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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
课时作业
(时间:30分钟　分值:63分)
第1～7题每题3分,第8～10题每题6分,共计39分。
基础对点练
知识点1　种群和种群基因库及基因频率计算
1.下列有关种群基因库的叙述,错误的是(　　)
[A] 一个种群的基因库包括这个种群中全部个体所含有的全部基因
[B] 种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
[C] 生物的个体都会死亡,但是基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
[D] 基因突变可以改变基因库的组成
【答案】 B
【解析】 一个种群的基因库包括这个种群全部个体所含有的全部基因,种群中每个个体只含有种群基因库中的部分基因。
2.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%
【答案】 B
【解析】 由题意可知,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)×100%=(500×2)/(2 000×2)×100%=25%,f的基因频率=1-25%=75%。
3.(2025·宜宾期末)大熊猫最初是食肉动物,经过进化,其99%的食物都来源于竹子。现在一个处于遗传平衡的大熊猫种群中,雌雄数量相等,且雌雄之间可以自由交配,若该种群中B的基因频率为60%,b的基因频率为40%,则下列有关该种群说法错误的是(　　)
[A] 大熊猫种群中全部的B和b不能构成大熊猫种群的基因库
[B] 大熊猫由以肉为食进化为以竹子为食的实质是种群基因频率的定向改变
[C] 若该对等位基因位于常染色体上,该种群自由交配一代后Bb基因型频率为48%
[D] 若该对等位基因只位于X染色体上,则XbXb、XbY的基因型频率分别为16%、40%
【答案】 D
【解析】 基因库是一个种群中所有个体的全部基因的总和,因此,大熊猫种群中全部的B和b不能构成大熊猫种群的基因库;生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,因此,大熊猫由以肉为食进化为以竹子为食的实质是种群基因频率的定向改变;若该对等位基因位于常染色体上,该种群自由交配,基因频率不变,故下一代Bb的基因型频率=2×B基因频率×b基因
频率=48%;该种群中B的基因频率为60%,b的基因频率为40%,若该对等位基因只位于X染色体上,则XbXb在雌性中基因型频率=40%×40%=16%,在群体中占8%,XbY在雄性中的基因型频率=40%,在群体中占20%。
知识点2　种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响
4.达尔文曾明确指出,可遗传的变异提供了生物进化的原材料。下列有关生物进化的说法,错误的是(　　)
[A] 可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异
[B] 基因突变是生物变异的根本来源,但有害突变一般不能为生物进化提供原材料
[C] 突变产生的新基因,经有性生殖过程中的基因重组,为进化提供丰富的原材料
[D] 种群基因频率改变的快慢与基因控制的性状与环境适应的程度有关
【答案】 B
【解析】 有害突变和有利突变均属于可遗传变异,都可为生物进化提供原材料。
5.(2025·洛阳期末)下列哪项对种群的基因频率没有直接影响(　　)
[A] 自然选择 [B] 迁入和迁出
[C] 基因突变 [D] 随机交配
【答案】 D
【解析】 自然选择、迁入和迁出、基因突变都是影响种群基因频率变化的因素,随机交配不影响种群基因频率的变化。
6.(2025·天津期末)生活在北美洲和中美洲的囊鼠特别喜欢打洞,已知囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,且基因D/d位于常染色体上。科研人员调查了不同区域囊鼠的深色表型频率,结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　)
区域 深色熔 岩床区 浅色岩 P区 浅色岩 Q区
深色表 型频率 0.91 0.19 0.51
[A] 深色熔岩床区囊鼠的D基因频率为70%
[B] 浅色岩P区囊鼠的纯合深色基因型频率为1%
[C] 浅色岩Q区囊鼠的d基因频率为70%
[D] 推测P区的熔岩颜色比Q区的熔岩颜色深
【答案】 D
【解析】 深色熔岩床区囊鼠深色表型(D　)频率为 0.91,则dd基因型频率为0.09,则d基因频率为30%,D基因频率为70%;浅色岩P区囊鼠深色表型(D　)频率为0.19,则dd基因型频率为0.81,则d基因频率为90%,D基因频率为10%,因此囊鼠的纯合深色基因型(DD)频率为10%×10%=1%;浅色岩Q区囊鼠深色表型(D　)频率为 0.51,则dd基因型频率为0.49,则d基因频率为70%;浅色岩P区D基因频率为10%,浅色岩Q区D基因频率为1-70%=30%,已知囊鼠毛色与环境差异大容易被天敌捕食,因此Q区的熔岩颜色更深。
知识点3　探究抗生素对细菌的选择作用
7.(2025·青岛期末)某研究小组通过实验探究“抗生素对细菌的选择作用”。实验结果如右图所示,1区域的滤纸片不含抗生素,2、3、4区域的滤纸片周围的抑菌圈直径相差不大。取抑菌圈边缘的菌落重新扩大培养后,继续重复该实验。以下说法中正确的是(　　)
[A] 随着实验重复次数的增多,抑菌圈的直径不变
[B] 该实验中1是空白对照,2、3、4之间互为对照实验
[C] 该实验能够证明抗生素可以杀死细菌
[D] 抗生素会使细菌发生定向变异而产生抗药性
【答案】 C
【解析】 随着实验重复次数的增多,细菌抗药性越来越强,抑菌圈的直径会变小;1为对照组,2、3、4均为实验组,设置了重复组以排除偶然因素的影响;该实验中含抗生素的滤纸片周围出现抑菌圈,证明抗生素可以杀死细菌;细菌的变异是随机的、不定向的,并不是抗生素使细菌发生了变异,抗生素对细菌只起选择作用。
综合提升练
8.(2025·长沙期末)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。下图表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] 与市郊相比,乡村种群中h的基因频率更高
[D] 基因重组不会影响种群中H、D的基因频率
【答案】 C
【解析】 分析题意可知,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;分析题中曲线可知,从市中心到市郊再到乡村,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的进化;与市郊相比,乡村种群中产HCN个体比例大,即基因型为D　H　的个体所占比例大,D、H基因频率高,即h的基因频率较低;基因重组是控制不同性状的基因的重新组合,基因重组不会影响种群基因频率。
9.某处于遗传平衡的动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别是55%、30%和15%,已知B/b基因仅位于X染色体上,以下分析错误的是(　　)
[A] 该种群的子一代中Aa的基因型频率为42%
[B] 该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变,aa的基因型频率会发生改变
[C] 若该种群中雌雄比例为1∶1,则该种群中XbY基因型频率等于Xb基因频率的一半
[D] 若该种群中A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等,则说明A、a的基因频率不相等
【答案】 B
【解析】 该种群中,AA=55%、Aa=30%、aa=15%,该种群中基因频率A=AA+Aa/2=70%,
a=100%-70%=30%,由于该种群处于遗传平衡状态,则该种群子一代中Aa的基因型频率=2×
A×a=2×70%×30%=42%;由于该种群是一个遗传平衡群体,所以该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变,aa的基因型频率也不会发生改变;由于雄性只有一条X染色体,则雄性的Xb基因频率=XbY的基因型频率,但该种群中雌雄比例为1∶1,雄性占总数的1/2,则XbY的频率为Xb基因频率的一半;若该种群A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等,即aa=50%,由遗传平衡定律可知a>0.5,故基因频率A10.某种群原先只有基因型为aa的个体,后来引入了基因型为Aa和AA的个体。引入初期和引入十年后,该种群中三种基因型的个体所占比例如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 与引入初期相比,该种群发生了进化
[B] 基因型为AA的个体可能比较不适应新的自然环境
[C] 引入十年后,该种群内A基因频率为70%
[D] 十年间,种群的基因库发生了改变
【答案】 B
【解析】 引入初期,A的基因频率为30%+20%×1/2=40%,引入十年后,A的基因频率为20%+40%×1/2=40%,生物进化的实质是基因频率的改变,题中数据显示,引入初期与引入十年后比较,基因频率不变,说明种群未发生进化;基因型为AA的个体,引入十年后所占比例下降,可推测基因型为AA的个体可能比较不适应新的自然环境;引入初期与引入十年后,A的基因频率未发生改变,基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,A基因频率未发生改变,而其他基因可能变化也可能未变化。
11.(12分)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用。下图是几年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因,S表示野生敏感型基因。据图回答下列问题。
(1)R基因的出现是　　　　　　的结果。
(2)在RR基因型频率达到峰值时,RS、SS基因型频率分别为4%和1%,此时R的基因频率为　　　　　　　　　　。
(3)1969年中期RR基因型幼虫几近消失,表明在　　　　　　　　的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力　 。
(4)该地区从此不再使用杀虫剂,预测未来种群中,最终频率最高的基因型是　　　　　　,原因是　 　 。
【答案】 (每空2分)
(1)基因突变
(2)97%
(3)不使用杀虫剂　低
(4)SS　在不使用杀虫剂的环境下,持续地选择作用使R的基因频率越来越低
【解析】 (1)基因突变产生新基因,R基因是杀虫剂抗性基因,是基因突变产生的。
(2)S的基因频率=SS的基因型频率+RS的基因型频率×1/2=1%+4%×1/2=3%;R的基因频率=
1-S的基因频率=1-3%=97%。
(3)题干中“从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用”“1969年中期RR基因型幼虫几近消失”,结合题图中RR、RS和SS的基因型频率的变化可推知,在不使用杀虫剂的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力低,导致SS的基因型频率不断上升。
(4)若该地区从此不再使用杀虫剂,随着RR基因型个体不断死亡,将导致R的基因频率不断下降和S的基因频率不断上升,最终SS的基因型频率不断升高。
12.(12分)细菌对各种抗生素的药敏程度实验方法如下:将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抑制细菌生长,则在滤纸片周围出现抑菌圈(下图中里面的圈),结果如图所示。
　　　
A 　 B　 C D
(1)衡量本实验结果的指标是　 。
(2)上述图中最有效的是　　　　培养皿中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,如下图所示。
①向培养基中加抗生素的时刻为　　　　点。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是　　　　,细菌的抗药性产生于环境变化之　　　　(填“前”“中”或“后”),抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是　　　　。
③尽管有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中
　 。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)抑菌圈的大小
(2)B
(3)①b　②不定向的　前(1分)　选择(1分)　③有抗药性基因的个体占极少数
【解析】 (1)抗生素如果抑制细菌生长,在滤纸片周围就会出现抑菌圈,抑菌圈越大说明抗生素杀菌能力越强。
(2)因抑菌圈越大说明抗生素杀菌能力越强,所以最有效的是B培养皿中的抗生素。
(3)①据曲线图分析,ab段细菌数量不断增加,说明没有抗生素,而b点后细菌数量减少,说明b点加入抗生素。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是不定向的,细菌的抗药性个体,在使用抗生素之前就已经存在,抗生素对细菌种群起到选择的作用,选择了抗药性的个体生存下来,无抗药性的个体被杀死。
