2019-2020学年新教材高中生物 第6章 生物的进化 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成学案

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第3节种群基因组成的变化与物种的形成1．举例说明种群、基因库、基因频率、隔离等概念。(生命观念)2.用数学方法讨论自然选择使种群中基因频率发生改变，培养科学思维和科学探究能力。(科学思维、科学探究)一、种群基因组成的变化1．种群和种群基因库(1)种群①概念：三要素生活在一定区域同种生物全部个体的集合②特点：种群是生物繁殖的单位。(2)基因库：由一个种群中全部个体所含有的全部基因构成。(3)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。2．种群基因频率的变化(1)可遗传变异的来源基因重组基因突变染色体变异统称为突变(2)可遗传变异提供了生物进化的原材料的原因①可遗传变异的形成基因突变产生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②可遗传变异的结果：只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。3．自然选择对种群基因频率变化的影响(1)原因：不断淘汰发生不利变异的个体，选择保留发生有利变异的个体。(2)选择的对象①直接作用对象：个体的表型。2②最终选择的对象：决定表型的基因。(3)选择的结果①基因方面：种群基因频率会发生定向改变。②生物性状方面：导致生物朝着一定的方向不断进化。二、隔离在物种形成中的作用1．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。2．隔离(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。(2)常见类型项目类型发生范围结果生殖隔离不同物种间①不能相互交配；②即使交配成功，也不能产生可育后代地理隔离同种生物使种群间不能发生基因交流3.新物种的形成过程地理隔离①不同种群出现不同的突变和基因重组②不同种群间不发生基因交流↓自然选择①食物和栖息条件互不相同②自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用不同↓生殖隔离——基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，从而形成不同的物种4．物种形成的必要条件：隔离。知识点一种群基因组成的变化1．相关概念的比较3比较项目含义变化后与进化的关系基因型频率该基因型个体数该种群个体总数×100%生物不一定进化基因频率该基因数全部等位基因数×100%生物进化基因库种群中全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提2.突变和基因重组产生进化的原材料(1)突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。(2)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只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，由生存环境决定。3．自然选择决定生物进化方向的原理分析进化中的“定向”与“不定向”(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。1．(2019·辽宁抚顺六校联合体高一期末)下列关于种群基因频率的叙述，错误的是()A．基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例B．基因频率越大，突变率越高C．基因突变、基因重组和自然选择会造成基因频率的改变D．自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展解析：选B。某种基因占某个种群中全部等位基因数的比例，叫作基因频率，故A正4确；突变率一般是不变的，故B错误；由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断变化的，故C正确；基因频率的定向改变是由自然选择决定的，故D正确。2．下图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a的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点时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，A错误，D正确。P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率相等，均为50%，B正确。Q点后A的基因频率增大，表示环境发生了变化，A基因控制的性状更适应环境，C正确。知识点二基因频率和基因型频率的有关计算1．基因频率的计算(1)某基因频率＝该基因总数该基因及其等位基因总数×100%。例如，A%(A的基因频率)＝AA＋a×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，5b%(Xb的基因频率)＝XBXb＋2XbXb＋XbY2（XBXB＋XBXb＋XbXb）＋（XBY＋XbY）×100%。(3)基因频率与基因型频率的计算公式设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)2.遗传平衡定律的适用条件(1)种群非常大。(2)种群中个体间的交配是随机的并产生后代。(3)没有基因突变发生。(4)没有迁入和迁出。(5)不同性状的个体生存和繁殖的机会是均等的。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，杂合子减少自由交配处于遗传平衡不改变不改变不处于遗传平衡不改变改变3．