高中生物复习专题教案：遗传与进化

第四部分遗传与进化
第34讲⽣物进化
⼀、考点内容全解
（⼀）本讲考点是什么
1.达尔⽂⾃然选择学说
（1）主要内容：达尔⽂认为遗传和变异是⾃然选择的基础(内因)；⽣存⽃争是⽣物进化的动⼒(外因)；过度繁殖为⾃然选择提供了更多的选择材料，同时加剧了⽣存⽃争；定向的⾃然选择决定了⽣物进化的⽅向。

其要点图⽰如下：
（2）评价
意义：科学地解释了⽣物进化的原因，以及⽣物的多样性、适应性。

局限：对于遗传和变异的本质、⾃然选择如何起作⽤等⽅⾯存在猜想和⽚⾯，甚⾄错误的认识。

2.现代⽣物进化理论
现代⽣物进化理论是达尔⽂⾃然选择学说和基因学说的综合，也就是说⽤现代遗传学理论来补充和完善达尔⽂学说的不⾜，如通过种群、基因库、基因频率解决了达尔⽂不能解释的⾃然选择如何发挥作⽤的问题。

其本观点是：
（1）种群是⽣物进化的单位，⽣物进化的实质在于种群基因频率的改变。

（2）突变和基因重组、⾃然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作⽤，种群产⽣分化，最终导致新物种的形成。

在这个过程中，突变和基因重组产⽣⽣物进化的原材料，⾃然选择使种群基因频率发⽣定向改变并决定⽣物进化的⽅向，隔离是新物种形成的必要条件。

图⽰如右：
（⼆）考点例析
[例1]⽤⽣物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因是
a．使⽤抗菌素的剂量不断加⼤，病菌向抗药能⼒增强⽅向变异
b．抗菌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．抗菌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．病菌中原来就有抗药性强的个体，在使⽤抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体
[解析]本题考查学⽣对达尔⽂⽣物进化观点的理解情况。

根据达尔⽂的进化观点，由于变异，病菌本⾝存在着个体差异，有的抗药性强，有的抗药性弱，有的⽆抗药性，抗菌素的使⽤对病菌起了⾃然选择作⽤，⽽不是⼈⼯选择(⼈⼯选择是指⼈类有⽬的地选择适合⼈类需要的⽣物品种) 。

通过⼀代⼜⼀代地⾃然选择，病菌的抗药性会越来越强。

[答案]c、d
[解题警⽰]最容易犯的错误是“⽣物主动的适应（变异能按⽣物意愿⽽发⽣有利的定向变异）”
[例2]在⼀个种群中随机抽出⼀定数量的个体，其中，基因型为aa的个体占18％，基因型为aa的个体占78%，aa的个体占4%。

基因a和a的频率分别是：
a.18%、82%
b.36%、64%
c.57%、43%
d.92%、8%
[解析]不妨设该种群为100个个体，则基因型为aa、aa和aa的个体分别是18、78和4个。

就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有2个基因。

那么，这100个个体共有200个基因，其中，a基因有2×18+78=114个，a基因有2×4+78=86个。

于是，在这个种群中，
a基因的基因频率为： 114÷200=57%
a基因的基因频率为： 86÷200=43%
[答案]c
[说明]可以先算出⼀对等位基因中任⼀个基因的频率，再⽤1减去该值即得另⼀个基因的频率。

[同类变式]据调查，某地⼈群基因型为xbxb的⽐例为42.32%、xbxb为7.36%、xbxb为0.32%、xby为46%、xby为4%，求在该地区xb和xb的基因频率分别为
[解析]取100个个体，由于b和b这对等位基因只存在于x染⾊体上， y染⾊体上⽆相应的等位基因。

