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第6章 第3節 種群基因組成的變化與物種的形成（第2課時）
學習目標 核心素養
1．闡明具有優勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加； 2．說明自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境； 3．闡述變異、選擇和隔離可導致新物種形成。 科學思維：歸納演繹進化學說的提出，掌握基因頻率的相關計算，培養邏輯分析能力； 科學探究：探討耐藥菌的出現與抗生素濫用的關系，培養科學探究能力； 社會責任：正確使用抗生素，關注人體健康
基礎知識梳理：（閱讀教材，完成下列填空，在教材相應位置進行標注后，識記相關內容）
4．探究抗生素對細菌的選擇作用
(1)實驗原理：一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產生____________。在實驗室連續培養細菌時，如果向培養基中添加抗生素，__耐藥菌__有可能存活下來。
(2)方法步驟
第1步：用記號筆在培養皿的底部畫2條__相互垂直的直線__，將培養皿分為4個區域，分別標記為①～④。
第2步：取少量細菌的培養液，用無菌的涂布器(或無菌棉簽)均勻地涂抹在培養基平板上。
第3步：用無菌的鑷子先夾取1張__不含抗生素的紙片__放在①號區域的中央，再分別夾取1張__抗生素紙片__放在②～④號區域的中央，蓋上皿蓋。
第4步：將培養皿倒置于37 ℃的恒溫箱中培養12～16 h。
第5步：觀察__培養基上細菌的生長狀況__。若紙片附近出現了抑菌圈，測量和記錄每個實驗組中_____________，并取平均值。
第6步：從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌的液體培養基中培養，然后重復步驟2～5。如此重復幾代，記錄每一代培養物抑菌圈的直徑。
(3)實驗結果：與區域①相比，區域②③④抑菌圈的平均直徑逐代__變小__。
(4)實驗結論:①細菌耐藥性的出現是因為發生了__可遺傳的變異__。②抗生素的選擇作用導致了耐藥菌比例的逐漸__升高__。
(5)注意事項：實驗結束后，應將耐藥菌、培養基、紙片等進行高溫滅菌處理，防止對環境造成污染。
四、隔離與物種形成
1．物種：能夠在自然狀態下相互交配并且產生______________后代的一群生物。
2．隔離
(1)概念：不同群體間的個體，在自然條件下__基因__不能自由交流的現象。
(2)類型
類型 發生范圍 結果
生殖隔離 不同物種間 ①不能相互__交配__；②即使交配成功，也不能產生__可育后代__
地理隔離 __同種__生物 使種群間不能發生____
3.隔離在物種形成中的作用
(1)新物種形成的過程
(2)結論：隔離是物種形成的_____________條件。
學習目標一：探究抗生素對細菌的選擇作用的實驗原理、步驟、結果與結論？
學習目標二：物種的概念？隔離的概念與類型？
學習目標三：新物種形成的過程？新物種形成的標志是什么
學習目標四：自學檢測：1到10題為單選題，11到14題為不定項選擇題，選全得5分，選對但不全的3分，每小題4分，共70分
