新教材高考生物一轮复习第7单元生物的变异和进化第3讲生物的进化课件

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1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先。2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识,说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。3.举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。4.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。5.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。6.概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心,为地球上的生命进化史提供了科学的解释。7.阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成。
1.运用比较法理解种群、种群基因库、基因频率、物种等概念并能进行相关计算。2.对比掌握生物进化的相关理论。3.分析耐药菌的出现与抗生素滥用的关系。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.地层中陈列的证据——化石
2.当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
知识落实(2023浙江卷)不同物种体内会存在相同功能的蛋白质,编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列比对结果见右上表,表中数据表示DNA序列比对碱基相同的百分率。
下列叙述错误的是(　　)A.表中数据为生物进化提供了分子水平的证据B.猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩C.人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先D.黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系远
表中数据研究的是不同生物某种蛋白质的同源DNA序列的相似度,属于生物进化方面的分子水平证据,A项正确。四种生物中,人类出现的时间最晚,猩猩与人类同种蛋白质同源DNA序列的相似度低于大猩猩和黑猩猩,且已知编码蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异,因而推测,猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩,B项正确。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列具有相似性,说明人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先,C项正确。不同生物同种蛋白质相关DNA序列的相似度越高,说明亲缘关系越近,由表中数据可知,黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系近,D项错误。
知识筛查1.适应的普遍性和相对性
2.适应是自然选择的结果(1)拉马克的进化学说
(2)达尔文的自然选择学说
知识落实1.下列关于生物进化的自然选择学说的叙述,错误的是(　　)A.各种变异都是自然选择的原材料B.有利变异更容易被保存下来C.微小变异可以累积成显著变异D.自然选择是进化的重要动力和机制
生物的变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异,只有可遗传的变异能够为生物进化提供原材料,A项错误。出现有利变异的个体容易在生存斗争中获胜,并将这些变异遗传下去,B项正确。微小的有利变异可以通过遗传得到积累,C项正确。自然选择是进化的重要动力和机制,D项正确。
2.下列不属于拉马克的进化学说的是(　　)A.鲸没有牙齿,是因为它们吞食浮游生物B.长颈鹿的颈很长是采食高处树叶反复伸颈的结果C.羚羊听觉灵敏、奔跑快是长期自然选择的结果D.蛇身体细长无足,是经常出入鼠穴捕食的结果
C项是达尔文的自然选择学说的观点。
知识筛查1.种群和种群基因库
2.种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响Ⅰ.种群基因频率的变化(1)可遗传的变异的来源
(2)可遗传的变异的形成、特点和作用①形成:a.基因突变产生新的等位基因;b.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特点:随机的、不定向的。③作用:只是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,是由生物的生存环境决定的。
Ⅱ.自然选择对种群基因频率变化的影响
3.探究抗生素对细菌的选择作用(1)实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
注意事项:实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理,防止对环境造成污染。(3)实验结果:与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;②③④区域抑菌圈的平均直径逐代减小。(4)实验结论①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异;②抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐升高。
4.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
(3)隔离在物种形成中的作用①新物种的形成过程
②结论:隔离是物种形成的必要条件。
知识落实1.长期使用抗生素,会出现一些耐药性强的细菌,使抗生素的药效降低。原因是(　　)A.长期使用使细菌不得不适应抗生素B.抗生素的使用导致细菌发生了基因突变C.抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择D.细菌为了适应抗生素而产生了定向变异
长期使用抗生素,由于抗生素对细菌有选择作用,淘汰了没有耐药性的细菌和耐药性低的细菌,能生存下来的细菌都具有较强的耐药性,所以出现耐药性强的细菌,使抗生素药效降低,而不是细菌对抗生素产生了适应性,A项错误。细菌发生基因突变与抗生素的使用无关,B项错误。抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择,使一些耐药性强的细菌生存下来,C项正确。生物的变异是不定向的,D项错误。
2.下列关于物种和隔离的叙述,错误的是(　　)A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因B.隔离阻止了种群间的基因交流C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离D.对所有物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离
