種群基因組成的變化與物種的形成【 知識(shí)精講+備課精思+拓展提升 】 高一生物 （人教版2019必修2）

第6章

生物的進(jìn)化第3節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成學(xué)習(xí)目標(biāo)1.闡述種群、種群基因庫(kù)、基因頻率等概念的內(nèi)涵,會(huì)用數(shù)學(xué)方法討論自然選擇使種群基因頻率發(fā)生改變的過(guò)程。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）2.闡明自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響。（生命觀念、科學(xué)思維）3.通過(guò)探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用,理解耐藥菌的出現(xiàn)是可遺傳變異的結(jié)果,耐藥菌比例的增大是抗生素選擇的結(jié)果。（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）4.明確隔離在物種形成中的作用。（生命觀念、科學(xué)思維）自主預(yù)習(xí)·悟新知合作探究·提素養(yǎng)深化拓展·育技能一、種群和種群基因庫(kù)1.種群:生活在一定區(qū)域的①________生物②____________的集合。同種全部個(gè)體2.判斷下列生物群體是否屬于種群。（1）

一個(gè)池塘中的全部鯽魚(yú)(

)√（2）

一個(gè)池塘中的全部魚(yú)(

)×（3）

一片草地上的全部植物(

)×（4）

一片草地上的全部蒲公英(

)√3.種群基因庫(kù):一個(gè)種群中③________個(gè)體所含有的④________基因。全部全部4.基因頻率:在一個(gè)種群基因庫(kù)中,某個(gè)基因占⑤__________________的比值。全部等位基因數(shù)自主預(yù)習(xí)·悟新知LONGCHENGNO.1MIDDLESCHOOL5.基因型頻率：某特定基因型的個(gè)體在全部個(gè)體中所占的比值。二、種群基因頻率的變化及自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響1.種群基因頻率的變化（1）

可遺傳變異的來(lái)源突變（包括⑥____________和⑦_(dá)_____________）和⑧____________?；蛲蛔?nèi)旧w變異基因重組

基因突變基因型不定向的原材料方向（3）

變異的有利和有害是相對(duì)的,是由?____________決定的。生存環(huán)境2.自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響（1）

原因:在自然選擇的作用下,具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代,種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)?____________;相反,具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少,種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)?________。不斷提高下降（2）

結(jié)果:在自然選擇的作用下,?__________________會(huì)發(fā)生定向改變,導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。種群的基因頻率三、探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)觀察細(xì)菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)狀況,探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用。2.實(shí)驗(yàn)原理:一般情況下,一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌,但變異的細(xì)菌可能產(chǎn)生?__________。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí),如果向培養(yǎng)基中添加抗生素,?__________有可能存活下來(lái)。耐藥性耐藥菌3.實(shí)驗(yàn)步驟步驟1分組、編號(hào)、做標(biāo)記用記號(hào)筆在培養(yǎng)皿的?________畫(huà)2條?____________的直線,將培養(yǎng)皿分為4個(gè)區(qū)域,分別標(biāo)記為①

<m></m>

④步驟2接種對(duì)照組:取少量細(xì)菌的培養(yǎng)液,用?________________（或無(wú)菌棉簽）均勻地涂抹在?________________步驟3自變量控制實(shí)驗(yàn)組:用無(wú)菌的鑷子先夾取1張?______________的紙片放在?____________的中央,再分別夾取1張抗生素紙片放在?_______________的中央,蓋上皿蓋步驟4培養(yǎng)將培養(yǎng)皿倒置于

<m></m>

的恒溫箱中培養(yǎng)

<m></m>

步驟5因變量觀測(cè)觀察培養(yǎng)基上紙片附近是否出現(xiàn)?__________。如果有,測(cè)量和記錄?__________的直徑,并取平均值步驟6重復(fù)實(shí)驗(yàn)從?______________的菌落上挑取細(xì)菌,接種到已滅菌的?______________中培養(yǎng),重復(fù)步驟

<m></m>

。如此重復(fù)幾代,記錄每一代培養(yǎng)物抑菌圈的直徑底部相互垂直無(wú)菌的涂布器培養(yǎng)基平板上不含抗生素①號(hào)區(qū)域②~④號(hào)區(qū)域抑菌圈抑菌圈抑菌圈邊緣液體培養(yǎng)基四、隔離在物種形成中的作用1.物種:能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生?________后代的一群生物。物種是生物分類(lèi)的基本單位?？捎?.隔離（1）

