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第3节 种群基因组成的变化与物种
的形成
第1课时 种群基因组成的变化
任务一 种群和种群基因库
任务二 种群基因频率的变化
任务三 探究·实践——探究自然选择对种群基因频率变化的影响
任务四 探究·实践——探究抗生素对细菌的选择作用
一、种群和种群基因库
1.种群的概念
生活在一定区域的__________________的集合。
同种生物全部个体
2.基因库:一个______中全部个体所含有的全部______。
3.基因频率
(1)概念:在一个种群基因库中,某个基因占________________的比值。
种群
基因
(2)计算公式:
基因频率 。
全部等位基因数
二、种群基因频率的变化
1.__________产生新的等位基因,这就可以使种群的基因频率发生变化。
2.可遗传变异的来源
基因突变
突变
染色体变异
基因重组
3.可遗传变异的形成、特点和作用
(1)形成:基因突变产生的等位基因,通过有性生殖过程中的__________,
可以形成多种多样的基因型。
(2)特点:随机的、__________。
(3)作用:只是提供生物进化的________。
基因重组
不定向的
原材料
4.变异的有利和有害是相对的,是由__________决定的。
生存环境
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1.探究自然选择对种群基因频率变化的影响的方法：______________
______。
创设数字化问题情境
2.自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)原因:在自然选择的作用下,具有有利变异的个体有更多的机会产生
后代,种群中相应基因的频率会__________;相反,具有__________的
个体留下后代的机会少,种群中相应基因的频率会下降。
不断提高
不利变异
(2)结果:在自然选择的作用下,________________会发生定向改变,导
致生物朝着一定的方向不断进化。生物进化的实质是_____________
___________。
种群的基因频率
种群基因频率的定向改变
(1)一个湖泊中的全部鱼是一个种群。( )
×
[解析] 鱼包含多个物种,所以一个湖泊中的全部鱼不是一个种群。
(2)种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因。( )
×
[解析] 种群基因库含有该种群全部个体的全部基因,但是每个个体不
一定含有种群基因库的全部基因。
(3)在环境条件保持稳定的前提条件下种群的基因频率不会发生变化。
( )
×
[解析] 在环境条件保持稳定的前提条件下，种群的基因频率也会发
生变化，如发生突变等。
(4)生物性状的改变一定引起生物的进化。( )
×
[解析] 生物的性状受基因和外界环境的共同作用,性状改变,基因不一
定改变,所以基因频率不一定改变,也不一定引起生物进化。
(5)自然选择的直接选择对象是个体的基因型,本质是基因频率的定向
改变。( )
×
[解析] 自然选择的直接选择对象是个体的表型。
(6)只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料。( )
×
[解析] 突变和基因重组产生生物进化的原材料,突变包括基因突变和
染色体变异。
(7)生物的变异是不定向的,但生物进化的方向是定向的,自然选择决定
生物进化的方向。( )
√
任务一 种群和种群基因库
【情境】 阅读教材P110、P111及“思考·讨论”用数学方法讨论基因频
率的变化。
［分析］
(1)请计算子一代、子二代的基因频率和基因型频率，填写在下表中。
亲代 基因型 频率
配子的 比值 A (____ ) A (____ ) (____ )
(____ )
子一 代 基因型 频率 (____ ) (____ ) (____ )
基因频 率 A(____ ) (____ )
30
30
30
10
36
48
16
60
40
子二 代 基因型 频率 (____ ) (____ ) (____ )
基因 频率 A(____ ) (____ )
（续表）
36
48
16
60
40
(2)分析计算结果可知，子三代以及若干代以后，种群的基因频率与
子一代______(填“相同”或“不同”)。
相同
(3)上述计算结果是建立在五个假设条件基础之上的，这五个条件是
___________________________________________________________
___________________________________________________________
________ 。
种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有
迁入和迁出，不同基因型的个体生存和繁殖的机会是均等的，没有
突变产生
(4)对自然界的种群来说,这五个条件不可能同时都成立。如：
①昆虫的某种翅色与环境色彩较一致,被天敌发现的机会就少,生存和
繁殖的机会就变大了,对应的基因频率就会变____。
②如果该种群出现新的突变型(基因型为或 )，也就是产生新
的等位基因 ，种群的基因频率____(填“会”或“不会”)发生变化。若
种群的基因频率会发生变化，请推测基因 的频率可能会怎样变化。
大
会
[答案] 如果 对生物体是有利的，则其基因频率会增大，反之则减小。
有关基因频率和基因型频率的计算
(一)基因频率和基因型频率的计算
以一对等位基因、和其组成的基因型、、 为例：
1.A或的基因频率：该基因总数或 该基因及其等位基因总数
。
2.或或的基因型频率：该基因型个体数或或 该种群
个体总数 。
(二)常见题型分析
1.题型一 已知调查的各种基因型的个体数,计算基因频率
某基因频率
A、分别代表该基因频率，、、 代表三种基因型个体数。
2.题型二 已知基因型频率求基因频率
常染色体上一个等位基因的频率该等位基因纯合子的频率
杂合子的频率，即； 。
3.题型三 染色体上基因的基因频率计算
型性别决定的生物,如基因在染色体上, 染色体上无其等位基
因,计算时只计算染色体上的基因数,不考虑染色体。 型性别决
定也是这样。
基因频率
基因频率
不涉及染色体， 。
4.题型四 利用哈迪—温伯格定律，由基因频率计算基因型频率
①成立前提
．种群非常大；.所有雌雄个体之间自由交配； .没有迁入和迁
出；.不同基因型个体生存、繁殖机会均等(无自然选择); .没有基因
突变。
②计算公式：当等位基因只有两个时、，设 表示A的基因频
率，表示 的基因频率，则：
基因型的频率 ；
基因型的频率 ；
基因型的频率 。
如果一个种群达到遗传平衡，其基因频率和基因型频率应符合：
。
例1 [2024·陕西汉中期中] 某闭花传粉的植物种群，亲代中基因型为
的个体占，基因型为的个体占 ，则亲代A基因的频率
和中 基因型的频率分别是( )
A.和 B.和 C.和 D.和
[解析] 由题干可知亲代基因型频率为，基因型频率为 ，
则基因型频率为，A基因的频率，
基因的频率；此植物闭花传粉，中 基因型的
频率 ，A正确。
√
例2 某生物兴趣小组抽样调查的200人中,各种基因型和人数情况如
下表所示,则这200人中, 基因的频率为( )