1．聯合國環境規劃署目前發布的一份報告認為，氣候變化及其他環境因素可能使細菌增強對抗生素的耐藥性，產生更多“超級細菌”。如果不采取措施遏制微生物耐藥性增強趨勢，預計到2050年，每年與微生物耐藥性相關聯的死亡人數將上升至1000萬人。下列說法正確的是（ ）
A．耐藥性是濫用抗生素誘發基因突變所致
B．即使使用新品種抗生素，也無法影響超級細菌的進化
C．細菌耐藥性的增強僅與濫用抗生素有關
D．耐藥性基因頻率的改變未必會引起新物種的產生
2．下列有關現代生物進化理論的敘述，錯誤的是（ ）
A．種群是生物進化的基本單位 B．突變和基因重組產生生物進化的原材料
C．生物進化的實質是種群基因頻率的改變 D．地理隔離是物種形成的必要條件
3．生物進化和新物種形成的標志分別是（ ）
①具有了特殊的形態結構 ②種群的基因頻率發生了改變 ③具有了特定的生理功能 ④產生了生殖隔離
A．①、② B．②、④ C．①、③ D．③、④
4．變色蛙是一種新物種，它與我們常見的蛙有很大差別。認定變色蛙為新物種的原因是他與原來的蛙存在（ ）
A．生殖隔離 B．基因突變 C．地理隔離 D．不同形態
5．下圖表示生物新物種形成的基本環節，對圖示分析正確的是（ ）
A．生物進化的單位是種群，生物繁殖的單位是個體
B．圖中B表示地理隔離，是新物種形成的必要條件
C．圖中C表示生殖隔離，指兩種生物不能雜交產生后代
D．種群基因頻率的定向改變將導致生物朝著一定方向不斷進化
6．許多年前，某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成甲、乙兩個種群。兩個種群所發生的變化如下圖所示，① ⑥表示不同的變異結果，a d表示進化的不同環節。下列敘述錯誤的是（ ）
A．a表示地理隔離離，經過長期的地理隔離可能出現生殖隔離
B．b過程表示基因重組，為生物進化提供原材料
C．c過程可以定向改變種群的基因頻率，導致生物定向進化
D．d表示生殖隔離，漸變式和爆發式的形成新物種，都需要d環節
7．棉鈴蟲CYP67B基因發生突變使其抗藥性增強，相關敘述正確的是（ ）
A．CYP67B基因的突變體現了基因突變的定向性、隨機性
B．施用農藥導致CYP67B突變基因的頻率增加
C．CYP67B基因的突變是長期自然選擇的結果
D．野生型棉鈴蟲與抗藥性棉鈴蟲之間存在生殖隔離
8．研究人員用加入了一定量DDT的培養基混合飼養一群果蠅，DDT的用量隨果蠅群體繁殖代數的增加而逐代增大。經幾十代后發現，果蠅群體對DDT的耐藥性明顯增強。下列敘述錯誤的是（ ）
A．DDT的使用導致果蠅個體產生了耐藥性突變
B．果蠅群體對DDT耐藥性的逐漸增強是選擇的結果
C．DDT的使用使果蠅群體耐藥性基因頻率發生定向改變
D．對DDT耐藥性強的果蠅與不具耐藥性果蠅之間沒有生殖隔離
9．某森林地區生活著兩種蜥蜴，褐色蜥蜴在樹下生活，具有更大、黏性更強護趾的綠色蜥蜴在樹上生活。下列有關說法不正確的是（　　）
A．種群是生物進化的基本單位，進化的實質是種群基因頻率的改變
B．綠色蜥蜴具有更大、黏性更強的護趾是自然選擇的結果
C．綠色蜥蜴生活環境的改變導致其發生變異，故種群的基因庫改變
D．綠色蜥蜴和褐色蜥蜴之間存在生殖隔離
10．下圖中甲、乙丙表示三個在地理上分隔開來的地區，三個地區的氣候條件差異明顯。在甲地區生活有某種鳥類A，以后部分個體遷徙到乙、丙地區，經過若干年后演變成兩個新的物種B、C，但發現物種B仍能與物種A雜交產生后代。下列推測不合理的是
A．物種B與物種A雜交產生的后代可能是高度不育的
B．新物種的形成可通過長期的地理隔離達到生殖隔離