故基因总数为150个，⽽xb 和xb基因的个数xb、xb分别为42.32×2+7.36+46＝138，7.36+0 .32×2+4＝12，再计算百分⽐。

xb、xb基因频率分别为
138/150＝92%，12/150＝8%
[答案]92%， 8%
[例3]图为加拉帕⼽斯群岛上物种演化的模型，a、b、c、d为四个物种及其演化关系，回答：
(1)a物种进化为b、c两个物种的两个外部因素是
(2)甲岛上的b物种迁到⼄岛后，不与c物种进化为同⼀物种的原因是
(3)迁到⼄岛的b物种进化为d物种的原因
[解析]a物种原是同⼀⾃然区域的⽣物类群，后来，同⼀物种的⽣物有的在甲岛⽣活，有的在⼄岛⽣活，由于甲、⼄两岛环境条件不同，使得同种物种的两个种群的基因频率发⽣不同的定向改变。

再加上甲、⼄两岛由于地理隔离⽽不能相互⾃由交配，使不同种群的基因库不同。

所以，最后的进化结果是形成两个物种。

甲岛上的b物种迁回⼄岛后，由于各⾃种群的基因库已发⽣改变，加之⼆者的⽣殖隔离，因此物种b不会与c物种共同进化为⼀个相同的新物种，⽽是各⾃独⽴进化。

因甲、⼄两岛的环境条件不同，再加上由于地理隔离导致⽣殖隔离，不能与b⾃由交配，故d物种在b物种基础上进化⽽成。

[答案] (1)⾃然选择、地理隔离 (2)b与c间已形成⽣殖隔离 (3)甲、⼄两岛的环境条件不同，⾃然选择作⽤不同，再加上地理隔离使它们基因频率的差别得到累积⽽形成了⽣殖隔离。

⼆、⽅法技巧规律
近⼏年⾼考命题集中在三个⽅⾯：（1）⾃然选择学说的理解和运⽤；（2）基因频率的有关计算；（3）对⽣物进化⼀些新观点、新学说的评价；（4）⽣物进化的证据。

未来⾼考考向预测：（1）与遗传基本定律相结合，以基因频率为知识切⼊点，解决进化中的相关计算问题；（2）研究⽣物⼤分⼦进化；（3）与⽣态学知识相结合，考查综合运⽤现代进化理论分析⽣物多样性。

1.运⽤遗传的基本定律，结合“哈代-温伯格”基因平衡定律解决有关基因频率的计算问题，加深理解⾃然选择学说的实质。

在⼀个种群中符合以下5个条件：①种群极⼤②种群个体间的交配是随机的③⽆基因突变④⽆新基因加⼊⑤⽆⾃然选择的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在⼀代⼀代的遗传中是稳定不变的，保持平衡。

⽤数学⽅程式可表⽰为：(p+q)2=1,p2+2pq+q2=1，p+q=l。

其中p代表⼀个等位基因的频率，q代表另⼀个等位基因的频率。

运⽤此规律，已知基因型频率可求基因频率；反之，已知基因频率可求基因型频率。

2.⽣物进化历程和彼此间的亲缘关系是进化论的重要内容，能够提供⽣物进化和亲缘关系的证据有多⽅⾯，要学会运⽤已有知识去寻找证据：
（1）古⽣物学研究提供的证据：化⽯。

通过对地层中化⽯的研究表明：⽣物进化与⾃然条件的改变密切相关；⽣物的进化有许多中间过渡类型连接。

（2）胚胎学研究提供的证据：重演律——⽣物个体发育过程中，重现其祖先的重要发育阶段。

通过对动物胚胎发育的研究，可推测⽣物之间的亲缘关系和各种⽣物的起源。

（3）⽐较⽣理学研究的证据：如⾎清鉴别法，注射了异种动物⾎清后根据沉淀情况，测定各种⽣物的亲缘关系。

若沉淀反应愈强，说明⾎清蛋⽩差异越⼩，亲缘关系越近；反之，则越远。

（4）分⼦⽣物学研究的证据：测定不同⽣物的同种蛋⽩质的分⼦结构，差异越⼩，亲缘关系越近；不同⽣物的核酸分⼦杂交，杂交程度越⾼，亲缘关系越近。

[例4]某⼈群中每10000⼈中有⼀⽩化病患者(aa)，问该⼈群中带有a基因的杂合体概率是
[解析]已知基因型aa的频率为1/10000则基因a的频率q= =0.01，基因a的频率p=1－0.01=0.99，，则基因型aa的频率为
2pq=2×0.99×0.01=0.0198
[答案]0.0198
[特别提⽰]熟练运⽤遗传的基本定律，结合“哈代-温伯格”基因平衡定律计算基因频率这是定量描述⾃然选择的基础。

