高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种与进化第4讲现代生物进化理论教案新人教版

第4讲现代生物进化理论
知识体系——定内容核心素养——定能力
生命
观念
通过现代生物进化理论等知识，理解生命的延续和发展，
认识生物界及生物多样性，形成生物进化的观点，树立正
确的自然观
理性
思维
通过物种形成、种群的基因与基因型频率的计算，培养归
纳与概括、逻辑分析和计算能力
科学
探究
通过由于人类大量服用抗生素导致抗药性病菌增多的现
象，引导人们高度关注不正确使用抗生素带来的危害，关
注人体健康
一、现代生物进化理论的由来
1．拉马克的进化学说
(1)生物不是神造的，是由更古老的生物进化而来的。

(2)生物是由低等到高等逐渐进化的。

(3)生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传。

2．达尔文的自然选择学说
(1)内容：
过度繁殖：选择的基础。

生存斗争：生物进化的动力和选择的手段。

遗传变异：生物进化的内因。

适者生存：自然选择的结果。

(2)意义：科学地解释了生物进化和生物多样性形成的原因。

(3)局限性：对遗传和变异的本质不能做出科学的解释；对生物进化的解释局限于个体水平；强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。

二、现代生物进化理论的主要内容
1．种群是生物进化的基本单位
(1)种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体，种群也是繁殖的基本单位。

(2)基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。

(3)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比值。

2．突变和基因重组产生进化的原材料
(1)可遗传变异的来源⎩⎨⎧ 突变⎩⎪⎨⎪⎧ 基因突变染色体变异基因重组
(2)生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于生物生存的环境。

(3)生物的变异是不定向的，只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

3．自然选择决定生物进化的方向
经过长期的自然选择，具有不利变异的个体不断被淘汰，有利变异得以积累和加强，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着适应环境的方向不断进化。

4．隔离导致物种的形成
(1)物种：能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物。

(2)隔离：
①两种类型：常见的有生殖隔离和地理隔离。

②隔离实质：基因不能自由交流。

(3)物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、自然选择及隔离。

(4)新物种形成的标志：出现生殖隔离。

三、共同进化与生物多样性的形成
1．共同进化
(1)概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。

(2)原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。

(3)共同进化的实例：
(1)内容：生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。

(2)形成原因：生物的进化。

(3)研究生物进化历程的主要依据：化石。

3．生物进化理论在发展
(1)中性学说：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。

(2)生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。

1．判断下列叙述的正误
(1)生物进化的基本单位是群落(×)
(2)生物进化的方向与基因突变的方向一致(×)
(3)外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向(√)
(4)生物的种间竞争是一种选择过程(√)
(5)环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变(√)
2．连线达尔文的自然选择学说的内容
①过度繁殖a．生物进化的动力和选择手段
②生存斗争B．自然选择的结果
③遗传和变异 c．选择的原因
④适者生存D．生物进化的内因
答案：①—c ②—a ③—d ④—b
3．长句应答突破简答题
(1)图中：①是____________，②是________，③是________，④是________。

(2)物种形成的三个环节是____________、____________和隔离。

(3)物种的形成是否一定要经过地理隔离？举例说明。

_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
答案：(1)突变和基因重组自然选择地理隔离生殖隔离(2)突变和基因重组自然选择(3)不一定，如多倍体植物的出现是通过染色体变异的方式形成新物种，没有经过地理隔离。

1．达尔文的自然选择学说与现代生物进化理论的比较
2．现代生物进化理论
3．物种形成过程
(1)物种形成的两种方式。

①渐变式：
②爆发式：
或人工创造新物种——通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝—萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式创造新物种。

(2)渐变式物种形成过程中的三个环节。

突变和基因重组、自然选择、隔离三者关系如下图所示：
①突变和基因重组产生进化的原材料。

②自然选择决定生物进化的方向。

③隔离导致新物种形成。

4．物种形成与生物进化的关系
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生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种变化可大可小，不一定会突破物种的界限，即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
关于生物进化的六个易混点
(1)突变≠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，害虫中就存在抗农药的突变个体，喷施农药仅杀灭了不抗药的个体，抗药的个体存活下来。

农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。

(3)形态、结构一致≠同一物种。

形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离，两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。