基因型
人数 78 14 8 70 30
A. B. C. D.
[解析] 与 的总数量为,
的数量是,故基因的频率为
。
√
任务二 种群基因频率的变化
【资料】一个果蝇约有 对基因，假定每个基因的突变频率都是
，一个中等数量果蝇种群约有 个个体。
［分析］
(1)该果蝇种群中每一代出现的突变基因数为________个。
(2)该果蝇种群每一代出现的基因突变________(填“一定”或“不一定”)
对果蝇的性状产生影响，这些突变有利还是有害取决于______。
(3)基因突变产生______________，可以使基因频率发生变化。
不一定
环境
新的等位基因
(4)可遗传变异的来源还有____________和__________，__________
和____________统称为突变。可遗传变异为生物的进化提供了_____
___。
染色体变异
基因重组
基因突变
染色体变异
原材料
(5)突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？为什么？如果不能，
生物进化的方向是由什么决定的？
[答案] 不能，因为突变和基因重组是随机的、不定向的。 自然选择
决定生物进化的方向。
例3 下列关于基因突变和生物进化的叙述，不正确的是( )
A.基因突变为生物进化提供原材料，但不一定都能改变生物的表型
B.基因突变后种群的基因频率发生改变，会导致生物进化
C.发生在体细胞中的基因突变也有可能遗传给下一代
D.基因突变的方向与环境的诱导及环境的选择作用均有关
√
[解析] 基因突变为生物进化提供原材料，但不一定改变生物的表型，
如突变为 ,A正确；基因突变会产生新的(等位)基因，故会改变
种群的基因频率，导致生物进化，B正确；植物细胞中，发生在体细
胞中的基因突变可以通过无性繁殖遗传给下一代，C正确；基因突变
具有不定向性，环境因素可对基因突变进行定向选择，D错误。
例4 [2024·江苏南京期中] 下列关于生物进化的叙述，错误的是( )
A.生物进化离不开可遗传变异，可遗传变异为生物进化提供原材料
B.自然选择决定了生物进化的方向，但不能决定生物变异的方向
C.种群基因频率的改变，是通过环境对生物基因型的直接选择来实
现的
D.突变和基因重组是随机的和不定向的
√
[解析] 可遗传变异包括突变和基因重组，能为生物进化提供原材料，
故生物进化离不开可遗传变异，A正确;生物进化的实质是种群基因
频率的改变，自然选择决定了生物进化的方向，但不能决定生物变
异的方向，生物变异是不定向的，B正确；种群基因频率的改变，是
通过环境对生物表型的直接选择来实现的，C错误；突变和基因重组
是随机的和不定向的，D正确。
［总结］自然选择决定生物进化的方向
任务三 探究·实践——探究自然选择对种群基因频率变化的影响
1.实验目的
(1)阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。
(2)运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
2.实验原理
(1)自然选择能够提高种群的适应度,它既可以对隐性基因起到选择作
用,也可以对显性基因起到选择作用,即自然选择可以使__________产
生改变。
基因频率
(2)本探究所用的基本方法是____________________。
创设数字化问题情境
3.方法步骤
(1)提出问题:桦尺蛾种群中 基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越
低呢？
(2)作出假设:黑褐色的生活环境,不利于浅色桦尺蛾的生存,对黑色桦
尺蛾生存有利,这种环境的选择作用使该种群的 基因的频率越来越低,
即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
(3)创设数字化的问题情境。如下面的示例(其中数字是假设的):
1870年,桦尺蛾种群的基因型频率为,,, 基因的
频率为 。在树干变黑这一环境条件下,假如树干变黑不利于浅色
桦尺蛾的生存,使得种群中浅色个体每年减少 ,黑色个体每年增加
。则第 年间,该种群每年的基因型频率各是多少 每年的基
因频率是多少
(4)计算,将计算结果填入表中(如下表):
第1年 第2年 第3年
基因型 频率 _____
_____
_____
基因频率 _____
_____
(5)根据计算结果,对环境的选择作用的大小进行适当调整,比如,把浅
色个体每年减少的数量百分比定为,黑色个体每年增加 ,重新
计算种群基因型频率和基因频率的变化,将计算结果填入表中,并与步
骤(4)中所得数据进行比较。
第1年 第2年 第3年
基因型 频率 _______
_______
_______
基因 频率 ________
________
4.实验思考
(1)在自然选择过程中, 直接受选择的是______。
(2)树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为
___________________________________________________。
(3)本实验可以说明：生物进化的实质是____________________，
__________决定生物进化的方向。
表型
许多浅色个体可能在没有交配或产卵前就已被天敌捕食
种群基因频率的变化
自然选择
［拓展］遗传平衡状态下，自交和自由交配时基因频率和基因型频
率的变化规律
交配方式 基因频率 基因型频率
自交 不改变 改变，且纯合子增多，杂合子减少
自由交配 不改变 不改变
例5 桦尺蛾体色有两种表型：野生型是灰色的，突变型是黑色的。
在工业区森林中，树干和岩石呈现深暗色，黑色桦尺蛾占有生存优
势，逐渐取代了原先占优势的灰色桦尺蛾。下列相关叙述错误的是
( )
A.灰色桦尺蛾突变为黑色桦尺蛾是生物进化的结果
B.推测森林污染后，自然选择的方向发生了变化
C.黑色桦尺蛾个体在工业区森林中具有繁殖的优势
D.黑色桦尺蛾对环境的适应是自然选择的结果
√
[解析] 灰色桦尺蛾突变为黑色桦尺蛾是变异的结果，A错误；在森
林污染前，自然选择更倾向于灰色桦尺蛾占优势，在森林污染后，
自然选择的优势个体从灰色桦尺蛾变成了黑色桦尺蛾，自然选择的
方向发生了变化，B正确；据题意可知，在工业区森林中，黑色桦尺
蛾占有生存优势，即黑色桦尺蛾个体具有繁殖的优势，C正确；在工
业区森林中，树干和岩石呈现深暗色，黑色桦尺蛾占有生存优势，
黑色桦尺蛾对环境的适应是自然选择的结果，D正确。
例6 [2024·北京海淀区期中] 达芬岛 年旱灾后，研究者
调查了岛内以植物种子为食的中地雀的数量，得到下表所示结果
和为一对等位基因 。下列叙述不正确的是( )
基因型/表型 旱灾后存活的中 地雀/只 旱灾中死亡的中 地雀/只 存活率/%
喙较大 6 14 30.0
喙居中 17 15 53.1
喙较小 14 5 73.7
A.旱灾前的基因频率为
B.及 的基因频率在旱灾前后均发生了变化
C.基因重组是 基因频率升高的原因
D.旱灾前后，岛内以植物种子为食的中地雀发生了进化
√
基因型/表型 旱灾后存活的中 地雀/只 旱灾中死亡的中 地雀/只 存活率/%
喙较大 6 14 30.0
喙居中 17 15 53.1
喙较小 14 5 73.7
[解析] 分析题意可知，旱灾前、和 的个体数量分别是20、32、
19， 的基因频率
，A正确；旱
灾前、和 的个体数量分别是20、32、19，旱灾后存活的中地
雀中、和的个体数量分别是6、17、14，旱灾前 的基因频率
为，则旱灾前的基因频率为，旱灾后 的
基因频率为 ，旱灾
后的基因频率为，故及 的基因频率在旱灾前
后均发生了变化，B正确；分析题意可知， 基因频率升高与环境条
件的改变(干旱)有关，而非基因重组导致的，C错误；生物进化的实
质是种群基因频率的改变，及 的基因频率在旱灾前后均发生了变
化，说明岛内以植物种子为食的中地雀发生了进化，D正确。
任务四 探究·实践——探究抗生素对细菌的选择作用
1.实验目的
通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对
细菌的选择作用。
2.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_____
___，耐药菌有可能存活下来。
耐药性
抗生素
3.材料用具
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌
株(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等),含有抗生素(如青霉素、卡那霉
素等)的圆形滤纸片(以下简称“抗生素纸片”),不含抗生素的纸片，镊
子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
4.方法步骤
步骤 操作方法
1 用记号笔在培养皿的底部画2条相互______的直线，将培养皿
分为4个区域，分别标记为①～④
2 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
3 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
4 将培养皿倒置于____的恒温箱中培养
垂直
37
步骤 操作方法
5 观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌
圈？如果有，测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径，并取
________
6 从____________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 。如此重复几代，记录每一
代培养物抑菌圈的______
（续表）
平均值
抑菌圈边缘
直径
注意事项：
(1)接种过程中不要让菌液污染实验者或其他人及物品；注意不要将
平板划破。