C．物種A中出現的優良變異決定著其進化的方向
D．物種B、C是否有共同祖先可以用比較解剖學的方法進行研究
學習目標五：11．（不定項選擇）家蠅對某類殺蟲劑產生了抗性，如圖是對甲、乙、丙三個地區家蠅種群的敏感性和抗性基因型頻率調查分析的結果。下列敘述不正確的是（ ）
A．自然選擇是推動生物發生變異的重要因素
B．甲、丙地區家蠅種群中抗性基因的頻率分別為12%、8.5%
C．人工噴灑殺蟲劑對家蠅進行選擇不屬于人工選擇
D．由圖可知，甲、乙、丙地區家蠅種群的基因庫存在較大差異，產生了生殖隔離
12.（不定項選擇）細胞色素C是真核細胞中普遍存在的一種蛋白質，位于線粒體內膜上，是呼吸酶的一種。人的細胞色素C由104個氨基酸組成。不同生物與人的細胞色素C氨基酸序列的差異如表所示。下列敘述錯誤的是（ ）
生物名稱 黑猩猩 獼猴 狗 雞 金槍魚 小麥 酵母菌
氨基酸差異（個） 0 1 11 13 21 35 44
A．不同生物細胞內合成ATP的過程一定都需要細胞色素C
B．不同生物細胞色素C氨基酸序列有差異的根本原因是基因的選擇性表達
C．細胞色素C氨基酸序列差異的積累不一定導致生殖隔離
D．細胞中普遍存在細胞色素C的事實體現了生物界的統一性
13.（不定項選擇）加拉帕格斯群島上地雀的喙大小不一，某種地雀喙的種群基因頻率會隨著氣候變化發生改變。當氣候惡劣時，喙小的地雀死亡率較高；當氣候良好時，喙大的地雀死亡率較高。下列敘述合理的是（　　）
A．喙小的地雀和喙大的地雀存在生殖隔離 B．地雀喙的大小屬于可遺傳的性狀
C．氣候變化導致地雀的喙發生了不定向的變異
D．在氣候的影響下，地雀的喙會朝著一定的方向不斷進化
14.（不定項選擇）雄綠頭鴨的羽毛有美羽和素羽之分，設定一對等位基因A、a控制雄鴨的羽毛性狀，A決定美羽，a決定素羽。美羽雄鴨羽毛艷麗易被天敵發現，但有利于雌鴨的識別，避免與近似鴨種錯交，使生殖失敗；而素羽雄鴨則有利于躲避天敵，不利于雌鴨的識別。下列敘述不正確的是（ ）
A．經過足夠長時間進化，近似鴨種多而天敵少的地區，A基因頻率大于a
B．綠頭鴨種群基因型頻率的改變一定會導致新物種形成
C．綠頭鴨與近似鴨種錯交使生殖失敗的原因是不同物種存在生殖隔離
D．綠頭鴨的素羽性狀是在天敵作用下誘發A基因突變為a基因產生
請將選擇題答案填寫到下面表格中：
題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
題號 11 12 13 14
答案
學習目標六：15．（30分）科學家研究發現，在百萬年之前，北美大陸只有一種果蠅，其基因型為aabbccDDeeff。隨后不同區域的果蠅出現了不同的基因型（如圖）；當基因A與B同時出現時個體中會發生胚胎早亡；同樣，基因C與D或E與F同時出現也有胚胎期早亡現象。回答下列問題：
(1)甲地所有的果蠅構成一個________。北美大陸不同區域出現了基因的差異，這種變化說明基因突變具有________特點。
(2)甲地與戊地果蠅最終進化成兩個物種，從現代生物進化理論分析，其可能的原因是______
（3）甲地與戊地兩地環境不同，環境對變異的選擇不同，________發生不同的改變，最終導致產生 隔離。
16．如圖1所示為某地區中某種老鼠原種群被一條河分割成加、乙兩個種群后的進化過程圖。圖2為在某段時間內，種群甲中A基因頻率的變化情況，請思考回答下列問題：
(1)圖1中a過程為______；b過程是______。