概念:不同群體間的個(gè)體在自然條件下?________不能自由交流的現(xiàn)象?；颍?）

常見(jiàn)類(lèi)型類(lèi)型發(fā)生范圍結(jié)果生殖隔離不同物種間

<m></m>

.不能相互?________

<m></m>

.即使交配成功,也不能產(chǎn)生?____________地理隔離?________生物使種群間不能發(fā)生?____________交配可育后代同種基因交流3.隔離在物種形成中的作用:?________是物種形成的必要條件。隔離4.判斷下列關(guān)于種群基因組成的變化與物種的形成的知識(shí)是否正確。（1）

若親子代間基因頻率不變,基因型頻率也一定不變。(

)×（2）

基因突變產(chǎn)生新的等位基因,可為生物進(jìn)化提供原材料。(

)√（3）

種群是生物進(jìn)化的基本單位,自然選擇的直接選擇對(duì)象是個(gè)體的表型。(

)√（4）

二倍體西瓜和四倍體西瓜通過(guò)雜交可以產(chǎn)生三倍體西瓜,因此二倍體西瓜和四倍體西瓜是同一物種。(

)×（5）

不同種群間的個(gè)體不能進(jìn)行基因交流,說(shuō)明種群間存在生殖隔離。(

)×（6）

生殖隔離一旦形成就成了不同的物種。(

)√任務(wù)1

探究種群基因組成的變化活動(dòng)1

用數(shù)學(xué)方法理解種群基因頻率的變化1.種群的基因庫(kù)是一直不變的嗎？試分析原因。提示

不是。基因突變,染色體變異,自然選擇,種群個(gè)體的遷入、遷出等都會(huì)使種群的基因庫(kù)發(fā)生改變。合作探究·提素養(yǎng)LONGCHENGNO.1MIDDLESCHOOL

（2）

子一代種群的基因頻率各是多少？

（3）

子二代、子三代以及若干代以后,種群的基因頻率會(huì)與子一代一樣嗎？請(qǐng)完成下表：親代基因型的比值

<m></m>

<m></m>

<m></m>

配子的比值

<m></m>

<m></m>

<m></m>

<m></m>

子一代基因型頻率

<m></m>

<m></m>

<m></m>

子一代基因頻率

<m></m>

<m></m>

子二代基因型頻率

<m></m>

（____________）

<m></m>

（________）

<m></m>

（________）子二代基因頻率

<m></m>

（________）

<m></m>

（________）

提示子二代、子三代以及若干代以后,種群的基因頻率與子一代一樣。3.請(qǐng)根據(jù)圖示,結(jié)合課本相關(guān)內(nèi)容,回答下列問(wèn)題：

高低自然選擇（2）

對(duì)樺尺蛾種群來(lái)說(shuō),在自然選擇過(guò)程中直接受選擇的是______________,因?yàn)樘鞌晨吹降氖切誀?而不是控制性狀的基因。表型（3）

所有的變異都能導(dǎo)致種群基因頻率的改變嗎？為什么？提示

不是。只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成,才能改變基因頻率。（4）

樺尺蛾種群中發(fā)生的可遺傳變異有______________（包括基因突變和染色體變異）和____________。突變基因重組（5）

突變具有低頻性,它還能為生物進(jìn)化提供原材料嗎？為什么？提示

能。雖然突變的頻率低,但一個(gè)種群往往由許多個(gè)體組成,而每個(gè)個(gè)體的細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬(wàn)個(gè)基因,所以在種群中每一代都會(huì)產(chǎn)生大量突變。（6）

有人認(rèn)為“發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變不能傳遞給后代,因此不能為生物進(jìn)化提供原材料”,這種說(shuō)法________________（填“正確”或“不正確”）,因?yàn)開(kāi)______________________________________________________________________________。不正確

發(fā)生在體細(xì)胞中的突變,可以通過(guò)無(wú)性繁殖的方式傳遞給后代,能為生物進(jìn)化提供原材料（7）

生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是什么？如何判斷一個(gè)種群是否發(fā)生了進(jìn)化？提示