(2)接种过程中，注意皿盖不能完全打开，接种后，培养皿倒置。
(3)测量抑菌圈直径过程中，要防止接触菌落。
(4)重复培养时，从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
(5)实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。
5.实验思考
(1)实验过程中，要从抑菌圈边缘挑取细菌的原因是_______________
______________________________________。
(2)变异的有利还是有害取决于__________，在本实验的培养条件下，
耐药菌所产生的变异是______(填“有利”或“有害”)的。
经过抗生素选择后，抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌
环境条件
有利
(3)滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻
烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。
你认为这些做法会有什么后果
提示：这些做法都会促进耐药菌的产生，甚至会导致抗生素不能杀
死的“超级细菌”出现。
例7 [2024·湖北武汉期中] 为探究某种抗生
素对细菌的选择作用，实验人员在接种了大
肠杆菌的培养基中放置了含某种抗生素的圆
形滤纸片和不含抗生素的圆形滤纸片，一段
时间后测量滤纸片周围抑菌圈的直径。然后
从相应位置挑取菌落，并重复上述步骤培养多代，结果如图所示。下列
有关叙述正确的是( )
A.培养基①号区域的滤纸片是用无菌水处理
后的滤纸片
B.应从上一代抑菌圈的中央挑取菌落用于培
养下一代细菌
C.一定浓度的抗生素会诱导细菌产生耐药性变异
D.抑菌圈的直径越大，说明细菌的耐药性越强
√
[解析] 分析题意，①号区域滤纸片周围未出
现抑菌圈，故培养基①号区域的滤纸片应是
用无菌水处理后的滤纸片，作为对照组，A
正确；进行传代培养时，要从抑菌圈边缘的
菌落挑取细菌，原因是抑菌圈边缘生长的细
菌可能是耐药菌，B错误；基因突变是自发的，是在抗生素使用之前就已存在的，不是抗生素诱导的结果，C错误；抑菌圈的直径越小，说明细菌对抗生素的抗性越强，D错误。
例8 [2024·河南郑州月考] 某生物兴趣小组为探究链霉素对大肠杆菌
的选择作用进行了相关实验，发现随着大肠杆菌培养代数的增加，
抑菌圈的直径逐渐缩小。下列叙述正确的是( )
A.大肠杆菌对链霉素的抗药性变异最可能来源于基因重组
B.在用链霉素进行多代选择培养的过程中大肠杆菌未发生进化
C.随着培养代数的增加，大肠杆菌对链霉素的耐药性逐渐增强
D.长期使用某种抗生素治疗细菌感染会使细菌产生抗药性变异
√
[解析] 大肠杆菌属于原核生物，没有染色体结构，可遗传变异的来
源一般是基因突变，A错误；链霉素会对大肠杆菌的耐药性变异进行
选择，因此随着培养代数的增加，大肠杆菌对链霉素的耐药性逐代
增强，即抗药性基因频率增大，种群基因频率改变，说明种群发生
了进化，B错误，C正确；变异是不定向的，细菌中具有抗药性变异
个体本身就存在，抗生素只是起到选择作用，不会诱导细菌产生抗
药性变异，D错误。
1. 下列属于种群的是 ( )
A.一块稻田里的全部青蛙
B.一块棉田里的全部蚜虫
C.一块朽木上的全部真菌
D.一个池塘中的全部鱼
√
[解析]一块稻田里的全部青蛙还有蝌蚪才能构成一个种群,A错误;一块棉田中的全部蚜虫属于一个种群,B正确;一块朽木上的全部真菌包括许多菌种,不属于一个种群,C错误;一个池塘中的全部鱼不是一个物种,不属于一个种群,D错误。
2. 下列关于生物进化的说法中，正确的是（ ）
A．种群是生物进化的基本单位，也是自然选择的对象
B．在一个种群基因库中，某个基因占全部基因数的比值，叫做基因频率
C．生物进化的实质是生物种群基因型频率的改变
D．现代生物进化理论认为自然选择决定生物进化的方向
√
[解析]种群是生物进化的基本单位，自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型，A错误；在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率，B错误；生物进化的实质是生物种群基因频率的改变，C错误；现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位，自然选择决定生物进化的方向，D正确。
3. 某植物种群中,AA基因型个体占40%,aa基因型个体占20%。已知aa基因型个体在开花前死亡。若该种群中植物之间能自由传粉,则下一代中Aa基因型个体出现的频率以及A、a的基因频率分别为 ( )
A. 37.5% 75% 25%
B. 12.5% 75% 25%
C. 25% 75% 25%
D. 48% 60% 40%
√
[解析]根据题意可知,AA基因型个体占40%,aa基因型个体占20%,Aa基因型个体占40%,又因为aa基因型个体在开花前死亡,所以在能产生后代的个体中,AA基因型个体占50%,Aa基因型个体占50%,根据种群中某基因频率=该基因控制的性状纯合体频率+1/2×杂合体频率,可知A基因频率=AA%+1/2×Aa%=50%+1/2×50%=75%;一对等位基因频率的和为1,则a基因频率=1-75%=25%。该种群中植物之间能自由传粉,下一代Aa基因型个体出现的概率为2×75%×25%=37.5%。下一代中A、a基因频率分别为75%、25%，故选A。
4. 为了防止滥用抗生素，我国多地区规定普通感冒不准使用抗生素。滥用抗生素会使人体内细菌形成抗药性。若被细菌感染，则会由于体内细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救，下列有关叙述正确的是（ ）
A．细菌的变异类型主要是基因突变，变异对细菌都是有害的
B．抗生素诱发细菌基因突变，导致产生抗药性基因
C．抗生素的选择作用导致细菌抗药性增强
D．抗生素直接选择的是细菌的抗抗生素的基因
√
[解析]细菌为原核生物，可发生的变异类型主要是基因突变，细菌的变异中存在抗药性强的个体，抗药性强的变异对细菌本身是有利的，A 错误；抗药性变异是使用抗生素之前就存在的，基因突变是不定向的，抗生素不能诱发细菌产生抗药性突变，B 错误；在抗生素刚被使用的时候，能够杀死大多数类型的细菌，但少数细菌由于变异而具有抵抗抗生素的特性，不能被抗生素杀死而生存下来，并将这些特性遗传给下一代，因此，下一代就有更多的具有抗药性的个体，经过抗生素的长期选择，细菌抗药性增强，C 正确；自然选择直接选择的是个体的表型，最终影响种群的基因频率，D 错误。
练习册
知识点一 种群和种群基因库
1.下列可作为一个基因库的是( )
A.一条染色体上的全部基因 B.一个个体所携带的全部基因
C.一个生物具有的全部基因 D.一个种群所含的全部基因
[解析] 一个种群全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库,
D符合题意。
√
2.对某校学生进行红绿色盲遗传病调查研究后发现，750名女生中有
患者22人，携带者48人；810名男生中有患者65人。那么该群体中红
绿色盲的致病基因的频率是( )
A. B. C. D.
[解析] 设红绿色盲的致病基因是，由题意知， (人)，
(人)，(人)， (人)，
(人)，由基因频率的概念可知的基因频率是 。即A正确。
√
3.[2024·河北邢台月考]在一个种群中基因型为的个体占，
个体占，基因纯合时会致死，该种群自由交配，子一代中 和
的基因型频率分别约为( )
A.、 B.、 C.、 D.、
[解析] 由题干信息：种群中基因型为的个体占， 个体占
，则亲代产生的配子的频率为 ，A的频率为 ，子一代
基因型频率， ，因
为 基因纯合时会致死，故子一代基因型频率
，为 ，A正确。
√
4.[2024·湖北武汉期中]某昆虫种群的翅色有绿翅和褐翅 ，决定
翅色的A、基因位于常染色体上，该种群中绿翅个体占 ，则
( )
A.A基因的频率大于 基因的频率
B.该种群个体随机交配，繁殖一代后基因型的频率是
C.该种群的基因库由全部个体的A和 基因组成
D.基因重组产生的 为该种群进化提供原材料
√
[解析] 分析题意，决定翅色的A、 基因位于常染色体上，该种群中
绿翅个体A占，则，据此推测的基因频率 ，A
的基因频率，A错误；该种群中 的基因频率
，A的基因频率 ，该种群个体随机交配，繁殖一代后
的基因型频率 ，B正确；种群基因库是
指一个种群中所有个体的全部基因，全部个体的A和 基因不能构成
该种群的基因库，C错误；基因重组是指控制不同性状的基因的重新
组合，该种群中A和是一对等位基因，控制一种性状， 的产生不
是基因重组的结果，D错误。
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型的
频率是 ，下列叙述中正确的是( )
A.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
B.随机交配将会导致种群基因频率改变
C.该种群繁殖一代后，杂合子的基因型频率为0.32
D.该种群繁殖一代后，基因频率发生变化
√
[解析] 某一相对性状中显性性状表型的频率是 ，隐性性状的基
因型频率是，则隐性基因的基因频率是 ，显性基因的基因频
率是 ，A错误；随机交配不会导致种群基因频率改变，B错误；该
种群繁殖一代后，杂合子的基因型频率为 ，C正
确；若符合遗传平衡定律，则该种群繁殖一代后，种群基因频率不
会发生改变，D错误。
知识点二 种群基因频率的变化
6.下列有关生物进化的叙述，正确的是( )
A.物种是生物进化的基本单位
B.个体间存在可遗传变异就会发生进化
C.进化的实质是基因型频率发生改变
D.突变和重组都是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向
[解析] 种群是生物进化的基本单位，A错误；个体间存在可遗传变
异不一定会发生进化，生物进化的实质在于种群基因频率的改变，B、