③在细菌种群中,含有抗药性基因的个体是变异个体,只占少数,使用抗生素杀死了大部分无抗药性的个体,故仍然能治疗由细菌引起的感染。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
[学习目标]　1.阐述种群、基因库和基因频率的概念。2.阐明生物进化的实质。3.探究抗生素对细菌的选择作用。
一、种群和种群基因库
1.种群的概念及特点
(1)概念:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(2)特点:种群是生物进化的基本单位,种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群也是生物繁殖的单位。
2.基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
3.基因频率
(1)概念:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。
(2)计算。
基因频率=×100%。
二、种群基因频率的变化
1.可遗传变异的来源
2.可遗传变异的形成、特点和作用
(1)形成。
①基因突变产生新的等位基因。
②通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型。
(2)特点:随机的、不定向的。
(3)作用:只是提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。
3.突变的有害和有利也不是绝对的,这往往取决于生物的生存环境。
三、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不断提高;相反,具有不利变异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.选择的对象
(1)直接作用对象:个体的表型。
(2)实质:决定表型的基因。
3.结果
在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。
4.进化的实质
种群基因频率的改变。
四、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耐药性。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
3.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。
判断正误
(1)一个种群中某基因占所有基因数的比值叫作基因频率。(　　)
【答案】 ×
【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)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 在环境条件保持稳定的前提条件下,种群的基因频率可能受基因突变、迁入和迁出等因素的影响而发生变化。
(3)有害突变不能成为生物进化的原材料。(　　)
【答案】 ×
【提示】 突变的有利和有害是相对的,都可以为生物的进化提供原材料。
(4)生物进化的原材料源于基因突变和基因重组。(　　)
【答案】 ×
【提示】 基因突变、染色体变异和基因重组提供了生物进化的原材料。
(5)生物进化的实质是种群基因频率的改变。(　　)
【答案】 √
任务一　用数学方法分析基因频率的变化
　　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。根据孟德尔的分离定律计算并回答下列问题。
(1)该种群产生的S配子和s配子的比值各是多少 子一代基因型频率是多少
【提示】 S配子占20%,s配子占80%。子一代基因型频率:SS占4%,Ss占32%,ss占64%。
(2)子一代种群的基因频率各是多少
【提示】 子一代种群的基因频率S占20%,s占80%。
(3)子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率会同子一代一样吗 请完成表格。
亲代基因 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 因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%)
子一代基 因频率 S(20%) s(80%)
子二代基 因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%)
子二代基 因频率 S(20%) s(80%)
【提示】 子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代一样。
(4)基因频率不改变,基因型频率一定保持不变吗
【提示】 基因频率不改变,基因型频率不一定保持不变。如杂合子Aa自交后代,基因频率不变,而基因型频率改变。
(5)影响基因频率的因素只是环境吗
【提示】 影响基因频率的因素不只是环境,还有突变、生物的迁移等。
核心归纳
1.“定义法”求解基因频率
(1)某基因频率=×100%。
(2)若在常染色体上,某基因频率=×100%。
(3)若只在X染色体上,某基因频率=×100%。
2.“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)
A基因频率=AA基因型频率+1/2×Aa基因型频率;
a基因频率=aa基因型频率+1/2×Aa基因型频率。
3.利用遗传平衡定律计算基因型频率和基因频率
(1)前提条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④不同表型个体生存和繁殖的机会均等;⑤没有突变。
(2)计算公式。
①当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:
②逆推计算:已知种群中隐性纯合子的概率,求种群中相关的基因频率。
若P(aa)=X%,则
典型例题
1.(2025·成都期末)种群是生物进化的基本单位,也是生物繁殖的基本单位。下列叙述错误的是(　　)
[A] 某草原所有的狗尾草构成一个种群
[B] 某种群中的全部A和a基因构成其基因库
[C] 自然选择使种群中具有优势性状的个体所占比例增加
[D] 种群越小,其基因库越不稳定
【答案】 B
【解析】 某种群中的全部个体所含有的全部基因构成其基因库。
2.在某个处于遗传平衡的种群中随机抽取一定数量的个体,其中基因型为AA的个体占18%,基因型为Aa的个体占78%,基因型为aa的个体占4%,基因A和基因a的基因频率分别是(　　)
[A] 18%、82% [B] 36%、64%
[C] 57%、43% [D] 92%、8%
【答案】 C
【解析】 根据题干信息分析,已知种群的基因型频率为AA=18%,Aa=78%,aa=4%,因此该种群的基因频率:A=18%+1/2×78%=57%,a=4%+1/2×78%=43%。
3.(2024·湖北卷)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是(　　)
[A] 该种群有11%的个体患该病
[B] 该种群h基因的频率是10%
[C] 只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
[D] 若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
【答案】 B
【解析】 分析题干信息可知,雌性个体中有1/10患甲病,且该病由Z染色体上h基因决定,所以雌性个体中ZhW占1/10,该种群中h基因的频率与雌性个体中ZhW的基因型频率相等,故该种群中h的基因频率为10%,该种群中患该病的个体的基因型有ZhW和ZhZh,由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1,该种群患病概率为(10%+10%×10%)×1/2=5.5%;只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型有ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW,共5种;若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,则种群中h基因频率降低,H基因频率应增大。
【方法技巧】
遗传平衡时X染色体上基因频率
与基因型频率的关系(以红绿色盲为例)
(1)红绿色盲基因(Xb)的基因频率在男性和女性中相同,但发病率不同。
(2)人群中男性的红绿色盲发病率即为Xb的基因频率。
(3)若红绿色盲基因Xb的基因频率为10%,则男性中
女性中
说明:若男性和女性数量相等,则女性携带者XBXb在女性中的比例和人群中的比例分别为18%和9%。
任务二　分析自然选择对种群基因频率变化的影响
　　英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾,它们夜间活动,白天栖息在树干上。杂交实验表明,桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前,桦尺蛾栖息地的树干上长满了浅色的地衣,桦尺蛾几乎都是浅色的,该种群中S基因的频率很低,在5%以下,后来随着当地工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存,结果树皮裸露,并被煤烟熏成黑褐色,黑色桦尺蛾又成了常见类型,S基因频率由5%以下上升到95%以上。请思考并回答以下问题。
(1)树干变黑影响(填“影响”或“不影响”)桦尺蛾种群中浅色个体的出生率,其原因是树干变黑会使浅色桦尺蛾暴露,被其天敌捕获,因此会使桦尺蛾种群中浅色个体数量下降,也会使其出生率下降。
(2)在自然选择过程中,直接受选择的是表型(填“基因型”或“表型”),原因是天敌在捕食桦尺蛾时,看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因。
(3)S基因频率由5%以下上升到95%以上的原因是黑色与环境色彩一致,不易被鸟类所食,黑色型个体数增多,后代繁殖个体多,导致基因频率升高(或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,种群中相应的基因频率不断提高)。
(4)经历了一个世纪,桦尺蛾发生了(填“发生了”或“未发生”)进化,判断依据是种群基因(S)频率发生了定向改变。
核心归纳
有关基因频率与进化的分析和总结
(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)自然选择决定生物进化的方向
(3)进化的实质是种群基因频率的改变。
(4)进化中的定向与不定向
①变异是不定向的。
②自然选择是定向的。
③种群基因频率的变化是定向的。
④生物进化的方向是定向的。
典型例题
4.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地是无工业分布的山区,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地种群内S基因的频率为89%,b地种群内S基因的频率为6%
[B] a地种群内的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高
[C] 从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
[D] 从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
【答案】 B
【解析】 由题干中的数据可知,a地种群内S基因的频率=80%+18%÷2=89%,s基因的频率=1-89%=11%,而b地种群内S基因的频率=2%+8%÷2=6%,s基因的频率=1-6%=94%。可见a地种群内控制黑色的S基因的频率较高,而b地种群内控制浅色的s基因的频率较高,这与两个种群的生活环境有关。a地种群生活在污染严重的环境中,而b地种群生活在基本未受污染的环境中,可见生物进化的实质是自然选择使种群的基因频率发生改变。
5.孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点,斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易被天敌捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量,下列推测错误的是(　　)
[A] 缺少天敌,斑点数量可能会增多
[B] 引入天敌,斑点数量可能会减少
[C] 天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
[D] 自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
【答案】 C
【解析】 缺少天敌的环境中,孔雀鱼的斑点数量增多,原因是孔雀鱼群体中斑点数量多的雄性个体体色艳丽易吸引雌性个体,从而获得更多的交配机会,导致群体中斑点数量可能会增多;引入天敌的环境中,斑点数量多的雄鱼容易被天敌捕食,数量减少,反而斑点数量少的雄鱼获得更多交配机会,导致群体中斑点数量可能会减少;生物的变异是不定向的,故天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向;“斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易被天敌捕食”,则斑点少的雄鱼繁殖后代的机会少,但不易被天敌捕食,可知自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊。