生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。

判斷的依據(jù)是種群基因頻率是否發(fā)生改變。1.相關(guān)概念的比較比較項(xiàng)目含義變化后與進(jìn)化的關(guān)系基因型頻率

<m></m>

生物不一定進(jìn)化基因頻率

<m></m>

生物進(jìn)化基因庫(kù)一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因可導(dǎo)致生物進(jìn)化,它的變化是形成新物種的前提認(rèn)知生成

2.基因頻率和基因型頻率的有關(guān)計(jì)算

區(qū)域

<m></m>

<m></m>

<m></m>

甲80182乙2890

B

對(duì)點(diǎn)練1.下列關(guān)于種群基因頻率的敘述,<zzd>錯(cuò)誤</zzd>的是(

)。A.基因頻率是指某個(gè)基因在某個(gè)種群中出現(xiàn)的比例B.基因頻率越大,突變率越高C.基因突變、基因重組和自然選擇會(huì)導(dǎo)致基因頻率的改變D.自然選擇會(huì)使原來(lái)同一種群的基因頻率向著不同的方向發(fā)展B[解析]

在一個(gè)種群基因庫(kù)中,某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值,叫作基因頻率,A正確;基因頻率越大,突變的個(gè)體數(shù)越多,而突變率一般是不變的,B錯(cuò)誤;由于存在基因突變、基因重組和自然選擇等因素,種群的基因頻率總是在不斷變化的,C正確;基因頻率的定向改變是由自然選擇決定的,D正確。

D

任務(wù)2

探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用活動(dòng)2

實(shí)驗(yàn)探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用1.為什么要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌？抗生素紙片周?chē)囊志Φ闹睆綖槭裁磿?huì)逐代變?。刻崾?/p>

一定濃度的抗生素能夠殺死細(xì)菌,在抑菌圈邊緣抗生素濃度較低,可能存在具有耐藥性的細(xì)菌,因此要從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌。因?yàn)榻?jīng)過(guò)抗生素的持續(xù)多代篩選,細(xì)菌的耐藥性越來(lái)越強(qiáng),抗生素抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用越來(lái)越弱,抑菌圈的直徑越來(lái)越小。2.在本實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)條件下,耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利的還是有害的？你怎么理解變異是有利的還是有害的？提示

有利的,基因突變具有隨機(jī)性和不定向性,突變的有利或有害取決于生物所處的環(huán)境條件,在本實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件下,耐藥性細(xì)菌的存活率高,故為有利變異。有利于細(xì)菌的變異對(duì)人類(lèi)是有害的,面對(duì)不同的主體,應(yīng)辯證地看待變異的有利有害性。3.濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。例如,有人生病時(shí)覺(jué)得去醫(yī)院很麻煩,就直接吃抗生素;有的禽畜養(yǎng)殖者將抗生素添加到動(dòng)物飼料中。你認(rèn)為這些做法會(huì)有什么后果？提示

濫用抗生素會(huì)使病菌的抗藥基因不斷積累,抗藥性不斷增強(qiáng),導(dǎo)致抗生素失效。另外,濫用抗生素,會(huì)大量殺死體內(nèi)正常細(xì)菌,造成體內(nèi)菌群失調(diào)。1.原理:一般情況下,一定濃度的抗生素會(huì)殺死細(xì)菌,但變異的細(xì)菌可能具有耐藥性。在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)細(xì)菌時(shí),如果向培養(yǎng)基中添加抗生素,耐藥菌有可能存活下來(lái)。2.結(jié)果與討論：抑菌圈的直徑大小與細(xì)菌的耐藥性強(qiáng)弱有關(guān),抑菌圈越小,細(xì)菌的耐藥性越強(qiáng)。連續(xù)培養(yǎng)幾代后,抑菌圈的直徑不斷變小,說(shuō)明抗生素對(duì)細(xì)菌的耐藥性變異進(jìn)行了選擇。3.結(jié)論:抗生素對(duì)細(xì)菌具有定向選擇作用。認(rèn)知生成例2

超級(jí)細(xì)菌是指對(duì)多數(shù)抗生素具有耐藥性的細(xì)菌,它能讓抗生素失效,造成人體嚴(yán)重感染。下列關(guān)于超級(jí)細(xì)菌的敘述,<zzd>不符合</zzd>達(dá)爾文進(jìn)化觀點(diǎn)的是(

