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第7章生物的进化第1节生物进化的证据第2节种群是进化的基本单位第7章生物的进化1．了解生物进化的证据。2．理解种群等位基因频率的改变与生物进化的关系。(重、难点)3．理解并表述现代综合进化论的主要内容。一、生物进化的证据1．免疫学证据：当家兔抗血清(含有抗人血清蛋白的抗体)与某种动物的血清混合时，会发生________________而形成沉淀，反应越强烈，沉淀形成越多，说明这种动物与人类的亲缘关系就越近。抗原—抗体反应2．分子生物学证据(1)比较DNA①方法：运用____________________技术。②原理：根据不同生物________的相似程度判断亲缘关系的远近。(2)基因序列比较：利用____________技术，直接比较不同物种的基因序列，从而推断出这些物种之间的进化关系。(3)比较蛋白质：两种生物同种蛋白质__________，说明亲缘关系越远。DNA—DNA杂交基因组DNA测序差异越大二、种群是进化的基本单位1．现代综合进化论的内容(1)种群内存在着因随机____________而产生的遗传变异，__________决定生物进化的方向。(2)进化的实质是种群内______________的改变。(3)__________________是物种形成和生物进化的机制，物种形成导致了生物的多样性。突变和重组自然选择等位基因频率突变、选择和隔离2．种群的基因(1)种群的概念：同种生物在________________和特定时间内的所有个体的集群。(2)基因库与等位基因频率①基因库：一个生物种群中的______个体所含有的______遗传信息。②等位基因频率：某个等位基因在________中所占的比率。特定环境空间内全部全部基因库(3)哈迪—温伯格平衡①条件：种群规模是极大的；种群内个体间随机交配；没有______的发生；没有迁出和迁入；没有发生__________。②结果：等位基因频率__________。3．等位基因频率改变的影响因素(1)__________；(2)______；(3)迁移；(4)选择。4．种内进化同一物种不同种群――→自然选择各种群______________出现明显差异―→不同的类别或亚种――→生殖隔离形成__________。突变自然选择保持不变遗传漂变突变等位基因频率不同物种判一判(1)种群等位基因频率改变说明生物发生进化。()(2)池塘全部的成年鲫鱼为一个种群。()(3)自然选择学说以个体为进化单位，现代综合进化论以种群为进化单位。()(4)突变为生物进化提供原始材料，决定生物的进化方向。()√×√×想一想生物进化的证据还来源于哪些？提示：化石记录、比较解剖学、比较胚胎学等。生物进化的证据1．免疫学证据(1)原理：每种动物的血清中都含有一系列独特的蛋白质。如果把一种动物的血清(抗原)注射到另一种动物的体内，这种动物的免疫系统将产生特定的抗体攻击这些抗原，所以血清中存在着大量的抗体。(2)家兔抗血清实验：用注射器取人的部分血清注射到家兔体内，制得家兔抗血清，然后将等量的家兔抗血清注入等量的人、黑猩猩、大猩猩、长臂猿、狒狒、蜘蛛猴、狐猴、食蚁兽和猪的血清中，一定时间后可以发现，家兔抗血清与这些动物血清的反应强度分别为100%、97%、92%、79%、75%、58%、37%、17%、8%。因为抗原与抗体的反应是专一的，并且可以形成沉淀，故可知反应越强烈，沉淀就越多，就说明这种动物的血清蛋白与人类的越相似。由此可以推断，这些动物与人的亲缘关系的密疏程度依次是黑猩猩、大猩猩、长臂猿、狒狒、蜘蛛猴、狐猴、食蚁兽、猪。2．比较解剖学的例证：特别是同源器官和同功器官、痕迹器官的存在。3．胚胎学的例证：不同纲的动物的早期胚胎的发育彼此都很相似，都有咽鳃裂、尾、头部较大、身体弯曲，胚胎的发育重现动物的系统进化史。4．古生物学的例证：按照地层出现的早晚发现的动物：无脊椎动物、脊椎动物(圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲)，由低级到高级发展。5．动物地理学例证：地理隔离导致生殖隔离，导致新物种的产生，世界不同地区有相似的物种。6．生理生化的例证：一切生物都具有新陈代谢、应激性、生长、发育、遗传变异的基本特征，身体都是由核酸、蛋白质、脂质、糖类等大分子物质组成。7．遗传学例证：生物之间的染色体组的不同和相似。1．下列有关生物进化证据的叙述，错误的是()A．黑猩猩与大猩猩相比，黑猩猩的血清与家兔抗血清反应更强烈，说明黑猩猩与人类亲缘关系更近B．在进行DNA—DNA分子杂交时运用了DNA的热变性原理C．通过对比不同物种的基因序列，可推断不同物种的进化关系D．生物进化的证据只有免疫学证据和分子生物学证据解析：选D。生物进化的观点除得到免疫学证据、分子生物学证据，还得到了化石记录、比较解剖学、比较胚胎学等方面的证据。2．若将人的一定量血清注射到一只山羊体内，经一定时间后获取相应的山羊抗血清。然后将这种血清等量注入下列四种动物的血清内，形成沉淀最多的是()A．绵羊血清B．猕猴血清C．大猩猩血清D．家兔血清解析：选C。因为在本题所说的四种动物中，人与大猩猩的亲缘关系最近，其血清中的蛋白质更相似，故C符合题意。种群的基因1．理解种群、基因库与基因频率的含义(1)种群的概念理解种群概念应把握如下内容：①两个要素：“同种”和“全部”。②两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。③两个方面宏观方面：种群是生物繁殖的基本单位微观方面：种群是生物进化的基本单位④种群中的个体不是机械地集合在一起的，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。⑤同一种群中的生物属于同一物种，个体具有的形态特征基本相同，生态要求基本一致。(2)种群的基因库①每个种群都有自己的基因库。②种群中每个个体所含的基因，只是种群基因库的一个组成部分。③个体携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，随着繁殖把自身的一部分基因传给后代，通过突变使新基因进入基因库，所以基因库在代代相传的过程中保持和发展。(3)基因频率①对于某对等位基因而言，每个种群都有自己的基因频率，且基因频率是会随环境的变迁而改变的。②种群中基因频率的改变反映出生物进化的方向，即在进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。