任务三　探究抗生素对细菌的选择作用
　　耐药性一旦产生,药物的治疗作用就明显下降。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:取少量金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂抹在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸片,在适宜条件下培养12～16 h,滤纸片周围
出现抑菌圈。测量并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,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(N2～N5)。
请思考并回答以下问题。
(1)细菌的耐药性变异来源于基因突变。细菌耐药性逐年提高是抗生素选择的结果。
(2)根据抑菌圈大小可判定药物的抑菌效果,抑菌圈越小,抑菌作用越弱(小)。随着培养代数的增加,抑菌圈直径从N1到N5会变小。
(3)人类不断研发新的抗生素,细菌对新药的耐药性也在不断提高,甚至出现了对人类健康造成极大危害的“超级细菌”。请用现代生物进化理论观点解释“超级细菌”出现的原因:滥用抗生素,使耐药细菌的生存和繁殖机会增加,耐药性基因频率增加。
典型例题
6.(2025·石家庄期末)为探究两种抗生素对某细菌的抑菌效果,设计如下图所示实验方案,在无菌固体培养基表面上涂布被检测细菌,放置甲、乙和丙三个圆形滤纸片(抗生素可在培养基扩散,滤纸片周围出现抑菌圈的大小能反映其抑菌效果),下列说法错误的是(　　)
[A] 抑菌最有效的是抗生素b
[B] 浸泡滤纸片的抗生素a、b浓度应相同
[C] 丙滤纸片起到对照作用
[D] 此方法可检测抗生素对病毒的抑制效果
【答案】 D
【解析】 分析题图,浸泡过抗生素b的滤纸片周围出现的抑菌圈最大,说明抗生素b的抑菌效果最强;该实验的自变量是滤纸片是否浸泡抗生素和浸泡抗生素的种类,两种抗生素的浓度属于无关变量,应相同;浸泡过无菌水的丙滤纸片为空白对照组;抗生素可抑制细菌生长,但不能抑制病毒的繁殖,且病毒不能在普通培养基上生存,故不能检测其对病毒的抑制效果。
随堂检测
1.下列与种群有关的叙述,错误的是(　　)
[A] 一片树林中的全部猕猴是一个种群
[B] 基因型频率是指某种基因型的个体在种群中所占的比值
[C] 一个种群的基因库在代代相传中得以保留和发展
[D] 种群的基因频率是恒定不变的
【答案】 D
【解析】 可遗传的变异、自然选择等可使种群的基因频率发生改变。
2.下列关于可遗传变异和生物进化的叙述,正确的是(　　)
[A] 染色体结构变异可改变染色体DNA的碱基序列
[B] 同源染色体上的非等位基因不能重新组合
[C] 只有基因突变能为生物进化提供原材料
[D] 种群没有发生可遗传的变异就不会发生进化
【答案】 A
【解析】 染色体结构变异会使染色体上基因的数目或排列顺序发生变化,从而改变染色体DNA的碱基序列;同源染色体上的非等位基因可以因非姐妹染色单体片段的交换而重组;基因突变、基因重组和染色体变异都可为生物进化提供原材料;种群存在迁入和迁出使基因频率改变也可能发生进化。
3.(2025·秦皇岛期中)某果蝇种群中,体色灰色(B)对黑色(b)是显性。若从该种群中随机抽取100个个体,测得基因型为BB、Bb和bb的个体分别是30、60和10个,则B基因的频率为(　　)
[A] 30% [B] 40% [C] 60% [D] 80%
【答案】 C
【解析】 B基因频率=B的基因个数/B和b的基因总数,BB含有2个B基因,Bb含有1个B基因,故B的基因频率=(30×2+60)/200×100%=60%。
4.(2025·唐山期末)枯叶蝶在停息时翅形似枯叶(如右图所示)是对环境的一种适应。下列关于适应形成过程的表述错误的是(　　)
[A] 是长期人工选择的结果
[B] 是长期自然选择的结果
[C] 是有利变异逐代积累的结果
[D] 是种群基因频率定向改变的结果
【答案】 A
【解析】 枯叶蝶在自然环境中的这种适应性状,是在自然环境下形成的,与人工选择无关,人工选择是人类按照自己的意愿对生物进行选择培育。
5.(2025·汕头期中)EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR基因,研究发现,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是(　　)
[A] m的出现是自然选择的结果
[B] m不存在于现代非洲和欧洲人群中
[C] m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果
[D] MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次下降
【答案】 C
【解析】 根据题意,EDAR基因的一个碱基替换导致M突变为m,因此m的出现是基因突变的结果;根据题意,EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关,因此无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群中;自然选择导致基因频率发生定向改变,根据题意,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高,因此m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果;根据题意,突变后的m表现出的性状使人有更多的汗腺等典型体征,因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升。
　　碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为该类抗生素在某医院住院患者中的使用量及某细菌的耐药情况。
年份 2005 2006 2007 2008
该类抗生素的 人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗 生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
　　(1)据表可知,随着该类抗生素人均使用量的增加,细菌耐药率逐年增强,说明两者之间存在正相关(填“正相关”或“负相关”)的关系。
(2)细菌耐药率的变化是由于细菌种群中原本存在耐药基因,抗生素起选择作用,导致耐药基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。
(3)依据上述分析,抗生素的大量使用可能带来的后果是细菌的耐药性逐渐提高。为避免这种后果,生活中可行的做法是合理使用抗生素,禁止滥用抗生素。
课时作业
(时间:30分钟　分值:63分)
第1～7题每题3分,第8～10题每题6分,共计39分。
基础对点练
知识点1　种群和种群基因库及基因频率计算
1.下列有关种群基因库的叙述,错误的是(　　)
[A] 一个种群的基因库包括这个种群中全部个体所含有的全部基因
[B] 种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
[C] 生物的个体都会死亡,但是基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
[D] 基因突变可以改变基因库的组成
【答案】 B
【解析】 一个种群的基因库包括这个种群全部个体所含有的全部基因,种群中每个个体只含有种群基因库中的部分基因。
2.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%
【答案】 B
【解析】 由题意可知,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)×100%=(500×2)/(2 000×2)×100%=25%,f的基因频率=1-25%=75%。
3.(2025·宜宾期末)大熊猫最初是食肉动物,经过进化,其99%的食物都来源于竹子。现在一个处于遗传平衡的大熊猫种群中,雌雄数量相等,且雌雄之间可以自由交配,若该种群中B的基因频率为60%,b的基因频率为40%,则下列有关该种群说法错误的是(　　)
[A] 大熊猫种群中全部的B和b不能构成大熊猫种群的基因库
[B] 大熊猫由以肉为食进化为以竹子为食的实质是种群基因频率的定向改变
[C] 若该对等位基因位于常染色体上,该种群自由交配一代后Bb基因型频率为48%
[D] 若该对等位基因只位于X染色体上,则XbXb、XbY的基因型频率分别为16%、40%
【答案】 D
【解析】 基因库是一个种群中所有个体的全部基因的总和,因此,大熊猫种群中全部的B和b不能构成大熊猫种群的基因库;生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,因此,大熊猫由以肉为食进化为以竹子为食的实质是种群基因频率的定向改变;若该对等位基因位于常染色体上,该种群自由交配,基因频率不变,故下一代Bb的基因型频率=2×B基因频率×b基因
频率=48%;该种群中B的基因频率为60%,b的基因频率为40%,若该对等位基因只位于X染色体上,则XbXb在雌性中基因型频率=40%×40%=16%,在群体中占8%,XbY在雄性中的基因型频率=40%,在群体中占20%。
知识点2　种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响
4.达尔文曾明确指出,可遗传的变异提供了生物进化的原材料。下列有关生物进化的说法,错误的是(　　)
[A] 可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异
[B] 基因突变是生物变异的根本来源,但有害突变一般不能为生物进化提供原材料
[C] 突变产生的新基因,经有性生殖过程中的基因重组,为进化提供丰富的原材料
[D] 种群基因频率改变的快慢与基因控制的性状与环境适应的程度有关
【答案】 B
【解析】 有害突变和有利突变均属于可遗传变异,都可为生物进化提供原材料。
5.(2025·洛阳期末)下列哪项对种群的基因频率没有直接影响(　　)
[A] 自然选择 [B] 迁入和迁出
[C] 基因突变 [D] 随机交配
【答案】 D
【解析】 自然选择、迁入和迁出、基因突变都是影响种群基因频率变化的因素,随机交配不影响种群基因频率的变化。
6.(2025·天津期末)生活在北美洲和中美洲的囊鼠特别喜欢打洞,已知囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,且基因D/d位于常染色体上。科研人员调查了不同区域囊鼠的深色表型频率,结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　)
区域 深色熔 岩床区 浅色岩 P区 浅色岩 Q区
深色表 型频率 0.91 0.19 0.51
[A] 深色熔岩床区囊鼠的D基因频率为70%
[B] 浅色岩P区囊鼠的纯合深色基因型频率为1%
[C] 浅色岩Q区囊鼠的d基因频率为70%
[D] 推测P区的熔岩颜色比Q区的熔岩颜色深
【答案】 D
【解析】 深色熔岩床区囊鼠深色表型(D　)频率为 0.91,则dd基因型频率为0.09,则d基因频率为30%,D基因频率为70%;浅色岩P区囊鼠深色表型(D　)频率为0.19,则dd基因型频率为0.81,则d基因频率为90%,D基因频率为10%,因此囊鼠的纯合深色基因型(DD)频率为10%×10%=1%;浅色岩Q区囊鼠深色表型(D　)频率为 0.51,则dd基因型频率为0.49,则d基因频率为70%;浅色岩P区D基因频率为10%,浅色岩Q区D基因频率为1-70%=30%,已知囊鼠毛色与环境差异大容易被天敌捕食,因此Q区的熔岩颜色更深。
知识点3　探究抗生素对细菌的选择作用
7.(2025·青岛期末)某研究小组通过实验探究“抗生素对细菌的选择作用”。实验结果如右图所示,1区域的滤纸片不含抗生素,2、3、4区域的滤纸片周围的抑菌圈直径相差不大。取抑菌圈边缘的菌落重新扩大培养后,继续重复该实验。以下说法中正确的是(　　)
[A] 随着实验重复次数的增多,抑菌圈的直径不变
[B] 该实验中1是空白对照,2、3、4之间互为对照实验
[C] 该实验能够证明抗生素可以杀死细菌
[D] 抗生素会使细菌发生定向变异而产生抗药性
【答案】 C
【解析】 随着实验重复次数的增多,细菌抗药性越来越强,抑菌圈的直径会变小;1为对照组,2、3、4均为实验组,设置了重复组以排除偶然因素的影响;该实验中含抗生素的滤纸片周围出现抑菌圈,证明抗生素可以杀死细菌;细菌的变异是随机的、不定向的,并不是抗生素使细菌发生了变异,抗生素对细菌只起选择作用。
综合提升练
8.(2025·长沙期末)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。下图表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] 与市郊相比,乡村种群中h的基因频率更高
[D] 基因重组不会影响种群中H、D的基因频率
【答案】 C
【解析】 分析题意可知,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;分析题中曲线可知,从市中心到市郊再到乡村,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的进化;与市郊相比,乡村种群中产HCN个体比例大,即基因型为D　H　的个体所占比例大,D、H基因频率高,即h的基因频率较低;基因重组是控制不同性状的基因的重新组合,基因重组不会影响种群基因频率。