C错误；突变和重组都是随机的、不定向的，自然选择决定生物进化
的方向，D正确。
√
7.下列关于有性生殖过程中基因突变和基因重组的描述，错误的是
( )
A.两者都可改变 分子上碱基的数目和排序
B.两者都不改变染色体上基因的数目
C.两者都属于可遗传的变异，且发生频率低
D.理论上讲，如果没有自然选择的作用，基因重组不会导致基因频
率发生改变
√
[解析] 基因突变包括碱基对的增添、缺失、替换，改变了 分子
上碱基的数目和排序，基因重组包括染色体互换和自由组合，互换
可改变 分子上碱基的数目和排序，A正确；基因突变不改变基因
的数目，基因重组改变基因的组合，也不改变基因的数目，B正确；
基因突变的频率低，但是基因重组的频率较高，C错误；如果没有自
然选择的作用，即使基因重组产生了多种多样的基因型，也不会导
致优胜劣汰，故不会引起基因频率的改变，D正确。
8.[2024·广东江门月考]下列关于基因频率和基因型频率的叙述，正
确的是( )
A.种群基因频率发生改变不一定会引起生物的进化
B.自然选择决定生物进化的方向，可定向改变种群的基因频率
C.亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变
D.生物进化的实质是种群基因型频率的定向改变
√
[解析] 种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误；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，B
正确；亲子代间基因频率不变，基因型频率可能改变，如杂合子
连续自交，后代基因频率不变，而基因型频率改变，C错误；生物进
化的实质是种群基因频率的定向改变，D错误。
知识点三 自然选择对种群基因频率变化的影响
9.[2024·浙江杭州期中]英国曼彻斯特在受到严重工业污染之后，该
地区桦尺蛾深色体色成为常见类型。下列叙述正确的是( )
A.浅色个体为了适应深色的环境均进化为深色
B.环境污染导致桦尺蛾深色的突变率明显增大
C.自然选择对不同体色的个体发挥了选择作用
D.控制桦尺蛾体色的全部等位基因构成其种群的基因库
√
[解析] 自然环境对不同体色的个体进行定向选择，浅色个体不适应
环境被淘汰，A错误，C正确；环境污染使深色体色的基因频率增加，
不会导致基因发生定向突变，B错误；种群基因库是指一个种群的全
部个体所含的全部基因，D错误。
10.某种蛾的体色中褐色与白色 受一对等位基因控制。某一年，
基因型为的个体占，褐色个体中杂合子占 。第二年，由
于环境变化，天敌对褐色个体捕食减少，褐色个体较前一年增加
，白色个体减少 。下列叙述正确的是( )
A.第一年D基因的频率为
B.环境变化引起蛾的褐色突变增多
C.第二年种群数量与前一年相同
D.第二年基因的频率小于
√
[解析] 该种群中基因型为的个体占 ，褐色个体中杂合子占
，则个体占，个体占 ，故D基
因的频率为 ，A错误；天敌对褐色个体捕食减少，导致D基因频
率升高，环境变化并未引起蛾的褐色突变增多，B错误；设第一年种
群数量为，第二年褐色个体较第一年增加，为 ，白色个
体减少，为，种群总数量为 ，较第一年减少，C错误；
第一年基因的频率为，第二年白色个体被捕食增多， 基因频
率降低，因此，第二年基因的频率小于 ，D正确。
11.不同基因型的蝗虫对农药的抗性及对维生素 的依赖性
(即需要从外界环境中获取维生素 才能维持正常生命活动)的表现如
下表所示。若对维生素 含量不足环境中的蝗虫种群长期连续使用农
药进行处理，则下列有关该蝗虫种群的叙述，错误的是( )
基因型
对农药的抗性 敏感 抗性 抗性
对维生素 依赖性 无 中度 高度
A.农药和维生素的选择作用使基因 的频率最终下降至0
B.蝗虫种群中绝大多数抗性个体的基因型为
C.蝗虫抗性个体数量增加，敏感个体数量减少
D.基因 的频率改变是特定环境条件选择的结果
√
基因型
对农药的抗性 敏感 抗性 抗性
对维生素 依赖性 无 中度 高度
[解析] 在维生素含量不足且长期使用农药的环境中， 生存力最
强，所以的基因频率最终接近 ，不会变为0，A错误；在维生素
含量不足环境中，不同基因型的蝗虫的生存能力是 ，
使用农药进行长期处理后不同基因型的蝗虫的生存能力是
，因此在维生素 含量不足且使用农药的环境中，绝大
多数抗性个体的基因型为 ，B正确；连续使用农药，导致敏感型个
体减少，具有抗性的个体增加，C正确；基因 的频率改变是特定环
境条件选择的结果，D正确。
知识点四 探究·实践——探究抗生素对细菌的选择作用
12.[2024·江苏常州期末]抗生素纸片扩散法是指将浸有抗生素的纸片
贴在涂有细菌的琼脂培养基上，在纸片周围一定距离内的细菌生长
受到抑制，过夜培养后形成一个抑菌圈。利用该方法观察某细菌在
含有抗生素的培养基上的生长状况，可探究抗生素对细菌的选择作
用。下列相关叙述正确的是( )
A.抗生素使细菌发生耐药性突变，这是细菌适应抗生素的结果
B.实验中可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果
C.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养，连续选择几代后抑菌
圈的直径会变大
D.在本实验条件下，细菌产生耐药性的变异对细菌而言是不利变异
√
[解析] 变异具有不定向性，抗生素只对细菌的耐药性突变进行选择，
不是抗生素使细菌发生耐药性突变，A错误；如果细菌对抗生素敏感，
在该抗生素纸片周围会出现抑菌圈，抑菌圈越大，说明细菌对抗生素
越敏感，因此可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果，B正
确；抑菌圈边缘的菌落对该抗生素不敏感，从抑菌圈边缘的菌落上挑
取细菌继续培养，连续选择几代后抑菌圈的直径会变小，C错误；在
本实验中，能够耐药的细菌生存下来，不耐药的细菌不能生长繁殖，
因此在抗生素的选择下，细菌产生耐药性的变异是有利变异，D错误。
13.[2024·四川眉山期中]某兴趣小组按照“探
究抗生素对细菌的选择作用”的实验步骤进
行拓展实验：分别使用含相同浓度艾叶汁
和氨苄青霉素的两种滤纸片，对大肠杆菌
进行选择培养，测量抑菌圈的直径变化如
图所示。下列叙述错误的是( )
A.连续培养时应从抑菌圈边缘的菌落上挑取大肠杆菌
B.氨苄青霉素导致大肠杆菌发生了耐药性突变
C.氨苄青霉素的抑菌效果比艾叶汁更显著
D.使用氨苄青霉素可能更易出现耐药菌
√
[解析] 抗生素能够杀死细菌，抑菌圈边缘
可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌
圈边缘的菌落上挑取细菌，A正确；氨苄青
霉素只对大肠杆菌的耐药性进行选择，不会
导致大肠杆菌发生耐药性突变，B错误；图中可以看出氨苄青霉素的抑
菌圈的直径较大，可知氨苄青霉素的抑菌效果比艾叶汁更显著，C正确；
随着大肠杆菌繁殖代数的增加，氨苄青霉素的抑菌圈直径明显减小，因
此使用氨苄青霉素可能更易出现耐药菌，D正确。
14.[2024·海南海口期中] 一块农田开始使用某种杀虫剂时，对某种
害虫的杀灭效果显著，但随着该种杀虫剂的继续使用，该种害虫表
现出越来越强的抗药性。请回答下列问题：
(1)这片农田中全部的该种害虫的总和称为______，该种害虫全部个
体含有的全部基因，称为该种群的________。
种群
基因库
[解析] 种群是指一定空间内同种生物的所有个体的集合，故这片农
田中全部的该种害虫的总和称为种群；该种害虫全部个体含有的全
部基因，称为该种群的基因库。
(2)害虫抗药性变异产生于使用杀虫剂____(“前”或“后”)。由于同种杀
虫剂的反复使用，害虫的抗药性状逐代积累并加强，从这个过程可
以看出，虽然生物的______是不定向的，但__________是定向的。
前
变异
自然选择
[解析] 突变和基因重组为生物进化提供原材料，害虫的变异发生在
农药使用之前，农药对变异起选择作用，农药使用后，抗药性基因
频率增加，进而使生物发生进化，因此变异是不定向的，自然选择
是定向的。
(3)对该种害虫群体的调查发现，基因型为和 的个体所占的比例
分别为和 (各种基因型个体生存能力相同)，第二年对同一群
体进行调查，发现基因型为和的个体所占的比例分别为 和
，在这一年中，该害虫群体是否发生了进化？____，理由是
______________。
否
基因频率没变
[解析] 第一年和所占的比例为和，则占 ，D基
因频率为， 基因频率为
；第二年和所占比例为和 ，
则所占比例为，D基因频率为， 基
因频率为 ，基因频率没变，则生物没有发
生进化。
(4)现代生物进化理论认为，在自然选择的作用下，种群的_________
__会发生定向改变，导致生物朝一定方向进化，因此生物进化的实
质是____________________。
基因频率
种群基因频率的变化
[解析] 现代生物进化理论认为自然选择使种群基因频率发生定向改
变，进而使生物朝着一定的方向进化，因此生物进化的实质是种群
基因频率的变化。
15.[2024·山东日照期末] 为探究抗生素对细菌的选择作用，科研人
员做了如下实验：
步骤一：取少量含金黄色葡萄球
菌的培养液，均匀涂在培养基平
板上，再放上4片含有青霉素的圆
形滤纸片，将培养皿倒置于
恒温培养箱中培养 ，滤
纸片周围出现抑菌圈(如下图)。测量记录抑菌圈的直径并取平均值，记
为 。
步骤二：从抑菌圈边缘的菌落上
挑取细菌，接种到液体培养基中
培养，然后重复上述步骤，培养
至第五代。测量并记录每一代抑
菌圈直径的平均值，记为 。
(1)为排除滤纸片对实验结果的影
响，应增设___________________
_____________________作为对照
组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取
不含抗生素的滤纸片 (或含无菌水的滤纸片)
抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌
逐渐变小
