相互杂交产生后代CA 2 中一部分个体进入 A3 群体,两者间不能进行基因交流DA 1、A 2、A 3 的生存环境相似,则发生的基因突变也相似解析:选 B。A 1、A 2、A 3 是由同一物种 A 分隔而来,但它们又分别进化为 B、C、
10、D三个物种,故它们应生活在不同的地理空间,A 项错误; B 与 C 存在生殖隔离,但有可能相互杂交产生后代,只是后代不育,B 项正确;A 2 中一部分个体进入 A3 群体,两者间能进行基因交流,C 项错误;A 1、A 2、A 3 的生存环境相似,基因突变具有不定向性,故发生的基因突变不一定相似,D 项错误。物种形成和生物进化的区别与联系项目 物种形成 生物进化标志 生殖隔离出现 基因频率改变变化后生物与原生物的关系新物种形成,质变 生物进化,量变二者联系(1)只有不同种群的基因库产生了明显差异,出现生殖隔离才形成新物种;(2)进化不一定产生新物种,新物种产生一定存在进化考向 3 种群基因频率和
11、基因型频率的计算5(2019山东济宁高三一模) 经调查在某一种群内 AA 的基因型频率为 40%,Aa 的基因型频率为 60%,aa 的基因型 (基因致死型)频率为 0,那么随机交配繁殖一代,下列说法正确的是( )AAA 的基因型频率占 49/91BAa 的基因型频率占 42/100C自然选择过程直接作用于个体的基因型D该种群未发生进化解析:选 A。A 的基因频率为 40%60% 1/270% ,a 的基因频率为170% 30%,根据遗传平衡定律,其随机交配繁殖一代后, AA 的基因型频率70% 70% 49%,Aa 的基因型频率 270%30%42%,aa 的基因型频率30% 30% 9%,
12、其中 aa 为致死型,因此 AA 的基因型频率占 49/91,Aa 的基因型频率占 42/91;自然选择过程直接作用于个体的表现型;随机繁殖一代后 A 的基因频率为10/13,a 的基因频率为 3/13,基因频率发生了改变,说明该种群发生了进化。6(2019安徽阜阳三中月考) 如图表示从 Q 点环境条件发生变化后,某种群中 A 和 a基因频率的变化情况,下列说法错误的是( )AQ 点后基因 A 控制的性状更加适应环境BP 点时两曲线相交,此时 A 和 a 的基因频率均为 50%C环境条件发生变化使得该种群产生了适应性变异D在自然选择的作用下,种群的基因频率发生了定向改变解析:选 C。分析题图可
13、知, Q 点以后 A 的基因频率升高,a 的基因频率降低,说明A 控制的性状更加适应环境, A 项正确;P 点两曲线相交,说明 A 与 a 的基因频率相等,此时 A 和 a 的基因频率均为 50%,B 项正确;生物产生适应性的变异不是由环境变化引起的,变异是不定向的,环境变化对不定向的变异起选择作用,C 项错误;在自然选择的作用下,由于自然选择是定向的,所以种群的基因频率会发生定向改变,D 项正确。(1)“定义法”求解基因频率某基因频率 100%某 基 因 总 数某 基 因 和 其 等 位 基 因 的 总 数若在常染色体上:某基因频率 100%某 基 因 总 数种 群 个 体 数 2若在 X
14、染色体上:某基因频率 100%某 基 因 总 数2女 性 个 体 数 男 性 个 体 数(2)“公式法”求解基因频率( 以常染色体上一对等位基因 A、a 为例)A 基因频率AA 基因型频率1/2 Aa 基因型频率a 基因频率aa 基因型频率1/2 Aa 基因型频率(3)运用遗传平衡定律求解基因频率在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有一对(A、 a)时,设 p 代表 A 基因的频率,q 代表 a 基因的频率,则:( pq) 2p 22pqq 21。其中 p2 是 AA(纯合子) 的基因型频率,2pq 是 Aa(杂合子)的基因型频率,q 2 是 aa(纯合子)的基因型频率。 共同进化与生物多
15、样性的形成1共同进化(1)概念: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)原因: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。(3)共同进化的实例共同进化类型 包含类型 实例种间互助 一种蛾与兰花捕食 猎豹和斑马寄生 黏液瘤病毒和兔子不同物种之间 种间斗争竞争 作物与杂草生物与无机环境之间生物影响环境,环境影响生物地球早期无氧环境厌氧生物光合生物出现空气中有氧气出现好氧生物2.生物多样性的形成(1)内容:生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和 生态系统多样性。(2)形成原因:生物的进化。(3)三个层次之间的关系(4)研究生物进化历程的主要依据:化石。3生物
16、进化理论在发展(1)中性学说:大量的基因突变是中性的,决定生物进化方向的是 中性突变的逐渐积累,而不是自然选择。(2)生物进化理论不会停滞不前,而是在不断发展。(必修 2 P124“思考与讨论”改编)(1)地球上最早出现的生物是病毒,还是细胞生物?其生活环境是陆地,还是海洋?(2)就植物和动物而言,谁最早登陆?为什么?(3)恐龙于何时灭绝的?物种灭绝对生物多样性有何影响?答案:(1)最早出现的生物是厌氧的单细胞生物,它们生活在海洋中( 病毒是专性寄生的,没有寄主细胞,就没有病毒) 。(2)最早登陆的生物是植物,否则动物登陆后没有食物。(3)恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是