[同类变式]⼈类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。

如果群体的发病率是1/10000，表现型正常的个体与苯丙酮尿症患者婚配，⽣出患苯丙酮尿症⼩孩的概率约为
[解析]本例是[例4]的拓展。

依基因的平衡定律，杂合体基因频率为2×1/100×(1－1/100)≈1/50≈杂合体占表型正常个体的机率，故表型正常个体婚配⼦⼥患病机率为1/4×1/50＝1/200
[答案]1/200
[例5]研究表明鱼和蝌蚪的排泄物主要是氨，两栖类的排泄物主要是尿素，飞⾏类和鸟类的排泄物主要是尿酸。

经测定，在鸡胚的发育过程中，含氮化合物的排泄情况如图。

该图说明：
①
②
[解析]据图可知，第4天的鸡胚，氮排泄物主要是氨，其排泄功能与鱼类相似；第7天的鸡胚主要排泄尿素，与两栖类相当；第10天的鸡胚主要排泄尿素，与鸟类相当。

由此可见，鸡胚发育简单⽽迅速地重演其祖先进化的历程，这是胚胎学为⽣物进化及⽣物间亲缘关系提供的证据。

[答案] (1) 动物的个体发育简单⽽迅速地重演其系统发育的过程 (2)进化历程：鱼类→两栖类→鸟类
[特别提⽰]⽆论采⽤何种⽅法、何种指标⽐较各种⽣物的亲缘关系：相似（近）程度越多则亲缘关系越近。

[例6]1977年，科学家在深海中的⽕⼭⼝周围发现热泉。

热泉喷出的海⽔温度超过300℃，并且富含硫化氢和硫酸盐。

令⼈惊奇的是，在这样的海⽔中，竟发现⼤量的硫细菌。

这些细菌通过氧化硫化物和还原⼆氧化碳来制造有机物，在热泉⼝周围还发现多种⽆脊椎动物，如⼤海蛤、蟹、管⽔母、没有⼝也没有消化道的管居环节动物等。

近年来，⼈们不断在深海发现这样的热泉⽣态系统。

有些科学家认为热泉⼝的环境与地球上早期⽣命所处的环境类拟。

请根据以上材料回答：(1)上述硫细菌的同化作⽤类型是
(2)与⼀般⽣态系统相⽐，深海热泉⽣态系统有哪些特殊之处?
(3)研究深海热泉⽣态系统有什么意义?
[解析]本题考查了⽣物代谢、进化和⽣态的知识，旨在阐明⽣物体结构与功能相统⼀的观点，更为重要的是引导考⽣解放思想，不要被传统观念所束缚，只有批判地继承，⼤胆创新，才能攀登科学的⾼峰，为⼈类和社会发展做出更⼤贡献。

(1)根据题⽬材料信息：这些细菌通过氧化硫化物和还原⼆氧化碳来制造有机物。

以h2s为例，则：
h2s+o2 so2+能量(化学能)
co2+h2o (ch2o)
可见硫细菌为化能⾃养型⽣物。

(2)深海热泉⽣态系的特殊之处可从⽆机环境、⽣产者类群和⽣态系的能源等三个⽅⾯进⾏描述。

(3)阅读完题⼲，给⼈的第⼀印象是⽣物的适应性和多样性超出我们的预料，进⽽对热泉⽣态系⽣物的抗⾼温、⾼压能⼒感到迷惑，还有“有些科学家认为热泉⽣态系的环境与地球上早期⽣命所处的环境类似”，这难道不是⽣命起源和⽣物进化的鲜活材料吗?
[答案](1)化能⾃养型 (2)①能源是化学能，不是太阳能②⽣产者是化能⾃养细菌，不是绿⾊植物③⽆机环境是⾼温、⾼压、⽆光环境，不是常温、常压、有光环境 (3)①丰富⼈们对⽣物适应性或多样性的认识；②对研究⽣物抗⾼温、抗⾼压的机理有重要价值；③对研究⽣命的起源和⽣物的进化有⼀定意义。

