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第6章 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（第2课时）
学习目标 核心素养
1．阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加； 2．说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境； 3．阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成。 科学思维：归纳演绎进化学说的提出，掌握基因频率的相关计算，培养逻辑分析能力； 科学探究：探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系，培养科学探究能力； 社会责任：正确使用抗生素，关注人体健康
基础知识梳理：（阅读教材，完成下列填空，在教材相应位置进行标注后，识记相关内容）
4．探究抗生素对细菌的选择作用
(1)实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生____________。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，__耐药菌__有可能存活下来。
(2)方法步骤
第1步：用记号笔在培养皿的底部画2条__相互垂直的直线__，将培养皿分为4个区域，分别标记为①～④。
第2步：取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上。
第3步：用无菌的镊子先夹取1张__不含抗生素的纸片__放在①号区域的中央，再分别夹取1张__抗生素纸片__放在②～④号区域的中央，盖上皿盖。
第4步：将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16 h。
第5步：观察__培养基上细菌的生长状况__。若纸片附近出现了抑菌圈，测量和记录每个实验组中_____________，并取平均值。
第6步：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤2～5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。
(3)实验结果：与区域①相比，区域②③④抑菌圈的平均直径逐代__变小__。
(4)实验结论:①细菌耐药性的出现是因为发生了__可遗传的变异__。②抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐__升高__。
(5)注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。
四、隔离与物种形成
1．物种：能够在自然状态下相互交配并且产生______________后代的一群生物。
2．隔离
(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下__基因__不能自由交流的现象。
(2)类型
类型 发生范围 结果
生殖隔离 不同物种间 ①不能相互__交配__；②即使交配成功，也不能产生__可育后代__
地理隔离 __同种__生物 使种群间不能发生____
3.隔离在物种形成中的作用
(1)新物种形成的过程
(2)结论：隔离是物种形成的_____________条件。
学习目标一：探究抗生素对细菌的选择作用的实验原理、步骤、结果与结论？
学习目标二：物种的概念？隔离的概念与类型？
学习目标三：新物种形成的过程？新物种形成的标志是什么
学习目标四：自学检测：1到10题为单选题，11到14题为不定项选择题，选全得5分，选对但不全的3分，每小题4分，共70分
1．联合国环境规划署目前发布的一份报告认为，气候变化及其他环境因素可能使细菌增强对抗生素的耐药性，产生更多“超级细菌”。如果不采取措施遏制微生物耐药性增强趋势，预计到2050年，每年与微生物耐药性相关联的死亡人数将上升至1000万人。下列说法正确的是（ ）
A．耐药性是滥用抗生素诱发基因突变所致
B．即使使用新品种抗生素，也无法影响超级细菌的进化
C．细菌耐药性的增强仅与滥用抗生素有关
D．耐药性基因频率的改变未必会引起新物种的产生
2．下列有关现代生物进化理论的叙述，错误的是（ ）
A．种群是生物进化的基本单位 B．突变和基因重组产生生物进化的原材料
