第2课时 探究抗生素对细菌的选择作用、隔离在物种形成中的作用
聚焦·学案一 探究抗生素对细菌的选择作用
[基本知能]
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。
2.实验步骤
步骤1 分组、 编号、 做标记 用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线,将培养皿分为4个区域,分别标记为①~④
步骤2 接种 取少量细菌的培养液,用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上
步骤3 自变量 控制 用无菌的镊子先夹取1张 的纸片放在①号区域的中央,再分别夹取1张 纸片放在②~④号区域的中央,盖上皿盖
步骤4 培养 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12~16 h
步骤5 因变量 观测 观察培养基上纸片附近是否出现 ,如果有,测量和记录每个实验组中 ,并取平均值
步骤6 重复 实验 从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,重复步骤2~5。如此重复几代,记录每一代培养物
3.实验结果
与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;②③④区域抑菌圈的平均直径逐代缩小。
4.实验结论
(1)细菌耐药性的出现是发生了 的变异。
(2)抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐 。
[探究问题]
(1)为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌
(2)在培养基上是否有细菌生长 在放有抗生素纸片的区域呢
(3)在连续培养几代后,抑菌圈的直径发生了什么变化 这说明抗生素对细菌产生了什么作用
(4)滥用抗生素的现象十分普遍。例如,有人生病时觉得去医院很麻烦,就直接吃抗生素;有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果
[释解疑难]
实验相关问题分析
(1)抗生素不是诱变因子,因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
(2)细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变,而基因突变具有不定向性。
(3)滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌,使其不能形成菌落而出现抑菌圈。
(4)实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等进行灭菌处理,防止对环境造成污染。
(5)如果同时做多种抗生素的实验或某种抗生素多个浓度的实验,每次使用镊子时,都要清洗镊子并在酒精灯火焰上灼烧,防止抗生素污染。
[迁移训练]
1.下图为克雷白杆菌产生卡那霉素抗性的过程,下列叙述正确的是 ( )
A.卡那霉素使克雷白杆菌产生抗药性
B.从a时期到b时期克雷白杆菌群体发生了进化
C.卡那霉素抗性基因及其等位基因构成了基因库
D.种群内的基因朝着抗卡那霉素抗性增强的方向突变
2.“超级细菌”因具有NDM基因,耐药性极强,现存抗生素均不能有效将其杀灭。如图是“超级细菌”进化的基本过程。下列分析正确的是 ( )
A.图中a表示细菌的变异,可能是基因突变或染色体变异
B.细菌经a过程后产生不同性状,说明基因突变具有普遍性
C.图中b所表示的是定向进化过程
D.抗生素的滥用会导致NDM基因出现和该基因频率增加
聚焦·学案二 隔离在物种形成中的作用
[学案设计]
(一)辨清物种与隔离的概念及隔离的类型
1.物种与隔离
2.地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于 ,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。
(2)图中B属于 ,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。
(二)理解隔离在物种形成中的作用
|探|究|学|习|
加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。达尔文发现该群岛上有13种地雀,如图表示这13种地雀之间的进化关系。
(1)从图中可以看出,这些不同种的地雀都是由 这一共同祖先进化而来的。
(2)南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后,在不同岛屿上形成不同种群,在自然状态下,这些不同种群之间能进行基因交流吗 为什么
(3)不同岛屿上的地雀种群,产生突变的情况一样吗 为什么
(4)不同岛屿上的地雀种群,进化方向相同吗 为什么
(5)请设计实验验证不同岛屿上的地雀属于不同的物种。
(6)总结物种形成的三个环节: 、 、 。
(7)隔离是物种形成的必要条件,物种的形成必须经过长期的地理隔离吗 能否在短时间内就形成生殖隔离 请举例说明。
|认|知|生|成|
1.新物种形成的一般过程
2.物种形成的三大模式
微点拨:物种的形成不一定都需要经过地理隔离,如多倍体的产生。
3.物种形成与生物进化的关系
内容 物种形成 生物进化
标志 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 可能属于一个物种
二者关系 生物进化的实质是种群基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,生物进化不一定会导致新物种的形成
[典例] 下列关于物种和隔离的叙述,错误的是 ( )
A.物种是生物分类的基本单位
B.二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.虽然马和驴交配能产生骡,但两者属于不同物种