9.某处于遗传平衡的动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别是55%、30%和15%,已知B/b基因仅位于X染色体上,以下分析错误的是(　　)
[A] 该种群的子一代中Aa的基因型频率为42%
[B] 该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变,aa的基因型频率会发生改变
[C] 若该种群中雌雄比例为1∶1,则该种群中XbY基因型频率等于Xb基因频率的一半
[D] 若该种群中A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等,则说明A、a的基因频率不相等
【答案】 B
【解析】 该种群中,AA=55%、Aa=30%、aa=15%,该种群中基因频率A=AA+Aa/2=70%,
a=100%-70%=30%,由于该种群处于遗传平衡状态,则该种群子一代中Aa的基因型频率=2×
A×a=2×70%×30%=42%;由于该种群是一个遗传平衡群体,所以该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变,aa的基因型频率也不会发生改变;由于雄性只有一条X染色体,则雄性的Xb基因频率=XbY的基因型频率,但该种群中雌雄比例为1∶1,雄性占总数的1/2,则XbY的频率为Xb基因频率的一半;若该种群A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等,即aa=50%,由遗传平衡定律可知a>0.5,故基因频率A10.某种群原先只有基因型为aa的个体,后来引入了基因型为Aa和AA的个体。引入初期和引入十年后,该种群中三种基因型的个体所占比例如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 与引入初期相比,该种群发生了进化
[B] 基因型为AA的个体可能比较不适应新的自然环境
[C] 引入十年后,该种群内A基因频率为70%
[D] 十年间,种群的基因库发生了改变
【答案】 B
【解析】 引入初期,A的基因频率为30%+20%×1/2=40%,引入十年后,A的基因频率为20%+40%×1/2=40%,生物进化的实质是基因频率的改变,题中数据显示,引入初期与引入十年后比较,基因频率不变,说明种群未发生进化;基因型为AA的个体,引入十年后所占比例下降,可推测基因型为AA的个体可能比较不适应新的自然环境;引入初期与引入十年后,A的基因频率未发生改变,基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,A基因频率未发生改变,而其他基因可能变化也可能未变化。
11.(12分)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用。下图是几年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因,S表示野生敏感型基因。据图回答下列问题。
(1)R基因的出现是　　　　　　的结果。
(2)在RR基因型频率达到峰值时,RS、SS基因型频率分别为4%和1%,此时R的基因频率为　　　　　　　　　　。
(3)1969年中期RR基因型幼虫几近消失,表明在　　　　　　　　的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力　 。
(4)该地区从此不再使用杀虫剂,预测未来种群中,最终频率最高的基因型是　　　　　　,原因是　 　 。
【答案】 (每空2分)
(1)基因突变
(2)97%
(3)不使用杀虫剂　低
(4)SS　在不使用杀虫剂的环境下,持续地选择作用使R的基因频率越来越低
【解析】 (1)基因突变产生新基因,R基因是杀虫剂抗性基因,是基因突变产生的。
(2)S的基因频率=SS的基因型频率+RS的基因型频率×1/2=1%+4%×1/2=3%;R的基因频率=
1-S的基因频率=1-3%=97%。
(3)题干中“从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用”“1969年中期RR基因型幼虫几近消失”,结合题图中RR、RS和SS的基因型频率的变化可推知,在不使用杀虫剂的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力低,导致SS的基因型频率不断上升。
(4)若该地区从此不再使用杀虫剂,随着RR基因型个体不断死亡,将导致R的基因频率不断下降和S的基因频率不断上升,最终SS的基因型频率不断升高。
12.(12分)细菌对各种抗生素的药敏程度实验方法如下:将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抑制细菌生长,则在滤纸片周围出现抑菌圈(下图中里面的圈),结果如图所示。
　　　
A 　 B　 C D
(1)衡量本实验结果的指标是　 。
(2)上述图中最有效的是　　　　培养皿中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,如下图所示。
①向培养基中加抗生素的时刻为　　　　点。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是　　　　,细菌的抗药性产生于环境变化之　　　　(填“前”“中”或“后”),抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是　　　　。
③尽管有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中
　 。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)抑菌圈的大小
(2)B
(3)①b　②不定向的　前(1分)　选择(1分)　③有抗药性基因的个体占极少数
【解析】 (1)抗生素如果抑制细菌生长,在滤纸片周围就会出现抑菌圈,抑菌圈越大说明抗生素杀菌能力越强。
(2)因抑菌圈越大说明抗生素杀菌能力越强,所以最有效的是B培养皿中的抗生素。
(3)①据曲线图分析,ab段细菌数量不断增加,说明没有抗生素,而b点后细菌数量减少,说明b点加入抗生素。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是不定向的,细菌的抗药性个体,在使用抗生素之前就已经存在,抗生素对细菌种群起到选择的作用,选择了抗药性的个体生存下来,无抗药性的个体被杀死。
③在细菌种群中,含有抗药性基因的个体是变异个体,只占少数,使用抗生素杀死了大部分无抗药性的个体,故仍然能治疗由细菌引起的感染。(共55张PPT)
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.阐述种群、基因库和基因频率的概念。2.阐明生物进化的实质。3.探究抗生素对细菌的选择作用。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、种群和种群基因库
1.种群的概念及特点
(1)概念:生活在一定区域的 生物 的集合。
(2)特点:种群是生物进化的基本单位,种群中的雌雄个体可以通过繁殖将
遗传给后代。种群也是生物繁殖的单位。
2.基因库
一个种群中 个体所含有的 基因,叫作这个种群的基因库。
同种
全部个体
各自的基因
全部
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。
全部等位基因数
二、种群基因频率的变化
1.可遗传变异的来源
基因重组
2.可遗传变异的形成、特点和作用
(1)形成。
① 产生新的等位基因。
②通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的 。
(2)特点:随机的、 。
(3)作用:只是提供生物进化的 ,不能决定生物进化的 。
3.突变的有害和有利也不是绝对的,这往往取决于生物的 。
基因突变
基因型
不定向的
原材料
方向
生存环境
三、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,具有不利变异的个体留下后代的机会少,种群中相应基因的频率会 。
2.选择的对象
(1)直接作用对象:个体的 。
(2)实质:决定表型的 。
不断提高
下降
表型
基因
3.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。
4.进化的实质
种群 的改变。
种群的基因频率
基因频率
四、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, 有可能存活下来。
耐药性
耐药菌
2.方法步骤
不含抗生素
抗生
素纸片
抑菌圈的直径
抑菌圈边缘
3.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。
判断正误
(1)一个种群中某基因占所有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)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。(　　)
【提示】 在环境条件保持稳定的前提条件下,种群的基因频率可能受基因突变、迁入和迁出等因素的影响而发生变化。
×
(3)有害突变不能成为生物进化的原材料。(　　)
×
【提示】 突变的有利和有害是相对的,都可以为生物的进化提供原材料。
(4)生物进化的原材料源于基因突变和基因重组。(　　)
×
【提示】 基因突变、染色体变异和基因重组提供了生物进化的原材料。
(5)生物进化的实质是种群基因频率的改变。(　　)
√
探究案·互动探究
任务一　用数学方法分析基因频率的变化
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。根据孟德尔的分离定律计算并回答下列问题。
(1)该种群产生的S配子和s配子的比值各是多少 子一代基因型频率是多少
【提示】 S配子占20%,s配子占80%。子一代基因型频率:SS占4%,Ss占32%,ss占64%。
(2)子一代种群的基因频率各是多少
【提示】 子一代种群的基因频率S占20%,s占80%。
(3)子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率会同子一代一样吗 请完成表格。
亲代基因 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 因型频率 SS(4%) Ss(32%) ss(64%)
子一代基 因频率 S(20%) s(80%)
子二代基 因型频率 SS( ) Ss( ) ss ( )
子二代基因频率 S( ) s( )
4%
32%
64%
20%
80%
【提示】 子二代、子三代以及若干代以后,种群的基因频率与子一代一样。
(4)基因频率不改变,基因型频率一定保持不变吗
【提示】 基因频率不改变,基因型频率不一定保持不变。如杂合子Aa自交后代,基因频率不变,而基因型频率改变。
(5)影响基因频率的因素只是环境吗
【提示】 影响基因频率的因素不只是环境,还有突变、生物的迁移等。
「核心归纳」
1.“定义法”求解基因频率
2.“公式法”求解基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例)
A基因频率=AA基因型频率+1/2×Aa基因型频率;
a基因频率=aa基因型频率+1/2×Aa基因型频率。
3.利用遗传平衡定律计算基因型频率和基因频率
(1)前提条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④不同表型个体生存和繁殖的机会均等;⑤没有突变。
(2)计算公式。
①当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则:
「典型例题」
1.(2025·成都期末)种群是生物进化的基本单位,也是生物繁殖的基本单位。下列叙述错误的是(　　)
[A] 某草原所有的狗尾草构成一个种群
[B] 某种群中的全部A和a基因构成其基因库
[C] 自然选择使种群中具有优势性状的个体所占比例增加
[D] 种群越小,其基因库越不稳定
B
【解析】 某种群中的全部个体所含有的全部基因构成其基因库。
2.在某个处于遗传平衡的种群中随机抽取一定数量的个体,其中基因型为AA的个体占18%,基因型为Aa的个体占78%,基因型为aa的个体占4%,基因A和基因a的基因频率分别是(　　)
[A] 18%、82% [B] 36%、64%
[C] 57%、43% [D] 92%、8%
C
【解析】 根据题干信息分析,已知种群的基因型频率为AA=18%,Aa=78%,
aa=4%,因此该种群的基因频率:A=18%+1/2×78%=57%,a=4%+1/2×
78%=43%。
3.(2024·湖北卷)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是(　　)
[A] 该种群有11%的个体患该病
[B] 该种群h基因的频率是10%
[C] 只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
[D] 若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
B
