2024年高中生物新教材同步必修第二冊 第6章　第3節(jié)　第1課時　種群基因組成的變化及探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用含答案

2024年高中生物新教材同步必修第二冊第6章第3節(jié)第1課時種群基因組成的變化及探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用含答案第3節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成第1課時種群基因組成的變化及探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.解釋種群、基因庫和基因頻率的概念。2.闡明生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。一、種群和種群基因庫1．種群的概念及特點(diǎn)(1)概念：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合。如一片樹林中的全部獼猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一個種群。(2)特點(diǎn)：種群是生物進(jìn)化的基本單位，種群中的雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因遺傳給后代。種群也是生物繁殖的單位。2．基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。3．基因頻率(1)概念：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。(2)計算：基因頻率＝eq\f(種群中某基因的總數(shù),該基因及其等位基因的總數(shù))×100%。(3)影響因素：突變、選擇、遷移等。判斷正誤(1)一個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象是個體的表型()答案(1)×(2)×(3)×(4)√解析(1)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，叫作基因頻率。(2)在環(huán)境條件保持穩(wěn)定的前提條件下，種群的基因頻率可能受基因突變、遷入和遷出等因素的影響而發(fā)生變化。(3)若親子代間基因頻率不變，基因型頻率也可能發(fā)生改變，如Aa自交，基因頻率不變，但基因型頻率發(fā)生改變。任務(wù)一：用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化某樺尺蛾種群中，黑色體色的基因?yàn)镾，淺色體色的基因?yàn)閟，抽樣調(diào)查100個個體，測得基因型為SS、Ss、ss的個體數(shù)分別為10個、20個、70個。假設(shè)該樺尺蛾種群非常大、所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代、沒有遷入和遷出、不同體色的個體生存和繁殖的機(jī)會是均等的、基因S和s都不產(chǎn)生突變等。根據(jù)孟德爾的分離定律計算并回答問題：(1)該種群產(chǎn)生的S配子和s配子的比值各是多少？子一代基因型頻率是多少？提示S配子占20%，s配子占80%。子一代基因型頻率：SS占4%，Ss占32%，ss占64%。(2)子一代種群的基因頻率各是多少？提示子一代種群的基因頻率S占20%，s占80%。(3)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？請完成下表。親代基因型的比值SS(10%)Ss(20%)ss(70%)配子的比值S(10%)S(10%)s(10%)s(70%)子一代基因型頻率SS(4%)Ss(32%)ss(64%)子一代基因頻率S(20%)s(80%)子二代基因型頻率SS(4%)Ss(32%)ss(64%)子二代基因頻率S(20%)s(80%)提示子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率與子一代一樣。易錯警示(1)影響基因頻率的因素不只是環(huán)境，還有突變、生物的遷移等。(2)基因頻率不改變，基因型頻率不一定保持不變。如雜合子Aa自交后代，基因頻率不變，而基因型頻率改變。1．(2023·安徽蕪湖高一檢測)下列關(guān)于基因庫的描述，錯誤的是()A．基因庫是一個種群的全部個體所含的全部基因B．生物個體總是要死亡的，但基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳C．種群中每個個體都含有種群基因庫中的全部基因D．基因突變可能改變基因庫的組成答案C解析種群是生物繁殖的基本單位，所以基因庫不會因個體死亡而消失，會代代相傳，B正確；由于不同個體之間在基因上具有差異，所以每個個體不可能含有種群基因庫中的全部基因，C錯誤；可遺傳的變異均可能改變基因庫的組成，D正確。2．(2023·河北石家莊高一月考)現(xiàn)有一個由AA、Aa、aa三種基因型個體組成的動物種群，已知該種群中具有繁殖能力的個體之間通過隨機(jī)交配進(jìn)行繁殖，而aa個體不具有繁殖能力。該種群繁殖一代，若子代中AA∶Aa∶aa＝9∶6∶1，則親代中AA、Aa和aa的數(shù)量比可能為()A．4∶3∶4 B．5∶5∶1C．6∶2∶3 D．4∶1∶4答案B解析設(shè)親代具有繁殖能力的個體中AA的比例為x，則Aa的比例為1－x，產(chǎn)生的配子A的比例為x＋(1－x)/2＝(1＋x)/2，a配子的比例為(1－x)/2，隨機(jī)交配的后代中，AA所占的比例為[(1＋x)/2]2＝9/16，可求得x＝1/2，即該種群具有繁殖能力的個體中AA和Aa所占比例均為1/2，但親本中aa的數(shù)量無法計算，故選項(xiàng)B符合題意。二、種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響1．種群基因頻率的變化(1)原因：基因突變。