2019-2020学年高中生物 第五章 生物的进化 第二节 进化性变化是怎样发生的 第三节 第1课时

1第1课时生物进化的动力与种群基因频率的平衡和变化1.概述自然选择是生物进化的动力。2.掌握种群基因频率的平衡和变化。[学生用书P72]一、选择是进化的动力1．人工选择同种生物存在着众多变异个体――→人们挑选保留合乎人们要求的变异个体淘汰其他变异个体――→连续数代选择微小变异积累成为显著变异培育出符合人们要求的新品种2．自然选择同种生物普遍存在着变异个体――→自然选择保留有利于在特定环境中存活和繁殖的变异个体淘汰其他变异个体――→世世代代选择微小变异积成显著变异新类型、新物种由此产生3．自然选择是进化的一个重要动力和机制。二、种群的变异性1．可遗传变异的来源是基因突变、基因重组和染色体畸变，是不定向的。生物通过基因突变产生新基因，通过基因重组产生形形色色的基因型。2．可遗传变异是自然选择的前提，也是生物进化的前提。三、种群基因频率的平衡和变化1．含义(1)基因库：一个生物种群的全部等位基因的总和。(2)基因频率＝某一个等位基因的数目该基因所有等位基因总数×100%。(3)基因型频率＝某种基因型个体数种群总个体数×100%。2．相关计算(1)若有一对等位基因A和a，基因A的频率为p，基因a的频率为q，则p＋q＝1；(2)若基因型AA、Aa、aa的频率分别为D、H、R，种群总个体数为N，则p＝D＋1/2H，q＝R＋1/2H。23．遗传平衡定律在一个大的随机交配的种群里，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化，并且基因型频率是由基因频率所决定的。4．促使种群基因频率变化的因素主要有：突变、基因迁移、遗传漂变、非随机交配、自然选择等。判断下列叙述是否正确。(1)进化时基因频率总是变化的，总是由突变引起的(×)(2)生物通过变异产生新的基因，这里的变异包括染色体畸变(×)(3)自然状态下的种群通常不处于遗传平衡状态(√)(4)达尔文自然选择学说能解释生物进化的原因及物种多样性的形成(√)(5)环境改变诱导生物产生变异，不同环境选择不同的变异得以保存，因此变异是定向的，选择是不定向的(×)人工选择与自然选择[学生用书P73]1．比较人工选择自然选择选择因素人自然环境选择对象家养生物自然界中的生物选择目的满足人们需要适应当地环境选择手段人工挑选生存斗争进化速度较快十分缓慢结果培育出人类需要的新品种优胜劣汰，适者生存2.自然选择的几个问题(1)选择的对象：从分子水平上，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着种群中不同基因的基因频率。(2)选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。(3)选择的手段：生物繁殖产生的大量后代与有限生活条件之间的矛盾，必然引起并加剧生存斗争。通过生存斗争，使少数具有有利变异的生物个体生存下来，从而完成一次自然对生物的选择。3(4)选择的结果：自然选择选择了与环境相适应的变异类型。自然选择决定着生物进化的方向，是定向的。1．科学家对某一种蟹的体色深浅进行了研究，结果如图所示。不同体色的蟹的数量不同，为什么会形成这样的差别呢？下列解释中最合理的是()A．中间体色与环境颜色相适应，不易被天敌捕食B．深体色和浅体色的个体繁殖能力弱C．深体色和浅体色的个体食物来源太少D．中间体色是新形成的一种适应性更强的性状解析：选A。由图可知中间体色数量最多，应是其最适应环境，生存几率高，故A正确。深体色和浅体色的个体数量少，但不能说明繁殖能力弱，故B错误。也不能说明是因为它们的食物来源少，故C错误。中间体色是原本就有的性状，不是新形成的，是在自然选择中留下来的，故D错误。2．(2017·浙江4月选考)经调查发现，某地区菜青虫种群的抗药性不断增强，其原因是连续多年对菜青虫使用农药。下列叙述正确的是()A．使用农药导致菜青虫发生抗药性变异B．菜青虫抗药性的增强是人工选择的结果C．通过选择导致菜青虫抗药性变异不断积累D．环境是造成菜青虫抗药性不断增强的动力解析：选C。抗药性的产生并不是因为农药的自然选择才产生的，而是在自然选择之前就已经出现，所以不能说自然选择导致变异，故A错误；抗药性增强是自然选择的结果，故B错误；自然选择是进化的动力，故D错误；自然选择可导致有利变异的积累，故C正确。自然选择学说中有关“变异”的分析(1)环境因素的作用会提高突变的频率，但任何情况下变异都是不定向的，所以环境不能起到定向诱导变异的作用，它的作用是对不定向的变异进行定向选择。(2)在运用达尔文自然选择学说分析问题时，要注意“变异在前，选择在后”的思路。基因频率计算的相关类型[学生用书P74]41．根据已知调查的各种基因型的个体数计算基因频率计算公式：某基因频率＝某基因的总数/种群中全部等位基因的总数×100%。即：A的基因频率＝A/(A＋a)×100%。2．已知基因型频率求基因频率计算公式：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。即：A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率。3．根据遗传平衡定律计算基因频率(1)依据下表：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)AA、Aa、aa三种基因型频率和为：p2＋2pq＋q2＝1，即为(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。(2)实例：AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。(3)适用条件：①种群是极大的。