)。A.超級(jí)細(xì)菌對(duì)多數(shù)抗生素具有耐藥性,是抗生素不斷選擇的結(jié)果B.細(xì)菌中原來(lái)就存在對(duì)抗生素具有耐藥性的個(gè)體C.抗生素的選擇和細(xì)菌的變異都是定向的D.新品種抗生素的使用會(huì)影響超級(jí)細(xì)菌的進(jìn)化C[解析]

細(xì)菌中本來(lái)就有對(duì)抗生素具有耐藥性的和不具有耐藥性的個(gè)體,在抗生素的使用過(guò)程中,具有耐藥性的細(xì)菌存活下來(lái),并將這種耐藥性遺傳給下一代,不具有耐藥性的細(xì)菌死亡,所以超級(jí)細(xì)菌對(duì)多數(shù)抗生素具有耐藥性,是抗生素不斷選擇的結(jié)果,A、B不符合題意;抗生素的選擇是人為條件下的選擇,是定向的,但細(xì)菌的變異是不定向的,C符合題意;環(huán)境的定向選擇作用決定著生物進(jìn)化的方向,環(huán)境因素發(fā)生改變,會(huì)影響生物進(jìn)化的方向,所以新品種抗生素的使用會(huì)影響超級(jí)細(xì)菌的進(jìn)化,D不符合題意。對(duì)點(diǎn)練3.某種藥物問(wèn)世時(shí),可治療病毒性感冒,并且治療效果很好,但幾年后療效降低。其根本原因可能是(

)。A.病毒接觸藥物后,慢慢地產(chǎn)生了抗藥性B.病毒為了適應(yīng)環(huán)境,產(chǎn)生了抗藥性變異C.經(jīng)藥物的選擇,抗藥性個(gè)體逐漸增多,抗藥性不斷增強(qiáng)D.藥量用得過(guò)少,病毒產(chǎn)生了抗藥性變異C[解析]

病毒的抗藥性不是因接觸藥物而誘發(fā)的,也不是為了適應(yīng)有藥物的環(huán)境而“主動(dòng)”產(chǎn)生的。病毒本身會(huì)發(fā)生各種各樣的變異,在沒(méi)用該藥物的時(shí)候,抗該藥物的變異類(lèi)型就已經(jīng)存在,只是在沒(méi)使用該藥物前顯示不出其生存優(yōu)勢(shì);當(dāng)使用該藥物后,藥物的選擇作用使這種變異類(lèi)型的個(gè)體在生存斗爭(zhēng)中被保留下來(lái),并繁殖后代,其抗藥性不斷增強(qiáng),使藥物療效降低。任務(wù)3

探究隔離在物種形成中的作用活動(dòng)3

借助案例分析隔離在物種形成中的作用1.如何判斷兩種動(dòng)物是不是同一物種？提示

設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn),看兩者能否相互交配,能否產(chǎn)生可育后代,即是否存在生殖隔離。不同物種之間一般不能相互交配,即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代。2.結(jié)合課本117頁(yè)“思考·討論”,回答下列問(wèn)題：（1）

13種地雀的喙差別很大,與什么因素有直接關(guān)系？提示

不同島嶼的環(huán)境不同,地雀的食物不同。（2）

這些地雀的共同祖先剛遷徙到13個(gè)島嶼上的時(shí)候所需食物是否相同？什么原因使得后來(lái)發(fā)生很大差異？提示

所需食物相同。外因：地理隔離、自然選擇。內(nèi)因：種群基因頻率發(fā)生改變。（3）

仙人掌地雀和樹(shù)棲的地雀是同一物種嗎？是什么阻礙它們的基因交流？提示

不是。生殖隔離和地理隔離。（4）

總結(jié)物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)：________________________、____________、________。請(qǐng)歸納結(jié)論：________是物種形成的必要條件。突變和基因重組自然選擇隔離隔離（5）

物種的形成必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離嗎？能否在短時(shí)間內(nèi)就形成生殖隔離？請(qǐng)舉例說(shuō)明。提示

