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Ⅰ教学案浙科版必修2

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
Ⅰ教学案浙科版必修2
种都有共同的祖先。

达尔文的这一重大发现，对生物学具有划时代的意义。

人们在达尔文自然选择理论的基础之上，逐步完善和发展进化论，最终建立了现代生物进化理论。

这节课就让我们一起来学习进化性变化是怎样发生的。

一、选择是进化的动力
1．进化性变化的前提条件：同一物种的个体之间存在可遗传的变异。

2．选择的类型
(1)人工选择
①概念：人们根据自己的需要，把某些比较合乎要求的变异个体挑选出
来，并让它们保留后代。

②过程：把不合乎要求的个体淘汰，不让其传留后代。

③结果：经过连续数代的选择，人类所需要的变异被保存下来，微小变
异得以积累成为显著变异，从而培育出新的品种。

(2)自然选择
①概念：环境条件以某种方式选择生物用以繁殖后代的过程。

②原因：自然界中的生物个体之间普遍存在变异。

③过程
④结果：经过长期的选择，有利变异被保存下来，产生出新的类型或物
种。

3．达尔文认为进化的一个重要动力和机制是自然选择。

如图是长期使用一种农药后，某种害虫种群密度的变化情况，据图分
析：1．A点使用农药之前，害虫种群中有多种变异存在，这些变异都是可
以遗传的吗？答案不一定；环境引起的变化如果没有造成遗传物质的改变，就不会
遗传给后代。

2．使用农药后，大量害虫被杀死，但是又不会全部被杀死，这是为什
么？答案害虫种群中只有少部分具有抗药性的变异，大部分没有抗药性，使用农药后，大部分被杀死，只有少部分抗药性个体生存下来。

3．分析BC段曲线上升的原因是什么？
答案抗药性强的个体存活率高，逐渐繁殖，有利变异不断积累。

4．C处和A处的种群数量差不多，抗药性个体所占的比例一样吗？
答案不一样，C处种群中抗药性个体的比例高。

5．该过程中，农药是诱发了害虫发生变异还是对害虫的变异进行了选
择？
答案农药是对害虫的变异进行了选择。

6．该过程是人工选择还是自然选择？分析自然选择的目的是使生物更加适应自然条件，而人工选择的目
的是使生物更有利于人类。

答案这属于自然选择。

知识整合害虫种群中只有少部分具有抗药性的变异，大部分没有抗药性，使用农药后，大部分被杀死，只有少部分抗药性个体生存下来，这些抗药性强的个体在生存斗争中存活并大量繁殖，农药是对害虫的
变异进行了定向的自然选择。

1．利用生物进化理论解释病菌抗药性不断增强的原因是( ) A．使用抗生素的剂量不断加大，病菌向抗药能力增强的方向变异B．抗生素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的C．抗生素对病菌进行自然选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的D．病菌中原来没有抗药性强的个体，在使用抗生素的过程中产生了抗
药性强的个体
答案C 解析病菌中有少量个体由于基因突变等原因，本身就存在能够抵抗抗生素的可遗传变异，当人们使用抗生素后，抗生素对病菌起到一个选择作用，绝大多数没有抗药性的个体死亡，少数产生了抗药性的个体生存下来，并将抗药性这一性状遗传给了后代。

经过多次用药后，病菌的
抗药性越来越强。

2．对人工选择和自然选择的关系认识不正确的是( )
A．人工选择同样是生物进化的动力和机制
B．人工选择进化的过程可不受自然选择限制
C．自然选择进化的过程可不受人工选择限制
D．两种选择的前提均是生物存在可遗传变异
答案B 解析人工选择或自然选择是在生物存在可遗传变异的前提下，保存有利变异，淘汰不利变异，加速生物进化的进程。

二者都是生物进化的动力和机制；自然选择以自然条件为选择标准，不受人的意愿限制；人
工选择以人们的需要为选择标准，但被选择的生物也必须适应自然条
件。

易混辨析人工选择和自然选择
二、种群的变异性与基因频率的平衡与变化
1．种群的变异性
(1)基因座位：是指一个特定基因在染色体上的位置。

(2)变异的作用：一个种群中往往有成千上万的基因座位中有两个或两个以上不同的等位基因，这些等位基因通过有性生殖可以形成数量巨
大的基因型，为生物进化提供原材料。

2．基因频率和基因型频率
(1)概念
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：在种群中，某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的
所有等位基因总数的比例。

③基因型频率：每种基因型个体数占种群总个体数的比例。

(2)基因频率、基因型频率的计算
基因频率＝；
基因型频率＝。

两者联系：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。

3．遗传平衡定律(哈迪－温伯格定律) (1)内容：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。

(2)计算
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。

①设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则p＋q＝1，那么：
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。

②基因型频率：AA＝p2，Aa＝2pq，aa＝q2。

(3)在自然条件下，同时满足上述条件的种群是不存在的。

这也从反面说明了自然界中种群的基因频率迟早要发生变化，即种群的进化是必
然的。

4．影响遗传平衡的因素(加试)
(1)突变
(2)基因迁移
(3)遗传漂变
(4)非随机交配
(5)自然选择在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa 的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。

