資源簡介

6.3種群基因組成的變化與物種的形成學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.認(rèn)同種群是生物繁殖和進(jìn)化的基本單位，理解基因頻率和基因型頻率的概念；基于分析和概括，理解突變和重組是不定向的，只能為進(jìn)化提供原材料，而自然選擇是定向的，決定著生物進(jìn)化的方向。(生命觀念)
2.利用數(shù)學(xué)方法，探討自然選擇會(huì)導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生定向改變。(科學(xué)思維)
3.通過探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用，理解耐藥菌的出現(xiàn)是可遺傳變異的結(jié)果，耐藥菌比例的增大是抗生素選擇的結(jié)果，初步建立合理使用抗生素的科學(xué)觀念。(社會(huì)責(zé)任)
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
1、教學(xué)重點(diǎn)
（1）可遺傳的變異和自然選擇在生物進(jìn)化中的作用
（2）隔離在物種形成中的作用
2、教學(xué)難點(diǎn)
（1）自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響
【預(yù)習(xí)新知】
種群和種群基因庫
1．種群的含義和特點(diǎn)
(1)含義
①范圍：________。
②組成：________生物的________個(gè)體。
(2)特點(diǎn)
①不是__________在一起。
②彼此可以交配，并通過繁殖將__________傳給后代。
種群基因頻率的變化
1．種群基因頻率的變化
(2)可遺傳變異是進(jìn)化的原材料：
①可遺傳變異的形成：基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型。
③可遺傳變異的結(jié)果：只提供了生物進(jìn)化的原材料，不能決定__生物進(jìn)化的方向__。
(3)可遺傳的變異的利害性：變異的有利和有害是相對(duì)的，是由生存環(huán)境決定的。
(4)種群基因突變數(shù)＝個(gè)體基因數(shù)×突變率×個(gè)體數(shù)
自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響
(1)選擇的對(duì)象：
①直接作用對(duì)象：個(gè)體的表型。
②最終選擇的對(duì)象：決定表型的基因。
(2)選擇的結(jié)果：
①生物性狀方面：朝著一定的方向不斷進(jìn)化。
②基因方面：種群基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變。
物種的概念
1.物種的概念：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種
2.隔離的概念：不同物種之間一邊是不能相互交配的，即使交配成功， ，這種現(xiàn)象叫做生殖隔離。
隔離及其在物種形成中的作用
1．隔離：
(1)含義：__________的個(gè)體，在自然條件下基因不能________的現(xiàn)象。
(2)常見類型
項(xiàng)目 類型　　 發(fā)生范圍 結(jié)果
生殖隔離 ________間 ①不能________ ②即使交配成功，也不能產(chǎn)生________
地理隔離 ______生物 使種群間不能發(fā)生________
2.隔離在物種形成中的作用
(1)新物種的形成過程

(2)結(jié)論：______是形成新物種的必要條件。
【易錯(cuò)提示】
（1）一個(gè)種群中某基因占所有基因數(shù)的比值叫作基因頻率（ ）
（2）在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提條件下，種群的基因頻率不會(huì)發(fā)生變化（ ）
（3）若親子代間基因頻率不變，基因型頻率也一定不變（ ）
（4）種群是生物進(jìn)化的基本單位，自然選擇的直接選擇對(duì)象是個(gè)體的表型（ ）
答案：（1）×（2）×（3）×（4）√
解析：（1）基因頻率是指一個(gè)種群中某基因占全部等位基因數(shù)的比值。
（2）影響基因頻率的因素不只是環(huán)境，還有基因突變、生物的遷移等。
（3）如雜合子Aa自交后代，基因頻率不變，而基因型頻率改變。
【深化探究】
知識(shí)點(diǎn)一　種群基因組成的變化
1．相關(guān)概念的比較
比較項(xiàng)目 含義 變化后與進(jìn) 化的關(guān)系
基因型頻率 ×100% 生物不一定進(jìn)化
基因頻率 ×100% 生物進(jìn)化
基因庫 種群中全部基因 可導(dǎo)致生物進(jìn)化，它的變化是形成新物種的前提
2.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料
(1)突變和基因重組使種群的基因頻率發(fā)生不定向的改變。
(2)由于突變和基因重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只提供生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。
(3)變異的有利和有害是相對(duì)的，由生存環(huán)境決定。
3．自然選擇決定生物進(jìn)化方向的原理分析
特別提醒：進(jìn)化中的“定向”與“不定向”
(1)變異是不定向的。
(2)自然選擇是定向的。