三、基础能⼒测试
1．右图为某⼀群体基因频率变化图(樟坐标表⽰基因型，纵坐标表⽰频率)，则与这⼀现象相符的事实是
a．克格伦岛上残翅昆⾍和强翅昆⾍的形成
b．⼈类新⽣⼉体重过重或过轻死亡率较⾼
c．育种学家选育某抗病品种
d．⼯业(尺蛾)⿊化
2．下列叙述中正确的是
①⾃然选择是通过⽣存⽃争来实现的②⽣存⽃争是通过⾃然选择实现的③适应是⾃然选择的结果④⾃然选择是适应的结果a．①② b．①③ c．②③ d．②④
3．若让某杂合体连续⾃交，那么能表⽰⾃交代数和纯合体⽐例关系的是
4．在进化过程中，有关⽣物类型出现的⼏种描述，可能性的是
a．⾃养、厌氧异养、需氧异养 b．需氧异养、厌氧异养、⾃养
c．厌氧⾃养、需氧异养、光能⾃养 d．厌氧异养、光能合成⾃养、需氧异养
5．在1.5×108a前(⽤150mabp表⽰)的沉积物中发现了已灭绝的剑尾动物。

对每个个体背甲的长宽⽐都进⾏了测量。

长宽的⽐值⽤s值表⽰。

在下图中，p曲线表⽰150mabp时该动物s值的分布，在100mabp的沉积物中，在3个不同地点发现了3个不同剑尾动物的群体。

选项 a b c d
新种形成 b c c b
环境不变 a c a b
图中a、b、c分别表⽰3种动物群体中s值的分布情况。

那么，在a、b、d个群体中，哪⼀群体最可能出现了新种?在发现剑尾动物的3个地区中，哪⼀地区的环境最可能保持不变? 请从下表a、b、c、d选项中选择正确的⼀项。

6．对细胞中某些物质的组成进⾏分析，可以作为鉴别真核⽣物的不同个体是否为同⼀物种的辅助⼿段，⼀般不采⽤的物质是
a．蛋⽩质 b．dna c．rna d．核苷酸
7．⽤现代⽣物技术能制造出新的⽣物品种，这主要是由于①现代技术可在短时间内完成⾼频率的基因突变或基因重组②现代转基因技术可迅速改变⽣物的基因组成③现代⽣物技术可迅速使新品种形成种群④现代技术可使新品种的产⽣不需要经过地理隔离
a．①②③④ b．①②③ c．②③④ d．①③④
8．图表⽰最早⽣活在这个区域同种⽣物的群体由于屏障(⽔)的阻碍，已经分离为两个独⽴的群体。

如果群体a经历了长期的⽣活环境剧烈的变化，⽽群体b的环境⽆⼤变化，则群体a的进化速度将可能是
a．⽐群体b快 b．⽐群体b慢 c．与群体b相同 d．停⽌进化
9．下图表⽰4种不同森林环境的树于样品，在⼀个⼤城市附近的森林环境中释放了1000只⽩⾊的和1000只⿊⾊的飞蛾。

三周后重新捕捉到778只⽩飞蛾和135只⿊飞蛾。

该城市附近的树⼲很可能类似于
a b c d
四、潜能挑战测试
10.假设⼀对等位基因a、a的频率为a=0．9，a =0．1，那么aa、aa、aa三种基因型的频率分别是、、；若环境的选择使⽤使a的率由0．9降为0．7，选择后第⼆代基因型知aa、aa的频率分别是、；若选择作⽤保持变，后代基因型频率变化是
11.右图为⼈、猪、⿏、野⼭⽺、鸭嘴兽的胰岛素分⼦同源性分析统计曲线(纵标表⽰氨基酸序列相同的百分率)。

