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2019_2020學年高中生物第五章生物進化的動力與種群基因頻率的平衡和變化學案浙科版.docx

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? 第1課時 生物進化的動力與種群基因頻率的平衡和變化 1.概述自然選擇是生物進化的動力?!?.掌握種群基因頻率的平衡和變化。[學生用書P72]一、選擇是進化的動力1.人工選擇2.自然選擇同種生物普遍存在著變異個體3.自然選擇是進化的一個重要動力和機制。二、種群的變異性1.可遺傳變異的來源是基因突變、基因重組和染色體畸變,是不定向的。生物通過基因突變產生新基因,通過基因重組產生形形色色的基因型。2.可遺傳變異是自然選擇的前提,也是生物進化的前提。三、種群基因頻率的平衡和變化1.含義(1)基因庫:一個生物種群的全部等位基因的總和。(2)基因頻率=×100%。(3)基因型頻率=×100%。2.相關計算(1)若有一對等位基因A和a,基因A的頻率為p,基因a的頻率為q,則p+q=1;(2)若基因型AA、Aa、aa的頻率分別為D、H、R,種群總個體數為N,則p=D+1/2H,q=R+1/2H。3.遺傳平衡定律在一個大的隨機交配的種群里,基因頻率和基因型頻率在沒有遷移、突變、選擇的情況下,世代相傳不發生變化,并且基因型頻率是由基因頻率所決定的。4.促使種群基因頻率變化的因素主要有:突變、基因遷移、遺傳漂變、非隨機交配、自然選擇等。判斷下列敘述是否正確。(1)進化時基因頻率總是變化的,總是由突變引起的(×)(2)生物通過變異產生新的基因,這里的變異包括染色體畸變(×)(3)自然狀態下的種群通常不處于遺傳平衡狀態(√)(4)達爾文自然選擇學說能解釋生物進化的原因及物種多樣性的形成(√)(5)環境改變誘導生物產生變異,不同環境選擇不同的變異得以保存,因此變異是定向的,選擇是不定向的(×) 人工選擇與自然選擇[學生用書P73]1.比較人工選擇自然選擇選擇因素人自然環境選擇對象家養生物自然界中的生物選擇目的滿足人們需要適應當地環境選擇手段人工挑選生存斗爭進化速度較快十分緩慢結果培育出人類需要的新品種優勝劣汰,適者生存2.自然選擇的幾個問題(1)選擇的對象:從分子水平上,自然選擇實質上是對變異所對應的基因的選擇,從而改變著種群中不同基因的基因頻率。(2)選擇的因素:對生物的變異起選擇作用的是個體所處的自然環境。(3)選擇的手段:生物繁殖產生的大量后代與有限生活條件之間的矛盾,必然引起并加劇生存斗爭。通過生存斗爭,使少數具有有利變異的生物個體生存下來,從而完成一次自然對生物的選擇。(4)選擇的結果:自然選擇選擇了與環境相適應的變異類型。自然選擇決定著生物進化的方向,是定向的。1.科學家對某一種蟹的體色深淺進行了研究,結果如圖所示。不同體色的蟹的數量不同,為什么會形成這樣的差別呢?下列解釋中最合理的是(  )A.中間體色與環境顏色相適應,不易被天敵捕食B.深體色和淺體色的個體繁殖能力弱C.深體色和淺體色的個體食物來源太少D.中間體色是新形成的一種適應性更強的性狀解析:選A。由圖可知中間體色數量最多,應是其最適應環境,生存幾率高,故A正確。深體色和淺體色的個體數量少,但不能說明繁殖能力弱,故B錯誤。也不能說明是因為它們的食物來源少,故C錯誤。中間體色是原本就有的性狀,不是新形成的,是在自然選擇中留下來的,故D錯誤。2.(2017·浙江4月選考)經調查發現,某地區菜青蟲種群的抗藥性不斷增強,其原因是連續多年對菜青蟲使用農藥。下列敘述正確的是(  )A.使用農藥導致菜青蟲發生抗藥性變異B.菜青蟲抗藥性的增強是人工選擇的結果C.通過選擇導致菜青蟲抗藥性變異不斷積累D.環境是造成菜青蟲抗藥性不斷增強的動力解析:選C??顾幮缘漠a生并不是因為農藥的自然選擇才產生的,而是在自然選擇之前就已經出現,所以不能說自然選擇導致變異,故A錯誤;抗藥性增強是自然選擇的結果,故B錯誤;自然選擇是進化的動力,故D錯誤;自然選擇可導致有利變異的積累,故C正確。自然選擇學說中有關“變異”的分析(1)環境因素的作用會提高突變的頻率,但任何情況下變異都是不定向的,所以環境不能起到定向誘導變異的作用,它的作用是對不定向的變異進行定向選擇。(2)在運用達爾文自然選擇學說分析問題時,要注意“變異在前,選擇在后”的思路?!? 基因頻率計算的相關類型[學生用書P74]1.根據已知調查的各種基因型的個體數計算基因頻率計算公式:某基因頻率=某基因的總數/種群中全部等位基因的總數×100%。即:A的基因頻率=A/(A+a)×100%。2.