2．基因频率和基因型频率的计算方法(1)定义法基因频率＝种群内某基因总数种群内某基因和其等位基因的总数×100%(2)基因位置法①若某基因在常染色体上，则基因频率＝种群内某基因总数种群个体数×2×100%。②若某基因只出现在X染色体上，则基因频率＝种群内某基因总数雌性个体数×2＋雄性个体数×100%。(3)通过基因型频率计算若已知AA、Aa、aa的频率，求A(a)的基因频率，则A%＝AA%＋12×Aa%；a%＝aa%＋12×Aa%。(4)根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率①遗传平衡定律的适用条件a．种群是极大的；b．种群中个体间的交配是随机的；c．没有突变发生；d．没有新基因加入；e．没有自然选择。②基因频率与基因型频率的计算公式设A频率为p，a频率为q，则p＋q＝1。雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA＝p2，Aa＝2pq，aa＝q2。③实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。突破1种群、基因库及基因频率的理解1．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是()A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B．生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D．基因突变可以改变基因库的组成解析：选C。基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，A正确，C错误。种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，应代代相传，B正确。可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。突破2常染色体上基因频率的计算2．某生物种群由基因型为AA、Aa、aa的个体组成，其中基因a的频率为45%，则该种群中基因A的频率为()A．30%B．45%C．55%D．80%解析：选C。基因a的频率为45%，所以其等位基因A的基因频率为1－45%＝55%。突破3X染色体上基因频率的计算3．据某生物研究性学习小组调查，某校学生中基因型比例为XBXB∶XBXb∶XbXb∶XBY∶XbY＝44∶5∶1∶43∶7，则Xb的基因频率为()A．13．2%B．5%C．14%D．9．3%解析：选D。基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。Xb的基因频率＝Xb/(XB＋Xb)×100%(因为B、b只位于X染色体上，Y染色体上没有)。女性体内有两条X染色体，因此有两个此类基因(包括B和b)，男性体内只有1条X染色体，因此只有1个此类基因(B或b)。被调查的种群中，Xb：5%＋1%×2＋7%＝14%；XB＋Xb：44%×2＋5%＋43%＋5%＋1%×2＋7%＝150%。所以，Xb的基因频率＝Xb/(XB＋Xb)×100%＝14%/150%×100%≈9．3%。突破4随机交配条件下、基因型频率的计算4．在某一个人群中，经调查得知，隐性性状者为16%，该性状不同类型的基因型频率是多少(按AA、Aa、aa顺序排列答案)()A．0．36、0．48、0．16B．0．36、0．24、0．16C．0．16、0．48、0．36D．0．16、0．36、0．48解析：选A。在一个大群体随机交配的情况下，其基因频率和基因型频率在没有突变、选择和迁移的条件下世代相传，不发生变化，基因型频率是由基因频率决定的。种群中一对等位基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。题中隐性性状者为16%，即a2＝16%，则a＝40%。A＝1－40%＝60%。因此AA＝60%×60%＝0．36，Aa＝2×40%×60%＝0．48。突破5随机交配和自交条件下基因频率和基因型频率变化的比较5．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%。该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为()A．增大，不变；不变，不变B．不变，增大；增大，不变C．不变，不变；增大，不变D．不变，不变；不变，增大解析：选C。随机交配的种群的基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率不变，杂合体所占比例会逐代减少，纯合体所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。关于基因频率与基因型频率变化的三个易混警示(1)杂合体连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合体所占比例不断增大，杂合体所占比例不断减小。(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。(3)基因频率相同的两个种群，它们的基因型频率不一定相同；当基因型频率发生改变时，基因频率不一定发生改变。等位基因频率的改变与生物进化1．遗传漂变具有偶然性，突变是多向的，迁移也具有不确定性，它们虽然都能使等位基因频率发生改变，但这种改变的方向是随机的、无序的，并不能决定生物进化的方向。(1)在小型种群中，偶然性的进化改变叫遗传漂变，遗传漂变可能使一个等位基因(在经过一个以上的世代后)在这个种群中消失，或固定成为唯一的等位基因。(2)突变和基因重组产生进化的原始材料①基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的等位基因频率发生变化。②突变频率虽然很低，但因每个个体的每一个细胞内的基因是成千上万的。故每一代出现的基因突变数量是很大的。③突变和基因重组都是随机的、不定向的，为生物进化提供了原始材料。(3)生物群体之间的迁移会带来相应的基因流动。这种基因流动在一定的条件下同样能引起等位基因频率的变化，具有明显的进化效果。2．自然选择决定生物进化方向的原理(1)变异