尝试解答:选
[思维建模]
“物种”的判断方法
(1)判断依据:是否存在生殖隔离,即是否能相互交配并产生可育的后代。若能,则属于同一物种;若不能,则一定是两个物种。
(2)判断关键:看某种生物是否具有可育性,是否能通过有性生殖产生后代。若能,则属于新物种;若不能,则不属于新物种。
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)生物进化一定会形成新物种。 ( )
(2)不同种群间的个体不能进行基因交流说明两种群存在生殖隔离。 ( )
(3)物种之间不存在生殖隔离。 ( )
(4)物种的形成可以不经过隔离。 ( )
(5)地理隔离导致的结果是不能产生可育的后代。 ( )
2.下列关于物种的叙述,错误的是 ( )
A.同一物种的生物可以有多个种群
B.能交配并产生后代的两个生物一定是同一物种
C.同一物种的生物具有相似的形态结构和生理特性
D.鉴别两个种群是不是同一物种,可看其能否交配并产生可育后代
3.二倍体西瓜和四倍体西瓜进行杂交产生的三倍体西瓜不可育,因此有人认为二倍体西瓜和四倍体西瓜是不同的物种,理由是 ( )
A.两者存在生殖隔离 B.两者的基因型不同
C.两者存在地理隔离 D.两者的表型不同
4.下图为生物新物种形成过程的示意图。下列叙述正确的是 ( )
A.a表示基因突变和基因重组,能为生物进化提供原材料
B.b表示地理隔离,是新物种形成的必要条件
C.c表示生殖隔离,是生物进化的标志
D.d表示新物种形成,新物种与原物种共用一套密码子
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.马和驴能杂交产生骡子, (填“能”或“不能”)说明马和驴是同一物种,原因是
。
2.举例说明产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离
。
三、综合检测反馈
1.我国科学家从低氧、寒冷的青藏高原不同区域30个遗址中,获得97例青藏高原古代人类个体的基因组,追溯了青藏高原人群的演化历史。研究显示在过去的3 000年中,EPAS1基因在青藏高原人群中的基因频率迅速升高。下列说法正确的是 ( )
A.青藏高原人群与平原人群之间存在生殖隔离
B.EPAS1基因可能是适应平原环境的关键基因
C.高原环境使得EPAS1基因频率发生定向改变
D.该研究为人群演化提供了细胞水平的证据
2.巴拿马地峡在大约1 000万年前开始上升,大约300万年前,大洋被地峡完全分开。科学家对位于两侧大洋不同深度的鼓虾物种对进行研究,发现在人工实验条件下,浅水物种对可以交配但后代不可育,深水物种对无法交配。下列叙述正确的是 ( )
注:A1 B1、A2 B2、……、A15 B15表示地峡两侧大洋不同深度中的鼓虾物种对。
A.深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大
B.地峡上升过程中喷发的致癌物导致鼓虾产生突变,决定了物种进化的方向
C.地峡两侧的浅水物种对,易受海水流动影响,种群之间基因交流更频繁
D.上述相关信息表明鼓虾生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短无关
3.同种动物的三个种群,初始个体数依次为26、260和2 600,并存在地理隔离。A、a是等位基因,下图①②③分别表示上述三个种群A基因频率的变化,则下列分析中,错误的是 ( )
A.种群越小,个体的死亡对基因频率的影响越大
B.自然选择使A基因频率发生定向改变
C.②在125代时aa个体约占总数的25%
D.150代后3个种群之间可能出现生殖隔离
4.同域物种形成是指新物种从同一地域祖先物种未经地理隔离进化而来。斜口裸鲤和花斑裸鲤是生活在逊木措湖的两种裸鲤,原属同一物种,是研究同域物种形成的理想模型。在生殖期,裸鲤会释放性外激素吸引异性前来交配。调查发现,这两种鱼的嗅觉基因差异很大,这是导致它们分化为不同物种的关键。下列分析正确的是 ( )
A.斜口裸鲤和花斑裸鲤的形成没有经过隔离
B.裸鲤释放的性外激素会引发异性裸鲤嗅觉基因发生突变
C.同一地域的斜口裸鲤和花斑裸鲤所含的全部基因构成了一个基因库
D.斜口裸鲤和花斑裸鲤对性外激素识别的差异,阻碍了两种鱼的基因交流
5.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:取少量含金黄色葡萄球菌的培养液,均匀涂在培养基平板上,再放上4片含有青霉素的圆形滤纸片,将培养皿倒置于37 ℃恒温培养箱中培养12~16 h,滤纸片周围出现抑菌圈
(如图)。测量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,接种到液体培养基中培养,然后重复上述步骤,培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值,记为N2~N5。
(1)为排除滤纸片对实验结果的影响,应增设 作为对照组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌的原因是 。随着培养代数的增加,抑菌圈直径N1→N5的变化是 。
(2)金黄色葡萄球菌的耐药性变异一般来源于 。抗生素对金黄色葡萄球菌耐药性的产生起 作用。
(3)人类不断研发和使用抗生素,细菌对新药的耐药性也在不断提高,甚至出现了无药可治的“超级细菌”。从现代生物进化理论的角度分析,“超级细菌”出现的原因是 。
第2课时 探究抗生素对细菌的选择作用、隔离在物种形成中的作用
聚焦·学案一
[基本知能]
1.耐药性 耐药菌 2.不含抗生素 抗生素 抑菌圈 抑菌圈的直径 抑菌圈的直径 4.(1)可遗传 (2)升高
[探究问题]
(1)提示:抗生素能够杀死细菌,在抑菌圈边缘抗生素浓度较低,可能存在具有耐药性的细菌。
(2)提示:在培养基上有细菌生长,在放有抗生素纸片的区域也可能有细菌生长。
(3)提示:在连续培养几代后,抑菌圈的直径逐代缩小,这说明抗生素对细菌进行了选择作用。
(4)提示:这些做法都会促进耐药菌的增加。