(4)能产生后代≠同一物种。

两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。

(5)物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。

(6)生物进化不一定导致物种的形成。

①生物进化的实质是种群基因频率的改变，即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。

题组一自然选择学说与现代生物进化理论
1．(2020·山东莱芜模拟)根据现代生物进化理论判断，下列说法正确的是( )
A．在自然选择过程中，种群基因频率的定向改变表现为共同进化
B．超级细菌感染病例的出现，是因为抗生素的滥用促使细菌发生基因突变
C．持续选择条件下，决定某不良性状的基因频率将逐渐减小
D．隔离与新物种形成是达尔文自然选择学说的主要内容
C[种群基因频率的定向改变是种群的进化，并不是共同进化；基因突变是自发的，与使用抗生素无关；持续选择条件下，决定某不良性状的基因频率将逐渐减小；隔离与新物种
形成是现代生物进化理论的主要内容之一。

]
2．(2019·福建莆田期中)张谦德在《朱砂鱼谱》中总结的金鱼选种经验是：蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培养，自然奇品悉具。

从现代生物进化理论的观点分析，正确的是( ) A．“分数缸饲养”相当于地理隔离和生殖隔离
B．“逐日去其不佳者”是指对金鱼进行人工选择
C．“自然奇品悉具”是金鱼发生定向变异的结果
D．这种人工培育金鱼方法的原理是染色体变异
B[“分数缸饲养”是制造地理隔离，使其不能进行基因交流，但地理隔离不一定导致生殖隔离，A错误；“逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体，属于人工选择，B正确；变异是不定向的，C错误；基因突变能产生新基因，因此金鱼中的“奇品”可能是基因突变造成的，D错误。

]
题组二生物进化与物种形成
3．如图是物种形成的一种模式。

物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。

在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。

下列有关叙述正确的是( )
A．b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离
B．c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离
C．a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种
D．a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种
B[图示是物种形成的常见模式，经过长期的地理隔离而达到生殖隔离。

a通过地理隔离形成两个种群a1和a2，又分别演化出b、c、d三个种群，b、d虽然有地理隔离，但是不一定形成了生殖隔离，故A项错误；由于d是由a1演变而来，c是由a2演变而来，c与d之间可能存在生殖隔离，故B项正确；即使a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但由于b 和d两个种群之间有地理隔离，有可能形成了生殖隔离，故二者可能属于不同的物种，故C 项错误；同理，即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d之间不存在生殖隔离，它们仍是同一物种，故D项错误。

]
4．如图表示蒙古冰草和沙生冰草两个物种形成的机制。

下列相关叙述正确的是( )
A．种群1内部个体间形态和大小方面的差异体现的是物种多样性
B．蒙古冰草和沙生冰草为两个物种的标志是二者之间存在生殖隔离
C．a是地理隔离，自然选择的直接对象是种群中不同的等位基因
D．蒙古冰草和沙生冰草一直利用相同的生物和非生物资源
B[一个种群中不同个体表现型的差异体现了生物多样性层次中的基因多样性；蒙古冰草和沙生冰草为两个物种的标志是二者之间产生了生殖隔离；a是地理隔离，自然选择的直接对象是生物的表现型；蒙古冰草和沙生冰草生活的区域环境不同，所以利用的生物和非生物资源可能不同。

]
判断生物进化与新物种形成的方法
(1)从形成标志方面分析
①如果生物之间出现了生殖隔离，则说明形成了新物种。

②如果只是种群基因频率改变，则只能说明生物一定发生了进化。

(2)从二者联系方面分析
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离后才能形成新物种。

②生物进化不一定产生新物种，新物种产生一定发生了生物进化。

题组三共同进化与生物多样性的形成
5．下列四组图是关于生物进化方面的证据。

相关叙述，正确的是( )
A．图甲中四种地雀喙的差异是由于不同食物的刺激所致的不同变异
B．图乙中昆虫的两类翅形的形成是对环境的主动适应
C．图丙是两种体色的桦尺蛾，它们的性状分化证实了物种形成的机制
D．图丁中捕食关系对两者都是有益的，捕食者的存在有利于增加物种多样性
D[图甲中四种地雀喙的差异、图乙中昆虫的两类翅形的形成及图丙中的两种体色的桦尺蛾都是自然选择的结果。

]
6．如图表示生物多样性的形成过程，下列说法不正确的是( )
A ．图中P 决定生物进化的方向
B ．生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性
C ．图中R 表示生殖隔离，它能导致新物种的形成
D ．若两个动物交配后能产生后代，则它们一定属于同一物种
D [题图中P 表示自然选择，自然选择决定生物进化的方向，A 正确。

生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，B 正确。

产生生殖隔离是新物种形成的标志，C 正确。

马和驴属于两个物种，但它们可以交配，并产生后代——骡，D 错误。

]
(1)生物多样性各层次间的关系。

生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次，三个层次之间的关系可以用如图的形式描述：
(2)生物多样性形成的原因分析。

①从分子水平看：
DNA 多样性――→转录翻译
蛋白质多样性―→生物性状多样性 (根本原因) (直接原因) (生物多样性)
②从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。