②种群个体间的交配是随机的，也就是说，种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的。③没有突变产生。④种群之间不存在个体的迁移或基因交流。⑤没有自然选择。4．X染色体上基因的基因频率的计算：Xb的基因频率＝Xb/(XB＋Xb)×100%。突破1常染色体上基因频率的计算3．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%。5突破2X染色体上基因频率的计算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%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%×2＋43%＋1%×2＋7%＝150%。所以，Xb的基因频率＝Xb/(XB＋Xb)×100%＝14%/150%×100%≈9.3%。突破3随机交配条件下、基因型频率的计算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是多少(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a2＝16%，则a＝40%。A＝1－40%＝60%。因此AA＝60%×60%＝0.36，Aa＝2×40%×60%＝0.48。突破4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。关于基因频率与基因型频率变化的三个易混警示(1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子所占比例不断增大，杂合子所占比例不断减小。6(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。核心知识小结[要点回眸][规范答题]1.选择是生物进化的动力。2.生物通过变异产生新基因，通过基因重组产生新的基因型，逐渐形成独特的有差异的个体。3.一对等位基因的频率之和等于一。4.在一个大的随机交配的种群里，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化。[随堂检测][学生用书P75]1．某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物，两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是()A．乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝，反之亦然B．在长期进化中，甲、乙两物种必然互为选择因素C．甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变，反之亦然D．甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变解析：选B。由题意知，甲、乙两物种存在捕食关系，若捕食者仅有一种食物来源，则被捕食者灭绝，捕食者也会因缺少食物而灭绝；若捕食者有多种食物来源，则其中一种被捕食者灭绝不会导致捕食者灭绝；若捕食者灭绝，则被捕食者在一段时间内数量会增加，达到一定数量后会减少，最终在一定数量上维持平衡。在长期进化中，二者相互选择，可使基因频率发生定向改变，共同进化。两种群的基因突变是由环境影响产生的，两种群之间互不影响。基因突变产生新的等位基因，可能使种群的基因频率发生改变，种群数量保持稳定不能说明基因频率未发生改变。2．如图表示长期使用一种农药后，害虫种群密度的变化情况，下列有关叙述中不正确的是()7A．a点种群中存在很多种变异类型，原因是变异具有不定向性B．a→b的变化是农药作用的结果C．b→c是害虫的抗药性逐代积累的结果D．农药对害虫的抗药性变异进行定向选择，使害虫产生了抗药性变异解析：选D。在使用农药前，害虫存在多种变异类型，有抗药性强的个体，也有抗药性弱的个体；图中ab段下降的原因是大部分害虫没有抗药性或抗药性弱，从而被淘汰；bc段上升的原因是抗药性强的害虫在生存斗争中存活并大量繁殖。农药的作用不是产生抗药性，抗药性早已存在于该种群，只是将抗药性弱的个体淘汰了。3．某生物种群由基因型为AA、Aa、aa的个体组成，基因A的频率为70%，则基因a的频率为()A．30%B．60%C．35%D．70%解析：选A。该种群一对等位基因中A的基因频率为70%，则a的基因频率为1－70%＝30%。4．某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967年中期停用。如图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因，S表示野生敏感型基因。据图回答：(1)R基因的出现是________的结果。(2)在RR基因型频率达到峰值时，RS、SS基因型频率分别为4%和1%，此时R基因的频率为________。(3)1969年中期RR基因型几近消失，表明在__________________________的环境条件下，RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力________。(4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中，最终频率最高的基因型是________，原因是_____________________________________________________________________________________________