[迁移训练]
1.选B 据题图可知,克雷白杆菌的抗药性本身就存在,并不是卡那霉素诱导产生的,卡那霉素只是起选择作用,A错误;由图可知,与a时期相比,b时期不耐受卡那霉素的个体减少,而耐受卡那霉素的个体大量增加,则种群基因频率一定发生了改变,克雷白杆菌群体发生了进化,B正确;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,C错误;基因突变具有随机性和不定向性,D错误。
2.选C 细菌不含染色体,A错误;细菌经a过程后,产生不同性状,说明突变具有随机性和不定向性,B错误;抗生素的选择作用使细菌发生定向进化,C正确;NDM基因的出现是由于基因突变,抗生素的滥用会使该基因频率增加,D错误。
聚焦·学案二
[学案设计]
(一)1.相互交配 可育 自由交流 不同 相互交配 可育 同种 基因交流 2.(1)地理隔离 (2)生殖隔离
(二)探究学习:
(1)南美洲地雀
(2)提示:不能,因为存在地理隔离。
(3)提示:不一样,因为突变是随机的、不定向的。
(4)提示:不相同。因为不同岛屿上的环境不同,自然选择的方向不同。
(5)提示:让不同岛屿上的地雀交配,发现不能产生后代或产生的后代不可育。
(6)突变和基因重组 自然选择 隔离
(7)提示:地理隔离不是必须的,可以在短时间内形成生殖隔离。如用低温或秋水仙素处理萌发的二倍体西瓜种子或幼苗即可获得四倍体西瓜,四倍体西瓜是新物种,没有经过长期的地理隔离。
认知生成:1.突变 基因重组 基因频率 基因频率 基因库 2.定向改变 生殖隔离 染色体变异 多倍体 3.生殖隔离
[典例] 选B 二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在着生殖隔离,属于不同的物种。
[迁移训练]
1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.选B 种群是一定区域内同种个体的全部集合,故同一物种的生物可以有多个种群,并具有相似的形态结构和生理特性,A、C正确;鉴别两个种群是不是同一物种,应根据能否进行基因交流并产生可育后代,若产生的后代不可育,则不是同一物种,B错误,D正确。
3.选A 二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交后代为三倍体,三倍体不可育,说明二倍体西瓜和四倍体西瓜存在生殖隔离,二者属于不同物种,B、C、D错误,A正确。
4.选D a表示突变和基因重组,其中突变包括基因突变和染色体变异,能为生物进化提供原材料,A错误;b表示地理隔离,新物种形成不一定需要地理隔离,比如多倍体的形成,B错误;c表示生殖隔离,是新物种形成的标志,而生物进化的标志是种群基因频率的改变,C错误;d表示新物种形成,新物种与原物种共用一套密码子,D正确。
随堂小结
二、融通科学思维
1.不能 能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的才能称为同一物种,骡子是不可育的
2.不一定。如二倍体西瓜经秋水仙素诱导,得到四倍体西瓜,四倍体西瓜与二倍体西瓜属于不同物种,此过程没有经过地理隔离
三、综合检测反馈
1.选C 青藏高原人群与平原人群为同一物种,不存在生殖隔离,A错误;在过去的3 000年中,EPAS1基因在青藏高原人群中的基因频率迅速升高,由此说明EPAS1基因可能是适应高原环境的关键基因,B错误;自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,高原环境使得EPAS1基因频率发生定向改变,C正确;该研究为人群演化提供了分子水平的证据,D错误。
2.选A 由题意可知,浅水物种对可以交配但后代不可育,深水物种对无法交配,说明深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大,A正确;突变是不定向的,致癌物不会导致鼓虾产生突变,只是可以提高突变的概率,物种进化的方向由自然选择决定,B错误;浅水物种对可以交配但后代不可育,说明存在生殖隔离,巴拿马地峡的出现导致原本生活在同一区域的鼓虾出现了地理隔离,地理隔离导致鼓虾之间不能进行基因交流,C错误;题述信息表明由深水到浅水,地理隔离产生的时间越来越短,说明生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短有关,D错误。
3.选C 由题图可知,①②③中初始个体数越来越多,而A基因频率变化越来越小,说明种群越小,个体死亡对该基因频率的影响越大,A正确;自然选择决定生物进化的方向,而生物进化的实质是种群基因频率的改变,所以自然选择使基因频率发生定向改变,B正确;②在125代时,A基因频率为75%,则a基因频率为25%,所以aa个体约占总数的25%×25%=6.25%,C错误;150代后3个种群之间差异较大,可能会出现生殖隔离,D正确。
4.选D 由题意可知,斜口裸鲤和花斑裸鲤的形成没有经过地理隔离,但经过了生殖隔离,A错误;基因突变本身就存在,不是性外激素引发的,B错误;同一地域的斜口裸鲤和花斑裸鲤是两个不同的种群,故同一地域的斜口裸鲤和花斑裸鲤所含的全部基因构成了两个基因库,C错误;斜口裸鲤和花斑裸鲤对性外激素识别的差异,影响了交配对象的选择,进而阻碍了两种鱼的基因交流,D正确。
5.解析:(1)为排除滤纸片对实验结果的影响,应增设空白对照组,即增加不含抗生素的滤纸片作为对照组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌的原因是抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果,抑菌圈越小,抑菌作用越弱,随着培养代数的增加,由于抗生素的定向选择,细菌耐药率逐代提高,抑菌圈直径数据从N1→N5会逐渐变小。
(2)金黄色葡萄球菌属于原核生物,一般情况下,其抗药性变异来源于基因突变,由于抗生素对细菌进行了定向选择,导致细菌耐药率逐代提高。
(3)原因见答案。
