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(共55张PPT)
第3节　种群基因组成的变化与
物种的形成
[课标内容]
1．采用模型与建模的方法，理解种群基因频率的变化。认同细菌耐药性与抗生素的使用有关。　2.运用进化与适应观，阐明隔离在物种形成中的作用。　3.采用比较和分类的方法，理解地理隔离和生殖隔离的关系。
课前 自主预习
PART
01
第一部分
一、种群基因组成的变化
1．种群和种群基因库
一定区域
同种
全部
繁殖
全部
全部
全部等位基因数
2．种群基因频率的变化
染色体变异
随机的、不定向的
相对的
生存环境
不利变异
有利变异
表型
基因型
基因频率
定向
一定的方向
可育
基因
(2)常见类型
类型 发生范围 结果
生殖隔离 不同物种间 ①一般不能_________________；
②即使交配成功，也不能产生________
地理隔离 ________生物间 使种群间不能发生__________
相互交配
可育后代
同种
基因交流
突变
基因交流
基因频率
基因库
(1)在一个种群基因库中，某个基因占全部基因数的比值，叫作基因频率。(　　)
提示：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。
(2)基因突变为生物的进化提供了丰富的原材料。(　　)
(3)长期使用农药后，害虫会产生很强的抗药性，这种抗药性的产生是因为农药诱导害虫产生了抗药性突变。(　　)
提示：害虫的抗药性突变在使用农药之前就已经产生，农药只是对抗药性突变起了选择作用。
×
√
×
(4)由环境改变导致的生物变异能为生物进化提供原材料。(　　)
提示：环境改变导致的生物变异一般是不能遗传的，不能为生物进化提供原材料。
(5)存在生殖隔离的种群不一定存在地理隔离。(　　)
(6)新物种产生一定存在进化，进化一定意味着新物种的产生。(　　)
提示：生物进化的实质是种群基因频率的改变，新物种产生一定存在进化，但是进化不一定会产生新物种。
×
√
×
(7)生物进化的实质是种群基因型频率的改变。(　　)
提示：生物进化的实质是种群基因频率的改变，而基因型发生改变后，基因频率不一定改变。
(8)两个种群间的生殖隔离一旦形成，这两个不同种群之间就不能进行交配，或者即使能交配，也不能产生可育后代。(　　)
×
√
【知识框架】
课堂 合作探究
PART
02
第二部分
核心点一　种群和种群基因库及种群基因频率的变化

某桦尺蛾种群中，黑色体色的基因为S，浅色体色的基因为s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体数分别为10个、20个、70个。假设该桦尺蛾种群非常大、所有的雌雄个体间都能自由交配并产生可育后代、没有迁入和迁出、不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的、基因S和s都不产生突变等。根据孟德尔的分离定律计算并回答问题。
(1)该种群产生的S和s基因的基因频率各是多少？
提示：S基因的基因频率占20%，s基因的基因频率占80%。
(2)子一代种群的基因型频率和基因频率各是多少？
提示：子一代基因型频率：SS基因型频率为4%，Ss基因型频率为32%，ss基因型频率为64%。子一代种群的基因频率：S占20%，s占80%。
(3)子二代种群的基因型频率和基因频率又分别是多少？
提示：子二代种群的基因型频率：SS占4%，Ss占32%，ss占64%。子二代种群的基因频率：S占20%，s占80%。
(4)子三代以及若干代以后，种群的基因型频率和基因频率都会同子一代一样吗？
提示：都一样。
1．(教材P114“概念检测”T2改编)下列关于种群的叙述中，错误的是(　　)
A.种群是生物进化和繁殖的基本单位
B．一个池塘中的全部鱼是一个种群
C．一个种群中全部个体所含有的全部基因构成该种群的基因库
D．种群内的个体会死亡，但基因库却可在代代相传的过程中得到保持和发展
√
解析：一个种群中的雌雄个体通过繁殖将各自的基因遗传给后代，故种群是进化和繁殖的基本单位，A正确；
一个池塘中的全部鱼一般由多种不同的鱼组成，属于不同的物种，不能构成一个种群，B错误；
种群中全部个体所含有的全部基因构成种群的基因库，基因库中的基因可以发生变异并通过繁殖传递给子代，使基因库在代代相传中得到保持和发展，C、D正确。
2．(2021·广东选择考)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和 1 500 只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是(　　)