细菌的原因是__________________________________。随着培养代数的
增加，抑菌圈直径 的变化是__________。
[解析] 为排除滤纸片对实验结果的影响，应增设空白对照组，即增
加不含抗生素的滤纸片或含无菌水的滤纸片作为对照组。从抑菌圈
边缘的菌落上挑取细菌的原因是抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药
菌。根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果，抑菌圈越小，抑菌作用
越弱，随着培养代数的增加，由于抗生素的定向选择，细菌耐药性
逐代提高，抑菌圈直径从到 会逐渐变小。
(2)金黄色葡萄球菌的耐药性变异
一般来源于__________。抗生素
对金黄色葡萄球菌耐药性的产生
起__________作用。
基因突变
定向选择
[解析] 金黄色葡萄球菌属于原核生物，不能发生基因重组和染色体变异，其耐药性变异来源于基因突变，由于抗生素的定向选择，细菌耐药性逐代提高。
(3)人类不断研发和使用抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，
甚至出现了无药可治的“超级细菌”。从现代生物进化理论的角度分
析，“超级细菌”出现的原因是 ________________________________
___________________________________________________________
__________________________________________ 。
基因突变使细菌产生耐药基因，抗
生素的使用导致耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药基因在细菌种
群中的基因频率逐渐上升，最终形成“超级细菌”
[解析] 抗生素的滥用，会使不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，
耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药基因在细菌种群中的基因频率
逐年上升，最终形成“超级细菌”。第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
【预习梳理】
一、1.同种生物全部个体
2.种群　基因
3.(1)全部等位基因数
二、1.基因突变
2.①突变　②染色体变异　③基因重组
3.(1)基因重组
(2)不定向的
(3)原材料
4.生存环境
三、1.创设数字化问题情境
2.(1)不断提高　不利变异
(2)种群的基因频率　种群基因频率的定向改变
【预习检测】
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√
[解析] (1)鱼包含多个物种,所以一个湖泊中的全部鱼不是一个种群。
(2)种群基因库含有该种群全部个体的全部基因,但是每个个体不一定含有种群基因库的全部基因。
(3)在环境条件保持稳定的前提条件下,种群的基因频率也会发生变化,如发生突变等。
(4)生物的性状受基因和外界环境的共同作用,性状改变,基因不一定改变,所以基因频率不一定改变,也不一定引起生物进化。
(5)自然选择的直接选择对象是个体的表型。
(6)突变和基因重组产生生物进化的原材料,突变包括基因突变和染色体变异。
【任务活动】
任务一
[情境] (1)30　30　30　10　36　48　16　60　40　36　48　16　60　40
(2)相同
(3)种群非常大,所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代,没有迁入和迁出,不同基因型的个体生存和繁殖的机会是均等的,没有突变产生
(4)大　会　如果A2对生物体是有利的,则其基因频率会增大,反之则减小。
反馈评价
例1　A　[解析] 由题干可知亲代AA基因型频率为40%,aa基因型频率为20%,则Aa基因型频率为40%,A基因的频率=40%+40%÷2=60%,a基因的频率=1-60%=40%;此植物闭花传粉,F1中AA基因型的频率=40%+40%×1/4=50%,A正确。
例2　C　[解析] XB与Xb的总数量为78×2+14×2+8×2+70+30=300,Xb的数量是14+8×2+30=60,故Xb基因的频率为60/300×100%=20%。
任务二
[资料] (1)2×107
(2)不一定　环境
(3)新的等位基因
(4)染色体变异　基因重组　基因突变　染色体变异　原材料
(5)不能,因为突变和基因重组是随机的、不定向的。 自然选择决定生物进化的方向。
反馈评价
例3　D　[解析] 基因突变为生物进化提供原材料,但不一定改变生物的表型,如AA突变为Aa,A正确;基因突变会产生新的(等位)基因,故会改变种群的基因频率,导致生物进化,B正确;植物细胞中,发生在体细胞中的基因突变可以通过无性繁殖遗传给下一代,C正确;基因突变具有不定向性,环境因素可对基因突变进行定向选择,D错误。
例4　C　[解析] 可遗传变异包括突变和基因重组,能为生物进化提供原材料,故生物进化离不开可遗传变异,A正确;生物进化的实质是种群基因频率的改变,自然选择决定了生物进化的方向,但不能决定生物变异的方向,生物变异是不定向的,B正确;种群基因频率的改变,是通过环境对生物表型的直接选择来实现的,C错误;突变和基因重组是随机的和不定向的,D正确。
任务三
2.(1)基因频率
(2)创设数字化问题情境
3.(4)
第1年 第2年 第3年
基因 型频 率 SS 10% 11.5% 13%
Ss 20% 22.9% 26%
ss 70% 65.6% 61%
基因 频率 S 20% 23% 26%
s 80% 77% 74%
(5)
第1年 第2年 第3年
基因型 频率 SS 10% 13.0% 16.4%
Ss 20% 26.1% 32.7%
ss 70% 60.9% 50.9%
基因 频率 S 20% 26% 32.75%
s 80% 74% 67.25%
4.(1)表型
(2)许多浅色个体可能在没有交配或产卵前就已被天敌捕食
(3)种群基因频率的变化　自然选择
反馈评价
例5　A　[解析] 灰色桦尺蛾突变为黑色桦尺蛾是变异的结果,A错误;在森林污染前,自然选择更倾向于灰色桦尺蛾占优势,在森林污染后,自然选择的优势个体从灰色桦尺蛾变成了黑色桦尺蛾,自然选择的方向发生了变化,B正确;据题意可知,在工业区森林中,黑色桦尺蛾占有生存优势,即黑色桦尺蛾个体具有繁殖的优势,C正确;在工业区森林中,树干和岩石呈现深暗色,黑色桦尺蛾占有生存优势,黑色桦尺蛾对环境的适应是自然选择的结果,D正确。
例6　C　[解析] 分析题意可知,旱灾前LL、LS和SS的个体数量分别是20、32、19,L的基因频率=(20×2+32)/ (20+32+19)×2 ×100%≈50.7%,A正确;旱灾前LL、LS和SS的个体数量分别是20、32、19,旱灾后存活的中地雀中LL、LS和SS的个体数量分别是6、17、14,旱灾前L的基因频率为50.7%,则旱灾前S的基因频率为1-50.7%=49.3%,旱灾后L的基因频率为(6×2+17)/(6+17+14)×2×100%≈39.2%,旱灾后S的基因频率为1-39.2%=60.8%,故 L及S的基因频率在旱灾前后均发生了变化,B正确;分析题意可知,S基因频率升高与环境条件的改变(干旱)有关,而非基因重组导致的,C错误;生物进化的实质是种群基因频率的改变,L及S的基因频率在旱灾前后均发生了变化,说明岛内以植物种子为食的中地雀发生了进化,D正确。
任务四
2.耐药性　抗生素
4.垂直　37　平均值　抑菌圈边缘　直径
5.(1)经过抗生素选择后,抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌
(2)环境条件　有利
(3)提示:这些做法都会促进耐药菌的产生,甚至会导致抗生素不能杀死的“超级细菌”出现。
反馈评价
例7　A　[解析] 分析题意,①号区域滤纸片周围未出现抑菌圈,故培养基①号区域的滤纸片应是用无菌水处理后的滤纸片,作为对照组,A正确;进行传代培养时,要从抑菌圈边缘的菌落挑取细菌,原因是抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌,B错误;基因突变是自发的,是在抗生素使用之前就已存在的,不是抗生素诱导的结果,C错误;抑菌圈的直径越小,说明细菌对抗生素的抗性越强,D错误。
例8　C　[解析] 大肠杆菌属于原核生物,没有染色体结构,可遗传变异的来源一般是基因突变,A错误;链霉素会对大肠杆菌的耐药性变异进行选择,因此随着培养代数的增加,大肠杆菌对链霉素的耐药性逐代增强,即抗药性基因频率增大,种群基因频率改变,说明种群发生了进化,B错误,C正确;变异是不定向的,细菌中具有抗药性变异个体本身就存在,抗生素只是起到选择作用,不会诱导细菌产生抗药性变异,D错误。第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
一、种群和种群基因库
1.种群的概念
生活在一定区域的 的集合。
2.基因库:一个 中全部个体所含有的全部 。
3.基因频率
(1)概念:在一个种群基因库中,某个基因占 的比值。
(2)计算公式:
基因频率=×100%。
二、种群基因频率的变化
1. 产生新的等位基因,这就可以使种群的基因频率发生变化。
2.可遗传变异的来源
3.可遗传变异的形成、特点和作用
(1)形成:基因突变产生的等位基因,通过有性生殖过程中的 ,可以形成多种多样的基因型。
(2)特点:随机的、 。
(3)作用:只是提供生物进化的 。
4.变异的有利和有害是相对的,是由 决定的。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1.探究自然选择对种群基因频率变化的影响的方法: 。
2.自然选择对种群基因频率变化的影响
(1)原因:在自然选择的作用下,具有有利变异的个体有更多的机会产生后代,种群中相应基因的频率会 ;相反,具有 的个体留下后代的机会少,种群中相应基因的频率会下降。