已知基因型頻率求基因頻率計算公式:一對等位基因中某基因的頻率=該基因純合子的基因型頻率+1/2雜合子的基因型頻率。即:A的基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa的基因型頻率。3.根據遺傳平衡定律計算基因頻率(1)依據下表:設A的基因頻率為p,a的基因頻率為q,則p+q=1?! ⌒叟渥哟婆渥印 (p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)AA、Aa、aa三種基因型頻率和為:p2+2pq+q2=1,即為(p+q)2=p2+2pq+q2=1。(2)實例:AA的基因型頻率為m,則A的基因頻率為。(3)適用條件:①種群是極大的。②種群個體間的交配是隨機的,也就是說,種群中每一個個體與種群中其他個體的交配機會是相等的。③沒有突變產生。④種群之間不存在個體的遷移或基因交流。⑤沒有自然選擇。4.X染色體上基因的基因頻率的計算:Xb的基因頻率=Xb/(XB+Xb)×100%。 突破1 常染色體上基因頻率的計算3.某生物種群由基因型為AA、Aa、aa的個體組成,其中基因a的頻率為45%,則該種群中基因A的頻率為(  )A.30%          B.45%C.55% D.80%解析:選C?;騛的頻率為45%,所以其等位基因A的基因頻率為1-45%=55%。 突破2 X染色體上基因頻率的計算4.據某生物研究性學習小組調查,某校學生中基因型比例為XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY=44∶5∶1∶43∶7,則Xb的基因頻率為(  )A.13.2% B.5%C.14% D.9.3%解析:選D?;蝾l率是指一個種群基因庫中某個基因占全部等位基因數的比率。Xb的基因頻率=Xb/(XB+Xb)×100%(因為B、b只位于X染色體上,Y染色體上沒有)。女性體內有兩條X染色體,因此有兩個此類基因(包括B和b),男性體內只有1條X染色體,因此只有1個此類基因(B或b)。被調查的種群中,Xb:5%+1%×2+7%=14%;XB+Xb:44%×2+5%×2+43%+1%×2+7%=150%。所以,Xb的基因頻率=Xb/(XB+Xb)×100%=14%/150%×100%≈9.3%。 突破3 隨機交配條件下、基因型頻率的計算5.在某一個人群中,經調查得知,隱性性狀者為16%,該性狀不。省略部分。生改變,所以F1和F2基因頻率相同;自由交配時,達到遺傳平衡,繼續自由交配,基因型頻率不變,F1和F2基因型頻率相同,F1和F2純合子比例相同。9.金魚的一對相對性狀由一對等位基因(A、a)控制,其中a基因在純合時使胚胎致死(aa、XaXa、XaY均為純合子)?,F取一對金魚雜交,F1金魚共67只,其中雄性金魚21只,則F1金魚自由交配所得F2成活個體中,a基因的頻率為(  )A.1/8 B.1/6C.1/11 D.1/14解析:選C。由題意知,一對金魚雜交,F1金魚共67只,其中雄性金魚21只,雌性個體∶雄性個體≈2∶1,說明金魚的這一對等位基因位于X染色體上,親本的基因型為XAXa、XAY,F1中,雌性個體的基因型為XAXa、XAXA,產生卵細胞的基因型及比例是:XA∶Xa=3∶1,雄性個體的基因型為XAY,產生的精子的基因型及比例是XA∶Y=1∶1,因此F1金魚自由交配所得F2的基因型及比例是:XAXA∶XAXa∶XAY∶XaY=3∶1∶3∶1,其中XaY死亡,所以成活個體中XAXA∶XAXa∶XAY=3∶1∶3;Xa的基因頻率=1÷(3×2+1×2+3)=1/11。10.不同基因型的褐鼠對滅鼠靈藥物的抗性及對維生素K的依賴性(即需要從外界環境中獲取維生素K才能維持正常的生命活動)的表現型如表。若對維生素K含量不足環境中的褐鼠種群長期連續使用滅鼠靈進行處理,則褐鼠種群 (  )基因型 rrRrRR對滅鼠靈的抗性 敏感 抗性抗性對維生素K的依賴性無中度高度A.基因r的頻率最終下降至0B.抗性個體RR∶Rr=1∶1C.RR個體數量增加,rr個體數量減少D.絕大多數抗性個體的基因型為Rr解析:選D。由于環境是維生素K含量不足的環境,所以依賴度較高的RR個體數量減少,長期使用滅鼠靈rr個體數量大量減少,所以Rr個體的數量最多,所以兩種基因頻率都不為0。 11.某種群由基因型為AA、Aa和aa的個體組成。若該種群中基因a的頻率是50%,則基因A的頻率是(  )A.0%        B.35%C.50% D.100%解析:選C。一個種群中A、a基因頻率之和為1,已知a的基因頻率為50%,則A的基因頻率為50%。12.