2023年高考復習第6章 生物的進化-知識點總結

第6章生物的進化第1節(jié)生物有共同祖先的證據(jù)一．達爾文的生物進化論二、地層中陳列的證據(jù)——化石1．化石的概念化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等。化石是研究生物進化最直接、最重要的證據(jù)。2．化石的作用利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過的生物的種類及其形態(tài)、結構、行為等特征。3．化石證據(jù)證實的問題(1)大量化石證據(jù)證實了生物是由原始的共同祖先經(jīng)過漫長的地質年代逐漸進化而來的。(2)大量化石證據(jù)還揭示出生物由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。三、當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據(jù)1．比較解剖學證據(jù)研究比較脊椎動物的器官、系統(tǒng)的形態(tài)和結構，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據(jù)。2．胚胎學證據(jù)(1)胚胎學的概念：研究動植物胚胎的形成和發(fā)育過程的學科。(2)脊椎動物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段，這個證據(jù)支持了人和其他脊椎動物有共同祖先的觀點。3．細胞和分子水平的證據(jù)(1)當今生物有許多共同的特征，比如都有能進行代謝、生長和增殖的細胞，細胞有共同的物質基礎和結構基礎等，這是對生物有共同祖先這一論點的有力支持。(2)不同生物的DNA和蛋白質等生物大分子的共同點，提示人們當今生物有著共同的原始祖先，其差異的大小則揭示了當今生物種類親緣關系的遠近，以及它們在進化史上出現(xiàn)的順序。[師說重難]1．對人的上肢、貓的前肢、鯨的胸鰭和蝙蝠的翼手在結構上相似性的分析(1)人的上肢、貓的前肢、鯨的胸鰭和蝙蝠的翼手，從外形來看，這些器官很不相同，但是比較它們的內(nèi)部結構，卻基本一致，它們都是由肱骨、橈骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨組成的，排列的方式也基本一致。這些器官只是在進化過程中，由于它們生活環(huán)境的不同，為適應不同的生活環(huán)境，逐漸出現(xiàn)了形態(tài)和功能上的不同。(2)從這些器官結構上的相似性可以說明，這些生物都是由共同的原始祖先進化而來的。2．比較人、魚、龜和雞胚胎發(fā)育的相同或相似性人、魚、龜和雞胚胎發(fā)育的相同或相似性說明，高等脊椎動物是由古代的某些低等脊椎動物進化而來的。也就是說，脊椎動物和人都是由共同的原始祖先進化而來的，所以它們的胚胎在發(fā)育初期十分相似。古代脊椎動物共同的原始祖先生活在水中，所以陸生脊椎動物和人在胚胎發(fā)育過程中會出現(xiàn)鰓裂。人是由有尾的動物進化而來的，所以在胚胎發(fā)育的過程中會出現(xiàn)很明顯的尾。3．細胞生物學證據(jù)和結論(1)證據(jù)①無論是原核生物還是真核生物，它們的細胞都有相似的基本結構。②原核細胞中的藍細菌和真核細胞中的葉肉細胞都有與光合作用有關的色素和酶等，它們都能進行光合作用，把光能轉化為化學能，將無機物轉化為貯藏能量的有機物。(2)結論：現(xiàn)存生物都是由共同的原始祖先進化而來的，它們有著或遠或近的親緣關系，親緣關系越近的生物之間，就具有越多的共同特征。4．分子生物學證據(jù)和結論(1)證據(jù)①DNA分子水平：大多數(shù)現(xiàn)存生物的遺傳物質都是DNA，而且它們的DNA在組成、結構和功能上有許多共同之處，不同生物的DNA在行使功能時也有許多相似之處。②基因水平：人類與猩猩、恒河猴和兔的血紅蛋白基因中部分堿基序列有一定的相似性。③蛋白質分子水平：不同生物細胞色素c的氨基酸序列也存在很高的相似度。(2)結論①不同生物之間的特征DNA序列都有一定的相似性，親緣關系越近的生物，其DNA序列的相似性越高。②不同生物之間特定的蛋白質中的氨基酸序列相似度與生物之間的親緣關系密切相關。5．歸納生物進化的規(guī)律生物的進化按照由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的順序進行。第2節(jié)自然選擇與適應的形成一．適應的普遍性和相對性1.適應的含義：一是生物的形態(tài)結構適合于完成一定的功能，二是生物的形態(tài)結構及其功能適合于該生物在一定的環(huán)境中生存和繁殖。