(2)可遺傳變異的來源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(突變\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基因突變,染色體變異)),基因重組))(3)可遺傳變異的形成、特點(diǎn)和作用①形成：a.基因突變產(chǎn)生新的等位基因；b.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。②特點(diǎn)：隨機(jī)的、不定向的。③作用：只是提供生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。(4)變異的有利和有害是相對的，是由生存環(huán)境決定的。2．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(jī)會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)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(jī)會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會下降。(2)結(jié)果：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。判斷正誤(1)從根本上講，沒有突變，就沒有生物的進(jìn)化()(2)突變具有低頻性，不能為生物進(jìn)化提供原材料()(3)有害突變不能成為生物進(jìn)化的原材料()(4)所有變異都不能決定生物進(jìn)化的方向，但都能提供進(jìn)化的原材料()(5)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因型頻率的改變()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×解析(2)突變和基因重組為生物的進(jìn)化提供原材料。(3)突變的有利和有害是相對的，都可以為生物的進(jìn)化提供原材料。(4)不可遺傳的變異不能為生物的進(jìn)化提供原材料。(5)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。任務(wù)二：探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響根據(jù)教材“探究·實(shí)踐”提供的資料，回答下列問題：(1)樹干變黑對樺尺蛾淺色個體的出生率有影響嗎？為什么？提示有影響；樹干變黑后，許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食，導(dǎo)致其個體數(shù)量減少，影響出生率。(2)在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表型？為什么？提示直接受選擇的是表型；因?yàn)樘鞌晨吹降氖菢宄叨甑捏w色(表型)，而不是控制體色的基因。(3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，樺尺蛾種群發(fā)生進(jìn)化了嗎？判斷的依據(jù)是什么？提示樺尺蛾種群發(fā)生了進(jìn)化；依據(jù)是樺尺蛾種群的基因頻率發(fā)生了改變。(4)根據(jù)資料分析，決定樺尺蛾進(jìn)化方向的是什么？為什么？提示自然選擇。在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機(jī)會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)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(jī)會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會下降。有關(guān)基因頻率與進(jìn)化的分析和總結(jié)(1)影響種群基因頻率變化的因素①外因：自然選擇。②內(nèi)因：基因突變和部分染色體變異如缺失和重復(fù)等能直接引起基因頻率的變化；基因重組只改變了基因型頻率，在自然選擇的作用下淘汰部分個體后可引起基因頻率的變化。(2)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(3)進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。(4)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)化的方向是定向的。3．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．種群基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化B．生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變C．只有在新物種形成時，才發(fā)生基因頻率的改變D．生物性狀的改變一定引起生物的進(jìn)化答案B解析生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，所以種群基因頻率發(fā)生改變一定會引起生物的進(jìn)化，A錯誤，B正確；只要生物發(fā)生了進(jìn)化，就會發(fā)生基因頻率的改變，但不一定形成新物種，C錯誤；生物的性狀受基因和外界環(huán)境的共同作用，性狀改變，基因不一定改變，故基因頻率不一定改變，生物也不一定進(jìn)化，D錯誤。4．在19世紀(jì)中葉以前，英國曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾幾乎都是淺色型(ss)的，隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排出的煤煙逐漸將樹皮熏成黑褐色，到了20世紀(jì)中葉，黑色型(S_)的樺尺蛾成了常見類型。下列與此相關(guān)的敘述正確的是()A．自然選擇的方向發(fā)生了改變，所以自然選擇是不定向的B．樺尺蛾種群進(jìn)化過程中接受選擇的是各種基因型的個體C．該地區(qū)樺尺蛾種群進(jìn)化過程中Ss的基因型頻率不會改變D．長時間的環(huán)境污染導(dǎo)致s基因定向突變成S基因答案B解析自然選擇是定向的，A錯誤；自然選擇直接作用于個體的表型，選擇的是各種基因型的個體，B正確；基因型為Ss的個體對應(yīng)的表型為黑色，適應(yīng)環(huán)境，通過選擇，其基因型頻率增加，C錯誤；基因突變是不定向的，D錯誤。