【解析】 分析题干信息可知,雌性个体中有1/10患甲病,且该病由Z染色体上h基因决定,所以雌性个体中ZhW占1/10,该种群中h基因的频率与雌性个体中ZhW的基因型频率相等,故该种群中h的基因频率为10%,该种群中患该病的个体的基因型有ZhW和ZhZh,由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1,该种群患病概率为(10%+10%×10%)×1/2=5.5%;只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型有ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW,共5种;若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,则种群中h基因频率降低,H基因频率应增大。
【方法技巧】
遗传平衡时X染色体上基因频率
与基因型频率的关系(以红绿色盲为例)
(1)红绿色盲基因(Xb)的基因频率在男性和女性中相同,但发病率不同。
(2)人群中男性的红绿色盲发病率即为Xb的基因频率。
说明:若男性和女性数量相等,则女性携带者XBXb在女性中的比例和人群中的比例分别为18%和9%。
任务二　分析自然选择对种群基因频率变化的影响
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾,它们夜间活动,白天栖息在树干上。杂交实验表明,桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前,桦尺蛾栖息地的树干上长满了浅色的地衣,桦尺蛾几乎都是浅色的,该种群中S基因的频率很低,在5%以下,后来随着当地工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存,结果树皮裸露,并被煤烟熏成黑褐色,黑色桦尺蛾又成了常见类型,S基因频率由5%以下上升到95%以上。请思考并回答以下问题。
(1)树干变黑 (填“影响”或“不影响”)桦尺蛾种群中浅色个体的出生率,其原因是
。
(2)在自然选择过程中,直接受选择的是 (填“基因型”或“表型”),原因是
。
影响
树干变黑会使浅色桦尺蛾暴露,被其天敌捕获,因此会使桦尺蛾
种群中浅色个体数量下降,也会使其出生率下降
表型
天敌在捕食桦尺蛾时,看到的是桦尺蛾的体色(表型)而不是控制体色的基因
(3)S基因频率由5%以下上升到95%以上的原因是
。
(4)经历了一个世纪,桦尺蛾 (填“发生了”或“未发生”)进化,判断依据是 。
黑色与环境色彩一致,
不易被鸟类所食,黑色型个体数增多,后代繁殖个体多,导致基因频率升高(或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,种群中相应的基因频率不断提高)
发生了
种群基因(S)频率发生了定向改变
「核心归纳」
有关基因频率与进化的分析和总结
(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)自然选择决定生物进化的方向
(3)进化的实质是种群基因频率的改变。
(4)进化中的定向与不定向
①变异是不定向的。
②自然选择是定向的。
③种群基因频率的变化是定向的。
④生物进化的方向是定向的。
「典型例题」
4.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地是无工业分布的山区,数年后抽样调查,结果如下表所示。下列有关说法错误的是(　　)
B
区域 SS/% Ss/% ss/%
a 80 18 2
b 2 8 90
[A] a地种群内S基因的频率为89%,b地种群内S基因的频率为6%
[B] a地种群内的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高
[C] 从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
[D] 从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
【解析】 由题干中的数据可知,a地种群内S基因的频率=80%+18%÷2=
89%,s基因的频率=1-89%=11%,而b地种群内S基因的频率=2%+8%÷2=
6%,s基因的频率=1-6%=94%。可见a地种群内控制黑色的S基因的频率较高,而b地种群内控制浅色的s基因的频率较高,这与两个种群的生活环境有关。a地种群生活在污染严重的环境中,而b地种群生活在基本未受污染的环境中,可见生物进化的实质是自然选择使种群的基因频率发生改变。
5.孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点,斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易被天敌捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量,下列推测错误的是(　　)
[A] 缺少天敌,斑点数量可能会增多
[B] 引入天敌,斑点数量可能会减少
[C] 天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
[D] 自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
C
【解析】 缺少天敌的环境中,孔雀鱼的斑点数量增多,原因是孔雀鱼群体中斑点数量多的雄性个体体色艳丽易吸引雌性个体,从而获得更多的交配机会,导致群体中斑点数量可能会增多;引入天敌的环境中,斑点数量多的雄鱼容易被天敌捕食,数量减少,反而斑点数量少的雄鱼获得更多交配机会,导致群体中斑点数量可能会减少;生物的变异是不定向的,故天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向;“斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易被天敌捕食”,则斑点少的雄鱼繁殖后代的机会少,但不易被天敌捕食,可知自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊。
任务三　探究抗生素对细菌的选择作用
耐药性一旦产生,药物的治疗作用就明显下降。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:取少量金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂抹在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸片,在适宜条件下培养12～16 h,滤纸片周围
出现抑菌圈。测量并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,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(N2～N5)。
请思考并回答以下问题。
(1)细菌的耐药性变异来源于 。细菌耐药性逐年提高是
的结果。
(2)根据抑菌圈大小可判定药物的抑菌效果,抑菌圈越小,抑菌作用越 。随着培养代数的增加,抑菌圈直径从N1到N5会 。
(3)人类不断研发新的抗生素,细菌对新药的耐药性也在不断提高,甚至出现了对人类健康造成极大危害的“超级细菌”。请用现代生物进化理论观点解释“超级细菌”出现的原因:
。
基因突变
抗生素选择
弱(小)
变小
滥用抗生素,使耐药细菌的生存和繁殖机会增加,
耐药性基因频率增加
「典型例题」
6.(2025·石家庄期末)为探究两种抗生素对某细菌的抑菌效果,设计如下图所示实验方案,在无菌固体培养基表面上涂布被检测细菌,放置甲、乙和丙三个圆形滤纸片(抗生素可在培养基扩散,滤纸片周围出现抑菌圈的大小能反映其抑菌效果),下列说法错误的是(　　)
[A] 抑菌最有效的是抗生素b
[B] 浸泡滤纸片的抗生素a、b浓度应相同
[C] 丙滤纸片起到对照作用
[D] 此方法可检测抗生素对病毒的抑制效果
D
【解析】 分析题图,浸泡过抗生素b的滤纸片周围出现的抑菌圈最大,说明抗生素b的抑菌效果最强;该实验的自变量是滤纸片是否浸泡抗生素和浸泡抗生素的种类,两种抗生素的浓度属于无关变量,应相同;浸泡过无菌水的丙滤纸片为空白对照组;抗生素可抑制细菌生长,但不能抑制病毒的繁殖,且病毒不能在普通培养基上生存,故不能检测其对病毒的抑制效果。
思维导图
随堂检测
1.下列与种群有关的叙述,错误的是(　　)
[A] 一片树林中的全部猕猴是一个种群
[B] 基因型频率是指某种基因型的个体在种群中所占的比值
[C] 一个种群的基因库在代代相传中得以保留和发展
[D] 种群的基因频率是恒定不变的
D
【解析】 可遗传的变异、自然选择等可使种群的基因频率发生改变。
2.下列关于可遗传变异和生物进化的叙述,正确的是(　　)
[A] 染色体结构变异可改变染色体DNA的碱基序列
[B] 同源染色体上的非等位基因不能重新组合
[C] 只有基因突变能为生物进化提供原材料
[D] 种群没有发生可遗传的变异就不会发生进化
A
【解析】 染色体结构变异会使染色体上基因的数目或排列顺序发生变化,从而改变染色体DNA的碱基序列;同源染色体上的非等位基因可以因非姐妹染色单体片段的交换而重组;基因突变、基因重组和染色体变异都可为生物进化提供原材料;种群存在迁入和迁出使基因频率改变也可能发生进化。
3.(2025·秦皇岛期中)某果蝇种群中,体色灰色(B)对黑色(b)是显性。若从该种群中随机抽取100个个体,测得基因型为BB、Bb和bb的个体分别是30、60和10个,则B基因的频率为(　　)
[A] 30% [B] 40% [C] 60% [D] 80%
C
【解析】 B基因频率=B的基因个数/B和b的基因总数,BB含有2个B基因,Bb含有1个B基因,故B的基因频率=(30×2+60)/200×100%=60%。
4.(2025·唐山期末)枯叶蝶在停息时翅形似枯叶(如右图所示)是对环境的一种适应。下列关于适应形成过程的表述错误的是(　　)
[A] 是长期人工选择的结果
[B] 是长期自然选择的结果
[C] 是有利变异逐代积累的结果
[D] 是种群基因频率定向改变的结果
A
【解析】 枯叶蝶在自然环境中的这种适应性状,是在自然环境下形成的,与人工选择无关,人工选择是人类按照自己的意愿对生物进行选择培育。
5.(2025·汕头期中)EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR基因,研究发现,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是(　　)
[A] m的出现是自然选择的结果
[B] m不存在于现代非洲和欧洲人群中
[C] m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果
[D] MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次下降
C
【解析】 根据题意,EDAR基因的一个碱基替换导致M突变为m,因此m的出现是基因突变的结果;根据题意,EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关,因此无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群中;自然选择导致基因频率发生定向改变,根据题意,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高,因此m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果;根据题意,突变后的m表现出的性状使人有更多的汗腺等典型体征,因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升。
联系实际 迁移应用
碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为该类抗生素在某医院住院患者中的使用量及某细菌的耐药情况。
年份 2005 2006 2007 2008
该类抗生素的 人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19
某种细菌对该类抗 生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5
(1)据表可知,随着该类抗生素人均使用量的增加,细菌耐药率 ,说明两者之间存在 (填“正相关”或“负相关”)的关系
(2)细菌耐药率的变化是由于细菌种群中原本存在 基因,抗生素起
作用,导致耐药基因在细菌种群中的 逐年上升。
(3)依据上述分析,抗生素的大量使用可能带来的后果是
。为避免这种后果,生活中可行的做法是
。
逐年增强
正相关
耐药
选择
基因频率
细菌的耐药性逐渐
提高
合理使用抗生素,禁止
滥用抗生素第2课时　隔离在物种形成中的作用
[学习目标]　1.说出种群和物种的关系。2.阐述物种形成的一般过程。3.解释生物进化与物种形成之间的关系。
一、物种的概念
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
二、隔离及其在物种形成中的作用
1.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)常见类型。
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,也不能产生可育的后代
地理 隔离 同种 生物 使种群间不能发生基因交流
2.新物种形成的一般过程
3.隔离在物种形成中的作用:隔离是物种形成的必要条件。
判断正误
(1)一个物种就是一个种群。(　　)
【答案】 ×
【提示】 一个种群的生物肯定属于同一物种,但一个物种可以有多个种群。