2.適應具有普遍性和相對性。3.適應相對性的原因：適應性特征來自遺傳，即來源于可遺傳變異的逐代積累，是對之前的環(huán)境適應的結果。由于環(huán)境總是處于不斷變化之中，遺傳的穩(wěn)定性與環(huán)境之間不斷變化之間的矛盾是適應相對性的原因。二．適應是自然選擇的結果1.拉馬克的進化學說（1）內(nèi)容：①當今所有的生物都是由更古老的生物進化來的。②各種生物的適應性特征并不是自古以來就如此的，而是在進化過程中逐漸形成的。③適應的形成是由于用進廢退和獲得性遺傳。（2）意義：①否定了神創(chuàng)論和物種不變論。②歷史上第一個提出比較完整的進化學說。（3）不足：①提出的用進廢退和獲得性遺傳的觀點缺少科學證據(jù)的支持，大多來自主觀臆測。②過于強調環(huán)境的變化直接導致物種的改變，具有局限性。2.達爾文的自然選擇學說（1）主要內(nèi)容適應形成的必要條件：適應形成的必要條件：①群體中出現(xiàn)可遺傳的有利變異②環(huán)境的定向選擇（2）意義：①揭示了生物界的統(tǒng)一性是由于所有生物都有共同祖先，生物的多樣性和適應性是進化的結果。②論證了生物是不斷進化的，并且對生物進化的原因提出了合理的解釋。③使生物學第一次擺脫了神學的束縛，走上了科學的軌道。[典例]長頸鹿的長脖子產(chǎn)生的原因[典例]如圖表示長期使用一種農(nóng)藥后，害蟲種群密度的變化情況，請利用達爾文的進化論觀點分析回答下列問題：(1)A點使用農(nóng)藥之前，害蟲種群中存在很多種變異類型，說明變異是不定向的。(2)使用農(nóng)藥后，大量害蟲被殺死，但是還有部分存活，這是自然選擇的結果，這種選擇是定向的。(3)分析BC段曲線上升的原因是使用農(nóng)藥后，抗藥性弱的害蟲被殺死，抗藥性強的害蟲存活下來，這種抗藥性可以遺傳。這樣經(jīng)過農(nóng)藥的長期選擇，使得害蟲抗藥性逐漸加強。(4)該過程中，農(nóng)藥誘發(fā)了害蟲基因突變還是對害蟲的變異進行了選擇？提示：農(nóng)藥對害蟲的抗藥性變異進行定向選擇，使害蟲的抗藥性個體逐漸增加。(5)如果A點到D點為農(nóng)藥防治期，這說明在C點時，農(nóng)民在使用農(nóng)藥時可能采取了某種措施，這種措施最可能是改用了其他種類的農(nóng)藥。(6)有人提出，只要經(jīng)常更換農(nóng)藥就可以起到殺滅害蟲的目的，你同意嗎？如果不同意，你有什么好的建議？提示：經(jīng)常更換農(nóng)藥，最終只會讓害蟲產(chǎn)生更強大抗藥性。建議采用生物防治，如放養(yǎng)青蛙等。3.生物進化觀點對人類思想觀念的影響（1）批判性思維的形成；（2）進化的觀點使人們認識到人類與其他生物有著共同的祖先。人類是大自然的一員，而不是凌駕于其他物種之上的“主宰”。三、以自然選擇為核心的現(xiàn)代生物進化理論①關于遺傳和變異的研究，已經(jīng)從性狀水平深入到基因水平，人們逐漸認識到了遺傳和變異的本質。②關于適應以及物種的形成等問題的研究，已經(jīng)從以生物個體為單位，發(fā)展到以種群為基本單位。③形成了以自然選擇為核心的現(xiàn)代生物進化理論。第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成一、種群和種群基因庫1．種群(1)概念：三要素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生活在一定區(qū)域,同種生物,全部個體))[典型例題]種群是物種在自然界的存在形式，也是一個繁殖單位。下列生物群體中屬于種群的是（D）A一個湖泊中全部魚B一片森林中全部蛇C一間屋子的全部蟑螂D臥龍自然保護區(qū)中的全部大熊貓解析：種群的概念中，提到了，一個種群必須生活在同一區(qū)域，屬于同一物種，包含全部個體。一個湖泊中有多種魚；一片森林里也有多種蛇；一間屋中的全部蟑螂屬于多個種群。蟑螂大多數(shù)長相都差不多，但是仔細觀察還是能看到有所不同。當前的分類學者將蟑螂分成6000種左右，中國約有200余種，常見的室內(nèi)蟑螂有10種左右，各地有所不同。大熊貓已在地球上生存了至少800萬年，被譽為“活化石”和“中國國寶”。大熊貓是中國特有種，現(xiàn)存的主要棲息地是中國四川、陜西和甘肅的山區(qū)。2019年11月12日，2019大熊貓最新數(shù)據(jù)發(fā)布，全球圈養(yǎng)大熊貓數(shù)量達600只。(2)特點：種群是生物進化和繁殖的基本單位。2．基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因。3．基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值。