(2)圖2中在______時間段內甲種群生物發生了進化，在T點時______（填“是”、“否”或“不一定”）形成新物種。
(3)若測得乙種群某時間段基因型AA、Aa、aa個體分別占60%、30%、10%，則該種群A的基因頻率是______，若此后環境發生新的改變，使得生存能力AA、Aa、aa，則A的基因頻率會______
6.3種群基因組成的變化與物種的形成（第2課時）答案
基礎知識梳理：耐藥性 抑菌圈的直徑 可育 基因交流 必要
1．D 【詳解】A、基因突變具有不定向性，抗生素只是起到選擇作用，A 錯誤。B、使用新品種抗生素可能會殺死部分超級細菌,進而影響超級細菌的進化，B錯誤。C、環境規劃署報告指出，氣候變化及其他環境因素可能加劇細菌的耐藥性，C錯誤。D、種群的基因頻率改變，導致生物進化，但基因頻率改變不一定引起新物種的產生，D正確。
2．D 【詳解】A、現代進化論認為種群是生物進化的基本單位，A正確；B、突變（包括基因突變和染色體變異）和基因重組產生生物進化的原材料，B正確；C、生物進化的實質是種群的基因頻率的改變，C正確；D、物種的形成不一定需要地理隔離，例如多倍體的形成，D錯誤。故選D。
3．B 【詳解】①具有了特殊的形態結構可以代表發生細胞分化，①錯誤；②種群的基因頻率發生了改變，是生物進化的標志，②正確；③具有了特定的生理功能可以代表發生細胞分化，③錯誤；④產生了生殖隔離，屬于新物種形成的標志，④正確。故選B。
4．A 【詳解】已知變色蛙是一種新物種，那么它和常見的蛙一定存在生殖隔離，故認定變色蛙為新物種的原因是他與原來的蛙存在生殖隔離。故選A。
5．D 【詳解】種群是生物進化和繁殖的基本單位，A錯誤；B表示自然選擇，隔離是新物種形成的必要條件，B錯誤；生殖隔離是指自然狀態下，個體不能交配或者交配后產生的后代不育，是新物種形成的標志，C錯誤；D、生物能進化的實質是種群基因頻率的定向改變，D正確。
6．B 【詳解】A、a表示地理隔離離，地理隔離可阻止種群間的基因交流，使同一物種不同種群間的基因庫出現差異，當種群間的基因庫出現顯著差異時，最終可導致種群間產生生殖隔離，因此經過長期的地理隔離可能出現生殖隔離，A正確；B、b過程表示突變（包括基因突變和染色體變異）和基因重組，可為生物進化提供原材料，B錯誤；C、c過程表示自然選擇，可以定向改變種群的基因頻率，導致生物定向進化，C正確；D、d表示生殖隔離，是新物種產生的標志，因此漸變式和爆發式的形成新物種，都需要d環節，D正確；故選B。
7．B 【詳解】基因突變具有不定向性，A錯誤；在農藥的選擇作用下，使得CYP67B突變基因（耐藥基因）頻率增加，B正確；CYP67B基因的突變一般是受到物理因素、化學因素或生物因素等刺激導致的，C錯誤；野生型棉鈴蟲與抗藥性棉鈴蟲還屬于同一物種，沒有生殖隔離，D錯誤。
8．A 【詳解】A、DDT的使用之前果蠅就已經產生了抗藥性的變異，A錯誤；B、DDT對果蠅耐藥性變異進行了定向選擇，故蠅群體對DDT耐藥性的逐漸增強是選擇的結果，B正確；C、DDT對果蠅耐藥性變異進行了定向選擇，DDT的使用使果蠅群體耐藥性基因頻率增加，C正確；D、對DDT耐藥性強的果蠅與不具耐藥性果蠅屬于同一個物種，不存在生殖隔離，D正確。故選A。