答案:(1)不含抗生素的滤纸片 抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌 逐渐变小 (2)基因突变 定向选择 (3)基因突变使细菌产生耐药基因,某种抗生素的使用导致耐药菌生存和繁殖的机会增加,耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐渐上升,使该种抗生素对细菌逐渐失去作用,之后更换抗生素,重复上述过程,细菌对多种抗生素产生耐药性,最终形成“超级细菌”
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第2课时
探究抗生素对细菌的选择作用、隔离在物种形成中的作用
CONTENTS
目录
1
2
3
4
聚焦 学案一 探究抗生素对细菌的选择作用
聚焦 学案二 隔离在物种形成中的作用
随堂小结——即时回顾与评价
课时跟踪检测
NO.1
聚焦 学案一 探究抗生素对细菌
的选择作用
基本知能
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.实验步骤
步骤1 分组、 编号、 做标记 用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①~④
步骤2 接种 取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上
步骤3 自变量 控制 用无菌的镊子先夹取1张____________的纸片放在①号区域的中央，再分别夹取1张________纸片放在②~④号区域的中央，盖上皿盖
不含抗生素
抗生素
续表
步骤4 培养 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12~16 h
步骤5 因变量 观测 观察培养基上纸片附近是否出现_______，如果有，测量和记录每个实验组中______________，并取平均值
步骤6 重复 实验 从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，重复步骤2~5。如此重复几代，记录每一代培养物______________
抑菌圈
抑菌圈的直径
抑菌圈的直径
3.实验结果
与区域①相比，区域②③④纸片周围会出现抑菌圈；②③④区域抑菌圈的平均直径逐代缩小。
4.实验结论
(1)细菌耐药性的出现是发生了________的变异。
(2)抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐_______。
可遗传
升高
探究问题
(1)为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌
提示：抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌。
(2)在培养基上是否有细菌生长 在放有抗生素纸片的区域呢
提示：在培养基上有细菌生长，在放有抗生素纸片的区域也可能有细菌生长。
(3)在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了什么变化 这说明抗生素对细菌产生了什么作用
提示：在连续培养几代后，抑菌圈的直径逐代缩小，这说明抗生素对细菌进行了选择作用。
(4)滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果
提示：这些做法都会促进耐药菌的增加。
实验相关问题分析
(1)抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
(2)细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
(3)滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。
释解疑难
(4)实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行灭菌处理，防止对环境造成污染。
(5)如果同时做多种抗生素的实验或某种抗生素多个浓度的实验，每次使用镊子时，都要清洗镊子并在酒精灯火焰上灼烧，防止抗生素污染。
迁移训练
1.下图为克雷白杆菌产生卡那霉素抗性的过程，下列叙述正确的是 ( )
√
A.卡那霉素使克雷白杆菌产生抗药性
B.从a时期到b时期克雷白杆菌群体发生了进化
C.卡那霉素抗性基因及其等位基因构成了基因库
D.种群内的基因朝着抗卡那霉素抗性增强的方向突变
解析：据题图可知，克雷白杆菌的抗药性本身就存在，并不是卡那霉素诱导产生的，卡那霉素只是起选择作用，A错误；由图可知，与a时期相比，b时期不耐受卡那霉素的个体减少，而耐受卡那霉素的个体大量增加，则种群基因频率一定发生了改变，克雷白杆菌群体发生了进化，B正确；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，C错误；基因突变具有随机性和不定向性，D错误。
2.“超级细菌”因具有NDM基因，耐药性极强，现存抗生素均不能有效将其杀灭。如图是“超级细菌”进化的基本过程。下列分析正确的是 ( )
√
A.图中a表示细菌的变异，可能是基因突变或染色体变异
B.细菌经a过程后产生不同性状，说明基因突变具有普遍性
C.图中b所表示的是定向进化过程
D.抗生素的滥用会导致NDM基因出现和该基因频率增加
解析：细菌不含染色体，A错误；细菌经a过程后，产生不同性状，说明突变具有随机性和不定向性，B错误；抗生素的选择作用使细菌发生定向进化，C正确；NDM基因的出现是由于基因突变，抗生素的滥用会使该基因频率增加，D错误。
NO.2
聚焦 学案二 隔离在物种形成
中的作用
学案设计
(一)辨清物种与隔离的概念及隔离的类型
1.物种与隔离
2.地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于__________，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。
