变异与进化(二).docx

变异与进化（二）
　　三、生物的进化理论
　　(一)达尔文的自然选择学说
　　1．主要内容
　　(1)过度繁殖——生物繁殖能力往往超过其生存环境的承受力。

　　(2)遗传变异——生物繁殖后代有微小的不定向变异；微小有利变异通过遗传得到逐代积累和加强。

　　(3)生存斗争——导致生物个体大量死亡和少量生存。

　　(4)适者生存——在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰(自然选择)。

　　2．生物进化的过程

　　3．生物进化的原因

　　①遗传和变异是生物进化的内在因素；

　　②生存斗争是生物进化的动力；

　　③环境的定向选择作用决定进化方向；

　　④多样性和适应性是自然选择的结果，即生物进化的产物。

　　(二)现代生物进化理论
　　1、主要内容
　　(1)种群是生物进化的单位
　　　 种群基因库代代相传
　　　 基因频率和基因型频率的恒定
　　　 假设：显性基因A的基因频率为p，隐性基因a的基因频率为q
　　　 p+q＝1
　　　 (p+q)2＝1
　　　 p2+2pq+q2＝1
　　　 则显性纯合体AA的基因型频率为p2，隐性纯合体aa的基因型频率为q2，杂合体Aa的基因型频率为2pq。
　　　 生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。

　　(2)突变和基因重组产生进化的原材料

　　(3)自然选择决定生物进化的方向—基因频率定向改变
　　 　基因频率改变导致基因库变迁

　　(4)隔离导致物种形成
　　　 生物进化决定于种群基因库变迁的方向和速度

　　2、生物进化的原因

　　①突变是基因库变迁的动因；基因重组形成多种多样的基因型；

　　②自然选择使基因频率定向改变，决定着生物进化方向；迁移、遗传漂变、性选择能引起基因平衡的偏移；

　　③地理隔离使种群间出现交配障碍，生殖隔离断绝基因交流，导致物种形成。

　　3、物种形成过程

　　[典型题解析]
　　例1：自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：
　　正常基因　　精氨酸　 苯丙氨酸　 亮氨酸　 苏氨酸　 脯氨酸
　　突变基因1　 精氨酸　 苯丙氨酸　 亮氨酸　 苏氨酸　 脯氨酸
　　突变基因2　 精氨酸　 亮氨酸　　 亮氨酸　 苏氨酸　 脯氨酸
　　突变基因3　 精氨酸　 苯丙氨酸　 苏氨酸　 酪氨酸　 丙氨酸
　　根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是（　　）
　　A、突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添
　　B、突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添
　　C、突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添
　　D、突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添

　　[解析]
　　本题考查基因突变的概念及其应用，解题思路是将突变基因决定的蛋白质中氨基酸序列和正常基因决定的蛋白质中氨基酸序列进行比较。突变基因1决定的蛋白质氨基酸序列没有变化，说明基因中碱基的种类发生变化及碱基的替换，但决定的氨基酸没有变化，属于无义突变；突变基因2决定的氨基酸跟正常基因比，只是其中的一个氨基酸的变化，变化氨基酸前后都没有变化，证明也只是碱基的种类的改变。而基因3决定的蛋白质氨基酸从苏氨酸开始都发生变化，证明在此位置有碱基的增添或缺失，属于数量的变化。

　　答案：A

　　例2：在一个自交繁殖的植物种群中，发现一种突变性状，具此性状的个体连续繁殖两代后，又有37.5％的性状回复到原有性状。原有性状的突变是由于（　　）
　　A、隐性基因突变为显性基因
　　B、突变的基因与原基因无显隐性关系
　　C、显性基因突变为隐性基因
　　D、突变的基因与原基因没有等位关系