[典例1]果蠅的長翅(V)和殘翅(v)由一對常染色體上的等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個體數(shù)量長期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯誤的是()A．v基因頻率降低了50%B．V基因頻率增加了50%C．雜合果蠅比例降低了50%D．殘翅果蠅比例降低了50%[解析]因該果蠅種群vv的基因型頻率為4%，由遺傳平衡定律公式算出v基因頻率＝0.2，V基因頻率＝0.8，進而計算出引入純種長翅果蠅前，基因型為vv的果蠅有0.04×20000＝800(只)，基因型為Vv的果蠅有2×0.2×0.8×20000＝6400(只)，基因型為VV的果蠅有0.8×0.8×20000＝12800(只)。再引入20000只純合長翅果蠅后，v基因頻率＝(800×2＋6400)/(40000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正確，B錯誤；因基因型為Vv、vv的果蠅數(shù)目不變，而該種群的總數(shù)增加一倍，所以Vv、vv的基因型頻率降低了50%，C、D正確。[典例2]在某一種群中，經(jīng)過調查得知，隱性性狀約占(等位基因用A、a表示)9%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別約為()A．0.9、0.82 B．0.36、0.55C．0.49、0.42 D．0.18、0.73解析：選C已知隱性性狀即aa的基因型頻率為9%，那么a基因的頻率為0.3，則A基因的頻率為1－0.3＝0.7。在理想的狀態(tài)下，運用遺傳平衡公式進行計算：AA的基因型頻率為0.7×0.7＝0.49，Aa的基因型頻率為2×0.7×0.3＝0.42?！編熣f重難】種群基因頻率的計算：(1)某基因頻率＝eq\f(該基因總數(shù),該基因及其等位基因總數(shù))×100%，即：PA＝eq\f(2PAA＋PAa,2×PAA＋PAa＋Paa)×100%Pa＝eq\f(PAa＋2Paa,2×PAA＋PAa＋Paa)×100%(A、a代表基因，PAA、PAa、Paa代表三種基因型個體數(shù))(2)設有N個個體的種群，AA、Aa、aa的個體數(shù)分別為n1、n2、n3，A、a的基因頻率分別用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型頻率分別用PAA、PAa、Paa表示，則：PA＝eq\f(2n1＋n2,2N)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,N)＋\f(1,2)×\f(n2,N)))＝PAA＋1/2PAaPa＝eq\f(2n3＋n2,2N)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n3,N)＋\f(1,2)×\f(n2,N)))＝Paa＋1/2PAa3．X染色體上基因的基因頻率的計算XY型性別決定的生物，基因在X染色體上，Y染色體上無等位基因，計算時只計X染色體上的基因數(shù)，不考慮Y染色體。ZW型性別決定也是這樣。例如，用N表示個體數(shù)，p表示XA頻率，q表示Xa頻率，則有p＝eq\f(2NXAXA＋NXAXa＋NXAY,2NXAXA＋NXAXa＋NXaXa＋NXAY＋NXaY)×100%q＝eq\f(2NXaXa＋NXAXa＋NXaY,2NXaXa＋NXAXa＋NXAXA＋NXaY＋NXAY)×100%4．利用哈代溫伯格定律，由基因頻率計算基因型頻率(1)成立前提①種群非常大；②所有雌雄個體之間自由交配；③沒有遷入和遷出；④沒有自然選擇；⑤沒有突變。(2)計算公式①設A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則p＋q＝1。1．以一對等位基因(A、a)和其組成的基因型(AA、Aa、aa)為例(N表示基因數(shù)或基因型個體數(shù))(1)A或a的基因頻率為PA＝eq\f(NA,NA＋Na)×100%Pa＝eq\f(Na,NA＋Na)×100%(2)AA或Aa或aa的基因型頻率為PAA＝eq\f(NAA,NAA＋NAa＋Naa)×100%PAa＝eq\f(NAa,NAA＋NAa＋Naa)×100%Paa＝eq\f(Naa,NAA＋NAa＋Naa)×100%2．已知調查的各種基因型的個體數(shù)，計算基因頻率即：AA的基因型頻率＝p2，Aa的基因型頻率＝2pq，aa的基因型頻率＝q2。②實例：若已知AA的基因型頻率為m，則A的基因頻率為eq\r(m)。