(2)图中B属于__________，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。
地理隔离
生殖隔离
(二)理解隔离在物种形成中的作用
|探|究|学|习|
加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。达尔文发现该群岛上有13种地雀，如图表示这13种地雀之间的进化关系。
(1)从图中可以看出，这些不同种的地雀都是由____________这一共同祖先进化而来的。
(2)南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，在不同岛屿上形成不同种群，在自然状态下，这些不同种群之间能进行基因交流吗 为什么
提示：不能，因为存在地理隔离。
南美洲地雀
(3)不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗 为什么
提示：不一样，因为突变是随机的、不定向的。
(4)不同岛屿上的地雀种群，进化方向相同吗 为什么
提示：不相同。因为不同岛屿上的环境不同，自然选择的方向不同。
(5)请设计实验验证不同岛屿上的地雀属于不同的物种。
提示：让不同岛屿上的地雀交配，发现不能产生后代或产生的后代不可育。
(6)总结物种形成的三个环节：________________、_________、______。
(7)隔离是物种形成的必要条件，物种的形成必须经过长期的地理隔离吗 能否在短时间内就形成生殖隔离 请举例说明。
提示：地理隔离不是必须的，可以在短时间内形成生殖隔离。如用低温或秋水仙素处理萌发的二倍体西瓜种子或幼苗即可获得四倍体西瓜，四倍体西瓜是新物种，没有经过长期的地理隔离。
突变和基因重组
自然选择
隔离
|认|知|生|成|
1.新物种形成的一般过程
2.物种形成的三大模式
微点拨：物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。
3.物种形成与生物进化的关系
内容 物种形成 生物进化
标志 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 可能属于一个物种
二者关系 生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定会导致新物种的形成 生殖隔离
[典例] 下列关于物种和隔离的叙述，错误的是 ( )
A.物种是生物分类的基本单位
B.二倍体西瓜与四倍体西瓜属于同一物种
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.虽然马和驴交配能产生骡，但两者属于不同物种
√
[解析] 二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在着生殖隔离，属于不同的物种。
[思维建模]
“物种”的判断方法
(1)判断依据：是否存在生殖隔离，即是否能相互交配并产生可育的后代。若能，则属于同一物种；若不能，则一定是两个物种。
(2)判断关键：看某种生物是否具有可育性，是否能通过有性生殖产生后代。若能，则属于新物种；若不能，则不属于新物种。
迁移训练
1.判断下列叙述的正误
(1)生物进化一定会形成新物种。( )
(2)不同种群间的个体不能进行基因交流说明两种群存在生殖隔离。( )
(3)物种之间不存在生殖隔离。( )
(4)物种的形成可以不经过隔离。( )
(5)地理隔离导致的结果是不能产生可育的后代。( )
×
×
×
×
×
2.下列关于物种的叙述，错误的是 ( )
A.同一物种的生物可以有多个种群
B.能交配并产生后代的两个生物一定是同一物种
C.同一物种的生物具有相似的形态结构和生理特性
D.鉴别两个种群是不是同一物种，可看其能否交配并产生可育后代
√
解析：种群是一定区域内同种个体的全部集合，故同一物种的生物可以有多个种群，并具有相似的形态结构和生理特性，A、C正确；鉴别两个种群是不是同一物种，应根据能否进行基因交流并产生可育后代，若产生的后代不可育，则不是同一物种，B错误，D正确。
3.二倍体西瓜和四倍体西瓜进行杂交产生的三倍体西瓜不可育，因此有人认为二倍体西瓜和四倍体西瓜是不同的物种，理由是 ( )
A.两者存在生殖隔离 B.两者的基因型不同
C.两者存在地理隔离 D.两者的表型不同
解析：二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交后代为三倍体，三倍体不可育，说明二倍体西瓜和四倍体西瓜存在生殖隔离，二者属于不同物种，B、C、D错误，A正确。
√
4.下图为生物新物种形成过程的示意图。下列叙述正确的是 ( )
A.a表示基因突变和基因重组，能为生物进化提供原材料
B.b表示地理隔离，是新物种形成的必要条件
C.c表示生殖隔离，是生物进化的标志
D.d表示新物种形成，新物种与原物种共用一套密码子
√
解析：a表示突变和基因重组，其中突变包括基因突变和染色体变异，能为生物进化提供原材料，A错误；b表示地理隔离，新物种形成不一定需要地理隔离，比如多倍体的形成，B错误；c表示生殖隔离，是新物种形成的标志，而生物进化的标志是种群基因频率的改变，C错误；d表示新物种形成，新物种与原物种共用一套密码子，D正确。
随堂小结——即时回顾与评价
NO.3
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.马和驴能杂交产生骡子，_______(填“能”或“不能”)说明马和驴是同一物种，原因是______________________________________
______________________________________。
2.举例说明产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离
_________________________________________________________________________________________________________________。
不能