(3)種群基因頻率的變化是定向的。
(4)生物進(jìn)化是定向的。
知識(shí)點(diǎn)二　基因頻率和基因型頻率的有關(guān)計(jì)算
1．基因頻率的計(jì)算
(1)某基因頻率＝×100%。
例如，A%(A的基因頻率)＝×100%。
(2)已知基因型頻率計(jì)算基因頻率
①常染色體上基因頻率的計(jì)算
一對(duì)等位基因中某基因的頻率＝該基因純合子的基因型頻率＋1/2雜合子的基因型頻率。
例如，A%(A的基因頻率)＝AA%(AA的基因型頻率)＋1/2Aa%(Aa的基因型頻率)。
②X染色體上基因頻率的計(jì)算
如某種群中基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY，
b%(Xb的基因頻率)＝×100%。
(3)基因頻率與基因型頻率的計(jì)算公式
設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則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)
2.遺傳平衡定律的適用條件
(1)種群非常大。
(2)種群中個(gè)體間的交配是隨機(jī)的并產(chǎn)生后代。
(3)沒有基因突變發(fā)生。
(4)沒有遷入和遷出。
(5)不同性狀的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)是均等的。
3．自交和自由交配時(shí)基因頻率和基因型頻率的變化規(guī)律
交配方式 基因頻率 基因型頻率
自交 不改變 改變，且純合子增多，雜合子減少
自由交配 處于遺傳平衡 不改變 不改變
不處于遺傳平衡 不改變 改變
知識(shí)點(diǎn)三　隔離與物種的形成
1．地理隔離和生殖隔離的比較
(1)圖中A屬于地理隔離，一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化，兩個(gè)分開的小種群重新相遇，可以再融合在一起。
(2)圖中B屬于生殖隔離，一旦形成就保持物種間基因的不可交流性，從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定。
(3)地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段。
2．物種形成的方式
(1)漸變式
(2)爆發(fā)式
雜種植株異源多倍體
爆發(fā)式物種形成是在一個(gè)較短時(shí)間內(nèi)完成的，主要起源于個(gè)體的染色體變異或遠(yuǎn)緣雜交以及染色體加倍等，如六倍體普通小麥的形成。
3．物種形成與生物進(jìn)化的比較
項(xiàng)目 物種形成 生物進(jìn)化
標(biāo)志 生殖隔離出現(xiàn) 基因頻率改變
變化后生物和原來生物的關(guān)系 新物種形成，生殖隔離，質(zhì)變，屬于不同的物種 生物進(jìn)化，基因頻率改變，量變，仍屬于一個(gè)物種
聯(lián)系 (1)生物進(jìn)化不一定導(dǎo)致新物種的形成； (2)新物種一旦形成，則說明生物肯定進(jìn)化了
【鞏固訓(xùn)練】
1.下列關(guān)于基因頻率與生物進(jìn)化關(guān)系的敘述，正確的是( )
A. 生物性狀的改變一定引起生物的進(jìn)化
B. 基因頻率改變不一定導(dǎo)致新物種的產(chǎn)生
C. 生物表型的改變一定引起基因頻率的變化
D. 種群基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化
2.盲鰻生活在海底，主要以海底的腐肉為食。海底終日無陽光，盲鰻的眼睛發(fā)生了退化。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.盲鰻種群進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變
B.盲鰻種群中每個(gè)個(gè)體均含有這個(gè)物種的全部基因
C.黑暗環(huán)境誘導(dǎo)了盲鰻眼睛的退化，這本質(zhì)上也是一種進(jìn)化
D.基因突變的利與弊是相對(duì)的，基因突變決定了盲鰻種群的進(jìn)化方向
3.某河馬初始種群中，等位基因E和e的基因頻率均為50%，一段時(shí)間后，e基因頻率變?yōu)?0%、E基因頻率變?yōu)?0%。據(jù)此判斷，下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.該初始種群中80%個(gè)體的表型更適應(yīng)環(huán)境
B.在這段時(shí)間里，該河馬種群發(fā)生了進(jìn)化
C.該種群所處環(huán)境可能發(fā)生了較大變化
D.顯性基因E所控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境
4.下列關(guān)于生物遺傳、變異與進(jìn)化的敘述正確的是( )
A.在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提下，種群的基因頻率也會(huì)發(fā)生變化
B.有害突變不能成為生物進(jìn)化的原材料
C.自然選擇獲得的優(yōu)良性狀都可以通過遺傳在后代中積累
D.種群基因型頻率的改變標(biāo)志著該種群發(fā)生了進(jìn)化
5.云南一亞洲象群北遷南歸入選“2021年中國野生動(dòng)植物保護(hù)十大事件”，該亞洲象群于2022年2月返回原自然保護(hù)區(qū)，并與另一亞洲象群合群活動(dòng)。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.所有成年亞洲象構(gòu)成了一個(gè)種群