　　[解析]
　　本题的解题思路有两种，一种是：考虑突变有两种情况，①是显性基因突变为隐性基因；②是隐性基因突变为显性基因，假设是①情况，则必须是AA突变为aa，才能表现新性状，而基因型为aa的个体自交不会发生性状分离，由此可以断定该突变为②情况，即隐性基因突变为显性基因；第二种思路是具有突变性状的个体自交发生了性状分离，说明该个体为杂合体，基因型为Aa，如果a是突变而来的，新性状就不会表现出来，只能是A是突变而来的；杂合体自交一代后代中杂合体的几率为1／2，自交两代杂合体的几率为1／4，纯合体(AA和aa)的概率为3／4，所以aa(原性状)的个体出现的概率为3／8。

　　答案：A

　　例3：某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮，果穗大、籽粒多，因此这些植株可能是（　　）
　　A、单倍体
　　B、三倍体
　　C、四倍体
　　D、杂交种

　　[解析]
　　本题重点考查多倍体和杂种优势的相同点和不同点，同学们容易被果穗大，籽粒多吸引而选择四倍体，但多倍体发育迟缓，不会比普通玉米早熟，题干中描述的是典型的杂种优势的特点。

　　答案：D

　　例4：镰刀形细胞贫血症是一种遗传病，隐性纯合子(aa)的患者不到成年就会死亡，可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。但是在非洲流行恶性疟疾(一种死亡率很高的疾病)的地区，带有这一突变基因的人(Aa)很多，频率也很稳定。对此现象的合理解释是（　　）
　　A、杂合子不易感染疟疾，显性纯合子易感染疟疾
　　B、杂合子易感染疟疾，显性纯合子不易感染疟疾
　　C、杂合子不易感染疟疾，显性纯合子也不易感染疟疾
　　D、杂合子易感染疟疾，显性纯合子也易感染疟疾

　　[解析]
　　本题以新的问题情境作为载体，考察同学们知识迁移的能力。题干中介绍镰刀形细胞贫血症是一种遗传病，隐性纯合子(aa)的患者不到成年就会死亡，隐含的条件是a的基因频率会越来越低，则杂合子的基因型频率也会逐渐降低，但是在非洲流行恶性疟疾(一种死亡率很高的疾病)的地区，带有这一突变基因的人(Aa)很多，频率也很稳定，说明这一地区显性纯合体由于某种原因被淘汰了一部分，根据提供的信息，只能推断显性纯合子易感染疟疾而死亡。

　　答案：A

　　例5：一般地说，干旱条件下育成的作物品种，适于在干旱地区种植；潮湿条件下育成的作物品种，适于在潮湿地区种植。在这里，干旱和潮湿条件所起的作用是（　　）
　　A、诱发基因突变
　　B、引起染色体变异
　　C、选择基因型
　　D、导致基因重组

　　[解析]
　　环境在此的作用是进行自然选择，使基因频率定向的改变。

　　答案：C

　　例6：在某个海岛上，每1万个人中有500名男子患红绿色盲。则该岛上的人群中，女性携带者的数量为每万人中有(设男女性别比为1：1)（　　）
　　A、1000人
　　B、900人
　　C、800人
　　D、700人

　　[解析]
　　本题考察的知识点是基因频率及其应用，根据题意可知Xb的基因频率为500／5000＝1／10，XB的基因频率为9／10，因为男性的X染色体来自于女性，由此可以推断女性人群中产生Xb的基因频率为1／10，XB的基因频率为9／10，配子结合几率相等，可以根据下表得出女性各种基因型频率

9/10XB
1/10Xb
9/10XB
(9/10)2XBXB
(9/10)×(1/10)XBXb
1/10Xb
(9/10)×(1/10)XBXb
(1/10)2XbXb

　　所以女性携带者的基因型频率为2×(9／10)×(1／10)，再乘以5000女性就是该病女性携带者的总人数。现总结规律如下：显性基因A的频率为p，隐性基因a的频率为q，p+q＝1，在理想状态下，(p+q)2＝1，得出p2+2pq+q2＝1，p2就是基因型AA的频率，2pq就是基因型Aa的频率，q2就是基因型aa的频率，这就是著名的哈代—温伯格平衡。