回答：
⑴曲线中代表猪的点是
⑵分⼦进化速率为每改变1%氨基酸需p年, 若⼈和猪胰岛素同源序列，在总共m个氨基酸中有n个氨基酸不同，则可推知⼈和猪的祖先在距今年前开始分道扬镳。

⑶请你运⽤鸭嘴兽作为材料，说明⼀种⽣物学观点。

12．所谓“杂种优势”，是指杂合体的⽣活⼒(繁殖⼒、抗逆性及产量和品质)⾼于亲本的平均值，甚⾄超出亲本范围的现象，杂种优势常见于种间杂种的⼦⼀代
(1)试运⽤“杂种优势”原理解释近亲繁殖的坏处
(2)⽣物进化实质是环境对不利基因的淘汰及对有利基因的保留和放⼤过程。

为模拟⾃然选择过程，假定基因型为aa、aa个体全部能⽣存并繁殖后代，⽽基因型为aa的个体全部致死，若不考虑基因突变，试求基因型为aa个体⾃交，fn代各基因型的⽐例？先猜想，再⽤数学归纳法证明。

五、参考答案与提⽰
1．a（由图可知基因型频率向两个⽅向发展, 最终将导致两个不同物种或不同性状⽣物形成，这种现象称为分裂性选择）2．d（⾃然选择是通过⽣存⽃争来实现的；通过⾃然选择形成物种多样性、⽣物的适应性和实现⽣物进化）
3．a( ⽤“归纳法”得杂合体的⽐率为（1/2）n-1，故纯合体（aa和aa）⽐率值域亦为（0，1）)
4．d( 原始⽣命结构⾮常简单，没有⾃养的结构基础，同时原始海洋有机营养⼗分丰富，异养条件充分；⽽且因环境中⽆氧，只能进⾏⽆氧呼吸。

随后出现原始的光合⾃养型⽣物，同时⽣成o2，形成“第⼆代⼤⽓”。

环境有o2后，⽣物经变异产⽣的有氧呼吸类⽣物能量利⽤效率⾼，经⾃然选择逐渐演变为需氧型)
5．c( c种群的s值有2个峰值，表明⾃然选择已造成种群分异，只要这种“过程”持续下去，就有可能形成在s值上有明显差异的新种。

相反地，a种群中的s值近乎恒定，表明a种群所处的⾃然环境相对稳定)
6．d( 各种⽣物具有不同dna→不同mrna→不同蛋⽩质，因⽽各种⽣物的dna、mrna、蛋⽩质具有特异性)
7．a（ “克隆技术”只⽤于“复制”）
8．a（环境选择适应环境的⽣物物种。

群体 b所处环境稳定，⾃然选择相对稳定）
9．a( ⿊蛾重捕数少，表明环境选择⽩飞蛾)
10．选择前各基因型频率为aa=(0．9)2=0．81，aa=2× 0．9× 0．1=0．18，a a =(0．1) 2=0．01。

选择后各基因型频率为aa(0．7) 2=0．49，aa=2× 0．7× 0．3=0．42，a a =(0．3) 2=0．09。

由此可见若选择作⽤继续保，后代中aa将减少，aa将增加）
11．(1)①b ②(n/m)÷1/100×p÷2＝50np/m ③鸭嘴兽是⼀种过渡型⽣物的“活化⽯”，可以作为⽣物进化的证据
12．⑴近亲繁殖，基因杂合率下降，杂种优势丧失；同时隐性致病基因的纯合率上升，患病⼏率增⼤
⑵f1：aa→1/4aa+2/4aa+1/4aa→1/3aa+2/3aa；f2：f1→1/3aa+2/3(1/4aa+2/4aa+1/4aa)→3/5aa+2/5aa……猜想fn：［1-
2/(2n+1)］aa+2/(2n+1)aa
证明：①当n=1时，成⽴②假定当n=k时成⽴，即fk：［1-2/(2k+1)］aa+2/(2k+1)aa那么fk+1：［1-2/(2k+1)］aa+2/(2k+1)(
1/4aa+2/4aa+1/4aa)→［1-2/(2k+1+1)］aa+2/(2k+1+1)aa ③综合①②知原猜想成⽴。