C．生物进化的实质是种群基因频率的改变 D．地理隔离是物种形成的必要条件
3．生物进化和新物种形成的标志分别是（ ）
①具有了特殊的形态结构 ②种群的基因频率发生了改变 ③具有了特定的生理功能 ④产生了生殖隔离
A．①、② B．②、④ C．①、③ D．③、④
4．变色蛙是一种新物种，它与我们常见的蛙有很大差别。认定变色蛙为新物种的原因是他与原来的蛙存在（ ）
A．生殖隔离 B．基因突变 C．地理隔离 D．不同形态
5．下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是（ ）
A．生物进化的单位是种群，生物繁殖的单位是个体
B．图中B表示地理隔离，是新物种形成的必要条件
C．图中C表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代
D．种群基因频率的定向改变将导致生物朝着一定方向不断进化
6．许多年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群。两个种群所发生的变化如下图所示，① ⑥表示不同的变异结果，a d表示进化的不同环节。下列叙述错误的是（ ）
A．a表示地理隔离离，经过长期的地理隔离可能出现生殖隔离
B．b过程表示基因重组，为生物进化提供原材料
C．c过程可以定向改变种群的基因频率，导致生物定向进化
D．d表示生殖隔离，渐变式和爆发式的形成新物种，都需要d环节
7．棉铃虫CYP67B基因发生突变使其抗药性增强，相关叙述正确的是（ ）
A．CYP67B基因的突变体现了基因突变的定向性、随机性
B．施用农药导致CYP67B突变基因的频率增加
C．CYP67B基因的突变是长期自然选择的结果
D．野生型棉铃虫与抗药性棉铃虫之间存在生殖隔离
8．研究人员用加入了一定量DDT的培养基混合饲养一群果蝇，DDT的用量随果蝇群体繁殖代数的增加而逐代增大。经几十代后发现，果蝇群体对DDT的耐药性明显增强。下列叙述错误的是（ ）
A．DDT的使用导致果蝇个体产生了耐药性突变
B．果蝇群体对DDT耐药性的逐渐增强是选择的结果
C．DDT的使用使果蝇群体耐药性基因频率发生定向改变
D．对DDT耐药性强的果蝇与不具耐药性果蝇之间没有生殖隔离
9．某森林地区生活着两种蜥蜴，褐色蜥蜴在树下生活，具有更大、黏性更强护趾的绿色蜥蜴在树上生活。下列有关说法不正确的是（　　）
A．种群是生物进化的基本单位，进化的实质是种群基因频率的改变
B．绿色蜥蜴具有更大、黏性更强的护趾是自然选择的结果
C．绿色蜥蜴生活环境的改变导致其发生变异，故种群的基因库改变
D．绿色蜥蜴和褐色蜥蜴之间存在生殖隔离
10．下图中甲、乙丙表示三个在地理上分隔开来的地区，三个地区的气候条件差异明显。在甲地区生活有某种鸟类A，以后部分个体迁徙到乙、丙地区，经过若干年后演变成两个新的物种B、C，但发现物种B仍能与物种A杂交产生后代。下列推测不合理的是
A．物种B与物种A杂交产生的后代可能是高度不育的
B．新物种的形成可通过长期的地理隔离达到生殖隔离
C．物种A中出现的优良变异决定着其进化的方向
D．物种B、C是否有共同祖先可以用比较解剖学的方法进行研究
学习目标五：11．（不定项选择）家蝇对某类杀虫剂产生了抗性，如图是对甲、乙、丙三个地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。下列叙述不正确的是（ ）
A．自然选择是推动生物发生变异的重要因素
B．甲、丙地区家蝇种群中抗性基因的频率分别为12%、8.5%
C．人工喷洒杀虫剂对家蝇进行选择不属于人工选择
D．由图可知，甲、乙、丙地区家蝇种群的基因库存在较大差异，产生了生殖隔离
12.（不定项选择）细胞色素C是真核细胞中普遍存在的一种蛋白质，位于线粒体内膜上，是呼吸酶的一种。人的细胞色素C由104个氨基酸组成。不同生物与人的细胞色素C氨基酸序列的差异如表所示。下列叙述错误的是（ ）
生物名称 黑猩猩 猕猴 狗 鸡 金枪鱼 小麦 酵母菌
氨基酸差异（个） 0 1 11 13 21 35 44
A．不同生物细胞内合成ATP的过程一定都需要细胞色素C
B．不同生物细胞色素C氨基酸序列有差异的根本原因是基因的选择性表达
C．细胞色素C氨基酸序列差异的积累不一定导致生殖隔离
D．细胞中普遍存在细胞色素C的事实体现了生物界的统一性
13.（不定项选择）加拉帕格斯群岛上地雀的喙大小不一，某种地雀喙的种群基因频率会随着气候变化发生改变。当气候恶劣时，喙小的地雀死亡率较高；当气候良好时，喙大的地雀死亡率较高。下列叙述合理的是（　　）
A．喙小的地雀和喙大的地雀存在生殖隔离 B．地雀喙的大小属于可遗传的性状