(2)不同种群间的个体不能进行基因交流,说明二者存在生殖隔离。(　　)
【答案】 ×
【提示】 不同种群间的个体不能进行基因交流,也可能是因为二者存在地理隔离。
(3)交配后能产生后代的一定是同一物种。(　　)
【答案】 ×
【提示】 交配后要能产生可育的后代才是同一物种。
(4)两个池塘中的鲤鱼是两个种群,存在生殖隔离。(　　)
【答案】 ×
【提示】 两个池塘中的鲤鱼是两个种群,存在地理隔离,但不存在生殖隔离。
(5)物种的形成可以不经过地理隔离。(　　)
【答案】 √
任务　分析隔离在物种形成中的作用
　　图1为甲、乙两岛屿上鸟类的分布情况,甲岛上分布有S、L两种鸟,乙岛上的鸟类是人为迁移的S鸟的后代。图2为某段时间内L鸟种群的A基因频率变化情况,思考并回答下列问题。
(1)迁移后,自然状态下乙岛上的鸟和甲岛上的S鸟不能进行基因交流,原因是二者之间存在地理隔离;若干年后,两岛上S鸟种群的基因库出现较大差异,并逐渐出现生殖隔离,说明形成了两个不同的物种。
(2)假设无基因突变,图2 L鸟种群在Q→R(用图中字母表示)时间段内发生了进化,判断的依据是A的基因频率发生改变。
核心归纳
1.种群和物种的比较
项目 种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断 标准 ①同一时间、同一地点、同一物种; ②同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能够产生可育后代 ①具有一定的形态结构和生理功能,在自然条件下能自由交配并且产生可育后代; ②不同物种之间存在生殖隔离
联系 ①一个物种可以包括许多种群; ②同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,不能发生基因交流,长期发展下去,可能形成多个新物种
2.物种形成的三大模式
3.地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于地理隔离,一旦发生某种地质变化,两个分开的小种群若重新相遇,可以再融合在一起,能进行基因交流。
(2)图中B属于生殖隔离,一旦形成就保持物种间基因的不可交流性,从而保证了物种的相对稳定。
(3)地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变阶段。
4.物种形成与生物进化的关系
内容 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变
变化后生 物与原生 物的关系 属于不同物种 可能属于同一个物种
二者关系 生物进化的实质是种群基因频率改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,生物进化不一定导致新物种的形成
典型例题
1.(2025·泸州期末)加拉帕戈斯群岛有海洋鬣鳞蜥和陆生鬣鳞蜥,它们的祖先均来自南美大陆。与陆生鬣鳞蜥相比,海洋鬣鳞蜥有足蹼,且眼睛上方有分泌盐分的腺体,能更加适应海洋生活。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 海洋环境能定向诱导海洋鬣鳞蜥发生适应环境的基因突变
[B] 自然选择导致陆生鬣鳞蜥和海洋鬣鳞蜥的基因库完全不同
[C] 种群基因型频率改变导致生物进化,生物进化导致新物种形成
[D] 加拉帕戈斯群岛的陆生鬣鳞蜥与海洋鬣鳞蜥可能存在生殖隔离
【答案】 D
【解析】 基因突变具有不定向性,海洋环境能定向选择适应环境的变异;自然选择导致加拉帕戈斯群岛有海洋鬣鳞蜥和陆生鬣鳞蜥,但是它们的祖先均来自南美大陆,所以它们的基因库应该是部分相同;种群基因频率的改变是生物进化的标志。
2.(2022·浙江1月选考)峡谷和高山的阻隔都可能导致新物种形成。两个种的羚松鼠分别生活在某大峡谷的两侧,它们的共同祖先生活在大峡谷形成之前;某高山两侧间存在有限的“通道”,陆地蜗牛和很多不能飞行的昆虫可能会在“通道”处形成新物种。下列分析不合理的是(　　)
[A] 大峡谷分隔形成的两个羚松鼠种群间难以进行基因交流
[B] 能轻易飞越大峡谷的鸟类物种一般不会在大峡谷两侧形成两个物种
[C] 高山两侧的陆地蜗牛利用“通道”进行充分的基因交流
[D] 某些不能飞行的昆虫在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离
【答案】 C
【解析】 峡谷和高山的阻隔都可能导致新物种形成。两个种的羚松鼠分别生活在某大峡谷的两侧,它们的共同祖先生活在大峡谷形成之前,故大峡谷分隔形成的两个羚松鼠种群间难以进行基因交流;能轻易飞越大峡谷的鸟类物种由于可以进行基因交流,因此一般不会在大峡谷两侧形成两个物种;某高山两侧间存在有限的“通道”,陆地蜗牛和很多不能飞行的昆虫可能会在“通道”处形成新物种,因此,高山两侧的陆地蜗牛就不能利用“通道”进行充分的基因交流;某些不能飞行的昆虫在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离。
随堂检测
1.下列有关物种的叙述,正确的是(　　)
①不同种群的生物肯定不属于同一个物种　②物种是能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物　③隔离是形成新物种的必要条件
④只要有地理隔离就能形成新物种
[A] ①②③ [B] ②③④
[C] ②③ [D] ①②③④
【答案】 C
【解析】 不同种群的生物可能属于同一个物种,如生活在两个池塘的鲤鱼;只有地理隔离没有生殖隔离不会形成新物种。
2.(2025·武汉期末)达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀分别分布于不同的岛屿上,用现代生物进化理论解释,正确的是(　　)
[A] 同一种地雀→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同种地雀
[B] 同一种地雀→地理隔离→自然选择→不同种地雀
[C] 同一种地雀→自然选择→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀
[D] 同一种地雀→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀
【答案】 A
【解析】 原来属于同一物种的地雀分布于不同的岛屿上,且被海洋隔开,这样不同种群间形成地理隔离。由于生存环境的不同,在自然选择的作用下,使不同种群地雀的基因频率的改变也不同,最终使这些种群的基因库形成明显差异,并逐步出现生殖隔离,这标志着形成了不同物种的地雀。
3.(2025·淮南期末)下图是新物种形成的基本环节。下列分析不合理的是(　　)
[A] ①基因突变 [B] ②自然选择
[C] ③基因频率 [D] ④生殖隔离
【答案】 A
【解析】 可遗传的变异是生物进化的原材料,包括①突变(基因突变和染色体变异)和基因重组;在发生可遗传变异后,再在②自然选择下导致③基因频率发生改变;新物种形成的标志是④生殖隔离。
4.随着全球气候变暖和种植条件的变化,一些作物的病虫害越来越难防治。我国的小麦育种团队改变了传统的育种理念,与国际玉米小麦改良中心开展两地穿梭育种合作,从国外引进品种,与我国的品种进行杂交,通过在两个地区不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定,最终选育出具有抗病性的小麦良种。下列关于穿梭育种的叙述,错误的是(　　)
[A] 穿梭育种突破了不同小麦品种之间存在的地理隔离
[B] 穿梭育种充分利用了环境和人的选择作用
[C] 穿梭育种使小麦的染色体发生了定向变异
[D] 培育出的小麦新品种与原品种之间不存在生殖隔离
【答案】 C
【解析】 根据题干信息“从国外引进品种,与我国的品种进行杂交”可知,穿梭育种属于杂交育种,其利用的主要原理是基因重组。
5.(2025·内江期中)葡萄与爬山虎均是葡萄科常见植物,将二倍体爬山虎的花粉涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上,可获得无子葡萄。下列叙述正确的是(　　)
[A] 爬山虎和葡萄之间存在生殖隔离
[B] 爬山虎花粉引起葡萄果实发生了基因突变
[C] 无子葡萄经无性繁殖产生的植株仍结无子果实
[D] 无子葡萄的果肉细胞含一个染色体组
【答案】 A
【解析】 涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上的爬山虎花粉不能引起葡萄果实发生基因突变,而是促使葡萄产生生长素,促进子房发育成无子葡萄;这种无子葡萄是经生长素作用产生的,其细胞中遗传物质未发生改变,所以该无子葡萄经无性繁殖产生的植株在自然条件下结有子果实;无子葡萄的果肉细胞是由母本子房壁细胞经有丝分裂和分化形成,而母本葡萄是二倍体,所以无子葡萄的果肉细胞含两个染色体组。
　　随着生命科学技术的不断发展,物种形成、生物多样性发展机制的理论也在不断地发展与完善。下图是科学家利用果蝇所做的进化实验,两组实验仅喂养食物不同,其他饲养环境条件一致。
(1)第一期时,甲箱和乙箱的全部果蝇属于不同(填“同一”或“不同”)种群。
(2)经过八代或更长时间之后,甲箱果蝇体色变深,乙箱果蝇体色不变。将甲、乙品系果蝇混养时,发现果蝇交配择偶时只选择同体色的果蝇进行交配。以此推断,本实验中甲、乙品系果蝇不属于同一物种,理由是出现生殖隔离现象。
(3)经过八代或更长时间后,两箱中的果蝇体色发生了很大的变化,请用现代综合进化理论解释这一现象出现的原因:两箱分养造成地理隔离,当两箱中果蝇发生变异后,经过食物选择,导致种群基因频率发生改变,形成两个群体的体色差异很大。
课时作业
(时间:30分钟　分值:51分)
第1～8题每题3分,第9～11题每题6分,共计42分。
基础对点练
知识点1　物种及隔离的概念
1.下列关于物种和种群的说法,错误的是(　　)
[A] 同一种群一般不存在地理隔离
[B] 同一物种可包括多个种群
[C] 同一物种不存在隔离
[D] 不同物种一定存在生殖隔离
【答案】 C
【解析】 同一物种不存在生殖隔离,但可能存在地理隔离。
2.(2025·淮北期末)下列现象属于地理隔离的是(　　)
[A] 动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配
[B] 植物因开花季节和形态不同而不能传粉
[C] 产生的杂种后代没有生育能力
[D] 动物因生活的地区不同而无法交配
【答案】 D
【解析】 动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配,属于生殖隔离;植物因开花季节和形态不同而不能传粉,即自然条件下不能交配,属于生殖隔离;产生的杂种后代没有生育能力,即不能产生可育后代,属于生殖隔离;动物因生活的地区不同而无法交配,属于地理隔离。
3.下列生物学现象中形成了新物种的是(　　)
[A] 马和驴交配产生骡
[B] 长颈鹿后代中出现脖子更长的个体
[C] 环境变化使桦尺蛾种群中黑色个体增多
[D] 地理隔离使加拉帕戈斯群岛形成多种地雀
【答案】 D
【解析】 马和驴交配产生骡,骡不可育,说明马和驴存在生殖隔离,是两个物种,而骡因为不可育,因而不是一个物种;长颈鹿后代中出现脖子更长的个体,是出现了新的变异,不是形成了新的物种;环境变化使桦尺蛾种群中黑色个体增多,说明环境选择了黑色个体,但依然是同一个物种;经过长期的地理隔离使加拉帕戈斯群岛形成多种地雀,且这些地雀之间出现了生殖隔离,这意味着新物种的出现。
知识点2　隔离在物种形成中的作用
4.(2025·厦门期末)隔离在物种形成中的作用是(　　)
[A] 导致种群基因频率不断改变
[B] 阻止了种群间的基因交流
[C] 决定了生物进化的方向
[D] 导致不同种群出现不同的变异
【答案】 B
【解析】 自然选择、突变、迁入和迁出等导致种群基因频率不断改变;隔离的实质是阻止了种群间的基因交流;自然选择决定了生物进化的方向;可遗传的变异包括突变和基因重组,它们是随机发生的,并不是由隔离导致的。
5.(2025·哈尔滨期末)下图表示某种小鼠的进化过程,X、Y、Z表示新物种形成的基本环节。下列说法正确的是(　　)
[A] 小鼠性状改变,说明已经形成了新物种
[B] X表示基因突变及染色体变异,为进化提供原材料
[C] Z表示生殖隔离,但新物种的形成可以不通过Z环节
[D] Y使该种群基因频率发生定向改变,决定生物进化的方向
【答案】 D
【解析】 新物种形成的标志是生殖隔离的产生,小鼠性状的改变不能作为判断新物种形成的依据;据题图可知,X是指可遗传变异,可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组,它们为进化提供原材料;新物种的产生可以不经过地理隔离,但一定要经过生殖隔离,小鼠新种产生的标志是生殖隔离,所以Z是指生殖隔离;Y表示自然选择,自然选择使种群的基因频率发生定向改变,决定生物进化的方向。
6.科学家对长城内外的8种代表植物进行了基因测序研究,结果表明长城内外同一植物基因序列已有明显不同。针对这一现象,结合现代生物进化理论,下列叙述错误的是(　　)
[A] 突变是不定向的
[B] 对所有种群而言,地理隔离必然导致生殖隔离
[C] 长城的存在,阻碍了其内外种群间的基因交流
[D] 突变和基因重组、自然选择及隔离,是物种形成过程的三个基本环节
【答案】 B
【解析】 现代生物进化理论认为,突变是不定向的,自然选择是定向的;地理隔离不一定导致生殖隔离,长时间地理隔离的物种如果能产生可育后代,则没有发生生殖隔离;长城的存在导致了地理隔离,阻碍了其内外种群间的基因交流;突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种形成。
7.下列有关生物进化和物种形成的叙述,正确的是(　　)