不是必須的?？梢远虝r(shí)間內(nèi)形成生殖隔離,如用低溫或秋水仙素處理萌發(fā)的二倍體西瓜種子或幼苗即可獲得四倍體西瓜,四倍體西瓜是新物種,沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離。1.隔離的類(lèi)型（1）地理隔離：同種生物由于地理障礙而分成不同的種群,使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象,叫作地理隔離。比如兩個(gè)池塘中的鯉魚(yú)。（2）生殖隔離：不同物種之間一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育的后代,這種現(xiàn)象叫作生殖隔離。生殖隔離產(chǎn)生的根本原因是種群基因庫(kù)的差異。生殖隔離的形式有很多,如動(dòng)物因求偶方式、繁殖期的不同,植物因開(kāi)花季節(jié)、花的形態(tài)的不同等造成的不能交配的現(xiàn)象都是生殖隔離。雖然有些種群之間能夠交配,但胚胎在發(fā)育的早期就會(huì)死去,或產(chǎn)生的雜種后代沒(méi)有生殖的能力,這種現(xiàn)象也是生殖隔離,如馬和驢,雖然能夠交配,但產(chǎn)生的后代——騾是不育的,因此,馬和驢之間存在生殖隔離,它們屬于兩個(gè)物種。認(rèn)知生成2.地理隔離和生殖隔離的關(guān)系（1）地理隔離是物種形成的量變階段,不一定導(dǎo)致新物種的形成。如果僅有地理隔離,一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化,兩個(gè)分開(kāi)的種群重新相遇,還可以再融合在一起。只有地理隔離而不形成生殖隔離,能產(chǎn)生生物的新類(lèi)型或亞種,但不可能形成新物種,如東北虎和華南虎。（2）生殖隔離保持了物種間基因的不可交流性,從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定。生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段,新物種的形成一定要形成生殖隔離。生殖隔離一旦形成,原來(lái)屬于同一物種的兩個(gè)種群就成了不同的物種。3.隔離在物種形成中的作用同一個(gè)物種的不同種群產(chǎn)生突變和基因重組,然后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇,使各種群基因頻率發(fā)生定向改變,再經(jīng)過(guò)隔離產(chǎn)生新物種。隔離是物種形成的必要條件,其實(shí)質(zhì)是阻止生物之間的基因交流,僅有地理隔離不一定產(chǎn)生新物種,生殖隔離才是物種形成的關(guān)鍵。（2）物種必須是可育的。如三倍體無(wú)子西瓜、騾均不能稱(chēng)為“物種”,因?yàn)樗鼈兙遣挥?而四倍體西瓜相對(duì)于二倍體西瓜則是“新物種”,因?yàn)樗c二倍體西瓜雜交產(chǎn)生的后代（三倍體西瓜）不育,意味著二者間已產(chǎn)生生殖隔離,故已成為不同的物種。5.進(jìn)化和物種形成的判斷方法（1）是否進(jìn)化取決于種群基因頻率是否發(fā)生改變。只要種群的基因頻率發(fā)生改變,生物就一定發(fā)生了進(jìn)化。4.“新物種”必須具備兩個(gè)條件（1）與原物種間已形成生殖隔離（不能雜交或能雜交但后代不育）。（3）新物種形成不一定經(jīng)過(guò)地理隔離,但不管哪種方式都需要產(chǎn)生生殖隔離才能完成新物種的形成。（2）物種是否形成取決于是否形成生殖隔離。①進(jìn)化是量變,進(jìn)化不一定形成新物種。②物種形成是質(zhì)變,新物種形成一定發(fā)生了進(jìn)化。例3

下圖為某哺乳動(dòng)物種群因河道改變而發(fā)生的變化示意圖。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(

)。B

對(duì)點(diǎn)練4.下圖表示漸進(jìn)式新物種形成的基本環(huán)節(jié),對(duì)圖示的相關(guān)分析正確的是(

)。A.圖中①表示基因突變和基因重組,為進(jìn)化提供了原材料B.圖中②表示地理隔離,使種群間基因交流受阻C.圖中③表示生殖隔離,是指兩種生物不能交配且不能產(chǎn)生可育的后代D.種群基因頻率的改變一定會(huì)導(dǎo)致新物種形成B[解析]

①表示突變和基因重組,即基因突變、基因重組和染色體變異,為生物進(jìn)化提供原材料,A錯(cuò)誤;生殖隔離是指不同物種之間一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育的后代,C錯(cuò)誤;自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率定向改變,使生物朝著一定的方向進(jìn)化,但生殖隔離的出現(xiàn)才會(huì)導(dǎo)致新物種形