(2)结果:在自然选择的作用下, 会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。生物进化的实质是 。
(1)一个湖泊中的全部鱼是一个种群。()
(2)种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因。()
(3)在环境条件保持稳定的前提条件下种群的基因频率不会发生变化。()
(4)生物性状的改变一定引起生物的进化。()
(5)自然选择的直接选择对象是个体的基因型,本质是基因频率的定向改变。()
(6)只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料。()
(7)生物的变异是不定向的,但生物进化的方向是定向的,自然选择决定生物进化的方向。()
任务一种群和种群基因库
【情境】阅读教材P110、P111及“思考·讨论”用数学方法讨论基因频率的变化。
[分析](1)请计算子一代、子二代的基因频率和基因型频率,填写在下表中。
亲 代 基因型 频率 AA(30%) Aa(60%) aa(10%)
配子的 比值 A( %) A( %) a( %) a( %)
子 一 代 基因型 频率 AA ( %) Aa( %) aa( %)
基因 频率 A( %) a( %)
子 二 代 基因型 频率 AA ( %) Aa( %) aa( %)
基因 频率 A( %) a( %)
(2)分析计算结果可知,子三代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代 (填“相同”或“不同”)。
(3)上述计算结果是建立在五个假设条件基础之上的,这五个条件是 。
(4)对自然界的种群来说,这五个条件不可能同时都成立。如:
①昆虫的某种翅色与环境色彩较一致,被天敌发现的机会就少,生存和繁殖的机会就变大了,对应的基因频率就会变 。
②如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a或A2A2),也就是产生新的等位基因A2,种群的基因频率 (填“会”或“不会”)发生变化。若种群的基因频率会发生变化,请推测基因A2的频率可能会怎样变化。
有关基因频率和基因型频率的计算
(一)基因频率和基因型频率的计算
以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例:
1.A或a的基因频率:该基因总数(A或a)/该基因及其等位基因总数(A+a)×100%。
2.AA或Aa或aa的基因型频率:该基因型个体数(AA或Aa或aa)/该种群个体总数×100%。
(二)常见题型分析
1.题型一已知调查的各种基因型的个体数,计算基因频率
某基因频率=×100%
A=×100%
a=×100%
A、a分别代表该基因频率,AA、Aa、aa代表三种基因型个体数。
2.题型二已知基因型频率求基因频率
常染色体上一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2×杂合子的频率,即A=AA+1/2Aa;a=aa+1/2Aa。
3.题型三X染色体上基因的基因频率计算
XY型性别决定的生物,如B/b基因在X染色体上,Y染色体上无其等位基因,计算时只计算X染色体上的基因数,不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。
XB基因频率=×100%
Xb基因频率=×100%
不涉及Y染色体,XB+Xb=1。
4.题型四利用哈迪—温伯格定律,由基因频率计算基因型频率
①成立前提
a.种群非常大;b.所有雌雄个体之间自由交配;c.没有迁入和迁出;d.不同基因型个体生存、繁殖机会均等(无自然选择);e.没有基因突变。
②计算公式:当等位基因只有两个时(A、a),设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:
基因型AA的频率=p2;
基因型Aa的频率=2pq;
基因型aa的频率=q2。
如果一个种群达到遗传平衡,其基因频率和基因型频率应符合:(p+q)2=p2+2pq+q2=1。
例1[2024·陕西汉中期中]某闭花传粉的植物种群,亲代中基因型为AA的个体占40%,基因型为aa的个体占20%,则亲代A基因的频率和F1中AA基因型的频率分别是()
A.60%和50% B.40%和40%
C.60%和36% D.40%和16%
例2某生物兴趣小组抽样调查的200人中,各种基因型和人数情况如下表所示,则这200人中,Xb基因的频率为()
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
人数 78 14 8 70 30
A.85% B.30%
C.20% D.15%
任务二种群基因频率的变化
【资料】一个果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变频率都是10-5,一个中等数量果蝇种群约有108个个体。
[分析](1)该果蝇种群中每一代出现的突变基因数为 个。
(2)该果蝇种群每一代出现的基因突变 (填“一定”或“不一定”)对果蝇的性状产生影响,这些突变有利还是有害取决于 。
(3)基因突变产生 ,可以使基因频率发生变化。
(4)可遗传变异的来源还有 和 , 和 统称为突变。可遗传变异为生物的进化提供了 。
(5)突变和基因重组能决定生物进化的方向吗 为什么 如果不能,生物进化的方向是由什么决定的
例3下列关于基因突变和生物进化的叙述,不正确的是()
A.基因突变为生物进化提供原材料,但不一定都能改变生物的表型
B.基因突变后种群的基因频率发生改变,会导致生物进化
C.发生在体细胞中的基因突变也有可能遗传给下一代
D.基因突变的方向与环境的诱导及环境的选择作用均有关
例4[2024·江苏南京期中]下列关于生物进化的叙述,错误的是()
A.生物进化离不开可遗传变异,可遗传变异为生物进化提供原材料
B.自然选择决定了生物进化的方向,但不能决定生物变异的方向
C.种群基因频率的改变,是通过环境对生物基因型的直接选择来实现的
D.突变和基因重组是随机的和不定向的
[总结]自然选择决定生物进化的方向
任务三探究·实践——探究自然选择对种群基因频率变化的影响
1.实验目的
(1)阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。
(2)运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
2.实验原理
(1)自然选择能够提高种群的适应度,它既可以对隐性基因起到选择作用,也可以对显性基因起到选择作用,即自然选择可以使 产生改变。
(2)本探究所用的基本方法是 。
3.方法步骤
(1)提出问题:桦尺蛾种群中s基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低呢
(2)作出假设:黑褐色的生活环境,不利于浅色桦尺蛾的生存,对黑色桦尺蛾生存有利,这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低,即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
(3)创设数字化的问题情境。如下面的示例(其中数字是假设的):
1870年,桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss20%,ss70%,S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下,假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存,使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。则第2~10年间,该种群每年的基因型频率各是多少 每年的基因频率是多少
(4)计算,将计算结果填入表中(如下表):
第1年 第2年 第3年
基因 型频 率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因 频率 S 20% 23%
s 80% 77%
(5)根据计算结果,对环境的选择作用的大小进行适当调整,比如,把浅色个体每年减少的数量百分比定为20%,黑色个体每年增加20%,重新计算种群基因型频率和基因频率的变化,将计算结果填入表中,并与步骤(4)中所得数据进行比较。
第1年 第2年 第3年
基因型 频率 SS 10% 13.0%
Ss 20% 26.1%
ss 70% 60.9%
基因 频率 S 20% 26%
s 80% 74%
4.实验思考
(1)在自然选择过程中,直接受选择的是 。
(2)树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率,这是因为 。
(3)本实验可以说明:生物进化的实质是 , 决定生物进化的方向。
[拓展]遗传平衡状态下,自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律
交配方式 基因频率 基因型频率
自交 不改变 改变,且纯合子增多,杂合子减少
自由交配 不改变 不改变
例5桦尺蛾体色有两种表型:野生型是灰色的,突变型是黑色的。在工业区森林中,树干和岩石呈现深暗色,黑色桦尺蛾占有生存优势,逐渐取代了原先占优势的灰色桦尺蛾。下列相关叙述错误的是()
A.灰色桦尺蛾突变为黑色桦尺蛾是生物进化的结果
B.推测森林污染后,自然选择的方向发生了变化
C.黑色桦尺蛾个体在工业区森林中具有繁殖的优势
D.黑色桦尺蛾对环境的适应是自然选择的结果
例6[2024·北京海淀区期中]达芬岛2004—2005年旱灾后,研究者调查了岛内以植物种子为食的中地雀的数量,得到下表所示结果(L和S为一对等位基因)。下列叙述不正确的是()