[A] 是否形成新物种是生物进化的实质
[B] 生殖隔离一旦形成就标志着新物种的产生
[C] 环境条件保持稳定,种群的基因频率就不会发生变化
[D] 在物种形成过程中,地理隔离和生殖隔离是同时出现的
【答案】 B
【解析】 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变;生殖隔离是新物种形成的标志;突变是不定向的、随机发生的,所以即使环境没有改变,种群的基因频率也可能会因突变而发生变化;物种形成过程中,一般是先经过地理隔离然后产生生殖隔离,或者不经过地理隔离直接形成生殖隔离。
8.下图所示为种群与物种的关系图解,下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 从图中可以看出,一个物种可以有很多种群,这些种群间只是因为地理隔离阻碍了基因
交流
[B] 若物种2是由物种1形成的,则物种2一定发生了基因频率的改变
[C] 物种1形成物种2的必要条件是地理隔离
[D] 若种群1与种群2的基因频率都发生了非常大的改变,则这两个种群都在进化
【答案】 C
【解析】 同一物种的不同种群间不存在生殖隔离,只是因为地理隔离阻碍了基因交流,若没有了地理隔离,同一物种的不同种群仍可进行基因交流;新物种一旦形成,说明生物肯定发生了进化,生物进化的实质是种群基因频率的改变;由地理隔离达到生殖隔离,是物种形成的常见形式,但不是唯一形式,则物种形成的必要条件是生殖隔离,而不是地理隔离。
综合提升练
9.(2025·北京期末)茶尺蠖(茶尺蛾的幼虫)是我国茶树的主要害虫,影响茶叶产量。研究人员比较了甲、乙两地茶尺蠖对E病毒的敏感度,结果如下图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 由图可知,甲地茶尺蠖对E病毒更敏感
[B] 两地茶尺蛾颜色深浅不同,因此判定为两个物种
[C] 为确定两地茶尺蛾是否为同一物种,可进行杂交实验
[D] 若两地茶尺蛾杂交后代不可育,说明两者存在生殖隔离
【答案】 B
【解析】 据题图可知,甲地的茶尺蠖对E病毒的敏感性比乙地的茶尺蠖更高;判定两地茶尺蛾是否为两个物种,应该根据它们是否存在生殖隔离,根据两地茶尺蛾颜色深浅不同,不能判定为两个物种;为确定两地茶尺蛾是否为同一物种,可进行杂交实验,如果两地茶尺蛾之间能够相互交配并产生可育后代,说明两者仍为同一物种;若两地茶尺蛾杂交后代不可育,说明两者存在生殖隔离。
10.(2025·枣庄期末)为满足人们对鸡蛋的需求,人工选择培育出了产蛋量高的蛋鸡,蛋鸡与原种群个体仍可交配繁殖并产生可育后代。生产实践中发现冬季延长光照时间能增加鸡的产蛋量,养鸡场采用晚上补充光照的方法来提高产蛋量。下列说法错误的是(　　)
[A] 人工选择淘汰产蛋量低的个体可引起鸡种群的进化
[B] 延长光照时间会导致与产蛋有关的基因发生突变
[C] 蛋鸡与原种群没有生殖隔离,但可能存在地理隔离
[D] 人工选择的方向可决定鸡进化的方向
【答案】 B
【解析】 人工选择淘汰产蛋量低的个体,会引起某些基因频率的改变,从而引起鸡种群的进化;延长光照时间可引起性激素含量的变化,从而影响产蛋量,并没有导致基因突变;蛋鸡与原种群个体仍可交配繁殖并产生可育后代,说明蛋鸡并没有与原种群产生生殖隔离,但可因人为因素出现地理隔离;人工选择的方向可决定生物进化的方向。
11.(2024·河北卷)地中海沿岸某陆地区域为控制蚊子数量,每年在距海岸线0～20 km范围内(区域a)喷洒杀虫剂。某种蚊子的Est基因与毒素降解相关,其基因频率如下图所示。下列分析正确的是(　　)
[A] 在区域a中,该种蚊子的Est基因频率发生不定向改变
[B] 随着远离海岸线,区域a中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致
[C] 距海岸线0～60 km区域内,蚊子受到杀虫剂的选择压力相同
[D] 区域a中的蚊子可快速形成新物种
【答案】 B
【解析】 由于杀虫剂的选择作用,在区域a中,该种蚊子的Est基因频率发生了定向改变;区域a喷洒杀虫剂,随着远离海岸线,区域a中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致;距海岸线 0～60 km区域内,杀虫剂的浓度不同,所以杀虫剂对蚊子的选择作用不同,即蚊子受到杀虫剂的选择压力不同;新物种形成的标志是产生生殖隔离,所以区域a中的蚊子中Est基因频率的变化,不一定导致其快速形成新物种。
12.(9分)(2025·烟台期末)甲岛上存在数量庞大的某昆虫种群(XY型),雌雄个体数基本相等,且可以自由交配,其体色由基因B、b控制。甲岛上该昆虫迁移到乙、丙两岛若干年后,调查到的相关体色基因的种类及其频率如下图所示。
(1)没有迁移时,假定甲岛上的该昆虫符合遗传平衡定律,还应具备的条件包括
　,
若基因B、b位于X染色体上,甲岛该昆虫种群中XBY的基因型频率为　　　　。
(2)分离后的昆虫种群逐步适应了新的环境,适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指
　。
(3)若干年后,乙、丙两岛的昆虫　　　　(填“是”或“否”)发生进化,判断二者是否是同一物种的具体方法是　
。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)没有突变和自然选择及没有迁入、迁出　40%
(2)生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖
(3)是(1分)　取乙丙两岛的异性昆虫杂交,看能否产生可育后代
【解析】 (1)甲岛上的该昆虫符合遗传平衡定律,除了满足种群数量足够大,种群内个体可以自由交配,还应具备的条件包括没有突变和自然选择及没有迁入、迁出。据题图可知,没有迁移时,种群内B和b的频率分别为80%、20%,若基因B、b位于X染色体上,根据雄性昆虫群体中XB=XBY=80%,所以甲岛该昆虫种群中XBY的基因型频率为80%÷2=40%。
(2)适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
(3)若干年后,乙、丙两岛的昆虫的基因库及基因频率已经发生改变,故发生了进化,判断二者是否是同一物种的具体方法是取乙丙两岛的异性昆虫杂交,看能否产生可育后代。(共33张PPT)
第2课时　隔离在物种形成中的作用
1.说出种群和物种的关系。2.阐述物种形成的一般过程。3.解释生物进化与物种形成之间的关系。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、物种的概念
能够在自然状态下 并且产生 后代的一群生物。
二、隔离及其在物种形成中的作用
1.隔离
(1)概念:不同群体间的个体,在自然条件下 不能自由交流的现象。
相互交配
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不能相互 ;
②即使交配成功,也不能产生
地理 隔离 生物 使种群间不能发生
交配
可育的后代
同种
基因交流
2.新物种形成的一般过程
突变
基因重组
食物
栖息条件
基因频率
基因库
3.隔离在物种形成中的作用: 是物种形成的必要条件。
隔离
判断正误
(1)一个物种就是一个种群。(　　)
【提示】 一个种群的生物肯定属于同一物种,但一个物种可以有多个种群。
×
(2)不同种群间的个体不能进行基因交流,说明二者存在生殖隔离。(　　)
【提示】 不同种群间的个体不能进行基因交流,也可能是因为二者存在地理隔离。
×
(3)交配后能产生后代的一定是同一物种。(　　)
×
【提示】 交配后要能产生可育的后代才是同一物种。
(4)两个池塘中的鲤鱼是两个种群,存在生殖隔离。(　　)
×
【提示】 两个池塘中的鲤鱼是两个种群,存在地理隔离,但不存在生殖隔离。
(5)物种的形成可以不经过地理隔离。(　　)
√
探究案·互动探究
任务　分析隔离在物种形成中的作用
图1为甲、乙两岛屿上鸟类的分布情况,甲岛上分布有S、L两种鸟,乙岛上的鸟类是人为迁移的S鸟的后代。图2为某段时间内L鸟种群的A基因频率变化情况,思考并回答下列问题。
(1)迁移后,自然状态下乙岛上的鸟和甲岛上的S鸟不能进行基因交流,原因是二者之间存在 ;若干年后,两岛上S鸟种群的 出现较大差异,并逐渐出现 ,说明形成了两个不同的物种。
(2)假设无基因突变,图2 L鸟种群在 (用图中字母表示)时间段内发生了进化,判断的依据是 。
地理隔离
基因库
生殖隔离
Q→R
A的基因频率发生改变
「核心归纳」
1.种群和物种的比较
项目 种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断 标准 ①同一时间、同一地点、同一物种; ②同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能够产生可育后代 ①具有一定的形态结构和生理功能,在自然条件下能自由交配并且产生可育后代;
②不同物种之间存在生殖隔离
联系 ①一个物种可以包括许多种群; ②同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,不能发生基因交流,长期发展下去,可能形成多个新物种
2.物种形成的三大模式
3.地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于地理隔离,一旦发生某种地质变化,两个分开的小种群若重新相遇,可以再融合在一起,能进行基因交流。
(2)图中B属于生殖隔离,一旦形成就保持物种间基因的不可交流性,从而保证了物种的相对稳定。
(3)地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变阶段。
4.物种形成与生物进化的关系
内容 物种形成 生物进化
标志 生殖隔离出现 种群基因频率改变
变化后生 物与原生 物的关系 属于不同物种 可能属于同一个物种
二者关系 生物进化的实质是种群基因频率改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,生物进化不一定导致新物种的形成
「典型例题」
1.(2025·泸州期末)加拉帕戈斯群岛有海洋鬣鳞蜥和陆生鬣鳞蜥,它们的祖先均来自南美大陆。与陆生鬣鳞蜥相比,海洋鬣鳞蜥有足蹼,且眼睛上方有分泌盐分的腺体,能更加适应海洋生活。下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 海洋环境能定向诱导海洋鬣鳞蜥发生适应环境的基因突变
[B] 自然选择导致陆生鬣鳞蜥和海洋鬣鳞蜥的基因库完全不同
[C] 种群基因型频率改变导致生物进化,生物进化导致新物种形成
[D] 加拉帕戈斯群岛的陆生鬣鳞蜥与海洋鬣鳞蜥可能存在生殖隔离
D
【解析】 基因突变具有不定向性,海洋环境能定向选择适应环境的变异;自然选择导致加拉帕戈斯群岛有海洋鬣鳞蜥和陆生鬣鳞蜥,但是它们的祖先均来自南美大陆,所以它们的基因库应该是部分相同;种群基因频率的改变是生物进化的标志。
2.(2022·浙江1月选考)峡谷和高山的阻隔都可能导致新物种形成。两个种的羚松鼠分别生活在某大峡谷的两侧,它们的共同祖先生活在大峡谷形成之前;某高山两侧间存在有限的“通道”,陆地蜗牛和很多不能飞行的昆虫可能会在“通道”处形成新物种。下列分析不合理的是(　　)
[A] 大峡谷分隔形成的两个羚松鼠种群间难以进行基因交流
[B] 能轻易飞越大峡谷的鸟类物种一般不会在大峡谷两侧形成两个物种
[C] 高山两侧的陆地蜗牛利用“通道”进行充分的基因交流
[D] 某些不能飞行的昆虫在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离
C
【解析】 峡谷和高山的阻隔都可能导致新物种形成。两个种的羚松鼠分别生活在某大峡谷的两侧,它们的共同祖先生活在大峡谷形成之前,故大峡谷分隔形成的两个羚松鼠种群间难以进行基因交流;能轻易飞越大峡谷的鸟类物种由于可以进行基因交流,因此一般不会在大峡谷两侧形成两个物种;某高山两侧间存在有限的“通道”,陆地蜗牛和很多不能飞行的昆虫可能会在“通道”处形成新物种,因此,高山两侧的陆地蜗牛就不能利用“通道”进行充分的基因交流;某些不能飞行的昆虫在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离。
思维导图
随堂检测
1.下列有关物种的叙述,正确的是(　　)
①不同种群的生物肯定不属于同一个物种　②物种是能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物　③隔离是形成新物种的必要条件 ④只要有地理隔离就能形成新物种
[A] ①②③ [B] ②③④
[C] ②③ [D] ①②③④
C
【解析】 不同种群的生物可能属于同一个物种,如生活在两个池塘的鲤鱼;只有地理隔离没有生殖隔离不会形成新物种。
2.(2025·武汉期末)达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀分别分布于不同的岛屿上,用现代生物进化理论解释,正确的是(　　)
[A] 同一种地雀→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同种地雀
[B] 同一种地雀→地理隔离→自然选择→不同种地雀
[C] 同一种地雀→自然选择→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀
[D] 同一种地雀→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀
A
【解析】 原来属于同一物种的地雀分布于不同的岛屿上,且被海洋隔开,这样不同种群间形成地理隔离。由于生存环境的不同,在自然选择的作用下,使不同种群地雀的基因频率的改变也不同,最终使这些种群的基因库形成明显差异,并逐步出现生殖隔离,这标志着形成了不同物种的地雀。