17、复杂的,恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。结合教材内容,分析下图,并思考:(1)图中显示了_多样性,此类多样性发生于 _(填“相同”或“不同”) 物种间。(2)显示了_多样性,此类多样性发生于_(填“相同”或“不同”)物种间。(3)图显示的是_多样性,此类多样性_(填“包含”或“不包含”)非生物成分。答案:(1)遗传(或基因) 相同 (2)物种 不同(3)生态系统 包含考向 1 共同进化的实例1(2019山东烟台期末)鼠尾草的雄蕊高度专化,成为活动的杠杆系统,并与蜜蜂的大小相适应。当蜜蜂前来采蜜时,根据杠杆原理,上部的长臂向下弯曲,使顶端的花药接触到蜜蜂背部,花粉便散落在蜜蜂背上,当蜜蜂飞到另一
18、朵花上时,花粉落到成熟的雌蕊柱头上,从而完成传粉。由此无法推断出( )A雄蕊高度专化的鼠尾草将自身的遗传物质传递给后代的概率更高B鼠尾草属于自花传粉植物C鼠尾草雄蕊的形态是自然选择的结果D鼠尾草花的某些形态特征与传粉昆虫的某些形态特征相适应,属于共同进化解析:选 B。雄蕊高度专化的鼠尾草能够通过蜜蜂传粉,有利于将自身的遗传物质传递给后代;鼠尾草通过蜜蜂携带花粉并将花粉传授到其他的花上,这说明鼠尾草能进行异花传粉,从题中信息不能看出鼠尾草能进行自花传粉;鼠尾草雄蕊的形态是长期自然选择的结果;不同生物之间在相互影响中共同进化。2北美洲某种臭虫以当地无患子科植物的气球状蔓生果为食,臭虫需要用锋利的喙
19、刺穿果实,据统计喙长如图 1 所示;1920 年,有人从亚洲引进平底金苏雨树,其果实的果皮比较薄,据统计到 1980 年以它为食的臭虫的喙长如图 2 所示。下列叙述不合理的是( )A平底金苏雨树与臭虫间发生了共同进化B平底金苏雨树与当地植物存在竞争关系C臭虫体内控制喙长度的基因发生突变可能早于引进平底金苏雨树D生活在无患子科植物和平底金苏雨树上的臭虫间形成了地理隔离解析:选 D。平底金苏雨树果实的果皮比较薄,臭虫喙长度变短,便于取食平底金苏雨树果实,平底金苏雨树与臭虫间发生了共同进化,A 正确;平底金苏雨树与当地植物争夺阳光、空间等,它们存在竞争关系,B 正确;平底金苏雨树只对臭虫喙的长度起选
20、择作用,不能引起其发生基因突变,C 正确;地理隔离是同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流的现象,生活在无患子科植物和平底金苏雨树上的臭虫没有地理上的障碍,D 错误。考向 2 生物多样性的形成3(2019江西新干二中等四校联考) 如图表示生物多样性的形成过程,下列说法不正确的是( )A图中 P 决定生物进化的方向B生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性C图中 R 表示生殖隔离,它能导致新物种的形成D若两个动物交配后能产生后代,则它们一定属于同一物种解析:选 D。图中 P 表示自然选择,自然选择决定生物进化的方向,A 正确;生物多样性主要包括基因
21、多样性、物种多样性和生态系统多样性,B 正确;产生生殖隔离是新物种形成的标志,C 正确;如马和驴属于两个物种,但它们可以交配,并产生后代,D 错误。4下列四组图是关于生物进化方面的证据。下列相关叙述,正确的是( )A图甲中四种地雀喙的差异是由于不同食物的刺激所致的不同变异B图乙中昆虫的两类翅形的形成是对环境的主动适应C图丙是两种体色的桦尺蛾,它们的性状分化证实了物种形成的机制D图丁中捕食关系对两者都是有益的,捕食者的存在有利于增加物种多样性解析:选 D。图甲中四种地雀喙的差异、图乙中昆虫的两类翅形的形成及图丙中两种体色的桦尺蛾都是自然选择的结果。(1)生物多样性各层次间的关系生物多样性包括基因
22、多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次,三个层次之间的关系可以用下图的形式描述:(2)生物多样性形成的原因分析从分子水平看从进化角度看:物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向的自然选择在进化过程中共同作用的结果。 清一清易错点 1 误认为变异出现于环境变化之后,是在环境“诱发”下产生的点拨 变异在环境变化之前已经产生且是不定向的,环境只是起“选择”作用。易错点 2 能产生后代同一物种点拨 两个个体虽然能够交配产生后代,但子代有可能高度不育,如马和驴,虽然能够产生子代,但子代不育,因此马和驴是两个物种。易错点 3 种群物种点拨 (1)物种是自然状态下能够自由交配并产生可育后代
23、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,可靠依据是:看是否存在生殖隔离。若存在生殖隔离,则不是同一物种。易错点 4 混淆自交和自由交配时基因(型) 频率的变化点拨 (1)某种群的所有个体自交,若没有进行选择,则自交后代的基因频率不变,基因型频率会改变,并且杂合子的基因型频率降低,纯合子的基因型频率升高。(2)某种群的所有个体自由交配,若没有基因突变且各种基因型的个体生活能力相同时,后代的基因频率不
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