考点二 难点突破——种群基因频率的计算
方法一 已知各种基因型的个体数，计算基因频率 某基因频率＝该基因总数该基因及其等位基因总数
×100% A ＝2AA ＋Aa 2
AA ＋Aa ＋aa ×100% a ＝Aa ＋2aa 2AA ＋Aa ＋aa
×100% (A 、a 为等位基因，AA 、Aa 、aa 为三种基因型个体数)
某小岛上原有果蝇20 000只，其中基因型为MM 、Mm 和mm 的果蝇分别占15%、55%
和30%。

若从岛外迁入了2 000只基因型为MM 的果蝇，且所有果蝇均自由交配，则F 1中m 的基因频率约为( )
A ．43%
B ．48%
C ．52%
D ．57%
C [所有果蝇随机交配，种群的基因频率保持不变，所以22 000只果蝇中m 的基因频率就是F 1中m 的基因频率，即20 000×30%×2＋20 000×55%22 000×2×100%≈52%。

] 方法二 已知基因型频率计算基因频率 设有N 个个体的种群，AA 、Aa 、aa 的个体数分别为n 1、n 2、n 3，A 、a 的基因频率分别用P A 、P a 表示，AA 、Aa 、aa 的基因型频率分别用P AA 、P Aa 、P aa 表示，则：
P A ＝2n 1＋n 22N ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫n 1N ＋12×n 2N ＝P AA ＋12P Aa P a ＝2n 3＋n 22N ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫n 3N ＋12×n 2N ＝P aa ＋12P Aa 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。

蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。

在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体
占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F 1，则F 1中A 的基因频率和Aa 的基因型频率分别为( )
A ．30%,21%
B ．30%,42%
C ．70%,21%
D ．70%,42%
D [在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，则有条纹(Aa)个体占30%，A 的基因频率＝AA 的基因型频率＋1/2×Aa 的基因型频率＝55%＋1/2×30%＝70%，同理a 的基因频率＝30%。

若蜗牛间进行自由交配得到F 1，根据遗传平衡定律，F 1中Aa 的基因型频率＝2×70%×30%＝42%。

]
方法三 利用遗传平衡定律计算基因型频率
1．前提条件：a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和选出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。

2．计算公式：当等位基因只有两个时(A 、a)，设p 表示A 的基因频率，q 表示a 的基因频率，则：
基因型AA 的频率＝p 2
基因型Aa 的频率＝2pq
基因型aa 的频率＝q 2
玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。

现有若干H 基因频率不同的玉米群体，在群体足
够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F 1。

各F 1中基因型频率与H 基因频率(p )的关系如图。

下列分析错误的是( )
A ．0<p <1时，亲代群体都可能只含有纯合体
B ．只有p ＝b 时，亲代群体才可能只含有杂合体
C ．p ＝a 时，显性纯合体在F 1中所占的比例为19
D ．p ＝c 时，F 1自交一代，子代中纯合体比例为59 D [根据题意，该群体的基因频率符合遗传平衡定律。

当亲代只有HH 和hh 存在时，由于其基因型的比率不同，p 的值也不同，取值范围为0<p <1，A 项正确；若亲代只有杂合体，
则H 、h 的基因频率均为12，F 1中HH 、Hh 、hh 的基因型频率分别为14、12、14
，对应图中b 点，B 项正确；当p ＝a 时，由图可知，Hh 基因型频率＝hh 基因型频率，根据遗传平衡定律，可知
2a(1－a)＝(1－a)(1－a)，解得a ＝13，F 1代显性纯合体的比例为a×a＝19
，C 项正确；当p ＝c 时，HH 基因型频率＝Hh 基因型频率，根据遗传平衡定律可知c ×c ＝2c (1－c )，解得c ＝23
，则F 1代，HH ＝49，Hh ＝49，hh ＝19，F 1自交一代，其子代杂合体Hh ＝49×12＝29
，纯合体比例为1－29＝79
，D 项错误。

] 方法四 伴性遗传中基因频率的计算
p ＝
2N XAXA ＋N XAXa ＋N XAY 2N XAXA ＋N XAXa ＋N XaXa ＋N XAY ＋N XaY ×100% q ＝2N XaXa ＋N XAXa ＋N XaY 2N XaXa ＋N XAXa ＋N XAXA ＋N XaY ＋N XAY
×100% (p 为X A 频率，q 为X a 频率)
对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现，780名女生中有患者23人、携带者
52人；820名男生中有患者65人，那么该群体中色盲基因的频率是( )
A ．4.4%
B ．5.1%
C．6.8% D．10.2%
C[根据题意，780名女生中有患者23人、携带者52人，因此女性中X b的数量为23×2＋52＝98；820名男生中有患者65人，因此男性中X b的数量为65，X b基因总数为98＋65＝163。