3.(2025·淮南期末)下图是新物种形成的基本环节。下列分析不合理的是
(　　)
[A] ①基因突变 [B] ②自然选择
[C] ③基因频率 [D] ④生殖隔离
A
【解析】 可遗传的变异是生物进化的原材料,包括①突变(基因突变和染色体变异)和基因重组;在发生可遗传变异后,再在②自然选择下导致③基因频率发生改变;新物种形成的标志是④生殖隔离。
4.随着全球气候变暖和种植条件的变化,一些作物的病虫害越来越难防治。我国的小麦育种团队改变了传统的育种理念,与国际玉米小麦改良中心开展两地穿梭育种合作,从国外引进品种,与我国的品种进行杂交,通过在两个地区不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定,最终选育出具有抗病性的小麦良种。下列关于穿梭育种的叙述,错误的是(　　)
[A] 穿梭育种突破了不同小麦品种之间存在的地理隔离
[B] 穿梭育种充分利用了环境和人的选择作用
[C] 穿梭育种使小麦的染色体发生了定向变异
[D] 培育出的小麦新品种与原品种之间不存在生殖隔离
C
【解析】 根据题干信息“从国外引进品种,与我国的品种进行杂交”可知,穿梭育种属于杂交育种,其利用的主要原理是基因重组。
5.(2025·内江期中)葡萄与爬山虎均是葡萄科常见植物,将二倍体爬山虎的花粉涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上,可获得无子葡萄。下列叙述正确的是(　　)
[A] 爬山虎和葡萄之间存在生殖隔离
[B] 爬山虎花粉引起葡萄果实发生了基因突变
[C] 无子葡萄经无性繁殖产生的植株仍结无子果实
[D] 无子葡萄的果肉细胞含一个染色体组
A
【解析】 涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上的爬山虎花粉不能引起葡萄果实发生基因突变,而是促使葡萄产生生长素,促进子房发育成无子葡萄;这种无子葡萄是经生长素作用产生的,其细胞中遗传物质未发生改变,所以该无子葡萄经无性繁殖产生的植株在自然条件下结有子果实;无子葡萄的果肉细胞是由母本子房壁细胞经有丝分裂和分化形成,而母本葡萄是二倍体,所以无子葡萄的果肉细胞含两个染色体组。
联系实际 迁移应用
随着生命科学技术的不断发展,物种形成、生物多样性发展机制的理论也在不断地发展与完善。下图是科学家利用果蝇所做的进化实验,两组实验仅喂养食物不同,其他饲养环境条件一致。
(1)第一期时,甲箱和乙箱的全部果蝇属于 (填“同一”或“不同”)种群。
(2)经过八代或更长时间之后,甲箱果蝇体色变深,乙箱果蝇体色不变。将甲、乙品系果蝇混养时,发现果蝇交配择偶时只选择同体色的果蝇进行交配。以此推断,本实验中甲、乙品系果蝇不属于同一物种,理由是 。
(3)经过八代或更长时间后,两箱中的果蝇体色发生了很大的变化,请用现代综合进化理论解释这一现象出现的原因:两箱分养造成 ,当两箱中果蝇发生变异后,经过食物选择,导致种群 发生改变,形成两个群体的体色差异很大。
不同
出现生殖隔离现象
地理隔离
基因频率第2课时　隔离在物种形成中的作用
课时作业
(时间:30分钟　分值:51分)
第1～8题每题3分,第9～11题每题6分,共计42分。
基础对点练
知识点1　物种及隔离的概念
1.下列关于物种和种群的说法,错误的是(　　)
[A] 同一种群一般不存在地理隔离
[B] 同一物种可包括多个种群
[C] 同一物种不存在隔离
[D] 不同物种一定存在生殖隔离
【答案】 C
【解析】 同一物种不存在生殖隔离,但可能存在地理隔离。
2.(2025·淮北期末)下列现象属于地理隔离的是(　　)
[A] 动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配
[B] 植物因开花季节和形态不同而不能传粉
[C] 产生的杂种后代没有生育能力
[D] 动物因生活的地区不同而无法交配
【答案】 D
【解析】 动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配,属于生殖隔离;植物因开花季节和形态不同而不能传粉,即自然条件下不能交配,属于生殖隔离;产生的杂种后代没有生育能力,即不能产生可育后代,属于生殖隔离;动物因生活的地区不同而无法交配,属于地理隔离。
3.下列生物学现象中形成了新物种的是(　　)
[A] 马和驴交配产生骡
[B] 长颈鹿后代中出现脖子更长的个体
[C] 环境变化使桦尺蛾种群中黑色个体增多
[D] 地理隔离使加拉帕戈斯群岛形成多种地雀
【答案】 D
【解析】 马和驴交配产生骡,骡不可育,说明马和驴存在生殖隔离,是两个物种,而骡因为不可育,因而不是一个物种;长颈鹿后代中出现脖子更长的个体,是出现了新的变异,不是形成了新的物种;环境变化使桦尺蛾种群中黑色个体增多,说明环境选择了黑色个体,但依然是同一个物种;经过长期的地理隔离使加拉帕戈斯群岛形成多种地雀,且这些地雀之间出现了生殖隔离,这意味着新物种的出现。
知识点2　隔离在物种形成中的作用
4.(2025·厦门期末)隔离在物种形成中的作用是(　　)
[A] 导致种群基因频率不断改变
[B] 阻止了种群间的基因交流
[C] 决定了生物进化的方向
[D] 导致不同种群出现不同的变异
【答案】 B
【解析】 自然选择、突变、迁入和迁出等导致种群基因频率不断改变;隔离的实质是阻止了种群间的基因交流;自然选择决定了生物进化的方向;可遗传的变异包括突变和基因重组,它们是随机发生的,并不是由隔离导致的。
5.(2025·哈尔滨期末)下图表示某种小鼠的进化过程,X、Y、Z表示新物种形成的基本环节。下列说法正确的是(　　)
[A] 小鼠性状改变,说明已经形成了新物种
[B] X表示基因突变及染色体变异,为进化提供原材料
[C] Z表示生殖隔离,但新物种的形成可以不通过Z环节
[D] Y使该种群基因频率发生定向改变,决定生物进化的方向
【答案】 D
【解析】 新物种形成的标志是生殖隔离的产生,小鼠性状的改变不能作为判断新物种形成的依据;据题图可知,X是指可遗传变异,可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组,它们为进化提供原材料;新物种的产生可以不经过地理隔离,但一定要经过生殖隔离,小鼠新种产生的标志是生殖隔离,所以Z是指生殖隔离;Y表示自然选择,自然选择使种群的基因频率发生定向改变,决定生物进化的方向。
6.科学家对长城内外的8种代表植物进行了基因测序研究,结果表明长城内外同一植物基因序列已有明显不同。针对这一现象,结合现代生物进化理论,下列叙述错误的是(　　)
[A] 突变是不定向的
[B] 对所有种群而言,地理隔离必然导致生殖隔离
[C] 长城的存在,阻碍了其内外种群间的基因交流
[D] 突变和基因重组、自然选择及隔离,是物种形成过程的三个基本环节
【答案】 B
【解析】 现代生物进化理论认为,突变是不定向的,自然选择是定向的;地理隔离不一定导致生殖隔离,长时间地理隔离的物种如果能产生可育后代,则没有发生生殖隔离;长城的存在导致了地理隔离,阻碍了其内外种群间的基因交流;突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种形成。
7.下列有关生物进化和物种形成的叙述,正确的是(　　)
[A] 是否形成新物种是生物进化的实质
[B] 生殖隔离一旦形成就标志着新物种的产生
[C] 环境条件保持稳定,种群的基因频率就不会发生变化
[D] 在物种形成过程中,地理隔离和生殖隔离是同时出现的
【答案】 B
【解析】 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变;生殖隔离是新物种形成的标志;突变是不定向的、随机发生的,所以即使环境没有改变,种群的基因频率也可能会因突变而发生变化;物种形成过程中,一般是先经过地理隔离然后产生生殖隔离,或者不经过地理隔离直接形成生殖隔离。
8.下图所示为种群与物种的关系图解,下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 从图中可以看出,一个物种可以有很多种群,这些种群间只是因为地理隔离阻碍了基因
交流
[B] 若物种2是由物种1形成的,则物种2一定发生了基因频率的改变
[C] 物种1形成物种2的必要条件是地理隔离
[D] 若种群1与种群2的基因频率都发生了非常大的改变,则这两个种群都在进化
【答案】 C
【解析】 同一物种的不同种群间不存在生殖隔离,只是因为地理隔离阻碍了基因交流,若没有了地理隔离,同一物种的不同种群仍可进行基因交流;新物种一旦形成,说明生物肯定发生了进化,生物进化的实质是种群基因频率的改变;由地理隔离达到生殖隔离,是物种形成的常见形式,但不是唯一形式,则物种形成的必要条件是生殖隔离,而不是地理隔离。
综合提升练
9.(2025·北京期末)茶尺蠖(茶尺蛾的幼虫)是我国茶树的主要害虫,影响茶叶产量。研究人员比较了甲、乙两地茶尺蠖对E病毒的敏感度,结果如下图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 由图可知,甲地茶尺蠖对E病毒更敏感
[B] 两地茶尺蛾颜色深浅不同,因此判定为两个物种
[C] 为确定两地茶尺蛾是否为同一物种,可进行杂交实验
[D] 若两地茶尺蛾杂交后代不可育,说明两者存在生殖隔离
【答案】 B
【解析】 据题图可知,甲地的茶尺蠖对E病毒的敏感性比乙地的茶尺蠖更高;判定两地茶尺蛾是否为两个物种,应该根据它们是否存在生殖隔离,根据两地茶尺蛾颜色深浅不同,不能判定为两个物种;为确定两地茶尺蛾是否为同一物种,可进行杂交实验,如果两地茶尺蛾之间能够相互交配并产生可育后代,说明两者仍为同一物种;若两地茶尺蛾杂交后代不可育,说明两者存在生殖隔离。
10.(2025·枣庄期末)为满足人们对鸡蛋的需求,人工选择培育出了产蛋量高的蛋鸡,蛋鸡与原种群个体仍可交配繁殖并产生可育后代。生产实践中发现冬季延长光照时间能增加鸡的产蛋量,养鸡场采用晚上补充光照的方法来提高产蛋量。下列说法错误的是(　　)
[A] 人工选择淘汰产蛋量低的个体可引起鸡种群的进化
[B] 延长光照时间会导致与产蛋有关的基因发生突变
[C] 蛋鸡与原种群没有生殖隔离,但可能存在地理隔离
[D] 人工选择的方向可决定鸡进化的方向
【答案】 B
【解析】 人工选择淘汰产蛋量低的个体,会引起某些基因频率的改变,从而引起鸡种群的进化;延长光照时间可引起性激素含量的变化,从而影响产蛋量,并没有导致基因突变;蛋鸡与原种群个体仍可交配繁殖并产生可育后代,说明蛋鸡并没有与原种群产生生殖隔离,但可因人为因素出现地理隔离;人工选择的方向可决定生物进化的方向。
11.(2024·河北卷)地中海沿岸某陆地区域为控制蚊子数量,每年在距海岸线0～20 km范围内(区域a)喷洒杀虫剂。某种蚊子的Est基因与毒素降解相关,其基因频率如下图所示。下列分析正确的是(　　)
[A] 在区域a中,该种蚊子的Est基因频率发生不定向改变
[B] 随着远离海岸线,区域a中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致
[C] 距海岸线0～60 km区域内,蚊子受到杀虫剂的选择压力相同
[D] 区域a中的蚊子可快速形成新物种
【答案】 B
【解析】 由于杀虫剂的选择作用,在区域a中,该种蚊子的Est基因频率发生了定向改变;区域a喷洒杀虫剂,随着远离海岸线,区域a中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致;距海岸线 0～60 km区域内,杀虫剂的浓度不同,所以杀虫剂对蚊子的选择作用不同,即蚊子受到杀虫剂的选择压力不同;新物种形成的标志是产生生殖隔离,所以区域a中的蚊子中Est基因频率的变化,不一定导致其快速形成新物种。
12.(9分)(2025·烟台期末)甲岛上存在数量庞大的某昆虫种群(XY型),雌雄个体数基本相等,且可以自由交配,其体色由基因B、b控制。甲岛上该昆虫迁移到乙、丙两岛若干年后,调查到的相关体色基因的种类及其频率如下图所示。
(1)没有迁移时,假定甲岛上的该昆虫符合遗传平衡定律,还应具备的条件包括
　,
若基因B、b位于X染色体上,甲岛该昆虫种群中XBY的基因型频率为　　　　。
(2)分离后的昆虫种群逐步适应了新的环境,适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指
　。
(3)若干年后,乙、丙两岛的昆虫　　　　(填“是”或“否”)发生进化,判断二者是否是同一物种的具体方法是　
。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)没有突变和自然选择及没有迁入、迁出　40%
(2)生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖
(3)是(1分)　取乙丙两岛的异性昆虫杂交,看能否产生可育后代
【解析】 (1)甲岛上的该昆虫符合遗传平衡定律,除了满足种群数量足够大,种群内个体可以自由交配,还应具备的条件包括没有突变和自然选择及没有迁入、迁出。据题图可知,没有迁移时,种群内B和b的频率分别为80%、20%,若基因B、b位于X染色体上,根据雄性昆虫群体中XB=XBY=80%,所以甲岛该昆虫种群中XBY的基因型频率为80%÷2=40%。
(2)适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
(3)若干年后,乙、丙两岛的昆虫的基因库及基因频率已经发生改变,故发生了进化,判断二者是否是同一物种的具体方法是取乙丙两岛的异性昆虫杂交,看能否产生可育后代。

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