三、探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用1．實(shí)驗(yàn)原理：一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)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3．注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將耐藥菌、培養(yǎng)基、紙片等進(jìn)行高溫滅菌處理，防止對環(huán)境造成污染。判斷正誤(1)細(xì)菌在抗生素的誘導(dǎo)作用下產(chǎn)生了抗藥性基因()(2)本實(shí)驗(yàn)所使用的涂布器、培養(yǎng)皿等都要進(jìn)行滅菌處理()答案(1)×(2)√任務(wù)三：探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用根據(jù)教材“探究·實(shí)踐”，回答下列問題：(1)為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？提示抗生素能夠殺死細(xì)菌，在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低，可能存在具有耐藥性的細(xì)菌，因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌。(2)在本實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利還是有害的？你怎么理解變異是有利還是有害的？提示在本實(shí)驗(yàn)條件下，耐藥菌產(chǎn)生的變異一般來說是有利的；在特定環(huán)境中，有利于生物生存和繁殖的變異就是有利變異。(3)濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如，有人生病時覺得去醫(yī)院很麻煩，就直接吃抗生素；有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動物飼料中。你認(rèn)為這些做法會有什么后果？提示濫用抗生素會使病菌的抗藥基因不斷積累，抗藥性不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致抗生素藥物失效。5．(2022·廣東珠海高一期末)一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細(xì)菌，但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生耐藥性。下列關(guān)于“探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用”實(shí)驗(yàn)的說法中，錯誤的是()A．放置不含抗生素的紙片起對照作用B．在本實(shí)驗(yàn)條件下，細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的變異是有利變異C．從抑菌圈邊緣的菌落挑取細(xì)菌繼續(xù)培養(yǎng)，重復(fù)幾代，抑菌圈的直徑會逐漸增大D．本實(shí)驗(yàn)說明抗生素對細(xì)菌有選擇作用答案C解析探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用，自變量為是否使用抗生素，故放置不含抗生素的紙片，屬于對照組，起對照作用，A正確；重復(fù)幾代，細(xì)菌的抗藥性越來越強(qiáng)，抑菌圈的直徑會逐漸減小，C錯誤；隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加，抑菌圈逐漸減小，說明抗生素能定向選擇耐藥菌，D正確。題組一種群和種群基因庫1．下列與種群有關(guān)的敘述，不正確的是()A．一片樹林中的全部獼猴是一個種群B．基因型頻率是指在一個種群基因庫中，某種基因型的個體數(shù)在種群個體總數(shù)中所占的比值C．一個種群的基因庫在代代相傳中得以保留和發(fā)展D．種群的基因頻率是恒定不變的答案D解析可遺傳的變異、自然選擇等可使種群的基因頻率發(fā)生改變，D錯誤。2．(2021·廣東，8)兔的脂肪白色(F)對淡黃色(f)為顯性，由常染色體上一對等位基因控制。某兔群由500只純合白色脂肪兔和1500只淡黃色脂肪兔組成，F(xiàn)、f的基因頻率分別是()A．15%、85% B．25%、75%C．35%、65% D．45%、55%答案B解析由題意可知，該兔種群由500只純合白色脂肪兔(FF)和1500只淡黃色脂肪兔(ff)組成，故F的基因頻率＝F/(F＋f)×100%＝(500×2)/(2000×2)×100%＝25%，f的基因頻率＝1－25%＝75%，B正確。3．(2023·江蘇揚(yáng)州高一期末)某生物興趣小組抽樣調(diào)查的200人中，各種基因型的人數(shù)情況如表所示，則這200人中，b的基因頻率為()基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY人數(shù)781487030A.85% B．30%C．20% D．15%答案C解析X染色體上b基因的數(shù)量是14＋8×2＋30＝60，B、b基因的數(shù)量共為78×2＋14×2＋8×2＋70＋30＝300。b的基因頻率為60÷300×100%＝20%，C正確。題組二種群基因頻率的變化及自然選擇對種群基因頻率變化的影響4．(2023·河北保定高一聯(lián)考)下列哪項(xiàng)對種群的基因頻率沒有直接影響()A．