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“生物的进化”考点突破

时间:2022-03-30 09:52:22  浏览次数:

关于生物的进化这个专题,高考考查时多以选择题为主,具体内容为自然选择学说的主要内容、现代生物进化理论的主要内容、基因库和基因频率的概念、基因频率的计算、物种形成的原因、地理隔离和生殖隔离、生物多样性形成的原因等。考试的重点主要是现代生物进化理论的内容。

一、 达尔文的自然选择学说

自然选择的内容:过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。

核心观点:自然选择过程是适者生存、不适者被淘汰的过程;变异是不定向的,自然选择是定向的;自然选择过程是一个长期、缓慢和连续的过程。

自然选择的因素:对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。

自然选择的动力:生存斗争,包括种内斗争、种间斗争(竞争)、生物与无机环境之间的斗争。生存斗争对生物的某些个体的生存不利,但对物种的生存是有利的,并能推动生物的进化。

自然选择的结果:适者生存。

例1 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具有很强的抗药性

解析 自然选择时,对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境,生物的变异在环境改变之前就存在,有些变异对生物的生存有利,有些变异对生物的生存是不利,即变异是不定向的。自然选择的作用就是使有利变异得到保存,不利变异逐渐淘汰,从而使生物朝着对生存有利的方向发展。因此自然选择是定向的,它决定着生物的方向。所以害虫的抗药性(有利变异)不是由于杀虫剂产生的,是本身就存在的,杀虫剂(环境)起着选择作用,使抗药性害虫的数量增加,所以并不是害虫因受杀虫剂刺激而产生变异,变异在前,杀虫剂选择在后。

答案 B

二、 现代生物进化理论的基本观点

种群是生物进化的单位;突变和基因重组是产生进化的原材料;自然选择决定生物进化方向;隔离导致物种形成。

种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。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。其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的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。

例2 下列符合现代生物进化理论的叙述是()

A. 物种的形成可以不经过隔离

B. 生物进化过程的实质在于有利变异的保存

C. 基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向

D. 自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率

解析 本题考查对现代生物进化理论的理解和分析能力。新物种的形成必须要经过隔离,隔离是物种形成的必要条件,因此A选项错误;生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变,因此B选项错误;生物进化的方向是由自然选择决定,而不是基因突变产生的有利变异所决定,因此C选项错误;自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率,因此D选项正确。

答案 D

三、 基因频率和基因型频率

1. 基因频率

基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例。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%。

若某二倍体生物的某一基因位点上存在一对等位基因A和a,则该种群中相关的基因型可能有AA、Aa、aa三种,个体数分别是N1、N2、N3,种群中A的基因频率记作p,a的基因频率记作q,那么:

P=(2N1+N2)/2(N1+N2+N3)×100%

q=(2N3+N2)/2(N1+N2+N3)×100%

例3 某小岛上原有果蝇20 000只,其中基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇,且所有果蝇均可随机交配,则F1代中V的基因频率约是()

A. 43%B. 48%

C. 52%D. 57%

解析 未入侵之前VV个体有3 000只,Vv个体是11 000只,vv个体是6 000只;入侵后VV变为5000(3000+2000)只,其他类型个体不变,但总数变为22 000,则V基因频率为(5 000×2+11 000)/(22 000×2)。

答案 B

对于伴X染色体遗传,在Y染色体上往往没有该基因及其等位基因(伴Y染色体遗传中,X染色体没有该基因及其等位基因)。所以在计算基因总数时只考虑X染色体(或Y染色体)上的基因总数。

X染色体上某基因频率=该基因数/(2×女性个体数+1×男性个体数)。

例4 据调查得知,某小学的学生中基因型及比例为XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY=44%∶5%∶1%∶43%∶7%,则Xb的基因频率为()

A. 13.2% B. 5%

C. 14%D. 9.3%

解析 Xb的基因频率=(5%+2×1%+7%)/(2×44%+5%×2+2×1%+43%+7%)=9.3%。注意计算时男性只计算其中的X染色体上的基因,Y染色体不予考虑。

答案 D

2. 基因型频率

(1) 基因型频率是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例。

种群中某基因型频率=该基因型个体数/该种群的个体数×100%。

显性纯合子AA的基因型频率=A的基因频率×A的基因频率=p2(设p代表A的基因频率);

隐性纯合子aa的基因型频率=a的基因频率×a的基因频率=q2(q代表a的基因频率)。

杂合子Aa的基因型频率=2×A的基因频率×a的基因频率=2pq(A和a基因在一对同源染色体上的位置可能有两种情况,即Aa和aA)。

(2) 哈代——温伯格定律

在一个大的随即交配的种群里,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决定的,这就是哈代——温伯格定律。在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有两个(A、a)时,设p代表A的基因频率,q代表a的基因频率,则(p+q)2=p2+2pq+q2=1。其中p 2是AA基因型的频率,2pq代表杂合子Aa的基因频率,q2是aa基因型频率。

例5 一个随机交配的足够大的种群中,某一相对性状中显性性状表现型的频率是0.36,则下列说法正确的是()