该校学生中的X染色体总数是780×2＋820＝2 380，色盲基因的频率是163/2 380×100%＝6.8%。

]
方法五自交和自由交配时基因(型)频率变化规律
1．自交：种群个体自交时，纯合子增多，杂合子减少，基因型频率发生改变。

自交过程不改变基因频率。

2．自由交配：在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群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。

如果一个种群没有处于遗传平衡状态，自由交配不改变基因频率，但改变基因型频率。

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
C[种群中，A基因频率＝16%＋1/2×(1－16%－36%)＝40%，a基因频率为60%。

根据遗传平衡定律可知，随机交配后，基因频率不变。

16%AA――→16%AA；48%Aa――→48%(1/4AA∶1/2Aa∶1/4aa)，即12%AA∶24%Aa∶12%aa；因此自交产生的后代中AA频率＝16%＋12%＝28%，A基因频率＝28%＋1/2×24%＝40%。

]
确定基因频率和基因型频率是否改变的方法
(1)存在下列情况之一，基因频率一定改变：
①基因突变；②自然选择；③迁入和迁出；④生物发生了进化；⑤形成了新物种；⑥遗传漂变。

(2)下列情况不会导致基因频率改变：
①自交；②自由交配。

(3)自交一定引起基因型频率发生改变；自由交配不一定引起基因型频率发生改变，对于一个处于遗传平衡的种群来说，自由交配不会引起基因型频率的改变；如果原来没有达到遗传平衡，自由交配会引起基因型频率的改变。

1．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，且种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入迁出，则下列分析错误的是( ) A．如果种群中个体间随机交配，该种群的子一代中aa的基因型频率为0.25
B．如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率会发生改变
C．如果该种群个体只在相同基因型之间进行交配，其子一代中AA的基因型频率为0.4 D．如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，AA的基因型频率会发生改变
B[由分析可知，该动物种群中A的基因频率为0.3＋1/2×0.4＝0.5，a的基因频率为1－0.5＝0.5。

如果种群中个体间随机交配，该种群的子一代中aa的基因型频率为0.5×0.5＝0.25；由题意知，该种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入迁出，可以认为遵循遗传平衡定律，根据遗传平衡定律可知，该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率不会发生改变；如果该种群只在相同基因型之间进行交配，即发生自交，其子一代中AA的基因型频率为0.3＋0.4×1/4＝0.4；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，AA的基因型频率会发生改变。

]
2．(2019·济宁模拟)某生物兴趣小组抽样调查的500人中。

各种基因型和人数情况如下表所示，则这500人中，X b的基因频率为( )
基因型X B X B X B X b X b X b X B Y X b Y
人数278 14 8 170 30
A.5.2%
C．7.5% D．20%
C[b基因的总数＝14＋8×2＋30＝60，(B＋b)基因的总数＝(278＋14＋8)×2＋170＋30＝800。

根据种群中某基因频率＝种群中该基因总数/种群中该对等位基因总数×100%，得出
X b的基因频率＝
b基因的总数
B＋b基因的总数
×100%＝
60
800
×100%＝7.5%。

]
3．某植物种群中，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%。

若该种群植物自交，后代中AA、aa基因型个体出现的频率及A、a的基因频率分别为( )
A．55%、45%、45%、55%
B．42.5%、32.5%、45%、55%
C．55%、45%、55%、45%
D．42.5%、32.5%、55%、45%
D[亲代中AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则Aa基因型个体占50%，亲代、子代的基因频率不变，则A的基因频率＝30%＋(1/2)×50%＝55%，a的基因频率为45%；若该种群植物自交，后代中AA基因型个体出现的频率为30%＋(1/4)×50%＝42.5%，aa基因型个体出现的频率为20%＋(1/4)×50%＝32.5%。

]
4．在一个随机交配的中等大小的种群中，经调查发现控制某性状的基因型只有两种：AA 基因型的频率为20%，Aa基因型的频率为80%，aa基因型(致死型)的频率为0，那么随机交配繁殖一代后，AA基因型的个体占( )
A．1/5 B．1/4
C．3/7 D．11/21
C[由题意可得出，A的基因频率＝60%，a的基因频率＝40%；随机交配繁殖一代后，AA 的基因型频率＝60%×60%＝36%，Aa的基因型频率＝2×40%×60%＝48%，aa个体致死，因此AA基因型的个体占36%/(36%＋48%)＝3/7。

]。