B.每頭亞洲象都是生物進(jìn)化的基本單位
C.兩象群屬于同一物種，故不存在生殖隔離
D.每頭亞洲象都含有該種群基因庫的全部基因
6.抗蟲作物對(duì)害蟲的生存產(chǎn)生壓力，會(huì)使害蟲種群抗性基因頻率迅速提高，導(dǎo)致作物的抗蟲效果逐漸減弱。為使轉(zhuǎn)基因抗蟲棉保持抗蟲效果，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上會(huì)采取一系列措施。以下措施不能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)( )
A.在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種子中混入少量常規(guī)種子
B.大面積種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，并施用殺蟲劑
C.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植
D.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大田周圍設(shè)置常規(guī)棉隔離帶
參考答案
1.答案：B
解析：A項(xiàng)，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，種群基因頻率的改變一定引起生物的進(jìn)化，而不是生物性狀的改變引起生物的進(jìn)化，故A錯(cuò)誤；
B項(xiàng)，突變與基因重組、自然選擇與隔離是形成物種的三個(gè)環(huán)節(jié)基因頻率改變不一定導(dǎo)致新物種的產(chǎn)生，故B正確；
C項(xiàng)，生物表現(xiàn)型的改變不一定引起基因頻率的變化，故C錯(cuò)誤；
D項(xiàng)，種群基因頻率的改變一定引起生物的進(jìn)化，故D錯(cuò)誤。
綜上所述，本題的正確答案為B。
2.答案：A
解析：生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，A正確；盲鰻種群中每個(gè)個(gè)體一般不會(huì)含有該物種的全部基因，B錯(cuò)誤；盲鰻的眼睛出現(xiàn)了退化并不是黑暗環(huán)境誘導(dǎo)的結(jié)果，而是環(huán)境對(duì)生物的性狀進(jìn)行選擇的結(jié)果，C錯(cuò)誤；基因突變的利與弊是相對(duì)的，基因突變具有不定向性，自然選擇決定了盲鰻種群的進(jìn)化方向，D錯(cuò)誤。
3.答案：A
解析：該初始種群中，等位基因E和e的基因頻率均為50%，一段時(shí)間后，e基因頻率變?yōu)?0%、E基因頻率變?yōu)?0%，說明該種群所處環(huán)境可能發(fā)生了較大變化，E基因控制的性狀在此過程中更適應(yīng)新的環(huán)境，初始種群中基因型為E_的個(gè)體占1-50%×50%=75%，A錯(cuò)誤，C、D正確；在這段時(shí)間里，e基因頻率變?yōu)?0%、E基因頻率變?yōu)?0%，種群的基因頻率發(fā)生改變，說明該河馬種群發(fā)生了進(jìn)化，B正確。
4.答案：A
解析：種群的基因頻率發(fā)生變化的原因有基因突變、個(gè)體遷移和自然選擇等，則在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提下，種群的基因頻率也會(huì)發(fā)生變化，A正確。有害突變和有利突變是相對(duì)的，都可以作為生物進(jìn)化的原材料，B錯(cuò)誤。個(gè)體并不是直接把性狀傳遞給后代，傳遞的是基因，并不是所有的優(yōu)良性狀都能遺傳給后代，C錯(cuò)誤。種群基因頻率（而非基因型頻率）的改變標(biāo)志著該種群發(fā)生了進(jìn)化，D錯(cuò)誤。
5.答案：C
解析：A、一個(gè)種群應(yīng)該包括是所有年齡段的個(gè)體，生活在同一區(qū)域的所有亞洲象構(gòu)成了一個(gè)種群，A錯(cuò)誤;
B、生物進(jìn)化的基本單位是種群，B錯(cuò)誤;
C、物種是指能夠自由交配并產(chǎn)生可育后代的群體，即不存在生殖隔離，兩象群屬于同一物種，故不存在生殖隔離，C正確;
D、種群中的全部個(gè)體含有種群基因庫的全部基因，D錯(cuò)誤。
6.答案：B
解析：A、在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種子中混入少量常規(guī)種子，非轉(zhuǎn)基因作物的存在不會(huì)對(duì)害蟲生存產(chǎn)生壓力，A不符合題意；B、大面積種植轉(zhuǎn)基因作物并使用殺蟲劑會(huì)導(dǎo)致害蟲大量死亡，抗性基因頻率會(huì)越來越高，因?yàn)槟苌娴拇蠖鄶?shù)都具有抗性基因，B符合題意；C、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植也會(huì)減少轉(zhuǎn)基因作物的數(shù)量，減少對(duì)害蟲的殺傷力，C不符合題意；D、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大田周圍設(shè)置常規(guī)棉隔離帶會(huì)使一部分害蟲體內(nèi)的非抗性基因保留下來，不至于抗性基因越來越高，D不符合題意。故選B。

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