自然選擇 B．遷入和遷出C．基因突變 D．隨機(jī)交配答案D解析自然選擇、遷入和遷出、基因突變都是影響種群基因頻率變化的因素，隨機(jī)交配不影響種群基因頻率的變化。5．達(dá)爾文曾明確指出，可遺傳的變異提供了生物進(jìn)化的原材料。下列有關(guān)生物進(jìn)化的說法，不正確的是()A．可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染色體變異B．基因突變是生物變異的根本來源，但有害突變一般不能為生物進(jìn)化提供原材料C．突變產(chǎn)生的新基因，經(jīng)有性生殖過程中的基因重組，為進(jìn)化提供豐富的原材料D．種群基因頻率改變的快慢與基因控制的性狀與環(huán)境適應(yīng)的程度有關(guān)答案B解析有害突變和有利突變均屬于可遺傳變異，都可為生物進(jìn)化提供原材料，B錯誤。6．有翅昆蟲有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下來，但在經(jīng)常遭到暴風(fēng)雨襲擊的島嶼，具有這種突變類型的昆蟲因不能飛行，未被大風(fēng)吹到海里淹死而存活下來。這一事實(shí)說明()A．突變的有利和有害是絕對的B．突變多數(shù)是有利的C．突變的利弊與環(huán)境有很大關(guān)系D．突變多數(shù)是有害的答案C解析由題干信息可推知，突變的有利和有害不是絕對的，由生物生存的環(huán)境決定，C符合題意。題組三探究抗生素對細(xì)菌的選擇作用7．隨著全球范圍內(nèi)抗生素的廣泛和大量使用，抗藥細(xì)菌不斷出現(xiàn)，它可以通過多種途徑對抗生素產(chǎn)生抗性，抗生素在不久的將來有可能成為一堆廢物。請分析抗生素對細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生所起的作用()A．抗生素的不斷使用，使細(xì)菌逐漸適應(yīng)而產(chǎn)生抗藥性B．細(xì)菌的變異是不定向的，抗生素對細(xì)菌進(jìn)行了定向選擇C．細(xì)菌的變異是定向的，抗生素對細(xì)菌進(jìn)行了定向選擇D．抗生素使細(xì)菌產(chǎn)生了定向變異答案B8．(2022·廣東，14)白車軸草中有毒物質(zhì)氫氰酸(HCN)的產(chǎn)生由H、h和D、d兩對等位基因決定，H和D同時存在時，個體產(chǎn)HCN，能抵御草食動物的采食。如圖表示某地不同區(qū)域白車軸草種群中有毒個體比例，下列分析錯誤的是()A．草食動物是白車軸草種群進(jìn)化的選擇壓力B．城市化進(jìn)程會影響白車軸草種群的進(jìn)化C．與鄉(xiāng)村相比，市中心種群中h的基因頻率更高D．基因重組會影響種群中H、D的基因頻率答案D解析分析題意可知，草食動物能采食白車軸草，故草食動物是白車軸草種群進(jìn)化的選擇壓力，A正確；分析題中曲線可知，從市中心到市郊和鄉(xiāng)村，白車軸草種群中產(chǎn)HCN個體比例增加，說明城市化進(jìn)程會影響白車軸草的進(jìn)化，B正確；與鄉(xiāng)村相比，市中心種群中產(chǎn)HCN個體的比例小，即基因型為D_H_的個體所占比例小，d、h的基因頻率更高，C正確；基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合，基因重組不會影響種群的基因頻率，D錯誤。9．(2021·廣東，10)孔雀魚雄魚的魚身具有艷麗的斑點(diǎn)，斑點(diǎn)數(shù)量多的雄魚有更多機(jī)會繁殖后代，但也容易受到天敵的捕食。關(guān)于種群中雄魚的平均斑點(diǎn)數(shù)量，下列推測錯誤的是()A．缺少天敵，斑點(diǎn)數(shù)量可能會增多B．引入天敵，斑點(diǎn)數(shù)量可能會減少C．天敵存在與否決定斑點(diǎn)數(shù)量相關(guān)基因的變異方向D．自然環(huán)境中，斑點(diǎn)數(shù)量增減對雄魚既有利也有弊答案C解析缺少天敵的環(huán)境中，孔雀魚的斑點(diǎn)數(shù)量逐漸增多，原因是孔雀魚群體中斑點(diǎn)數(shù)量多的雄性個體體色艷麗易吸引雌性個體，從而獲得更多的交配機(jī)會，導(dǎo)致群體中該類型個體的數(shù)量增多，A正確；引入天敵的環(huán)境中，斑點(diǎn)數(shù)量多的雄魚容易受到天敵的捕食，數(shù)量減少，而斑點(diǎn)數(shù)量少的雄魚獲得更多交配機(jī)會，導(dǎo)致群體中斑點(diǎn)數(shù)量減少，B正確；生物的變異是不定向的，故天敵存在與否不能決定斑點(diǎn)數(shù)量相關(guān)基因的變異方向，C錯誤。10．鐮狀細(xì)胞貧血由基因突變引起，其致病基因?yàn)殡[性基因(用a表示)。只有隱性純合子才會發(fā)病，攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力高于正常人。在非洲某些瘧疾流行的地區(qū)，攜帶者比例在20%左右；現(xiàn)在美洲黑人中攜帶者的比例已降到了8%。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率大約為30%B．美洲黑人中a基因頻率的下降是自然選擇的結(jié)果C．非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細(xì)胞貧血基因攜帶者的比例可能會增加D．在一定外界條件下，有害的突變基因可轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣幕虼鸢窤解析根據(jù)題干信息無法計算出非洲瘧疾流行地區(qū)a基因的基因頻率，A錯誤；非洲瘧疾流行地區(qū)，鐮狀細(xì)胞貧血基因攜帶者不發(fā)病，且對瘧疾的抵抗力更高，更適應(yīng)環(huán)境，所以其所占比例可能會增加，C正確。11．選擇系數(shù)是表征某基因型在特定環(huán)境中不利于生存程度的指標(biāo)，即某基因型的個體在某環(huán)境中適應(yīng)性越差，選擇系數(shù)越大。下列有關(guān)說法正確的是()A．同一基因型的個體在不同環(huán)境中選擇系數(shù)一般不同B．