　　答案：B

　　例7：下列关于现代生物进化的理论的叙述，其中不正确的是（　　）
　　A、种群是生物进化的基本单位
　　B、自然选择学说是现代生物进化理论的核心
　　C、生物进化过程的实质在于种群基因频率的改变
　　D、生物进化过程的实质在于有利变异的保存

　　[解析]
　　现代生物进化理论是以达尔文的自然选择学说为基础，是从生物进化的单位(宏观)方面和遗传变异的(微观)的实质方面丰富和完善达尔文的自然选择学说。达尔文认为遗传变异是生物进化的内在原因，因此，生物进化的实质是种群基因频率的变迁。

　　答案：D

　　例8：下列哪一项不是生物进化的材料?（　　）
　　A、基因突变
　　B、基因重组
　　C、环境引起的变异
　　D、染色体变异

　　[解析]
　　不定向的可遗传变异为生物进化提供了原材料。可遗传的变异包括基因突变、基因重组、染色体变异。如果环境引起的变异没有引起生物遗传物质的改变，为不可遗传的变异，则对生物的进化不起作用，因为遗传可以积累微小的有利的变异。

　　答案：C

　　例9：最早生活在同一区域的种群，后来由于水的阻碍分为甲和乙两个群体。如果群体甲生活的环境发生了一系列的剧烈变化，而乙群体的环境没有这种变化，群体甲进化的速率很可能是（　　）
　　A、最初比乙慢
　　B、最初比乙快
　　C、与乙相同
　　D、开始比乙慢然后比乙快

　　[解析]
　　甲生活的环境发生剧烈的变化，开始由于不适应环境的剧变，甲生物进化发展的速度很慢，但剧变的环境可以选择变异幅度大的个体，而没有明显变化的环境对于乙群体的选择作用不明显。

　　答案：D

　　例10：在某一地区的遗传学调查发现，该地区男性色盲占该地区男性总人口的7％，问该地区的女性色盲占该地区女性人口的比例是___________?该地区中的男性XB和Xb的基因频率是__________?女性个体中XBXb的频率是____________?

　　[解析]
　　男性色盲的基因型为XbY，由于男性色盲患者在该地区男性人口中占7％，而男性的X染色体来自女性，说明女性中产生Xb配子的概率为7％。由于男性色盲占7％，则男性产生的X配子中，Xb的概率为7％。女性色盲的基因型为XbXb，则女性色盲患者在该地区占7％×7％，约为0.5％。该地区男性人口的基因型及比例为XBY(93％)，XbY(7％)，在男性人口中XB和Xb的基因频率分别为93％和7％。XBXb的概率为2×93％×7％＝13.02％

XB(93%)
Xb(7%)
Y
XB(93%)
XBXB(86.49%)
XBXb(6.51%)
XBY(93%)
Xb(7%)
XBXb(6.51%)
XbXb(7%)
XbY(7%)
　　答案：0.5％　 93％　 7％　 13.02％

　　例11：自然人群中先天性聋哑的基因型频率为1／10000，下图为一个先天性聋哑家族的系谱，试根据系谱回答问题：

　　(1)该家族遗传病由_________性基因控制，该致病基因位于染色体上。

　　(2)II3和II5携带致病基因的可能性各为________；III3、III5和III6携带致病基因的可能性各为________。

　　(3)III5和III6为近亲结婚，III6所生子女(无论男孩或女孩)为先天性聋哑患者的可能性为__________。(只列算式)若III3与自然人群的某位男人结婚(随机婚配)，III3所生子女为先天性聋哑患者的可能性为__________。(只列算式)

　　[解析]
　　(1)根据遗传系谱图可知，父母正常生出患病的女儿，该病属于常染色体隐性遗传病。自然人群中先天性聋哑的基因型频率为1／10000，则先天聋哑的基因频率为1／100。