能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的才能称为同一物种，骡子是不可育的
不一定。如二倍体西瓜经秋水仙素诱导，得到四倍体西瓜，四倍体西瓜与二倍体西瓜属于不同物种，此过程没有经过地理隔离
三、综合检测反馈
1.我国科学家从低氧、寒冷的青藏高原不同区域30个遗址中，获得97例青藏高原古代人类个体的基因组，追溯了青藏高原人群的演化历史。研究显示在过去的3 000年中，EPAS1基因在青藏高原人群中的基因频率迅速升高。下列说法正确的是 ( )
A.青藏高原人群与平原人群之间存在生殖隔离
B.EPAS1基因可能是适应平原环境的关键基因
C.高原环境使得EPAS1基因频率发生定向改变
D.该研究为人群演化提供了细胞水平的证据
√
解析：青藏高原人群与平原人群为同一物种，不存在生殖隔离，A错误；在过去的3 000年中，EPAS1基因在青藏高原人群中的基因频率迅速升高，由此说明EPAS1基因可能是适应高原环境的关键基因，B错误；自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向，高原环境使得EPAS1基因频率发生定向改变，C正确；该研究为人群演化提供了分子水平的证据，D错误。
2.巴拿马地峡在大约1 000万年前开始上升，大约300万年前，大洋被地峡完全分开。科学家对位于两侧大洋不同深度的鼓虾物种对进行研究，发现在人工实验条件下，浅水物种对可以交配但后代不可育，深水物种对无法交配。下列叙述正确的是 ( )
注：A1 B1、A2 B2、……、A15 B15表示地峡两侧大洋不同深度中的鼓虾物种对。
A.深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大
B.地峡上升过程中喷发的致癌物导致鼓虾产生突变，决定了物种进化的方向
C.地峡两侧的浅水物种对，易受海水流动影响，种群之间基因交流更频繁
D.上述相关信息表明鼓虾生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短无关
√
解析：由题意可知，浅水物种对可以交配但后代不可育，深水物种对无法交配，说明深水物种对之间的某段同源DNA序列的差异比浅水物种对之间的差异大，A正确；突变是不定向的，致癌物不会导致鼓虾产生突变，只是可以提高突变的概率，物种进化的方向由自然选择决定，B错误；浅水物种对可以交配但后代不可育，说明存在生殖隔离，巴拿马地峡的出现导致原本生活在同一区域的鼓虾出现了地理隔离，地理隔离导致鼓虾之间不能进行基因交流，C错误；题述信息表明由深水到浅水，地理隔离产生的时间越来越短，说明生殖隔离的形成过程与地理隔离时间的长短有关，D错误。
3.同种动物的三个种群，初始个体数依次为26、260和2 600，并存在地理隔离。A、a是等位基因，下图①②③分别表示上述三个种群A基因频率的变化，则下列分析中，错误的是 ( )
A.种群越小，个体的死亡对基因频率的影响越大
B.自然选择使A基因频率发生定向改变
C.②在125代时aa个体约占总数的25%
D.150代后3个种群之间可能出现生殖隔离
√
解析：由题图可知，①②③中初始个体数越来越多，而A基因频率变化越来越小，说明种群越小，个体死亡对该基因频率的影响越大，A正确；自然选择决定生物进化的方向，而生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以自然选择使基因频率发生定向改变，B正确；②在125代时，A基因频率为75%，则a基因频率为25%，所以aa个体约占总数的25%×25%=6.25%，C错误；150代后3个种群之间差异较大，可能会出现生殖隔离，D正确。
4.同域物种形成是指新物种从同一地域祖先物种未经地理隔离进化而来。斜口裸鲤和花斑裸鲤是生活在逊木措湖的两种裸鲤，原属同一物种，是研究同域物种形成的理想模型。在生殖期，裸鲤会释放性外激素吸引异性前来交配。调查发现，这两种鱼的嗅觉基因差异很大，这是导致它们分化为不同物种的关键。下列分析正确的是 ( )
A.斜口裸鲤和花斑裸鲤的形成没有经过隔离
B.裸鲤释放的性外激素会引发异性裸鲤嗅觉基因发生突变
C.同一地域的斜口裸鲤和花斑裸鲤所含的全部基因构成了一个基因库
D.斜口裸鲤和花斑裸鲤对性外激素识别的差异，阻碍了两种鱼的基因交流
√
解析：由题意可知，斜口裸鲤和花斑裸鲤的形成没有经过地理隔离，但经过了生殖隔离，A错误；基因突变本身就存在，不是性外激素引发的，B错误；同一地域的斜口裸鲤和花斑裸鲤是两个不同的种群，故同一地域的斜口裸鲤和花斑裸鲤所含的全部基因构成了两个基因库，C错误；斜口裸鲤和花斑裸鲤对性外激素识别的差异，影响了交配对象的选择，进而阻碍了两种鱼的基因交流，D正确。
5.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：取少量含金黄色葡萄球菌的培养液，均匀涂在培养基平板上，再放上4片含有青霉素的圆形滤纸片，将培养皿倒置于37 ℃恒温培养箱中培养12~16 h，滤纸片周围出现抑菌圈(如下图)。测量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，接种到液体培养基中培养，然后重复上述步骤，培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值，记为N2~N5。
(1)为排除滤纸片对实验结果的影响，应增设___________________作为对照组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌的原因是_____________
_____________________。随着培养代数的增加，抑菌圈直径N1→N5的变化是__________。
(2)金黄色葡萄球菌的耐药性变异一般来源于___________ 。抗生素对金黄色葡萄球菌耐药性的产生起__________作用。
不含抗生素的滤纸片
抑菌圈边缘生
长的细菌可能是耐药菌
逐渐变小