地理隔离不一定导致生殖隔离,只有两个种群的差异足够大,才能产生生殖隔离。
2.生物多样性的形成
3.生物进化理论在发展(1)现代生物进化理论:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。(2)中性突变学说: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。(3)间断平衡学说:物种形成并不都是渐变的过程,而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
知识落实1.(2023湖北卷)现有甲、乙两种牵牛花,花冠的颜色由基因A、a控制。含A基因的牵牛花开紫花,不含A基因的牵牛花开白花。甲开白花,释放的挥发物质多,主要靠蛾类传粉;乙开紫花,释放的挥发物质少,主要靠蜂类传粉。若将A基因转入甲,其花颜色由白变紫,其他性状不变,但对蛾类的吸引下降,对蜂类的吸引增强。根据上述材料,下列叙述正确的是(　　)A.甲、乙两种牵牛花传粉昆虫的差异,对维持两物种生殖隔离具有重要作用B.在蛾类多而蜂类少的环境下,甲有选择优势,A 基因突变加快C.将A基因引入甲植物种群后,甲植物种群的基因库未发生改变D.甲释放的挥发物是吸引蛾类传粉的决定性因素
甲和乙两种牵牛花分别依赖蛾类和蜂类进行传粉,这种传粉方式的差异有助于维持两个物种的生殖隔离,A项正确。基因突变容易受物理因素(如射线)、化学因素(如某些化学物质)以及生物等因素的影响,与选择作用无关,B项错误。将A基因引入甲植物种群后,甲植物种群的基因库发生了改变,因为现在有一部分甲植物携带了A基因,C项错误。根据题干可知,若将A基因转入甲,其花颜色由白变紫,其他性状不变,但对蛾类的吸引下降,说明花颜色是吸引蛾类传粉的决定性因素,D项错误。
2.下列关于生物多样性的叙述,正确的是(　　)A.生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程B.生物多样性包括基因多样性、个体多样性和物种多样性C.种间互助可以通过影响协同进化进而影响生物多样性D.生物多样性是生物与生物长期相互作用、协同进化的结果
生物多样性的形成不仅仅是新的物种不断形成的过程,也是遗传多样性和生态系统多样性不断形成的过程,A项错误。生物多样性包括遗传(基因)多样性、物种多样性和生态系统多样性,B项错误。生物多样性是生物与生物、生物与无机环境相互作用、协同进化的结果,D项错误。
典型例题下图表示某类植物的进化过程:物种A先是分隔为A1、A2、A3,后又分别进化成为B、C、D三个物种。下列叙述正确的是(　　)A.A1、A2、A3应当生活在相同的地理空间B.B与C存在生殖隔离,但有可能相互杂交产生后代C.A2中一部分个体进入A3群体,两者间不能进行基因交流D.若A1、A2、A3的生存环境相似,则发生的基因突变也相似
A1、A2、A3是由同一物种A分隔而来的,它们又分别进化为B、C、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。A2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。若A1、A2、A3的生存环境相似,由于基因突变具有不定向性,因此,A1、A2、A3发生的基因突变不一定相似,D项错误。
整合构建1.物种形成的方式(1)渐变式①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。只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生亚种,但不能产生新物种,如东北虎和华南虎。②生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。生殖隔离有三种情况:不能杂交,杂交产生的后代不能成活,杂交产生的后代能成活但不育。
(2)骤变式主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种,一出现便形成生殖隔离(基因频率改变)。(3)人工创造新物种:通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。
2.物种形成与生物进化的比较
易错易混有关生物进化的4个易混点(1)突变不等同于基因突变。突变不是基因突变的简称,而是包括基因突变和染色体变异。(2)变异先于环境选择。农田喷施农药杀灭害虫,在喷施农药之前,害虫中就存在耐药的突变个体,喷施农药仅杀灭了不耐药的个体,耐药的个体存活下来。农药不能使害虫产生耐药性变异,只是对耐药性个体进行了选择。(3)形态、结构一致的生物不一定属于同一物种。形态、结构一致的生物,有可能存在生殖隔离。两个种群的生物形态、结构相同,但繁殖期不同,则这两个种群的生物具有生殖隔离,属于两个物种。(4)能交配产生后代的生物不一定属于同一物种。马和驴是两个物种,它们能交配产生后代骡,骡高度不育。
训练突破1.(2022湖南卷)稻蝗属的三个近缘物种①日本稻蝗、②中华稻蝗台湾亚种和③小翅稻蝗中,①与②、①与③的分布区域有重叠,②与③的分布区域不重叠。为探究它们之间的生殖隔离机制,进行了种间交配实验,结果如表所示。
注精子传送率是指受精囊中有精子的雌虫占确认交配雌虫的比例。
下列叙述错误的是(　　)A.实验结果表明近缘物种之间也可进行交配B.生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关C.隔离是物种形成的必要条件D.②和③之间可进行基因交流
由实验结果中的交配率可知,稻蝗属的三个近缘物种之间也可进行交配,A项正确。①与②、①与③存在生殖隔离,但它们的分布区域有重叠,而②与③之间不存在生殖隔离,但分布区域不重叠,说明生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关,B项正确。现代生物进化理论认为,隔离是物种形成的必要条件,C项正确。②和③之间存在地理隔离,不能进行基因交流,D项错误。
2.某自由交配的种群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程,定期随机抽取100个个体,测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)A.在Ⅰ段内A的基因频率是40%B.A基因突变为a基因导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变C.在Ⅱ、Ⅲ段,基因型为AA的个体比基因型为aa的个体适应能力弱D.Aa个体在Ⅰ、Ⅲ段数量均为40个,说明种群没有发生进化
在Ⅰ段内,基因型为AA的个体有40个,基因型为aa的个体有20个,基因型为Aa的个体有40个,故A的基因频率=40%+40%×(1/2)=60%,A项错误。导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变的原因是自然选择,即环境对不同表型的个体的选择作用,而不是基因突变,B项错误。在Ⅱ、Ⅲ段,AA的基因型频率下降,说明基因型为AA的个体比基因型为aa的个体适应能力弱,所以在自然选择的作用下,基因型为AA的个体逐渐被淘汰,C项正确。生物进化的实质是种群基因频率的改变,在Ⅰ、Ⅲ段,A和a的基因频率发生了改变,说明种群发生了进化,D项错误。