C．气候变化导致地雀的喙发生了不定向的变异
D．在气候的影响下，地雀的喙会朝着一定的方向不断进化
14.（不定项选择）雄绿头鸭的羽毛有美羽和素羽之分，设定一对等位基因A、a控制雄鸭的羽毛性状，A决定美羽，a决定素羽。美羽雄鸭羽毛艳丽易被天敌发现，但有利于雌鸭的识别，避免与近似鸭种错交，使生殖失败；而素羽雄鸭则有利于躲避天敌，不利于雌鸭的识别。下列叙述不正确的是（ ）
A．经过足够长时间进化，近似鸭种多而天敌少的地区，A基因频率大于a
B．绿头鸭种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
C．绿头鸭与近似鸭种错交使生殖失败的原因是不同物种存在生殖隔离
D．绿头鸭的素羽性状是在天敌作用下诱发A基因突变为a基因产生
请将选择题答案填写到下面表格中：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
题号 11 12 13 14
答案
学习目标六：15．（30分）科学家研究发现，在百万年之前，北美大陆只有一种果蝇，其基因型为aabbccDDeeff。随后不同区域的果蝇出现了不同的基因型（如图）；当基因A与B同时出现时个体中会发生胚胎早亡；同样，基因C与D或E与F同时出现也有胚胎期早亡现象。回答下列问题：
(1)甲地所有的果蝇构成一个________。北美大陆不同区域出现了基因的差异，这种变化说明基因突变具有________特点。
(2)甲地与戊地果蝇最终进化成两个物种，从现代生物进化理论分析，其可能的原因是______
（3）甲地与戊地两地环境不同，环境对变异的选择不同，________发生不同的改变，最终导致产生 隔离。
16．如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成加、乙两个种群后的进化过程图。图2为在某段时间内，种群甲中A基因频率的变化情况，请思考回答下列问题：
(1)图1中a过程为______；b过程是______。
(2)图2中在______时间段内甲种群生物发生了进化，在T点时______（填“是”、“否”或“不一定”）形成新物种。
(3)若测得乙种群某时间段基因型AA、Aa、aa个体分别占60%、30%、10%，则该种群A的基因频率是______，若此后环境发生新的改变，使得生存能力AA、Aa、aa，则A的基因频率会______
6.3种群基因组成的变化与物种的形成（第2课时）答案
基础知识梳理：耐药性 抑菌圈的直径 可育 基因交流 必要
1．D 【详解】A、基因突变具有不定向性，抗生素只是起到选择作用，A 错误。B、使用新品种抗生素可能会杀死部分超级细菌,进而影响超级细菌的进化，B错误。C、环境规划署报告指出，气候变化及其他环境因素可能加剧细菌的耐药性，C错误。D、种群的基因频率改变，导致生物进化，但基因频率改变不一定引起新物种的产生，D正确。
2．D 【详解】A、现代进化论认为种群是生物进化的基本单位，A正确；B、突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组产生生物进化的原材料，B正确；C、生物进化的实质是种群的基因频率的改变，C正确；D、物种的形成不一定需要地理隔离，例如多倍体的形成，D错误。故选D。
3．B 【详解】①具有了特殊的形态结构可以代表发生细胞分化，①错误；②种群的基因频率发生了改变，是生物进化的标志，②正确；③具有了特定的生理功能可以代表发生细胞分化，③错误；④产生了生殖隔离，属于新物种形成的标志，④正确。故选B。
4．A 【详解】已知变色蛙是一种新物种，那么它和常见的蛙一定存在生殖隔离，故认定变色蛙为新物种的原因是他与原来的蛙存在生殖隔离。故选A。
5．D 【详解】种群是生物进化和繁殖的基本单位，A错误；B表示自然选择，隔离是新物种形成的必要条件，B错误；生殖隔离是指自然状态下，个体不能交配或者交配后产生的后代不育，是新物种形成的标志，C错误；D、生物能进化的实质是种群基因频率的定向改变，D正确。
6．B 【详解】A、a表示地理隔离离，地理隔离可阻止种群间的基因交流，使同一物种不同种群间的基因库出现差异，当种群间的基因库出现显著差异时，最终可导致种群间产生生殖隔离，因此经过长期的地理隔离可能出现生殖隔离，A正确；B、b过程表示突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组，可为生物进化提供原材料，B错误；C、c过程表示自然选择，可以定向改变种群的基因频率，导致生物定向进化，C正确；D、d表示生殖隔离，是新物种产生的标志，因此渐变式和爆发式的形成新物种，都需要d环节，D正确；故选B。