若某基因型的選擇系數(shù)不變，相關(guān)基因頻率不變C．某基因型的選擇系數(shù)越大，相關(guān)基因頻率變化越慢D．環(huán)境通過直接作用于基因型來選擇淘汰選擇系數(shù)大的基因型個體答案A解析不同環(huán)境對生物的選擇作用不同，同一基因型的個體在不同環(huán)境中的適應(yīng)性不同，則選擇系數(shù)一般不同，A正確；若某基因型的選擇系數(shù)不變，只能說明其在該環(huán)境中的適應(yīng)性不變，不能說明相關(guān)基因頻率不變，B錯誤；某基因型的選擇系數(shù)越大，說明越容易被該環(huán)境淘汰，相關(guān)基因頻率變化越快，C錯誤；環(huán)境直接作用的是表型，D錯誤。12．(2023·河北保定高一質(zhì)檢)某果蠅種群中的個體自由交配，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時間段都經(jīng)歷多代繁殖過程，定期隨機(jī)抽取100個個體，測得基因型為AA、aa的個體數(shù)量變化曲線如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．在Ⅰ時間段內(nèi)，A的基因頻率是40%B．在Ⅱ時間段內(nèi)，出現(xiàn)的變化是基因突變造成的C．在Ⅰ→Ⅲ時間段內(nèi)，該果蠅種群發(fā)生了進(jìn)化D．同一基因型個體在不同時期適應(yīng)環(huán)境的能力是不同的答案B解析在Ⅰ時間段內(nèi)，A的基因頻率是40%，a的基因頻率是60%，A正確；在Ⅱ時間段內(nèi)，出現(xiàn)的變化是自然選擇造成的，B錯誤；生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，在Ⅰ→Ⅲ時間段內(nèi)，A和a的基因頻率發(fā)生了改變，說明種群發(fā)生了進(jìn)化，C正確。13．果蠅是常用于遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料，據(jù)資料顯示，果蠅約有104對基因，現(xiàn)有一黑腹果蠅的野生種群，約有107個個體。請分析回答下列問題：(1)經(jīng)觀察，該種群中果蠅有多種多樣的基因型，分析其產(chǎn)生原因，是在突變過程中產(chǎn)生了__________，經(jīng)有性生殖過程中的________產(chǎn)生多種多樣的基因型，使種群中產(chǎn)生了大量可遺傳的________，它們都能為生物進(jìn)化提供________。(2)假定該種群中每個基因的突變率都是10－5，那么在該種群中每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)約是________個。(3)隨機(jī)從該種群中抽出100只果蠅，測知基因型為AA(灰身)的個體35只，基因型為Aa(灰身)的個體60只，基因型為aa(黑身)的個體5只，則A基因的基因頻率為________，a基因的基因頻率為___________________________________________________________________。(4)通過對果蠅及其他生物進(jìn)行遺傳學(xué)研究，可得出生物進(jìn)化的基本單位是______________，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是______________________________。答案(1)等位基因基因重組變異原材料(2)2×106(3)65%35%(4)種群種群基因頻率的改變解析(1)突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料，基因突變產(chǎn)生等位基因，基因重組會使生物的基因型產(chǎn)生多樣性。(2)由于每個個體含有約2×104個基因，每個基因的突變率為10－5，而整個種群中含有的個體數(shù)約為107，所以基因突變數(shù)目約為2×104×10－5×107＝2×106(個)。(3)A基因的基因頻率＝eq\f(2AA＋Aa,2AA＋Aa＋aa)×100%＝eq\f(2×35＋60,2×100)×100%＝65%，則a基因的基因頻率為35%。14．(2023·江蘇連云港高一月考)某害蟲的抗藥型(R)對敏感型(r)為顯性，如表為在T1、T2和T3時間點(diǎn)，害蟲種群中RR、Rr和rr的基因型頻率。T1～T2時間段，對該種群施用殺蟲劑。T2～T3時間段，該種群度過越冬期。請據(jù)表回答下列問題：時間點(diǎn)基因型頻率T1T2T3RR0.050.600.05Rr0.350.300.15rr0.600.100.80(1)R與r基因的本質(zhì)區(qū)別是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)T1時害蟲種群中R的基因頻率為________，施用殺蟲劑后，R基因頻率________(填“上升”“下降”或“不變”)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)殺蟲劑和冬季條件對害蟲的選擇作用______(填“相同”或“相反”)，據(jù)表提出有效降低害蟲抗藥性的具體措施：__________________________________________________________(答出一點(diǎn)即可)。答案(1)脫氧核苷酸的排列順序不同(2)22.5%上升在殺蟲劑的作用下，敏感型個體被淘汰，抗藥型個體有更多的機(jī)會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因(R)的頻率會不斷提高(3)相反在越冬期前施用殺蟲劑解析(2)T1時害蟲種群中R的基因頻率為(0.05＋1/2×0.35)×100%＝22.5%；施用殺蟲劑后，R的基因頻率＝(0.60＋1/2×0.30)×100%＝75%，R的基因頻率上升。(3)殺蟲劑的使用使R的基因頻率上升，而越冬導(dǎo)致R的基因頻率下降，說明殺蟲劑和冬季條件對害蟲的選擇作用相反。據(jù)表提出有效降低害蟲抗藥性的具體措施為在越冬期前施用殺蟲劑，既可以殺蟲，又可以降低害蟲的抗藥基因頻率。