9．C 【詳解】A、根據現代生物進化理論的內容，種群是生物進化的基本單位，進化的實質是種群基因頻率的改變，A正確；B、綠色蜥蜴具有更大、黏性更強的護趾是適應環境的變異類型被選擇保留下來，不適應環境的變異類型被淘汰的結果，B正確；C、綠色蜥蜴變異是生活環境改變之前就已經發生了的變異，可遺傳的變異包括基因突變、染色體變異、基因重組，所以變異的出現會導致綠色蜥蜴種群的基因庫改變，C錯誤；D、褐色蜥蜴與原有綠色蜥蜴是不同物種，生殖隔離是衡量新種出現的標志，因此綠色蜥蜴和褐色蜥蜴之間存在生殖隔離，D正確。
10．C 【詳解】A、不同物種的生物之間不能自由交配，或交配后不能產生可育后代。物種B與物種A雜交產生的后代可能是高度不育的，A正確；B、隔離可以阻斷不同種群間發生基因交流，是新物種形成的必要條件，一般由長期的地理隔離導致生殖隔離。B正確；C、變異只為進化提供原材料，自然選擇決定著其進化的方向，C錯誤；D、對器官、系統的形態和結構用比較解剖學的方法進行研究等可以判斷物種之間是否有共同祖先，D正確。故選C。
11．AD 【詳解】A、自然選擇是推動生物發生進化的重要因素，A錯誤；B、甲地區抗性基因(A)的頻率為2%+ 1/2×20%=12%，同理，丙地區中抗性基因的頻率為1%+ 1/2×15%=8. 5%，B正確；C、經過人工選擇保留下來的個體的性狀是人類所需要的，而向這些地區噴灑殺蟲劑致使害蟲抗藥性增加，保留下來的是抗藥性強的害蟲，但害蟲的抗藥性強這一性狀并不是人類所需要的，因此不屬于人工選擇，C正確；D、種群的基因庫是指一個種群中全部個體所含有的全部基因， 題干中只涉及了一對等位基因的情況，因此不能作出判斷甲、乙、丙地區家蠅種群是否產生了生殖隔離，D錯誤。
12．AB 【詳解】A、細胞色素C是真核細胞中普遍存在的一種蛋白質，位于線粒體內膜上，線粒體是有氧呼吸的主要場所，可產生ATP，而原核細胞沒有線粒體，也能產生ATP，因此不是所有生物細胞內合成ATP的過程都需要細胞色素C，A錯誤；B、不同種類生物的細胞色素C的氨基酸構成不同，造成不同種類生物細胞色素C差別的根本原因是控制合成這些色素的基因不同，B錯誤；C、細胞色素C氨基酸序列差異的積累不一定導致生殖隔離，只有種群基因庫出現明顯差距才會出現生殖隔離，C正確；D、細胞色素C是真核細胞中普遍存在的一種蛋白質，真核細胞中普遍存在細胞色素C的事實體現了生物界的統一性，D正確。故選AB。
13．BD 【詳解】A、由題意可知，喙小的地雀和喙大的地雀屬于同一物種，不存著生殖隔離，A錯誤；
B、地雀的喙大和喙小屬于可遺傳的生物特征，B正確；C、生物的變異是不定向的，氣候改變對地雀進行了定向選擇，使生物朝著適應環境的方向進化，C錯誤；D、地雀喙的種群基因頻率會隨著氣候變化發生改變，使地雀的喙朝著一定的方向不斷進化，D正確。
14．BD 【詳解】A、近似鴨種多而天敵少的地區，主要的種間關系是競爭，a決定素羽，不利于雌鴨的識別，因此a基因頻率會降低，A基因頻率會升高，A正確；B、新物種形成要經過生殖隔離，因此種群基因型頻率的改變不一定會導致新物種形成，B錯誤；C、具有生殖隔離的物種不能交配，綠頭鴨與近似鴨種錯交使生殖失敗的原因是不同物種存在生殖隔離，C正確；D、綠頭鴨的素羽性狀和美羽是一對相對性狀，是由一對等位基因A、a控制的，天敵作用下不會誘發A基因突變為a基因，只是起到選擇作用，D錯誤。故選BD。
15．(1)種群 不定向（隨機性） (2)由于存在地理隔離，導致兩種群基因不能發生交流 （3）基因頻率 生殖
16．(1)地理隔離 自然選擇 (2)QR 不一定 (3)75% 升高

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