　　(2)I1和I2的基因型为Aa，II3和II5的基因型可能为AA或Aa，是携带者的概率为2／3；

　　 　II3是Aa的概率为2／3，AA的概率是1／3，其所产生的配子的概率A为2／3，a为1／3；II4是自然人群中的一员，所产生的配子a的频率为1／100；A的频率为为99／100，他们所生育的后代的基因型及其比例可概括如下：

1/3a
2/3A
1/100a
1/300aa
2/300Aa
99/100A
99/300Aa
198/300AA
　　　 III3、III5、III6或者是AA或者是Aa，所以是携带者的可能性为101／299。

　　(3)III5、III6是携带者的可能性为101／299，后代患病率为(101／299)2／4自然人群中杂合体的概率为2×1／100×99／100≈1／50，所以后代患病率为101／299×1／50×1／4。

　　答案：
　　(1)隐性，常
　　(2)2/3、2/3，101/299
　　(3)(101/299)2/4；101/299×1/50×1/4

　　例12：下图为6种不同育种方法的示意图，据图回答：

　　(1)图中A至D方向所示的途径表示__________育种方式，A→B→C的途径表示________________育种方式。这两种育种方式中后者的优越性主要体现在______________________________________________________。

　　(2)B常用的方法为_______________________________________________。

　　(3)E方法所用的原理是_________________，所用的方法如________________________________________。

　　(4)C、F过程中常采用的药剂是_______________，其作用的原理是__________________________________。

　　(5)由G到J的过程涉及的生物工程技术有______________和_______________。

　　(6)K过程的实现首先要___________________________，之后要加_______________________________等促进细胞融合。

　　[解析]
　　本题将所学的六种育种方法综合到一起，对比学习各种育种方法的原理和特点。
　　①杂交育种所利用的原理是基因重组，是比较传统的育种方法；
　　②单倍体育种所利用的原理是染色体变异，最大的优点是缩短育种年限，较快地获得纯合体；
　　③诱变育种所以用的原理是基因突变，通过该育种方法，可以大幅度改良生物的性状或产生新性状；
　　④多倍体育种所利用的原理也是染色体变异，如果要获得较大的果实或种子，提高产量用这种育种方法；
　　⑤利用基因工程育种的原理是按照人们的意愿进行基因重组，可以获得人们希望获得的新品种；
　　⑥体细胞杂交育种也是按照人们的意愿进行育种，该方法的最大优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。

　　答案：
　　(1)杂交　 单倍体　 明显缩短育种年限，较快获得纯合体
　　(2)花药离体培养
　　(3)基因突变　 X射线、紫外线、亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素等
　　(4)秋水仙素　 在细胞分裂时，抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍
　　(5)转基因技术(或基因工程)　 植物组织培养技术
　　(6)用纤维素酶除去细胞壁　　 聚乙二醇(PEG)
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　　选择题
　　1、在下面的叙述中，不属于胚胎学提供的生物进化证据是（　　）
　 A、各种高等生物的受精卵均具有大致相同的结构特点 　 B、各种高等生物的胚胎发育都是从受精卵分裂开始的
　 C、脊椎动物和人的胚胎发育初期很相似 　 D、个体发育简单而迅速地重演其祖先进化的历程
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　　2、证明鲸的原始祖先是水生动物的确切证据是（　　）
　 A、鲸胚胎早期有鳃裂　　　 B、成体有尾鳍　　　 C、鲸是水生动物　 　 　　 D、以上均是
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　　3、使用杀虫剂开始有效，后逐渐失效，害虫具有了抗药性，原因是（　　）
　 A、害虫接触杀虫剂后，慢慢产生了抗药性　 B、害虫为了适应这种环境，发生了抗药的变异
　 C、抗药个体的出现是杀虫剂选择的结果　 D、药量太少，不能杀死害虫，需要加大药量
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　 　填空题：
　　用人的血清注射到家兔体内后，再用家兔的血清与人和其他3种动物的血清相混合，得到结果如下图所示，请分析回答：（图上黑色表示沉淀）