第2課時隔離在物種形成中的作用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握物種、隔離等相關(guān)概念。2.說明隔離在物種形成中的作用。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。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)常見類型項(xiàng)目類型發(fā)生范圍結(jié)果生殖隔離不同物種間①不能相互交配；②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3.新物種的形成過程eq\x(地理隔離)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①不同種群出現(xiàn)不同的突變和基因重組,②不同種群間不能發(fā)生基因交流))↓eq\x(自然選擇)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①食物和棲息條件互不相同,②自然選擇對不同種群基因頻率的改變所起的作用有差別))↓eq\x(生殖隔離)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(種群的基因庫形成明顯的差異，并逐漸出現(xiàn)生殖隔離，從而形成不同的物種))4．隔離在物種形成中的作用：隔離是物種形成的必要條件。判斷正誤(1)二倍體西瓜和四倍體西瓜通過雜交可產(chǎn)生三倍體西瓜，因此二倍體西瓜和四倍體西瓜是同一物種()(2)不同種群間的個體不能進(jìn)行基因交流，說明種群間存在生殖隔離()(3)交配后能產(chǎn)生后代的一定是同一物種()(4)生物進(jìn)化了一定會形成新物種()(5)種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因()(6)新物種的形成一定經(jīng)過地理隔離()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×解析(1)二倍體西瓜和四倍體西瓜雜交產(chǎn)生三倍體西瓜，三倍體西瓜不育，因此二倍體西瓜和四倍體西瓜是兩個物種。(2)地理隔離也會導(dǎo)致不同種群間的個體不能進(jìn)行基因交流。(3)交配后能產(chǎn)生可育后代的是同一物種。(4)進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，不一定會形成新物種。(6)新物種的形成不一定經(jīng)過地理隔離，如四倍體西瓜的形成。任務(wù)：隔離在物種形成中的作用結(jié)合教材“思考·討論”，回答下列問題：(1)南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，在不同島嶼上形成不同種群，在自然狀態(tài)下，這些不同種群之間能進(jìn)行基因交流嗎？為什么？提示不能；因?yàn)榇嬖诘乩砀綦x。(2)不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？為什么？提示不一樣；因?yàn)橥蛔兪请S機(jī)發(fā)生的，具有不定向性。(3)對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？提示不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。(4)研究表明，后來即使將不同島嶼上的地雀種群混合飼養(yǎng)，它們之間也不能繁殖，為什么？提示因?yàn)樗鼈冎g已存在生殖隔離，已進(jìn)化為不同物種。(5)通過地雀的形成過程，說明物種形成需要以下環(huán)節(jié)：①突變和基因重組為生物的進(jìn)化提供原材料。②自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。③隔離是物種形成的必要條件。生殖隔離的出現(xiàn)意味著新物種的產(chǎn)生。(6)物種的形成必須經(jīng)過地理隔離嗎？能否在短時間內(nèi)就形成生殖隔離？請舉例說明。提示物種的形成不一定經(jīng)過地理隔離；能在短時間內(nèi)就形成生殖隔離，如用秋水仙素處理萌發(fā)的二倍體西瓜幼苗即可獲得四倍體西瓜，四倍體西瓜是新物種，其形成過程未經(jīng)過地理隔離。1．物種和種群的比較項(xiàng)目種群物種概念生活在一定區(qū)域的同種生物全部個體的集合。種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位。同一種群內(nèi)的個體之間可以進(jìn)行基因交流在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖，并能夠產(chǎn)生可育后代的一群生物個體范圍較小范圍內(nèi)的同種生物的所有個體由分布在不同區(qū)域內(nèi)的同種生物的許多種群組成判斷標(biāo)準(zhǔn)①種群必須具備“三同”，即同一時間、同一地點(diǎn)、同一物種；②同一物種的不同種群不存在生殖隔離，交配能夠產(chǎn)生可育后代①主要是具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和在自然條件下能自由交配并且產(chǎn)生可育后代(無生殖隔離)；②不同物種之間存在生殖隔離聯(lián)系①一個物種可以包括許多種群；②同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發(fā)展下去可成為不同的亞種，進(jìn)而可形成多個新物種2.物種形成的三個環(huán)節(jié)3．物種形成的三大模式4．“新物種”必須具備兩個條件(1)與原物種間已形成生殖隔離(不能雜交或能雜交但后代不育)。(2)物種必須是可育的。如三倍體無子西瓜、騾均不可稱為“物種”，因?yàn)樗鼈兙恰安挥钡模谋扼w西瓜相對于二倍體西瓜則是“新物種”，因?yàn)樗c二倍體西瓜雜交產(chǎn)生的子代(三倍體西瓜)不育，意味著二者之間已產(chǎn)生生殖隔離，故已成為另一類物種。5．