基因型/表型 旱灾后存活 的中地雀/只 旱灾中死亡 的中地雀/只 存活 率/%
LL/喙较大 6 14 30.0
LS/喙居中 17 15 53.1
SS/喙较小 14 5 73.7
A.旱灾前L的基因频率为50.7%
B.L及S的基因频率在旱灾前后均发生了变化
C.基因重组是S基因频率升高的原因
D.旱灾前后,岛内以植物种子为食的中地雀发生了进化
任务四探究·实践——探究抗生素对细菌的选择作用
1.实验目的
通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况,探究抗生素对细菌的选择作用。
2.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 ,耐药菌有可能存活下来。
3.材料用具
经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板,细菌菌株(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等),含有抗生素(如青霉素、卡那霉素等)的圆形滤纸片(以下简称“抗生素纸片”),不含抗生素的纸片,镊子,涂布器,无菌棉签,酒精灯,记号笔,直尺等。
4.方法步骤
步骤 操作方法
1 用记号笔在培养皿的底部画2条相互 的直线,将培养皿分为4个区域,分别标记为①~④
2 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
3 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
4 将培养皿倒置于 ℃的恒温箱中培养12~16h
5 观察培养基上细菌的生长状况。纸片附近是否出现了抑菌圈 如果有,测量和记录每个实验组中抑菌圈的直径,并取
6 从 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
注意事项:
(1)接种过程中不要让菌液污染实验者或其他人及物品;注意不要将平板划破。
(2)接种过程中,注意皿盖不能完全打开,接种后,培养皿倒置。
(3)测量抑菌圈直径过程中,要防止接触菌落。
(4)重复培养时,从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
(5)实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理。
5.实验思考
(1)实验过程中,要从抑菌圈边缘挑取细菌的原因是 。
(2)变异的有利还是有害取决于 ,在本实验的培养条件下,耐药菌所产生的变异是 (填“有利”或“有害”)的。
(3)滥用抗生素的现象十分普遍。例如,有人生病时觉得去医院很麻烦,就直接吃抗生素;有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果
例7[2024·湖北武汉期中]为探究某种抗生素对细菌的选择作用,实验人员在接种了大肠杆菌的培养基中放置了含某种抗生素的圆形滤纸片和不含抗生素的圆形滤纸片,一段时间后测量滤纸片周围抑菌圈的直径。然后从相应位置挑取菌落,并重复上述步骤培养多代,结果如图所示。下列有关叙述正确的是()
A.培养基①号区域的滤纸片是用无菌水处理后的滤纸片
B.应从上一代抑菌圈的中央挑取菌落用于培养下一代细菌
C.一定浓度的抗生素会诱导细菌产生耐药性变异
D.抑菌圈的直径越大,说明细菌的耐药性越强
例8[2024·河南郑州月考]某生物兴趣小组为探究链霉素对大肠杆菌的选择作用进行了相关实验,发现随着大肠杆菌培养代数的增加,抑菌圈的直径逐渐缩小。下列叙述正确的是()
A.大肠杆菌对链霉素的抗药性变异最可能来源于基因重组
B.在用链霉素进行多代选择培养的过程中大肠杆菌未发生进化
C.随着培养代数的增加,大肠杆菌对链霉素的耐药性逐渐增强
D.长期使用某种抗生素治疗细菌感染会使细菌产生抗药性变异第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时　种群基因组成的变化
1.D　[解析] 一个种群全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库,D符合题意。
2.A　[解析] 设红绿色盲的致病基因是b,由题意知,XbXb=22(人),XBXb=48(人),XBXB=750-22-48=680(人),XbY=65(人),XBY=745(人),由基因频率的概念可知Xb的基因频率是Xb÷(XB+Xb)×100%=(22×2+48+65)÷(750×2+810)×100%≈6.8%。即A正确。
3.A　[解析] 由题干信息:种群中基因型为AA的个体占20%,Aa个体占80%,则亲代产生的配子a的频率为40% ,A的频率为60%,子一代基因型频率AA=(60%)2=0.36,Aa=2×60%×40%=0.48,因为a基因纯合时会致死,故子一代基因型频率AA=0.36/(0.36+0.48)×100%≈43%,Aa为57%,A正确。
4.B　[解析] 分析题意,决定翅色的A、a基因位于常染色体上,该种群中绿翅个体A_占64%,则aa=36%,据此推测a的基因频率=60%,A的基因频率=1-60%=40%,A错误;该种群中a的基因频率=60%,A的基因频率=40%,该种群个体随机交配,繁殖一代后Aa的基因型频率=2×60%×40%=48%,B正确;种群基因库是指一个种群中所有个体的全部基因,全部个体的A和a基因不能构成该种群的基因库,C错误;基因重组是指控制不同性状的基因的重新组合,该种群中A和a是一对等位基因,控制一种性状,Aa的产生不是基因重组的结果,D错误。
5.C　[解析] 某一相对性状中显性性状表型的频率是0.36,隐性性状的基因型频率是0.64,则隐性基因的基因频率是0.8,显性基因的基因频率是0.2,A错误;随机交配不会导致种群基因频率改变,B错误;该种群繁殖一代后,杂合子的基因型频率为2×0.8×0.2=0.32,C正确;若符合遗传平衡定律,则该种群繁殖一代后,种群基因频率不会发生改变,D错误。
6.D　[解析] 种群是生物进化的基本单位,A错误;个体间存在可遗传变异不一定会发生进化,生物进化的实质在于种群基因频率的改变,B、C错误;突变和重组都是随机的、不定向的,自然选择决定生物进化的方向,D正确。
7.C　[解析] 基因突变包括碱基对的增添、缺失、替换,改变了DNA分子上碱基的数目和排序,基因重组包括染色体互换和自由组合,互换可改变DNA分子上碱基的数目和排序,A正确;基因突变不改变基因的数目,基因重组改变基因的组合,也不改变基因的数目,B正确;基因突变的频率低,但是基因重组的频率较高,C错误;如果没有自然选择的作用,即使基因重组产生了多种多样的基因型,也不会导致优胜劣汰,故不会引起基因频率的改变,D正确。
8.B　[解析] 种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化,A错误;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,B正确;亲子代间基因频率不变,基因型频率可能改变,如杂合子Aa连续自交,后代基因频率不变,而基因型频率改变,C错误;生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,D错误。
9.C　[解析] 自然环境对不同体色的个体进行定向选择,浅色个体不适应环境被淘汰,A错误,C正确;环境污染使深色体色的基因频率增加,不会导致基因发生定向突变,B错误;种群基因库是指一个种群的全部个体所含的全部基因,D错误。
10.D　[解析] 该种群中基因型为dd的个体占60%,褐色个体中杂合子占40%,则Dd个体占(1-0.6)×0.4=16%,DD个体占24%,故D基因的频率为32%,A错误;天敌对褐色个体捕食减少,导致D基因频率升高,环境变化并未引起蛾的褐色突变增多,B错误;设第一年种群数量为x,第二年褐色个体较第一年增加10%,为0.44x,白色个体减少10%,为0.54x,种群总数量为0.98x,较第一年减少,C错误;第一年d基因的频率为68%,第二年白色个体被捕食增多,d基因频率降低,因此,第二年d基因的频率小于68%,D正确。
11.A　[解析] 在维生素K含量不足且长期使用农药的环境中,Rr生存力最强,所以r的基因频率最终接近50%,不会变为0,A错误;在维生素K含量不足环境中,不同基因型的蝗虫的生存能力是rr>Rr>RR,使用农药进行长期处理后不同基因型的蝗虫的生存能力是rr12.B　[解析] 变异具有不定向性,抗生素只对细菌的耐药性突变进行选择,不是抗生素使细菌发生耐药性突变,A错误;如果细菌对抗生素敏感,在该抗生素纸片周围会出现抑菌圈,抑菌圈越大,说明细菌对抗生素越敏感,因此可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果,B正确;抑菌圈边缘的菌落对该抗生素不敏感,从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养,连续选择几代后抑菌圈的直径会变小,C错误;在本实验中,能够耐药的细菌生存下来,不耐药的细菌不能生长繁殖,因此在抗生素的选择下,细菌产生耐药性的变异是有利变异,D错误。
13.B　[解析] 抗生素能够杀死细菌,抑菌圈边缘可能存在具有耐药性的细菌,因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,A正确;氨苄青霉素只对大肠杆菌的耐药性进行选择,不会导致大肠杆菌发生耐药性突变,B错误;图中可以看出氨苄青霉素的抑菌圈的直径较大,可知氨苄青霉素的抑菌效果比艾叶汁更显著,C正确;随着大肠杆菌繁殖代数的增加,氨苄青霉素的抑菌圈直径明显减小,因此使用氨苄青霉素可能更易出现耐药菌,D正确。
14.(1)种群　基因库
(2)前　变异　自然选择
(3)否　基因频率没变
(4)基因频率　种群基因频率的变化