二、種群基因頻率的變化1．可遺傳的變異來源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因重組,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(基因突變,染色體變異))統(tǒng)稱為突變))2.可遺傳的變異的形成(1)可遺傳的變異的形成：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，從而使種群中出現(xiàn)多種多樣可遺傳的變異類型。(2)可遺傳的變異的特點eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(隨機性,不定向性))(3)可遺傳的變異的結果：使種群基因頻率發(fā)生了改變。3．可遺傳的變異的利害性變異的有利和有害是相對的，是由生存環(huán)境決定的。4．種群基因突變數(shù)的計算方法某種群基因突變數(shù)＝個體基因數(shù)×突變率×個體數(shù)。三、自然選擇對種群基因頻率變化的影響1．原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應基因的頻率會下降。2．選擇的對象(1)直接作用對象：個體的表型。(2)實質：決定表型的基因。3．選擇的結果(1)生物性狀上：朝著有利變異的方向不斷進化。(2)基因上：種群的基因頻率會發(fā)生定向改變。4．進化的實質：種群基因頻率的改變。[典例1]在一次大風暴后，有人搜集了100只受傷的麻雀并飼養(yǎng)，結果活下來64只。在死去的個體中，大部分是個體比較大、變異類型特殊的，下列有關敘述正確的是()A．突變和基因重組決定生物進化的方向B．自然選擇會改變種群的基因頻率C．特殊的變異類型都是不利的D．不產(chǎn)生變異的生物才能生存[解析]突變和基因重組為生物的進化提供原材料，不決定生物進化的方向，A錯誤；自然選擇通過定向改變種群的基因頻率決定生物進化的方向，B正確；變異是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的，變異的有利和有害是相對的，由生存環(huán)境決定，C錯誤；變異是普遍存在的，產(chǎn)生有利變異的個體存活下來，產(chǎn)生不利變異的個體會被淘汰，D錯誤?！疽族e提醒】進化中的“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)生物進化是定向的。四、隔離在物種形成中的作用1．物種與隔離(1)物種eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(條件\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然狀態(tài)下,相互交配)),結果：產(chǎn)生可育后代))(2)隔離①概念：不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。②常見類型：類型發(fā)生范圍結果生殖隔離不同物種間a.不能相互交配b．即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代地理隔離同種生物使種群間不能發(fā)生基因交流2．隔離在物種形成中的作用(1)新物種的形成過程(2)結論：隔離是物種形成的必要條件。[典例1]許多年前，某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成甲、乙兩個種群，兩個種群所發(fā)生的變化如圖所示，①～⑥表示不同的變異結果。下列敘述錯誤的是()A．a(chǎn)過程表示地理隔離，經(jīng)過長期的地理隔離可能出現(xiàn)生殖隔離B．b過程表示基因重組和染色體變異，為生物進化提供原材料C．c過程可以定向改變種群的基因頻率，導致生物定向進化D．在自然狀態(tài)下，物種1和物種2相互交配可能產(chǎn)生不育后代解析：選B根據(jù)物種的形成過程可以判斷a、b、c分別為地理隔離、突變和基因重組、自然選擇，為生物進化提供原材料的是突變和基因重組，突變包括基因突變與染色體變異，A正確，B錯誤；自然選擇定向改變種群的基因頻率，決定生物進化的方向，C正確；不同物種間存在生殖隔離，D正確。[師說重難]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)生某種地質變化，兩個分開的小種群若重新相遇，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變階段。2．