A．15%、85%　　　　　
B．25%、75%
C．35%、65%
D．45%、55%
√
解析：该兔种群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和 1 500 只淡黄色脂肪兔(ff)组成，故F的基因频率＝F/(F＋f)＝(500×2)/(2 000×2)×100%＝25%，f的基因频率＝1－25%＝75%，故选B。
核心点二　自然选择对种群基因频率变化的影响
及探究抗生素对细菌的选择作用

[探究1] 根据教材P112～113“探究·实践”提供的材料，回答下列问题。
(1)对桦尺蛾种群来说，在自然选择过程中，直接受选择的是表型还是基因型？为什么？
提示：直接受选择的是表型；因为天敌等直接看到的是性状，而不是控制性状的基因。
(2)根据教材表格中的数据分析，桦尺蛾种群发生进化了吗？判断的依据是什么？
提示：发生了进化；依据是桦尺蛾种群的基因频率发生了改变。
(3)根据材料分析，决定桦尺蛾进化方向的是变异还是自然选择？为什么？
提示：决定桦尺蛾进化方向的是自然选择；在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体保留下来的机会少，相应基因的频率会下降。
[探究2] 阅读教材P115“探究抗生素对细菌的选择作用”
(1)抗生素对细菌进行选择的原理是什么？
提示：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耐药性。如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
(2)该实验是如何设计对照实验的？实验组设置多组的目的是什么？
提示：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，接种后1个区域放置不含抗生素的纸片，另外3个区域放置含抗生素的纸片，观察它们之间的差异。实验组设置多组的目的，一是减少实验误差，二是由于突变频率很低，只有一组实验组不一定能分离出耐药菌。
(3)抗生素纸片周围的抑菌圈的直径为什么会逐代变小？
提示：因为经过抗生素的持续多代筛选，细菌的耐药性越来越强，抗生素抑制细菌生长的作用越来越弱，抑菌圈的直径越来越小。
1．影响种群基因频率变化的因素
(1)外因：自然选择。
(2)内因：基因突变和部分染色体变异(如缺失和重复等)能直接引起基因频率的变化，基因重组只改变了基因型频率，在自然选择的作用下淘汰部分个体后可引起基因频率的变化。
2．变异先于环境选择
(1)变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不能定向诱发基因突变。
(2)变异是不定向的，而自然选择能定向改变种群基因频率，从而使种群发生定向进化。
(3)生物体内产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择和种群繁衍，控制有利变异的基因不断积累，控制不利变异的基因逐渐被淘汰，种群的基因频率发生定向改变，从而导致生物沿着一定方向缓慢进化。
1．(2024·四川宜宾高一期末)桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组，分别迁移到A、B两个区域，A地是煤炭工业重镇，B地是闭塞的山区，数年后抽样调查，结果如下表所示。下列有关说法错误的是(　　)
区域 SS/% Ss/% ss/%
A 80 18 2
B 2 8 90
A.A地S基因的频率为89%，B地S基因的频率为6%
B．A地的大部分s基因突变为S基因，故S基因的频率升高
C．从上述材料可知生物进化的方向是由自然选择决定的
D．从上述材料可知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
√
解析：由题表数据可知，A地种群内S基因的频率为80%＋18%×(1/2)＝89%，s基因的频率为1－89%＝11%；B地种群内S基因的频率为2%＋8%×(1/2)＝6%，s基因的频率为1－6%＝94%，A正确。
由上述分析可知，A地种群内控制体色黑色的S基因的频率较高，而B地种群内控制体色浅色的s基因的频率较高，这与这两地种群的生活环境对其的选择有关，B错误。
分析题述材料可知，生物进化的方向是由自然选择决定的，生物进化的实质是种群的基因频率发生改变，C、D正确。
2．利用“抗生素纸片扩散法”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。下列说法错误的是(　　)