　　4、人的血清对家兔起到 作用，此时家兔的血清中会出现 ，其化学组成为 。
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　 　5、根据上图所示，可说明黑猩猩血清中的 在结构和性质上与 最相似，从而说明两者之间有着最密切的 。
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　　6、血清鉴定法能为生物进化提供 上的证据。
答案与解析
　　1、A　 2、A 　3、C　 4、抗原 、抗体 、蛋白质　 5、血清蛋白 、人 、亲缘关系 　6、生理学
　　1、 试题所给四个备选答案，就其本身所表述的内容全是正确的。但如果与题干中的设问联系起来看，A项为正确答案。因为它阐述的是高等生物的受精卵的结构相似，与胚胎发育过程的特点无关。而有的同学注意到A项表述的内容是生物具有亲缘关系的表现，是生物进化证据之一，但没有紧紧抓住“胚胎学”上证据这一关键所在。
　　2、 考查生物进化的证据，属理解层次。鲸是水生的哺乳动物，现在生活在水中，不能说明祖先也生活在水中；鲸胚胎早期有鳃裂，因鳃裂是水生动物的呼吸器官，说明鲸具有有鳃裂的原始祖先。
　　3、 考查运用达尔文的自然选择学说解释生物的适应性，属应用层次。A项所述只说明现象，没答原因，而抗药性也不是接触杀虫剂后才产生的，因为生物的变异是不定向的，故B项所述是错误的；害虫具有抗药性后。加大药量效果不明显，因此D项所述也不好。长期使用某种杀虫剂，对害虫中不同个体进行了选择，存活下来的少量个体抗药性能强，这种性状经逐代积累得以加强，使害虫具有了抗药性。
　　4-6、 人的血清注入兔的体内，人血清作为抗原，从而使家兔血清中产生抗体（抗人血清），此抗体同人的血清发生反应，产生沉淀。不同动物血清与兔血清混合，发生不同程度的沉淀，表明其他动物与人亲缘关系远近。亲缘关系越近，其血清与人的血清差别越小，产生的沉淀越多；反之则少。这是在生理学水平上为生物提供的证据。
课外拓展
　　什么是生物重演律
　　德国博物学家海克尔通过研究人的胚胎发育过程发现：生物在个体发育中，重现其祖先的主要发育阶段，或者说，个体发育史是系统发育史简单而迅速的重演。这就是著名的“生物重演律”。这为胚胎学的研究认为高等动物是由低等动物进化而来的理论提供了坚实的佐证。
　　生物进化学说的发展
　　杜布赞斯基的综合理论
　　综合理论是杜布赞斯基1937年首次提出，又叫“现代达尔文主义”。后来经过他本人的修改，于1970年提出“新综合理论”。
　　新综合理论的主要内容有：
　　（1）种群是生物进化的基本单位；
　　（2）突变，选择，隔离是物种形成及生物进化过程中的三个基本环节。突变过程是所有遗传变异的来源，是进化的主要关键，因为突变供应着产生进化改变的原始材料。而选择，包括保存有利变异消除有害变异的正常化的“自然选择”，在同一位点上保留不同等位基因的“平衡选择”，及产生进化变异的“定向选择”等，主要是把突变或变异的材料加以筛选和累积，最终通过隔离作用的“固定”，就会限制不同隔离类群之间的基因交流，从而就会产生新种。“新综合理论”是达尔文自然选择学说，现代遗传学及育种学的综合，比较全面又科学地解释了生物进化与物种形成的机制。
　　拉马克进化学说和达尔文进化学说比较