[解析] (1)种群是指一定空间内同种生物的所有个体的集合,故这片农田中全部的该种害虫的总和称为种群;该种害虫全部个体含有的全部基因,称为该种群的基因库。(2)突变和基因重组为生物进化提供原材料,害虫的变异发生在农药使用之前,农药对变异起选择作用,农药使用后,抗药性基因频率增加,进而使生物发生进化,因此变异是不定向的,自然选择是定向的。(3)第一年DD和dd所占的比例为10%和70%,则Dd占20%,D基因频率为10%+1/2×20%=20%,d基因频率为70%+1/2×20%=80%;第二年DD和dd所占比例为4%和64%,则Dd所占比例为32%,D基因频率为4%+1/2×32%=20%,d基因频率为64%+1/2×32%=80%,基因频率没变,则生物没有发生进化。(4) 现代生物进化理论认为自然选择使种群基因频率发生定向改变,进而使生物朝着一定的方向进化,因此生物进化的实质是种群基因频率的变化。
15.(1)不含抗生素的滤纸片(或含无菌水的滤纸片)　抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌　逐渐变小
(2)基因突变　定向选择
(3)基因突变使细菌产生耐药基因,抗生素的使用导致耐药菌生存和繁殖的机会增加,耐药基因在细菌种群中的基因频率逐渐上升,最终形成“超级细菌”
[解析] (1)为排除滤纸片对实验结果的影响,应增设空白对照组,即增加不含抗生素的滤纸片或含无菌水的滤纸片作为对照组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌的原因是抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果,抑菌圈越小,抑菌作用越弱,随着培养代数的增加,由于抗生素的定向选择,细菌耐药性逐代提高,抑菌圈直径从N1到N5会逐渐变小。(2)金黄色葡萄球菌属于原核生物,不能发生基因重组和染色体变异,其耐药性变异来源于基因突变,由于抗生素的定向选择,细菌耐药性逐代提高。(3)抗生素的滥用,会使不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少,耐药菌生存和繁殖的机会增加,耐药基因在细菌种群中的基因频率逐年上升,最终形成“超级细菌”。第3节　种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时　种群基因组成的变化
知识点一种群和种群基因库
1.下列可作为一个基因库的是()
A.一条染色体上的全部基因
B.一个个体所携带的全部基因
C.一个生物具有的全部基因
D.一个种群所含的全部基因
2.对某校学生进行红绿色盲遗传病调查研究后发现,750名女生中有患者22人,携带者48人;810名男生中有患者65人。那么该群体中红绿色盲的致病基因的频率是()
A.6.8% B.5.6%
C.7.8% D.11.2%
3.[2024·河北邢台月考]在一个种群中基因型为AA的个体占20%,Aa个体占80%,a基因纯合时会致死,该种群自由交配,子一代中AA和Aa的基因型频率分别约为()
A.43%、57% B.50%、50%
C.80%、20% D.90%、10%
4.[2024·湖北武汉期中]某昆虫种群的翅色有绿翅(A)和褐翅(a),决定翅色的A、a基因位于常染色体上,该种群中绿翅个体占64%,则()
A.A基因的频率大于a基因的频率
B.该种群个体随机交配,繁殖一代后Aa基因型的频率是48%
C.该种群的基因库由全部个体的A和a基因组成
D.基因重组产生的Aa为该种群进化提供原材料
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型的频率是0.36,下列叙述中正确的是()
A.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
B.随机交配将会导致种群基因频率改变
C.该种群繁殖一代后,杂合子的基因型频率为0.32
D.该种群繁殖一代后,基因频率发生变化
知识点二种群基因频率的变化
6.下列有关生物进化的叙述,正确的是()
A.物种是生物进化的基本单位
B.个体间存在可遗传变异就会发生进化
C.进化的实质是基因型频率发生改变
D.突变和重组都是随机的、不定向的,不能决定生物进化的方向
7.下列关于有性生殖过程中基因突变和基因重组的描述,错误的是()
A.两者都可改变DNA分子上碱基的数目和排序
B.两者都不改变染色体上基因的数目
C.两者都属于可遗传的变异,且发生频率低
D.理论上讲,如果没有自然选择的作用,基因重组不会导致基因频率发生改变
8.[2024·广东江门月考]下列关于基因频率和基因型频率的叙述,正确的是()
A.种群基因频率发生改变不一定会引起生物的进化
B.自然选择决定生物进化的方向,可定向改变种群的基因频率
C.亲子代间基因频率不变,基因型频率也一定不变
D.生物进化的实质是种群基因型频率的定向改变
知识点三自然选择对种群基因频率变化的影响
9.[2024·浙江杭州期中]英国曼彻斯特在受到严重工业污染之后,该地区桦尺蛾深色体色成为常见类型。下列叙述正确的是()
A.浅色个体为了适应深色的环境均进化为深色
B.环境污染导致桦尺蛾深色的突变率明显增大
C.自然选择对不同体色的个体发挥了选择作用
D.控制桦尺蛾体色的全部等位基因构成其种群的基因库
10.某种蛾的体色中褐色(D)与白色(d)受一对等位基因控制。某一年,基因型为dd的个体占60%,褐色个体中杂合子占40%。第二年,由于环境变化,天敌对褐色个体捕食减少,褐色个体较前一年增加10%,白色个体减少10%。下列叙述正确的是()
A.第一年D基因的频率为40%
B.环境变化引起蛾的褐色突变增多
C.第二年种群数量与前一年相同
D.第二年d基因的频率小于68%
11.不同基因型的蝗虫对农药的抗性及对维生素K的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素K才能维持正常生命活动)的表现如下表所示。若对维生素K含量不足环境中的蝗虫种群长期连续使用农药进行处理,则下列有关该蝗虫种群的叙述,错误的是()
基因型 rr Rr RR
对农药的抗性 敏感 抗性 抗性
对维生素K依赖性 无 中度 高度
A.农药和维生素K的选择作用使基因r的频率最终下降至0
B.蝗虫种群中绝大多数抗性个体的基因型为Rr
C.蝗虫抗性个体数量增加,敏感个体数量减少
D.基因R的频率改变是特定环境条件选择的结果
知识点四探究·实践——探究抗生素对细菌的选择作用
12.[2024·江苏常州期末]抗生素纸片扩散法是指将浸有抗生素的纸片贴在涂有细菌的琼脂培养基上,在纸片周围一定距离内的细菌生长受到抑制,过夜培养后形成一个抑菌圈。利用该方法观察某细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况,可探究抗生素对细菌的选择作用。下列相关叙述正确的是()
A.抗生素使细菌发生耐药性突变,这是细菌适应抗生素的结果
B.实验中可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果
C.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养,连续选择几代后抑菌圈的直径会变大
D.在本实验条件下,细菌产生耐药性的变异对细菌而言是不利变异
13.[2024·四川眉山期中]某兴趣小组按照“探究抗生素对细菌的选择作用”的实验步骤进行拓展实验:分别使用含相同浓度艾叶汁和氨苄青霉素的两种滤纸片,对大肠杆菌进行选择培养,测量抑菌圈的直径变化如图所示。下列叙述错误的是()
A.连续培养时应从抑菌圈边缘的菌落上挑取大肠杆菌
B.氨苄青霉素导致大肠杆菌发生了耐药性突变
C.氨苄青霉素的抑菌效果比艾叶汁更显著
D.使用氨苄青霉素可能更易出现耐药菌
14.[2024·海南海口期中]一块农田开始使用某种杀虫剂时,对某种害虫的杀灭效果显著,但随着该种杀虫剂的继续使用,该种害虫表现出越来越强的抗药性。请回答下列问题:
(1)这片农田中全部的该种害虫的总和称为 ,该种害虫全部个体含有的全部基因,称为该种群的 。
(2)害虫抗药性变异产生于使用杀虫剂 (“前”或“后”)。由于同种杀虫剂的反复使用,害虫的抗药性状逐代积累并加强,从这个过程可以看出,虽然生物的 是不定向的,但 是定向的。
(3)对该种害虫群体的调查发现,基因型为DD和dd的个体所占的比例分别为10%和70%(各种基因型个体生存能力相同),第二年对同一群体进行调查,发现基因型为DD和dd的个体所占的比例分别为4%和64%,在这一年中,该害虫群体是否发生了进化 ,理由是 。
(4)现代生物进化理论认为,在自然选择的作用下,种群的 会发生定向改变,导致生物朝一定方向进化,因此生物进化的实质是 。
15.[2024·山东日照期末]为探究抗生素对细菌的选择作用,科研人员做了如下实验:
步骤一:取少量含金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸片,将培养皿倒置于37℃恒温培养箱中培养12~16h,滤纸片周围出现抑菌圈(如下图)。测量记录抑菌圈的直径并取平均值,记为N1。
步骤二:从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到液体培养基中培养,然后重复上述步骤,培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值,记为N2~N5。
(1)为排除滤纸片对实验结果的影响,应增设 作为对照组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌的原因是 。随着培养代数的增加,抑菌圈直径N1→N5的变化是 。
(2)金黄色葡萄球菌的耐药性变异一般来源于 。抗生素对金黄色葡萄球菌耐药性的产生起 作用。
(3)人类不断研发和使用抗生素,细菌对新药的耐药性也在不断提高,甚至出现了无药可治的“超级细菌”。从现代生物进化理论的角度分析,“超级细菌”出现的原因是 。

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