7．B 【详解】基因突变具有不定向性，A错误；在农药的选择作用下，使得CYP67B突变基因（耐药基因）频率增加，B正确；CYP67B基因的突变一般是受到物理因素、化学因素或生物因素等刺激导致的，C错误；野生型棉铃虫与抗药性棉铃虫还属于同一物种，没有生殖隔离，D错误。
8．A 【详解】A、DDT的使用之前果蝇就已经产生了抗药性的变异，A错误；B、DDT对果蝇耐药性变异进行了定向选择，故蝇群体对DDT耐药性的逐渐增强是选择的结果，B正确；C、DDT对果蝇耐药性变异进行了定向选择，DDT的使用使果蝇群体耐药性基因频率增加，C正确；D、对DDT耐药性强的果蝇与不具耐药性果蝇属于同一个物种，不存在生殖隔离，D正确。故选A。
9．C 【详解】A、根据现代生物进化理论的内容，种群是生物进化的基本单位，进化的实质是种群基因频率的改变，A正确；B、绿色蜥蜴具有更大、黏性更强的护趾是适应环境的变异类型被选择保留下来，不适应环境的变异类型被淘汰的结果，B正确；C、绿色蜥蜴变异是生活环境改变之前就已经发生了的变异，可遗传的变异包括基因突变、染色体变异、基因重组，所以变异的出现会导致绿色蜥蜴种群的基因库改变，C错误；D、褐色蜥蜴与原有绿色蜥蜴是不同物种，生殖隔离是衡量新种出现的标志，因此绿色蜥蜴和褐色蜥蜴之间存在生殖隔离，D正确。
10．C 【详解】A、不同物种的生物之间不能自由交配，或交配后不能产生可育后代。物种B与物种A杂交产生的后代可能是高度不育的，A正确；B、隔离可以阻断不同种群间发生基因交流，是新物种形成的必要条件，一般由长期的地理隔离导致生殖隔离。B正确；C、变异只为进化提供原材料，自然选择决定着其进化的方向，C错误；D、对器官、系统的形态和结构用比较解剖学的方法进行研究等可以判断物种之间是否有共同祖先，D正确。故选C。
11．AD 【详解】A、自然选择是推动生物发生进化的重要因素，A错误；B、甲地区抗性基因(A)的频率为2%+ 1/2×20%=12%，同理，丙地区中抗性基因的频率为1%+ 1/2×15%=8. 5%，B正确；C、经过人工选择保留下来的个体的性状是人类所需要的，而向这些地区喷洒杀虫剂致使害虫抗药性增加，保留下来的是抗药性强的害虫，但害虫的抗药性强这一性状并不是人类所需要的，因此不属于人工选择，C正确；D、种群的基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因， 题干中只涉及了一对等位基因的情况，因此不能作出判断甲、乙、丙地区家蝇种群是否产生了生殖隔离，D错误。
12．AB 【详解】A、细胞色素C是真核细胞中普遍存在的一种蛋白质，位于线粒体内膜上，线粒体是有氧呼吸的主要场所，可产生ATP，而原核细胞没有线粒体，也能产生ATP，因此不是所有生物细胞内合成ATP的过程都需要细胞色素C，A错误；B、不同种类生物的细胞色素C的氨基酸构成不同，造成不同种类生物细胞色素C差别的根本原因是控制合成这些色素的基因不同，B错误；C、细胞色素C氨基酸序列差异的积累不一定导致生殖隔离，只有种群基因库出现明显差距才会出现生殖隔离，C正确；D、细胞色素C是真核细胞中普遍存在的一种蛋白质，真核细胞中普遍存在细胞色素C的事实体现了生物界的统一性，D正确。故选AB。
13．BD 【详解】A、由题意可知，喙小的地雀和喙大的地雀属于同一物种，不存着生殖隔离，A错误；
B、地雀的喙大和喙小属于可遗传的生物特征，B正确；C、生物的变异是不定向的，气候改变对地雀进行了定向选择，使生物朝着适应环境的方向进化，C错误；D、地雀喙的种群基因频率会随着气候变化发生改变，使地雀的喙朝着一定的方向不断进化，D正确。
14．BD 【详解】A、近似鸭种多而天敌少的地区，主要的种间关系是竞争，a决定素羽，不利于雌鸭的识别，因此a基因频率会降低，A基因频率会升高，A正确；B、新物种形成要经过生殖隔离，因此种群基因型频率的改变不一定会导致新物种形成，B错误；C、具有生殖隔离的物种不能交配，绿头鸭与近似鸭种错交使生殖失败的原因是不同物种存在生殖隔离，C正确；D、绿头鸭的素羽性状和美羽是一对相对性状，是由一对等位基因A、a控制的，天敌作用下不会诱发A基因突变为a基因，只是起到选择作用，D错误。故选BD。
15．(1)种群 不定向（随机性） (2)由于存在地理隔离，导致两种群基因不能发生交流 （3）基因频率 生殖
16．(1)地理隔离 自然选择 (2)QR 不一定 (3)75% 升高

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