用进废退学说
自然选择学说
中中心心论内点容
　　中心论点：环境变化是物种变化的原因。
　　①器官用则发达，不用则退化
　　②获得性遗传：后天获得的性状能够遗传下去。
　　中心内容：
　　①过度繁殖
　　②生存斗争
　　③遗传变异
　　④适者生存
　　适者生存，不适者被淘汰的过程就是自然选择。
对进化原因的解释
　　动物的变异是由动物本身的意愿所决定的，而且变异是一直向前发展的。
　　长颈鹿由于经常努力地伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，所以它的颈和前肢变长了。长颈鹿的长颈和前肢是逐代一直向前发展而形成的。
　　①生物产生了变异以后，是由自然选择来决定其生存或淘汰的。长颈鹿的长颈和长的前肢，是由于自然选择并经过逐代积累形成的。
　　②生物的变异一般是不定向的，而自然选择是定向的。只有适应环境的变异类型才能生存下来，产生后代；而那些与环境不相适应的变异类型就被淘汰。
高考真题
　　1、  [1993年全国高考试题 ] 下列哪项不是达尔文的进化论观点？（　　）
　　A、同种生物不同个体之间在许多性状上存在差异
　　B、生物产生后代的数量往往超过生活条件所能承受的数量
　　C、不适应生存环境的生物会被淘汰
　　D、适应是环境作用的结果
　　解析：达尔文的自然选择学说主要内容如下：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。上述A、B、C选项明显符合达尔文的进化论观点，只有D不属于达尔文的进化论观点。按达尔文的学说，适应是环境对生物变异进行自然选择的结果，并不是环境一定能促使生物产生适应性特征。
　　2、 [1996年上海高考试题]  用达尔文进化学说的观点来判断下列叙述，其中正确的是（　　）。
　　A、长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子，因此颈和前肢都变得很长
　　B、北极熊生活在冰天雪地的环境里，它们的身体就产生了定向的白色变异
　　C、野兔的保护色和鹰锐利的目光，是它们长期相互选择的结果
　　D、在长期有毒农药的作用下，农田害虫产生了抗药性
　　解析：如本节知识点分析中所述，A选项中长颈鹿的长颈是生物变异产生的性状，并非其努力吃树叶牵拉的结果；即使是由于其吃高树树叶，牵拉伸展颈项与前肢而使上述器官变长，这种后天获得的性状也是不遗传的。B、D都是指环境促使生物产生的变异向适应环境方向发展，显然这不符合变异是不定向的观点。所以本题答案为C。
　　3、 [1999年广东高考试题]  自然选择是指（　　）。
　　A、生物繁殖能力超越生存环境的承受力
　　B、生物的过度繁殖引起生存斗争
　　C、在生存斗争中适者生存
　　D、遗传使微小有利变异得到积累和加强
　　解析：自然选择指生物在生存斗争中适者生存、不适者被淘汰的过程。显然C选项为本题正确答案。虽然A、B、D选项观点也正确，但不符合题干要求。
　　说明  上述列举的例题说明学习本节知识，既要掌握达尔文自然选择学说的具体内容及有关的概念，又要会运用这些观点判断生物具体性状的进化原因，以及生物多样性、适应性产生的原因。学习时应引起对上述内容的重视。
　　4、 [1996年上海高考试题]  下表是8种生物细胞色素C与人的细胞色素C的组成比较。请分析表中数据后回答：（已知细胞色素C由104个氨基酸组成）
生物名称
黑猩猩
猴
马
鸡
金枪鱼
小麦
链孢霉
酵母菌
与人的细胞色素C有差异的氨基酸数
0
1
12
13
21
35
43
44
　　（1）从表中数据可发现生物的细胞色素C的氨基酸组成和生物的亲缘关系是：亲缘关系越近，细胞色素C的氨基酸组成差异___________。
　　（2）从上表上看，人和_________的亲缘关系最远，因为两者的__________。
　　（3）上述对生物细胞色素C的氨基酸组成比较，是从___________方面为生物的__________提供了证据。
　　解析：从教材的基础知识中知道：比较不同生物体内同一种蛋白质分离可确定生物间的亲缘关系。根据教材的上述有关知识，我们不难得到本题的答案，具体如下：
　　（1）越小（2）酵母菌  细胞色素C的氨基酸组成差异最大（3）生物化学  进化
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