(2019·宁波高一检测)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的频率为1－45%＝55%。4．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%6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基因只位于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%×2＋1%×2＋43%＋7%＝150%，所以，Xb的基因频率＝Xb/(XB＋Xb)×100%＝14%÷150%×100%≈9.3%。5．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分别是(按AA、Aa、aa顺序排列答案)()A．0.36、0.48、0.16B．0.36、0.24、0.16C．0.16、0.48、0.36D．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aa%＝16%，则a%＝40%。A%＝1－40%＝60%。因此AA%＝60%×60%＝0.36，Aa%＝2×40%×60%＝0.48。6．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，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，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。知识点三隔离与物种的形成1．地理隔离和生殖隔离的比较7(1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。(2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。(3)地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。2．物种形成的方式(1)渐变式(2)爆发式物种A物种B――→杂交杂种植株――→染色体加倍异源多倍体爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的，主要起源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等，如六倍体普通小麦的形成。3．物种形成与生物进化的比较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和原来生物的关系新物种形成，生殖隔离，质变，属于不同的物种生物进化，基因频率改变，量变，仍属于一个物种联系(1)生物进化不一定导致新物种的形成；(2)新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了7．(2019·江西新余一中高一期末)下图表示某群岛上蝉的物种演化示意图，其中甲、乙、丙、丁、戊分别代表不同种类的蝉。下列叙述不正确的是()8A．戊和丁的形成是地理隔离造成生殖隔离B．由乙形成丙和丁的过程说明变异是不定向的C．由甲形成乙和戊的过程是自然选择的结果D．图示说明新物种的形成一定要经过地理隔离解析：选D。分析题图可知，A岛和B岛存在地理隔离，环境不同，选择方向不同，最终导致戊和丁形成生殖隔离，A正确；由乙形成丙和丁的过程说明变异是不定向的，B正确；新物种的形成是通过定向自然选择形成的，由于环境的不同，自然选择的方向不同，C正确；新物种的形成不一定非要经过地理隔离，如丙和丁，D错误。8．(2019·济宁高一检测)大约一万年前，某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了明显的分化，过程如图所示，下列相关说法正确的是()A．地球上新物种的形成都必须先经历a过程B．b过程的实质是定向改变种群的基因频率C．①～⑥只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的D．品系1和品系2种群基因库出现了较大差异，立刻形成物种1和物种2解析：选B。图中a过程表示地理隔离使原种群分成了两个不同的种群甲和乙，物种的大爆发不是通过上述途径形成的，A错误；b过程表示自然选择，它会使种群的基因频率发生定向改变，B正确；①②③④⑤⑥表示变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异，为生物的进化提供了原材料，C错误；品系1和品系2还是同一物种，要经过长期的进化产生生殖隔离后，才能形成物种1和物种2，D错误。核心知识小结9[要点回眸][规范答题]一个种群中全部个体所含有的全部基因称为基因库。种群是生物繁殖的单位。突变和基因重组产生进化的原材料。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。物种指的是能够在自然状态下相互交配且能产生可育后代的一群生物。隔离指的是不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象，分为地理隔离和生殖隔离。隔离是物种形成的必要条件，不同种群间如果存在生殖隔离才是不同的物种。[随堂检测]1．现代进化理论与达尔文进化理论观点不同的是()A．可遗传变异是生物进化的原材料B．自然选择决定生物进化的方向C．种群基因频率的改变是生物进化的实质D．自然选择是环境对生物的选择解析：选C。达尔文进化理论认为遗传和变异是生物进化的内在因素，生物产生了变异以后，由自然选择决定其生存或淘汰，因此自然选择决定生物进化的方向，且自然选择10是环境对生物的选择，因此A、B、D都符合达尔文进化理论观点。由于他没有研究透遗传和变异的本质，因此也就不知道生物进化的实质是基因频率的改变。2．常染色体上的一对等位基因B和b分别控制野猪的黑毛和白毛。现有一野猪种群，假设其中黑毛纯合子和杂合子均占36%，白色个体无繁殖能力。让该野猪种群随机交配，若没有突变和其他因素干扰，则子一代黑毛纯合子与杂合子的比例为()A．1∶1B．3∶2C．3∶1D．1∶2解析：选B。依据题意可知，亲代黑毛纯合子和杂合子比例