A．实验中应将不含抗生素的纸片和含抗生素的纸片分别放置在培养基的不同区域
B．实验结果显示在含抗生素的纸片的区域出现抑菌圈，不能说明细菌本身存在耐药性变异
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．在本实验条件中，细菌的耐药性变异对于细菌来讲是有利变异
√
解析：为研究抗生素对细菌的选择作用，实验中采用了不含抗生素的纸片作为对照，并将不含抗生素的纸片和含抗生素的纸片分别放置在培养基的不同区域，A正确；
含有抗生素的纸片周围有抑菌圈只能说明抗生素有杀死细菌的作用，不能说明细菌本身就存在耐药性变异，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，具有耐药性的细菌生存下来，不具有耐药性的细菌不能生长繁殖，因此在有抗生素的环境中，细菌产生的耐药性变异对于细菌来讲是有利变异，D正确。
核心点三　隔离在物种形成中的作用

加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。下图表示该群岛上13种地雀之间的进化关系。
(1)对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
提示：有差别。由于不同岛屿上的食物和栖息条件不一样，13种地雀的喙差别很大，因此由于环境的作用有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
(2)物种形成必须经过哪三个环节？哪一个环节是物种形成的必要条件？
提示：突变和基因重组、自然选择、隔离。隔离是物种形成的必要条件。
(3)将树雀和仙人掌地雀放在同一小岛足够长的时间，能否形成同一物种？试解释。
提示：不能，两种地雀之间已经形成生殖隔离，基因不能自由交流。
(4)物种的形成必须经过长期的地理隔离吗？能否在短时间内就形成生殖隔离？请举例说明。
提示：不是必须的。能在短时间内形成生殖隔离，如用低温或秋水仙素处理萌发的二倍体西瓜种子或幼苗即可获得四倍体西瓜，四倍体西瓜是新物种，没有经过长期的地理隔离。
1．物种形成的方式
(1)渐变式
①模型
②实例：加拉帕戈斯群岛上的13种地雀经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，从而形成新物种，这是物种形成的主要方式。
(2)爆发式
①模型
②实例：自然界多倍体植物是在短时间内通过染色体变异的方式形成新物种。
(3)人工创造新物种：通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。
2．物种形成的三个环节
(1)模型
(2)内容
①突变和基因重组产生进化的原材料。
②自然选择导致种群基因频率的定向改变。
③隔离导致物种形成。
3．物种形成与生物进化的比较
项目 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后生物和原来生物的关系 新物种形成，生殖隔离，质变，属于不同的物种 生物进化，基因频率改变，量变，仍属于一个物种
联系 (1)生物进化不一定导致新物种的形成； (2)新物种一旦形成，则说明生物肯定发生了进化 (1)生殖隔离不一定来自地理隔离，如爆发式物种形成的过程。
(2)不能认为隔离是新物种形成的标志，因为隔离包括地理隔离和生殖隔离，其中生殖隔离才是新物种形成的标志。
√
1．(教材P117“思考·讨论”改编)下图为太平洋岛屿鸟类的分布情况，甲岛分布着S、L两种鸟，乙岛的鸟类是S鸟的迁移后代，下列相关叙述错误的是(　　)
A．甲岛所有的鸟类称为一个种群
B．可遗传变异为乙岛鸟类进化提供了可能
C．乙岛的鸟类与S鸟可能具有生殖隔离
D．甲、乙岛的自然条件决定了鸟类的进化方向
解析：据题干信息可知，甲岛分布着S、L两种鸟，这两种鸟不是一个种群，A错误；
可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，能为生物进化提供原材料，B正确；
乙岛的鸟类是S鸟的迁移后代，由于两个岛的环境不同，乙岛的鸟类可能与甲岛的S鸟产生了生殖隔离，C正确；
自然选择决定生物进化的方向，D正确。
√
2．下图表示某地区蝗虫进化的基本过程，图中X、Y、Z表示生物进化中的基本环节。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蝗虫原种和蝗虫新种之间不能进行基因交流
B．图中X、Y、Z分别是遗传变异、自然选择、隔离
C．蝗虫新种的形成是在特定环境下发生定向突变的结果