基因突变
定向选择
(3)人类不断研发和使用抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，甚至出现了无药可治的“超级细菌”。从现代生物进化理论的角度分析，“超级细菌”出现的原因是 ____________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
基因突变使细菌产生耐药基因，某种抗生素的使用导致耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐渐上升，使该种抗生素对细菌逐渐失去作用，之后更换抗生素，重复上述过程，细菌对多种抗生素产生耐药性，最终形成“超级细菌”
解析：(1)为排除滤纸片对实验结果的影响，应增设空白对照组，即增加不含抗生素的滤纸片作为对照组。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌的原因是抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果，抑菌圈越小，抑菌作用越弱，随着培养代数的增加，由于抗生素的定向选择，细菌耐药率逐代提高，抑菌圈直径数据从N1→N5会逐渐变小。
(2)金黄色葡萄球菌属于原核生物，一般情况下，其抗药性变异来源于基因突变，由于抗生素对细菌进行了定向选择，导致细菌耐药率逐代提高。
(3)原因见答案。
课时跟踪检测
NO.4
(A级选择题每小题2分,B级选择题每小题4分,本检测满分40分)
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A级 强基固本
1.下列关于种群、变异、进化的叙述，正确的是( )
A.生物进化的结果必定是形成新的物种
B.进化的基本单位是种群中的每一个个体
C.一个种群的全部个体所含有的全部基因构成该种群的基因库
D.生物进化方向是由遗传和变异的改变决定的
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解析：生物进化不一定产生新物种，A错误；进化的基本单位是种群，B错误；种群的基因库为该种群的全部个体所含有的全部基因，C正确；生物进化方向是由自然选择决定的，D错误。
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2.生物学家在草原上偶然发现了一种与七星瓢虫相似的生物，要判断二者是不是同一物种，应该 ( )
A.观察它们的食物是否相似
B.观察它们的进食时间是否相似
C.观察是否能相互交配并产生可育后代
D.观察是否会互相攻击
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解析：判断两种生物是不是同一物种，应该观察两者是否能相互交配并产生可育后代(是否存在生殖隔离)，C正确，A、B、D错误。
3.以下关于基因频率和基因型频率的叙述，正确的是 ( )
A.种群基因频率发生改变不一定会引起生物的进化
B.自然选择决定生物进化的方向，可定向改变种群的基因频率
C.亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变
D.生物进化的实质是种群基因型频率的定向改变
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解析：种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误；自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向，B正确；亲子代间基因频率不变，基因型频率可能改变，如杂合子Aa连续自交后代基因频率不变，而基因型频率改变，C错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，D错误。
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4.三刺鱼根据栖息环境可分为湖泊型和溪流型。科研人员在实验室中让湖泊型和溪流型三刺鱼进行几代杂交，形成一个实验种群。之后将上述实验种群的幼鱼放生到没有一条三刺鱼的天然溪流中。一年后，他们将这条溪流中的三刺鱼重新捕捞上来进行基因检测。发现溪流型标志基因的基因频率增加了约2.5%，而湖泊型标志基因的基因频率则减少了。对上述材料分析，下列选项正确的是 ( )
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A.溪流型和湖泊型三刺鱼存在地理隔离，它们属于两个物种
B.突变和基因重组使种群产生定向变异，为进化提供原材料
C.当环境发生改变时，实验种群的幼鱼产生了适应环境的变异
D.重新捕捞的溪流型三刺鱼基因频率的改变，标志着该生物已经进化
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解析：溪流型和湖泊型三刺鱼存在地理隔离，但没有产生生殖隔离，因为两者之间可以进行杂交产生可育后代，所以它们属于同一物种，A错误；突变和基因重组可以使种群产生可遗传的变异，为进化提供原材料，但变异是不定向的，B错误；水体环境不会使生物产生变异，幼鱼生活的水体环境发生改变起了自然选择的作用，C错误；溪流型标志基因的基因频率增加了约2.5%，说明种群的基因频率发生了改变，因此生物已经进化，D正确。
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5.甲岛上某种昆虫(性别决定为XY型)的体色是由基因B/b决定的，雌雄个体数基本相等，且可以自由交配。下图表示甲岛上该种昆虫迁到乙、丙两岛若干年后，调查到的相关体色基因的种类及其频率。下列叙述错误的是 ( )
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A.基因B1、B2均是基因突变的结果
B.引起乙、丙两岛上昆虫进化的因素可能涉及自然选择、突变、迁入和迁出等