A. 该种群繁殖一代后杂合子Aa的频率是0.32

B. 显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率

C. 若该种群基因库中的基因频率发生变化,说明一定会形成新物种

D. 若该种群中A基因频率为0.4,A所控制性状的个体在种群中占到40%

解析 根据题意可知,隐性个体aa的频率为0.64,则a的频率为0.8,A的频率为0.2,该种群繁殖一代后杂合子Aa的频率是2×0.2×0.8=0.32;种群的基因频率变化说明生物发生了进化,但不一定会形成新物种;若A基因频率变化为0.4,则a的频率为0.6,A所控制性状的个体(AA、Aa)在种群中所占的比例为0.42+2×0.4×0.6=0.64,即64%。

答案 A

五、 物种形成

1. 生殖隔离和地理隔离

(1) 地理隔离:只是地理上的隔离。如由于地质变迁,一个种群分成几个小种群分布在不连续的区域,使生物不能从一个区域迁移到另一个区域,小种群不能相遇,无法交配而进行基因交流。一定的地理隔离及相应区域的自然选择,可使分开的小种群朝不同方向分化,形成各自的基因库和基因频率,产生同一物种的不同亚种。分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。

(2) 生殖隔离:是指种群间的个体不能自由交配,或交配后不能产生可育后代的现象。一定的地理隔离有助于亚种的形成,进一步的地理隔离使它们的基因库和基因频率继续朝不同方向发展,形成更大的差异。若把这样的群体和最初的种群放一起,将不发生基因交流,说明它们已经和原来的种群形成了生殖屏障即生殖隔离。

(3) 地理隔离与生殖隔离的关系:如果仅有地理隔离,一旦发生某种地质变化,两个原来的小种群重新相遇,可以再融合在一起。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,能产生生物新类型或亚种,绝不可能产生新的物种。可见生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间真正的界限。生殖隔离保持了物种不可交配性,从而保证了物种的相对稳定性。不同物种间都存在生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离时期,但不一定要经过地理隔离,如植物中多倍体的形成。

2. 物种形成与生物进化

(1) 区别

生物进化:实质上是种群基因频率改变的过程,所以生物进化的标志为基因频率的改变,不论变化大小,都属于进化的范围。

物种形成:基因频率的改变至突破种的界限,形成生殖隔离,标志着新物种的形成,隔离是物种形成的必要条件,而不是生物进化的必要条件。

(2) 联系

生物发生进化,不一定形成新物种,但新物种的形成一定要经过生物进化过程

例6 下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

解析 判断是一个物种的标准是:两个种群间能否随机交配并产生可育的后代。基因频率不同只能说明生物发生了进化,不一定产生生殖隔离,形成新物种。新物种的形成一般先经过地理隔离而后产生生殖隔离,但经过地理隔离不一定就产生生殖隔离。没有地理隔离时,由于c和d基因库的差别也可产生生殖隔离。

答案 B

六、 生物多样性的形成

(1) 形成过程

生物多样性是长期自然选择的结果。地球上生物生存的环境是多种多样的,在不同的环境中自然选择的方向是不同的,不同的选择方向形成不同的生物类型,最后形成不同的物种。不同的物种,其基因库中的基因组成也是不同的,这就形成了遗传基因的多样性。

(2) 多样性的内容

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。

提醒:多样性的三个层次是密切联系的,基因多样性是形成物种和生态系统多样性的基础,反过来物种和生态系统多样性又影响基因多样性。

(3) 生物与环境的共同进化

是指生物的不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。共同进化的结果是形成了生物的多样性。

巩固训练

1. 对以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的正确理解是()

① 环境改变使生物产生适应性的变异

② 隔离是新物种形成的必要条件

③ 变异是不定向的

④ 变异是定向的

⑤ 自然选择使种群的基因频率定向改变,并决定生物进化的方向

A. ②④⑤B. ②③⑤

C. ①②④D. ①③⑤

2. 根据现代生物进化理论,下列观点中正确的是()

A. 人工培育的新物种只能生活在人工环境中

B. 生物进化的方向与基因突变的方向一致

C. 冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害

D. 受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代

3. 对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现:780名女生中患者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%

4. 关于在自然条件下,某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述,错误的是()

A. 一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境

B. 持续选择条件下,一种基因的频率可以降为0

C. 在某种条件下两种基因的频率可以相等

D. 该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关

5. 下列有关基因频率和生物进化关系的描述,正确的是()

A. 生物只要发生进化,基因频率就会改变

B. 只有在新物种形成时,才发生基因频率的改变

C. 基因频率的改变一定产生新物种

D. 生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变

6. 下列关于生物进化的叙述,正确的是()

A. 对所有物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离

B. 基因突变虽对多数个体不利,但基因突变的方向和生物进化的方向是一致的

C. 母虎和雄狮交配产下了“狮虎兽”,说明了并不是所有物种间都存在生殖隔离现象

D. 若一种群中BB个体占81%,Bb占18%,bb个体占1%,则在基因库中B的频率为90%

7. 某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用。下图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因,S表示野生敏感型基因。据图回答:

(1) R基因的出现是 的结果。

(2) 在RR基因型频率达到峰值时,RS、SS基因型频率分别为4%和1%,此时R基因的频率为 。

(3) 1969年中期RR基因型几近消失,表明在的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力。

(4) 该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中,最终频率最高的基因是,原因是。

参考答案 1. B 2. D 3. C 4. D 5. A 6. D 7. (1) 基因突变 (2) 97% (3) 不再使用杀虫剂 低 (4) SS 在不使用杀虫剂环境下,持续的选择作用使R基因频率越来越低

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