物種形成與生物進(jìn)化的關(guān)系內(nèi)容物種形成生物進(jìn)化標(biāo)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(guān)系屬于不同物種可能屬于同一個物種二者關(guān)系生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率改變，這種改變可大可小，不一定會突破物種的界限，生物進(jìn)化不一定導(dǎo)致新物種的形成1．下列有關(guān)物種的敘述，正確的是()①不同種群的生物肯定不屬于同一個物種②物種是具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，能相互交配且產(chǎn)生可育后代的一群生物個體③隔離是形成新物種的必要條件④只要有地理隔離就能形成新物種A．①②③ B．②③④C．②③ D．①②③④答案C解析不同種群的生物可能屬于同一個物種，如生活在兩個池塘的鯉魚，①錯誤；具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，能相互交配且產(chǎn)生可育后代的一群生物個體是一個物種，②正確；隔離是形成新物種的必要條件，產(chǎn)生生殖隔離是形成新物種的標(biāo)志，③正確；在物種形成過程中必須有生殖隔離，不一定有地理隔離，④錯誤。2．(2023·江蘇淮安高一統(tǒng)考)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對加拉帕戈斯群島上13種地雀形成過程的解釋是()A．地理隔離→基因突變→自然選擇→物種形成B．地理隔離→自然選擇→突變和基因重組→物種形成C．地理隔離→自然選擇→突變和基因重組→生殖隔離→物種形成D．地理隔離→突變和基因重組→自然選擇→生殖隔離→物種形成答案D題組一物種及隔離的概念1．下列關(guān)于物種和種群的說法，錯誤的是()A．同一種群一般不存在地理隔離B．同一物種可包括多個種群C．同一物種不存在隔離D．不同物種一定存在生殖隔離答案C解析同一物種不存在生殖隔離，但可能存在地理隔離，C錯誤。2．(2023·廣東珠海高一期末)獅與虎屬于兩個不同的物種，在自然狀態(tài)下一般不能自由交配，即使交配成功，產(chǎn)生的后代——獅虎獸也是不可育的，這種現(xiàn)象在生物學(xué)上稱為()A．地理隔離 B．生殖隔離C．誘變育種 D．無性繁殖答案B解析生殖隔離是指不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代，由于獅與虎在自然狀態(tài)下一般不能自由交配，即使交配成功，產(chǎn)生的后代獅虎獸也是不可育的，該現(xiàn)象稱為生殖隔離。3．下列現(xiàn)象屬于生殖隔離的是()①動物因?yàn)榍笈挤绞胶头敝称诓煌斐刹荒芙慌洧谥参镆蜷_花季節(jié)和形態(tài)不同而不能雜交③產(chǎn)生的雜種后代沒有生育能力A．①②B．①③C．①②③D．②③答案C解析生殖隔離是指不同物種間的個體不能自由交配或交配后不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。①②都屬于種群間的個體不能自由交配的情形，③則屬于不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。它們都是生殖隔離的情況之一，C正確。題組二隔離在物種形成中的作用4．生活在某大峽谷的松鼠被一條河流分隔成了兩個種群，南北岸的松鼠經(jīng)過大約一萬年的演變，在形態(tài)和體色方面發(fā)生了明顯的差異。下列敘述不符合“以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論”觀點(diǎn)的是()A．突變和基因重組，為松鼠的進(jìn)化提供原材料B．兩個種群形態(tài)和體色的差異，是種群基因頻率定向改變的結(jié)果C．河流的阻隔使南北岸松鼠的基因交流受阻，導(dǎo)致基因庫差異加大D．兩岸食物和棲息條件的不同，導(dǎo)致兩個種群基因突變的方向不同答案D解析基因突變是不定向的，兩岸食物和棲息條件的不同，對不定向的基因突變起到了定向選擇的作用，并不誘導(dǎo)突變的產(chǎn)生，D錯誤。5．多年前，某地的鳉魚通過縱橫交錯的小溪往返于湖泊a、b、c、d之間。之后氣候干旱，小溪消失(如圖所示)?，F(xiàn)將a、b兩湖的鳉魚雜交，能產(chǎn)生后代，但后代高度不育。下列有關(guān)敘述正確的是()A．所有的變異都可為鳉魚的進(jìn)化提供可選擇的原材料B．現(xiàn)在a、b兩湖的鳉魚之間存在地理隔離，屬于同一物種的兩個種群C．各湖泊的環(huán)境互不相同，自然選擇對不同種群基因頻率的改變所起的作用有差異D．若c、d兩個湖泊的環(huán)境始終相同，則兩個湖泊中的鳉魚產(chǎn)生的突變情況相同答案C解析可遺傳變異可以為生物進(jìn)化提供原材料，環(huán)境引起的不可遺傳變異不可以為生物進(jìn)化提供原材料，A錯誤；由題干信息可知，a、b兩湖的鳉魚雜交，能產(chǎn)生后代，但后代高度不育，因此a、b兩湖的鳉魚存在生殖隔離，為兩個物種，B錯誤；突變具有不定向性，即使環(huán)境相同，不同種群的突變的情況也會有差異，D錯誤。6．如圖表示生物新物種形成的基本環(huán)節(jié)，下列對圖示分析不正確的是()A．a(chǎn)表示基因突變和基因重組，為生物進(jìn)化提供原材料B．b表示生殖隔離，生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志C．c表示新物種形成，與原物種不能進(jìn)行基因交流D．d表示地理隔離，新物種形成不一定需要地理隔離答案A解析a表示突變和基因重組，為生物進(jìn)化提供原材料，A錯誤。7．某小島上生活著兩種棕櫚科植物。研究認(rèn)為：在200萬年前，它們的共同祖先遷移到該島時，一部分生活在pH較高的石灰?guī)r上，開花較早；另一部分生活在pH較低的火山灰上，開花較晚。由于花期不同，不能相互授粉，經(jīng)過長期演變，最終形成兩個不同的物種。下列有關(guān)分析正確的是()A．新物種的形成都必須要經(jīng)過長期的地理隔離B．花期不同阻止了基因交流，最終形成了生殖隔離C．