假设该昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有
作用，基因A和a都不产生突变，请分析：
1．该种群中A和a的基因频率各是多少？
答案A占60%，a占40%。

2．自由交配数代后，A和a的基因频率各是多少？
答案基因频率不变，仍是：A占60%，a占40%。

3．自由交配数代后，基因型的频率各是多少？
答案AA占36%，Aa占48%，aa占16%。

4．对自然界的种群来说，上述现象是否存在？
答案对自然界的种群来说，这种现象不可能存在。

知识整合理想种群中，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代
的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。

3．在一个种群中随机抽出100个个体，其中基因型为AA的个体占24个，基因型为Aa的个体占72个，基因型为aa的个体占4个，那么基
因A和基因a的频率分别是( ) A．28%、72% B．36%、64%C．57%、43% D．60%、40%
答案D 解析在100个个体中，AA为24个，Aa为72个，aa为4个，则AA%＝24%，Aa%＝72%，aa%＝4%。

根据公式得A%＝AA%＋1/2Aa%＝24%＋36%
＝60%，a%＝aa%＋1/2Aa%＝4%＋36%＝40%。

4．在某一遵循遗传平衡定律的人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA，Aa，aa顺序排
列)( )
A．0.36,0.48,0.16 B．0.48,0.36,0.16
C．0.16,0.48,0.36 D．0.16,0.36,0.38
答案A 解析根据基因库中隐性性状者(aa)频率为16%。

则q2＝0.16，q＝0.4，而p＝1－0.4＝0.6，根据遗传平衡公式，[p(A)＋q(a)]2＝p2(AA)＋2pq(Aa)＋q2(aa)可计算出AA的频率为0.36，Aa的频率为0.48，aa
的频率为0.16。

1．祖国宝岛台湾蝴蝶资源丰富，种类繁多。

变异是岛上蝶类新物种形成和进化的重要因素之一。

下列变异中不能成为蝶类进化内因的是
( )
A．基因结构改变引起的变异
B．染色体数目改变引起的变异
C．环境改变引起的变异
D．生物间杂交引起的变异
答案C 解析生物进化的内因是可遗传的变异，包括基因突变、染色体畸变、基因重组，可遗传的变异为生物进化提供了原材料。

单纯由环境改变引
起的变异是不可遗传的。

2．如图表示某个种群基因型的组成情况，A、a为一对等位基因。

则该
种群中a的基因频率是( )
A．11% B．40%
C．50% D．55%
答案C 解析由图中可知AA∶Aa∶aa＝1∶1∶1，所以a的基因频率为aa＋Aa
＝(＋×)×100%＝50%。

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%
答案A 解析一对等位基因A和a的基因频率之和为1，故基因a的频率为1
－70%＝30%，A正确。

4．若一个种群中，某一性状出现的频率增加，这很可能是( )
A．这个性状对环境具有很强的适应性
B．该群体中具此性状的纯合子多
C．这个性状的出现是由环境条件引起的
D．控制这个性状的基因为隐性
答案A 5．开始使用杀虫剂时，对某种害虫效果显著，但随着杀虫剂的继续使用，该种害虫表现出越来越强的抗药性。

实验证明，害虫种群中原来就
存在具有抗药性的个体。

这证明：(1)害虫种群中，个体抗药性的________体现了生物的变异是
__________。

(2)杀虫剂的使用对害虫起了________作用，而这种作用是________。

(3)害虫抗药性的增强，是通过害虫与杀虫剂的________来实现的。

答案(1)差异多方向性的(2)选择定向的(3)生存斗争解析(1)害虫种群中原来就存在具有抗药性的个体，有的个体抗药性强，有的个体抗药性弱。

(2)这种差异在杀虫剂的作用下会出现不同的结果，抗药性强的变异个体容易生存下来并产生后代，抗药性弱的个体被淘汰。

(3)经过一代代的自然选择，抗药性强的个体适应环境保留下来，表明自然选择是定向的，而自然选择是通过生存斗争来实现的，它
是生物进化的动力。

课时作业
1．有的螳螂成虫的翅展开时像鲜艳的花朵，若虫的足像美丽的花瓣，可以诱使采食花粉的昆虫飞近，从而将这些昆虫捕食，这种现象是由于
螳螂的祖先( )
A．突变后经人工选择的结果
B．人工选择后再突变的结果
C．突变后经自然选择的结果
D．自然选择后再突变的结果
答案C 解析变异是随机发生的，是多方向的；螳螂这种近乎神奇的捕食方式
是长期自然选择的结果。

2．农业生产中长期使用某种杀虫剂后，害虫的抗药性增强，杀虫效果
下降，原因是( )
A．杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生B．杀虫剂对害虫具有选择作用，使抗药性害虫的数量增加
C．杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达D．抗药性强的害虫所产生的后代都具有很强的抗药性
答案B 解析在没有使用杀虫剂之前，害虫种群的个体就存在抗药性的差异，有的具有抗药性，有的无抗药性。