D．判断蝗虫种群发生进化的依据是种群的基因频率发生改变
解析：突变是不定向的，蝗虫新种的形成是自然选择的结果，C错误。
随堂 效果检测
PART
03
第三部分
1．下列选项中，形成了新物种的是(　　)
A．二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B．桦尺蛾体色的基因频率由S(灰色)95%变为s(黑色)95%
C．马与驴交配产生了骡子
D．克隆羊“多莉”
√
解析：四倍体西瓜自交能产生可育后代，且与二倍体西瓜存在生殖隔离，说明四倍体西瓜属于一个新物种，A符合题意；
基因频率发生了改变，说明生物发生了进化，但并未突破物种的界限，仍属于同一物种，B不符合题意；
骡子不育，故骡子不属于新物种，C不符合题意；
“多莉”是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属于原来的物种，D不符合题意。
2．(教材P112“探究·实践”改编)下表是某地区随着工业化发展，桦尺蛾种群基因型频率各年统计数据。下列分析错误的是(　　)
时间 第1年 第2年 第3年 第4年
基因型 频率 　 SS(黑色) 10% 11.5% 15% 19%
Ss(黑色) 20% 23% 31% 35%
ss(浅色) 70% 65.5% 54% 46%
A.第2年S基因的频率是23%、s基因的频率是77%
B．工业发展过程中，污染物促使s基因向S基因突变
C.该现象说明自然选择的直接作用对象是生物的表型
D.黑色个体更适应工业化环境是自然选择的结果
√
解析：由题表数据可知，第2年S基因的频率为 11.5%＋(1/2)×23%＝23%，s基因的频率为1－23%＝77%，A正确；
工业发展过程中环境污染使S和s基因的频率发生定向改变，B错误；
该现象说明自然选择的直接作用对象是生物的表型，C正确；
黑色个体更适应工业化环境是自然选择的结果，D正确。

3．根据现代生物进化理论判断，下列说法正确的是(　　)
A．自然选择决定了生物变异和进化的方向
B．生物进化的实质是种群基因频率的改变
C．种群内基因频率不变，基因型频率一定不会改变
D．种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
√
解析：变异是不定向的，自然选择不能决定生物变异的方向，但能决定生物进化的方向，A错误；
生物进化的实质是种群基因频率的改变，B正确；
某种群内可能出现自交现象，此时基因频率不变，但基因型频率发生改变，C错误；
种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大，D错误。
4．(2024·黑吉辽选择考)鲟类是最古老的鱼类之一，被誉为鱼类的“活化石”。我国学者新测定了中华鲟、长江鲟等的线粒体基因组，结合已有信息将鲟科分为尖吻鲟类、大西洋鲟类和太平洋鲟类三个类群。下列叙述错误的是(　　)
A．鲟类的形态结构和化石记录可为生物进化提供证据
B．地理隔离在不同水域分布的鲟类进化过程中起作用
C．鲟类稳定的形态结构能更好地适应不断变化的环境
D．研究鲟类进化关系时线粒体基因组数据有重要价值
√
解析：群落中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应环境的必要条件，故鲟类稳定的形态结构不能更好地适应不断变化的环境，C错误。

5．(2022·广东选择考)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定，H和D同时存在时，个体产HCN，能抵御草食动物的采食。如图所示某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例，下列分析错误的是(　　)
A．草食动物是白车轴草种群进化的选择压力
B．城市化进程会影响白车轴草种群的进化
C．与乡村相比，市中心种群中h的基因频率更高
D．基因重组会影响种群中H、D的基因频率
√
解析：草食动物能采食白车轴草，故草食动物是白车轴草种群进化的选择压力，A项正确；
分析题图曲线可知，从市中心到市郊和乡村，白车轴草种群中产HCN个体比例增加，说明城市化进程会影响白车轴草种群的进化，B正确；
与乡村相比，市中心种群中产HCN个体比例小，即基因型为D_H_的个体所占比例小，d、h基因频率高，C正确；
基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，不会影响种群的基因频率，D错误。

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