典型例题现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%,a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中Aa的基因型频率是(　　)A.75%　　B.50%C.42%D.21%
两种群均处于遗传平衡状态,且种群大小相等,故两种群完全合并后A、a的基因频率分别为两种群A、a基因频率的平均值,A基因频率=(80%+60%)÷2=70%, a基因频率=(20%+40%)÷2=30%。因此,该种群随机交配后,子一代中Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%。
整合构建1.已知各种基因型的个体数求基因频率某基因频率=该基因总数/该基因及其等位基因总数×100%A的基因频率=(2AA+Aa)/2(AA+Aa+aa)×100%　a的基因频率=(Aa+2aa)/2(AA+Aa+aa)×100%(A、a为基因,AA、Aa、aa为三种基因型个体数)
2.已知基因型频率求基因频率设某二倍体生物的一个种群有N个个体,AA、Aa、aa三种基因型的个体数分别为n1、n2、n3,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,则PA=(2n1+n2)/(2N)=n1/N+n2/(2N)=PAA+1/2PAa,Pa=(2n3+n2)/(2N)=n3/N+n2/(2N)=Paa+1/2PAa。由以上公式可以得出下列结论:某等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。
4.利用遗传平衡定律求基因型频率(1)前提条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配;③没有迁入和迁出;④没有自然选择;⑤没有基因突变。(2)计算公式:当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2。
训练突破(2023湖北卷)某二倍体动物种群有100个个体,其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增,凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是(　　)A.52%　　B.27%C.26%D.2%
在给定的图中,2个个体仅有A3带状条带(A3A3),15个个体同时有A1带状条带和A3带状条带(A1A3),35个个体同时有A2带状条带和A3带状条带(A2A3)。因此,A3的基因频率为(2×A3A3个体数+A1A3个体数+A2A3个体数) / (个体总数×2)×100%=(2×2+15+35)/(100×2)×100%=27%。
高考真题剖析【例题】 (2019天津卷)囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表型频率,检测并计算基因频率,结果如右图所示。下列叙述错误的是(　　)A.深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响B.与浅色岩P区相比,深色熔岩床区囊鼠的杂合子频率低C.浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、DdD.与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高核心素养考查点剖析:本题以“囊鼠的体毛颜色”为载体,综合考查对现代生物进化理论的理解以及基因频率的相关计算,较好地考查了“生命观念、科学思维”等学科素养。
答案:B解析:据题图分析可知,深色囊鼠在深色熔岩床区表型频率高,而在浅色岩P区和浅色岩Q区频率较低,因此,深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响,A项正确。浅色岩P区囊鼠的深色表型频率(DD、Dd)为0.18,D基因的基因频率为0.1,设DD的基因型频率为x,Dd的基因型频率为y,则x+y=0.18,x+(1/2)y=0.1,则x=0.02,y=0.16,浅色岩P区囊鼠的杂合子频率为0.16,同理可计算出,深色熔岩床区囊鼠的杂合子(Dd)频率=0.5,与浅色岩P区相比,深色熔岩床区囊鼠的杂合子频率高,B项错误。囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,因此,浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd,C项正确。浅色岩Q区隐性纯合子(dd)的频率=1-0.5=0.5,而浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子(dd)的频率=1-0.18=0.82,因此,与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高,D项正确。
典题训练1.(2022广东卷)白三叶草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定,H和D同时存在时,个体产HCN,能抵御草食动物的采食。下图表示某地不同区域白三叶草种群中有毒个体比例,下列分析错误的是(　　)A.草食动物是白三叶草种群进化的选择压力B.城市化进程会影响白三叶草种群的进化C.与乡村相比,市中心种群中h的基因频率更高D.基因重组会影响种群中H、D的基因频率
草食动物采食白三叶草,因此草食动物是白三叶草种群进化的选择压力,A项正确。由题图可知,产HCN个体的比例随城市化程度的加深而降低,因此城市化进程会影响白三叶草种群的进化,B项正确。与乡村相比,市中心种群产HCN个体的比例低,即H与D的基因频率更低,h与d的基因频率更高,C项正确。基因重组会影响基因型频率,但不会影响基因频率,D项错误。
2.(2021河北卷)雄性缝蝇的求偶方式有:①向雌蝇提供食物;②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇;③把食物裹成丝球送给雌蝇;④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是(　　)A.求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖,是一种适应性行为B.④是一种仪式化行为,对缝蝇繁殖失去进化意义C.③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果D.④可能由③进化而来
④仅送一个空丝球给雌蝇,也是一种适应,对缝蝇繁殖也有进化意义。
3.(2021湖南卷)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成,是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下,金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是(　　)A.金鱼与野生鲫鱼属于同一物种B.人工选择使鲫鱼发生变异,产生多种形态C.鲫鱼进化成金鱼的过程中,有基因频率的改变D.人类的喜好影响了金鱼的进化方向