基因突變產(chǎn)生新的等位基因，導(dǎo)致種群基因頻率定向改變D．若將這兩種植物種植在相同環(huán)境中，它們能雜交產(chǎn)生可育后代答案B解析物種的形成不一定經(jīng)過長期的地理隔離，如秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗形成四倍體西瓜，A錯誤；由于花期不同，不能相互授粉，不能進(jìn)行基因交流，最終形成了生殖隔離，B正確；基因突變產(chǎn)生新的等位基因，基因突變具有不定向性，自然選擇會導(dǎo)致基因頻率的定向改變，從而引起生物進(jìn)化，C錯誤；不同物種存在生殖隔離，即使把它們種植在相同環(huán)境中，也不會產(chǎn)生可育后代，D錯誤。8．(2022·浙江1月選考，16)峽谷和高山的阻隔都可能導(dǎo)致新物種形成。兩個種的羚松鼠分別生活在某大峽谷的兩側(cè)，它們的共同祖先生活在大峽谷形成之前；某高山兩側(cè)間存在有限的“通道”，陸地蝸牛和很多不能飛行的昆蟲可能會在“通道”處形成新物種。下列分析不合理的是()A．大峽谷分隔形成的兩個羚松鼠種群間難以進(jìn)行基因交流B．能輕易飛越大峽谷的鳥類物種一般不會在大峽谷兩側(cè)形成兩個物種C．高山兩側(cè)的陸地蝸牛利用“通道”進(jìn)行充分的基因交流D．某些不能飛行的昆蟲在“通道”處形成的新物種與原物種存在生殖隔離答案C解析大峽谷分隔形成的地理隔離，使兩個羚松鼠種群間難以進(jìn)行基因交流，A正確；能輕易飛越大峽谷的鳥類物種能進(jìn)行基因交流，一般不會在大峽谷兩側(cè)形成兩個物種，B正確；由題意可知，某高山兩側(cè)間存在的“通道”是有限的，陸地蝸牛利用“通道”不能進(jìn)行充分的基因交流，C錯誤；不同物種之間存在生殖隔離，在“通道”處形成的新物種與原物種存在生殖隔離，D正確。9．(2021·湖南，8)金魚系野生鯽魚經(jīng)長期人工選育而成，是中國古代勞動人民智慧的結(jié)晶?，F(xiàn)有形態(tài)多樣、品種繁多的金魚品系。自然狀態(tài)下，金魚能與野生鯽魚雜交產(chǎn)生可育后代。下列敘述錯誤的是()A．金魚與野生鯽魚屬于同一物種B．人工選擇使鯽魚發(fā)生變異，產(chǎn)生多種形態(tài)C．鯽魚進(jìn)化成金魚的過程中，有基因頻率的改變D．人類的喜好影響了金魚的進(jìn)化方向答案B解析由題干中信息“自然狀態(tài)下，金魚能與野生鯽魚雜交產(chǎn)生可育后代”可知，金魚與野生鯽魚屬于同一物種，A正確；人工選擇可以積累人類喜好的變異，淘汰人類不喜好的變異，只對金魚的變異類型起選擇作用，不能使金魚發(fā)生變異，B錯誤；種群進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，因此，鯽魚進(jìn)化成金魚的過程中，存在基因頻率的改變，C正確；人類的喜好可以通過人工選擇來實(shí)現(xiàn)，使人類喜好的性狀得以保留，因此，人工選擇可以決定金魚的進(jìn)化方向，D正確。10．(2022·湖南，12)稻蝗屬的三個近緣物種①日本稻蝗、②中華稻蝗臺灣亞種和③小翅稻蝗中，①與②、①與③的分布區(qū)域有重疊，②與③的分布區(qū)域不重疊。為探究它們之間的生殖隔離機(jī)制，進(jìn)行了種間交配實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示。下列敘述錯誤的是()交配(♀×♂)①×②②×①①×③③×①②×③③×②交配率(%)081624618精子傳送率(%)0000100100注：精子傳送率是指受精囊中有精子的雌蟲占確認(rèn)交配雌蟲的百分比。A．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明近緣物種之間也可進(jìn)行交配B．生殖隔離與物種的分布區(qū)域是否重疊無關(guān)C．隔離是物種形成的必要條件D．②和③之間可進(jìn)行基因交流答案D解析由表格中的交配率的結(jié)果可知，近緣物種之間也可進(jìn)行交配，A正確；已知①與②、①與③的分布區(qū)域有重疊，②與③的分布區(qū)域不重疊，但從交配率和精子傳送率來看，說明生殖隔離與物種的分布區(qū)域是否重疊無關(guān)，B正確；隔離包括地理隔離和生殖隔離，隔離是物種形成的必要條件，C正確；②和③的分布區(qū)域不重疊，故存在地理隔離；兩者屬于兩個近緣物種，表中②與③交配，精子傳送率達(dá)到100%，即使交配成功，由于兩者屬于不同物種，存在生殖隔離，故不能進(jìn)行基因交流，D錯誤。11．穿梭育種是將一個地區(qū)的品種與其他地區(qū)的品種進(jìn)行雜交，然后通過在兩個地區(qū)間不斷地反復(fù)交替穿梭種植、選擇、鑒定，最終選育出優(yōu)良作物新品種的育種方法。目前穿梭育種已經(jīng)在小麥、水稻和玉米等作物上取得了成功。下列敘述錯誤的是()A．穿梭育種的遺傳學(xué)原理主要是基因重組B．不同地區(qū)作物種群的基因庫之間存在著差異C．人工選擇作用的本質(zhì)是提高作物種群中隱性基因的基因頻率D．穿梭育種打破了地理隔離，實(shí)現(xiàn)了不同種群之間的基因交流答案C解析根據(jù)題干信息可知，穿梭育種利用的主要原理是基因重組，A正確；兩個地區(qū)的環(huán)境不同，導(dǎo)致自然選擇的方向不同，使不同地區(qū)作物種群的基因庫存在差異，B正確；人工選擇作用的本質(zhì)是提高作物種群中優(yōu)良基因的基因頻率，有可能是顯性基因的基因頻率，C錯誤。12．(2023·河北唐山高一聯(lián)考)斑馬體細(xì)胞的染色體數(shù)為22對，驢體細(xì)胞的染色體數(shù)為31對，斑馬和驢的雜交后代兼具斑馬和驢的特征，俗稱“斑驢”。下列說法正確的是()A．斑驢體內(nèi)沒有可以聯(lián)會的同源染色體B．斑驢的出現(xiàn)說明斑馬和驢不存在生殖隔離C．斑驢不可育是由于種群數(shù)量少D．斑驢的出現(xiàn)說明斑馬和驢存在地理隔離答案A解析斑驢體內(nèi)有一組斑馬的染色體(22條)和一組驢的染色體(31條)，它們來自兩個物種，不是同源染色體，在減數(shù)分裂過程中不能聯(lián)會，因此斑驢是不可育的，A正確，B、C錯誤；斑驢的出