某自花傳粉植物種群中,親代中AA基因型個體占30%,aa基因型個體占20%,則親代中A的基因頻率和F1中AA的基因型頻率分別是(  )A.55%和32.5% B.55%和42.5%C.45%和42.5% D.45%和32.5%解析:選B。根據題目中已知條件,基因型頻率AA=30%,aa=20%,可得Aa=50%,則基因頻率A=AA%+1/2×Aa%=30%+1/2×50%=55%,a=aa%+1/2×Aa%=20%+1/2×50%=45%。由于該植物為自花傳粉,所以AA后代全部為AA,aa后代全部為aa,Aa后代出現性狀分離(1/4為AA,1/4為aa,1/2為Aa),所以F1中AA的比例為AA%+Aa%×1/4=30%+50%×1/4=42.5%。二、非選擇題13.假設某果蠅種群中雌雄個體數目相等,且對于A和a這對等位基因來說只有Aa一種基因型?;卮鹣铝袉栴}:(1)若不考慮基因突變和染色體變異,則該果蠅種群中A基因頻率∶a基因頻率為________。理論上,該果蠅種群隨機交配產生的第一代中AA、Aa和aa的數量比為________,A基因頻率為________。(2)若該果蠅種群隨機交配的實驗結果是第一代中只有Aa和aa兩種基因型,且比例為2∶1,則對該結果最合理的解釋是________________。根據這一解釋,第一代再隨機交配,第二代中Aa和aa基因型個體數量的比例應為________。解析:(1)因為該種群只有Aa一種基因型,若不考慮基因突變和染色體變異,該種群中A和a的基因頻率均為0.5,所以A基因頻率∶a基因頻率=1∶1。如果該果蠅種群隨機交配且不考慮基因突變和染色體變異,根據遺傳平衡定律可知,AA的基因型頻率為0.25,aa的基因型頻率也是0.25,則Aa的基因型頻率為0.5,所以AA、Aa和aa的數量比為1∶2∶1,且A和a的基因頻率仍然都是0.5。(2)由于該種群初始只有Aa一種基因型,所以理論上隨機交配產生的后代中,應含有三種基因型,且比例為1∶2∶1。但實驗結果是第一代中只有Aa和aa兩種基因型,且比例為2∶1,最可能的原因是顯性基因純合(AA)致死,從而導致子代中無基因型為AA的個體存在。子一代中Aa和aa的比例為2∶1,即Aa和aa的概率分別是2/3和1/3,所以A和a的基因頻率分別是1/3和2/3。如果不考慮基因純合致死,隨機交配符合遺傳平衡定律,產生的子二代中AA=1/3×1/3=1/9,Aa=(1/3×2/3)×2=4/9,aa=2/3×2/3=4/9,所以AA∶Aa∶aa=1∶4∶4,AA個體致死,所以Aa和aa的個體數量比應為1∶1。答案:(1)1∶1 1∶2∶1 0.5 (2)A基因純合致死 1∶1 14.用水蚤(一種水生小動物)進行如圖所示的實驗。請回答下列問題:(1)實驗結果表明,多數水蚤生活的最適溫度為________。(2)有些水蚤能在20 ℃環境中生活,還有些水蚤能在28 ℃環境中生活,這表明水蚤個體之間存在著________,從而體現了生物的變異一般具有________。(3)能在20 ℃環境中生存的個體都是___________________________________的個體,而在28 ℃環境中生存的個體都是________________________________的個體。所以,溫度的改變對水蚤起了________作用,而這種作用是________的。(4)20 ℃環境中生活的水蚤移入28 ℃環境中,將導致水蚤死亡;同理,28 ℃環境中生活的水蚤移入20 ℃環境中也引起死亡。這說明,當環境條件發生變化時,如果生物體缺少________________________________________________________________________________________________________________________________________________,就要被環境所淘汰。(5)如果第二次改變實驗溫度,還有少部分水蚤個體生存下來,再重復幾次同樣的實驗過程,將會篩選出什么樣的水蚤個體?________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案:(1)25 ℃ (2)差異(變異) 多方向性 (3)適應20 ℃環境 適應28 ℃環境 選擇 定向 (4)適應新環境的變異 (5)對20 ℃、25 ℃、28 ℃均能適應的即適應溫度范圍較廣的水蚤個體
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生物 動力 進化 第五 種群 基因 高中 頻率 學年 平衡
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