长期使用某种杀虫剂之后，杀虫剂选择了具有抗药性的害虫，使其种群中抗药性基因频率增大，所以杀虫效
果下降，而不是杀虫剂诱发抗药性基因的产生。

3．下表列出A、B、C、D四种鸟的产卵、孵出和繁殖后代的数量，哪种
鸟将会得到更多的进化优势( )
答案B
解析在四种鸟类中选项B的个体繁殖成功率高，产卵、孵出到成活后代数目相同，说明此种鸟对环境有较强的适应能力。

4．炭疽杆菌生命力之顽强，堪称细菌之最。

根据达尔文生物进化理论，炭疽杆菌的顽强生命力的形成是由于( )
A．进化过程中环境对炭疽杆菌的定向选择
B．不良环境引起炭疽杆菌发生的多方向变异
C．进化过程中炭疽杆菌产生的定向变异
D．进化过程中炭疽杆菌通过DNA复制，逐代积累
答案A
解析根据达尔文自然选择学说：生物的变异是多方向的，可遗传的变异为生物进化提供原材料，自然选择决定生物进化的方向。

5．下列关于基因库的相关描述，错误的是( )
A．基因库是指一个种群所含有的全部基因
B．生物个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D．基因突变可改变基因库的组成
答案C
解析基因库是指一个生物种群中的全部等位基因的总和，由于个体之间存在着差异，所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因。

基因库中只要有一个发生变化，则基因库组成一定会发生变化。

种群是生物繁殖的基本单位，基因库随繁殖的进行而不断延续。

6．据调查，某校高中学生中基因型的比例为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．6%、8%
B．8%、92%
C．78%、92%
D．92%、8%
答案D
解析若基因位于X染色体上，一个男性中有一个基因，Y上没有等位基因，而一个女性中有2个基因。

所以不能用一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率进行计算，需要根据基因频率的定义计算。

Xb＝(7.36%＋0.32%×2＋4%)/(42.32%×2＋7.36%×2＋0.32%×2＋46%＋4%)＝8%，XB＝1－Xb＝92%。

7．(加试)水稻非糯性(Y)对糯性(y)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性。

用非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻杂交，让F1自交三代，
在自然情况下，基因频率的变化是( )
A．Y逐渐增大，R逐渐增大
B．Y逐渐减小，R逐渐减小
C．Y基本不变，R基本不变
D．Y基本不变，R逐渐增大
答案D
解析非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型分别为YYRR 和yyrr，杂交得F1(YyRr)。

F1自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐渐被淘汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状基本不受环境影响，后代中Y的基因频率基本不变。

8．(加试)打破遗传平衡导致种群基因频率变动的因素不包括( ) A．突变 B．基因迁移
C．遗传漂变 D．随机交配
答案D
解析非随机交配是导致种群基因频率变动的因素之一。

9．青霉素是一种抗菌素。

几十年来，由于反复使用，致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。

请回答：
(1)青霉素使用之前，细菌对青霉素的抗性存在着____________；患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死，这叫做________________；极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代，这叫做__________。

青霉素的使用对细菌起了________作用，这种作用是通过细菌与青霉素之间的__________实现的。

由于青霉素的反复使用，就会使得抗药性状逐代________并加强。

从这个过程可以看出，虽然生物的_____是多方向的，但_____在很大程度上是定向的。

(2)自然选择是把自然界中早已存在的________变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种的过程。

答案(1)差异不适者被淘汰适者生存选择生存斗争积累变异自然选择(2)有利
解析根据达尔文自然选择学说可以知道，生物的变异一般是多方向的。

细菌对青霉素的抗性存在着个体差异。

通过青霉素的选择，抗药性强的细菌通过生存斗争得以生存并繁衍后代，经逐代积累并加强，形成了抗药新类型。

10．某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：
(1)该种群中a基因的频率为________。

(2)如果该种群满足四个基本条件，即种群________、不发生__________、不发生__________、没有迁入和迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为________；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率________(会、不会)发生改变。

(3)假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行交配，则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa 的基因型频率分别为________、________和________；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型频率________(会、不会)发生改变。

答案(1)0.5 (2)足够大基因突变(或突变) 自然选择0.25 不会(3)0.4 0.2 0.4 会
解析(1)AA＝0.3、Aa＝0.4、aa＝0.3，所以a＝0.4×1/2＋0.3＝0.5。

(2)由a＝0.5，可以计算出后代中aa的基因型频率是(0.5)2＝0.25，
且该基因型的频率不会发生改变，但是该结论的前提条件是种群足够大、不发生基因突变、不发生自然选择、没有迁入和迁出，且种群中个体间随机交配。

(3)AA＝0.3，Aa＝0.4，aa＝0.3, 题目中叙述的情况相当于植物的自交，结果如下：0.3(AA×AA)得到0.3AA, 0.4(Aa×Aa)得到0.1AA、0.2Aa、0.1aa,0.3(aa×aa)得到0.3 aa，所以相同基因型之间进行交配，后代中AA＝0.3＋0.1＝0.4、Aa＝0.2、aa＝0.3＋0.1＝0.4，同理可以计算该代相同基因型个体之间的交配后代中AA＝0.45、Aa＝0.1、aa＝0.45，所以基因型频率会发生改变。