物種形成的兩種方式(1)漸變式此方式經(jīng)過長期的地理隔離達到生殖隔離，形成新物種。(2)爆發(fā)式此方式通過異源多倍體的染色體變異方式形成新物種，一旦出現(xiàn)，在很短時間內(nèi)即可形成生殖隔離(基因頻率改變)。3．物種形成與生物進化的關系內(nèi)容物種形成生物進化標志生殖隔離出現(xiàn)種群基因頻率改變變化后生物與原生物的關系屬于不同物種可能屬于一個物種二者關系生物進化的實質是種群基因頻率的改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，生物進化不一定會導致新物種的形成五、探究抗生素對細菌的選擇作用1．實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。2．方法步驟[典例1]探究細菌對各種抗生素藥敏程度的實驗方法如圖：將含有一定濃度不同抗生素的濾紙片放置在已接種被檢菌的固體培養(yǎng)基表面，抗生素向周圍擴散，如果抑制生長，則在濾紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈(圖中里面的圈)，結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)衡量本實驗結果的指標是_抑菌圈的大小。(2)上述圖中最有效的是_B_培養(yǎng)皿中的抗生素。(3)用上述最有效的抗生素對細菌進行處理，并測定細菌數(shù)量變化，如圖所示。據(jù)此分析：①向培養(yǎng)基中加抗生素的時刻為b點。②細菌種群的進化是定向的，而變異是_不定向的，細菌的抗藥性產(chǎn)生在環(huán)境變化之_前___(填“前”“中”或“后”)。③抗生素對細菌變異的作用不是“誘導”而是_選擇_。④盡管有抗藥性基因存在，但使用抗生素仍然能治療由細菌引起的感染，原因在于細菌種群中_____有抗藥性基因的個體占極少數(shù)_。解析：(1)根據(jù)題意分析可知，衡量本實驗結果的指標是抑菌的大小。(2)通過抑菌圈的大小來確定殺菌能力，即抑菌圈越大殺菌力越強，圖B抑菌圈最大。(3)①抗生素會使細菌中不具有抗藥性的個體大量死亡而數(shù)量下降，所以是在b點使用抗生素。②變異是不定向的，而在自然選擇下進化是定向的；由圖可知，使用該抗生素后，細菌數(shù)量并未降到零，因此細菌的抗藥性在環(huán)境變化之前就已經(jīng)產(chǎn)生了。③自然選擇對個體的表型進行選擇，而不是誘導相應性狀的出現(xiàn)。④在細菌種群中，含有抗藥性基因的個體畢竟只占少數(shù)，所以抗生素仍然能治療由細菌引起的感染。第4節(jié)協(xié)同進化與生物多樣性的形成一、協(xié)同進化1．概念2．實例eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①開花植物與傳粉動物互助互利,②捕食者與被捕食者相互選擇))3．結果：通過漫長的協(xié)同進化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，豐富多彩的基因庫，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。[典例1]不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，下列不屬于協(xié)同進化實例的是()A．獵豹捕食斑馬B．某種長有細長花矩的蘭花和生有細長口器專門為它傳粉的蛾C．草原上狼的滅絕造成鹿的數(shù)量劇增D．昆蟲的保護色越來越逼真，而它們天敵的視覺也越來越發(fā)達[解析]獵豹捕食斑馬是二者相互選擇的結果，屬于協(xié)同進化，A不符合題意；某種長有細長花矩的蘭花和生有細長口器專門為它傳粉的蛾是通過長期的協(xié)同進化形成的，B不符合題意；草原上狼的滅絕造成鹿的數(shù)量劇增不屬于協(xié)同進化，在這種情況下鹿群由于缺乏捕食者的選擇作用，很可能會退化，C符合題意；昆蟲的保護色越來越逼真，能夠避免被天敵捕食，而它們的天敵視覺也越來越發(fā)達，以方便捕食昆蟲，這是雙方在相互選擇中協(xié)同進化，D不符合題意。[師說重難]1．協(xié)同進化的實例(1)某種蘭花具有細長的花矩eq\a\vs4\al(協(xié)同),某種蛾類具有細長的吸管似的口器。(2)斑馬的奔跑速度加快eq\a\vs4\al(進化),獵豹的奔跑速度加快。(3)生物影響環(huán)境、環(huán)境影響生物：地球最早是無氧環(huán)境→厭氧生物→光合生物出現(xiàn)→空氣中有了氧氣→出現(xiàn)好氧生物。2．對協(xié)同進化的理解(1)不同物種之間的影響既包括種間互助，也包括種間競爭。任何一個物種都不是單獨進化