C.若体色基因位于X染色体上，则甲岛XBXb的基因型频率为16%
D.乙、丙岛上该昆虫的基因库不一定发生了改变
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解析：基因突变是生物变异的根本来源，即新基因是通过基因突变产生的，基因突变具有不定向性，故基因B1、B2均是基因突变的结果，A正确；自然选择、突变、迁入和迁出等都会引起乙、丙两岛上昆虫的进化，B正确；若体色基因位于X染色体上，则甲岛XBXb的基因型频率为2×80%×20%÷2=16%，C正确；结合图示可知，乙、丙岛上该昆虫的相关的基因频率发生了改变，所以乙、丙岛上该昆虫的基因库一定发生了改变，D错误。
6.科学家对南美洲某岛屿上的地雀进行连续多年观察，在研究期间该岛遭遇过多次严重干旱。干旱使岛上的浆果减少，地雀只能取食更大、更硬的坚果。干旱发生前后地雀种群喙平均深度有较大变化(如图)，但是每只地雀在经历干旱时，喙的
深度并未发生改变。下列分析错误的是 ( )
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A.地雀种群中喙的深度存在个体差异
B.干旱导致地雀喙的深度发生定向变异
C.干旱年份喙大而厚的地雀能获得更多食物
D.该岛上地雀喙的深度的进化是以种群为单位而非个体
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解析：干旱发生前后地雀种群喙平均深度有较大变化，但经历干旱的个体，喙的深度不变，则地雀喙的深度存在个体差异，A正确；变异是不定向的，B错误；分析题意，由于干旱少雨，岛上浆果减少，地雀只能取食坚果，喙小而不坚固的地雀被淘汰，只留下喙大而强壮的地雀，故干旱年份喙大而厚的地雀能获得更多食物，C正确；现代生物进化理论认为，种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以该岛上地雀喙的深度的进化是以种群为单位的，D正确。
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7.(14分)某学习小组在探究抗生素对细菌的选择作用时设计了两个实验：
实验一：将含有两种抗生素的纸片及不含抗生素
的等大纸片分别放在涂布有大肠杆菌的培养基上，
培养16 小时后，得到图1所示的实验结果，白色区域
为纸片和抑菌圈大小。
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实验二：如图2所示，先将对链霉素敏感的大肠杆菌原始菌种涂布在1号培养基上，培养出菌落后，将灭菌绒布在1号上印模，绒布沾上菌落并进行转印，使绒布上的菌落按照原位接种到2号和3号培养基上。待3号上长出菌落后，在2号上找到对应的菌落，然后接种到不含链霉素的4号培养液中，培养后再涂布到5号培养基上，并重复以上步骤。
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根据上述两个实验回答下列问题：
(1)实验一中抑菌效果相对较好的是 (填“青霉素”或“链霉素”)。
(2)如果从任一抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后用含有相应抗生素(浓度相同)的纸片放在涂布有大肠杆菌的培养基上，培养 16 小时后，抑菌圈的直径(与实验相比) ，说明抗生素对细菌有选择作用。
链霉素
变小
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(3)请给实验二拟个实验名称：___________________________
________________________________________________。
(4)实验二影印培养时，假设原始敏感菌种中都不含抗链霉素的基因，而链霉素能诱导其发生基因突变产生抗性基因，那么在平板7中出现的菌落数理论上 (填“多于”或“不多于”)平板3中出现菌落数。
探究大肠杆菌抗链霉素抗性的形成是链霉素选择的结果还是链霉素诱导产生的结果
不多于
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(5)引起基因突变的因素包括 和生物因素，若链霉素不属于引起基因突变的因素，那么实验二中平板7中菌落数明显比平板3中多的原因可以解释为：原始敏感菌种中某些个体存在__________基因，在含有链霉素的培养基中该基因属于 变异，大肠杆菌通过无性繁殖形成菌落，通过含链霉素的培养基产生菌落的位置(对照)，找到影印培养中不含链霉素的培养基中的菌落(遗传物质相近)，在实验者操作及链霉素的选择作用下，平板7中种群抗性__________增大，说明此大肠杆菌种群在进化。
物理因素、化学因素
抗链霉素
有利
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解析：(1)抑菌圈越大说明能够杀死的细菌越多，分析图1可知含链霉素纸片周围抑菌圈较大，说明抑菌效果相对较好。
(2)如果从任一抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后用含有相应抗生素(浓度相同)的纸片放在涂布有大肠杆菌的培养基上，培养16小时后，抑菌圈的直径变小，说明细菌抗药性增强，同时也说明了抗生素对细菌有选择作用。
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(3)实验二中的2和6不含链霉素，通过与3和7作对照，人为挑选与有抗性基因同一菌落进行接种培养，探究(或验证)大肠杆菌抗链霉素抗性的形成是链霉素选择而不是链霉素诱导产生突变的结果。
(4)实验二若原始敏感菌种中都不含抗链霉素的基因，如果链霉素能诱导其发生基因突变产生抗性基因，平板3和7是独立的(接种到平板7的菌种都不含抗链霉素的基因)，接种的菌种数量不增大的前提下(图中6和2比较显示6中接种量较少)，在平板7中出现的菌落数理论上不多于平板3中出现的菌落数。
(5)引起基因突变的因素包括物理因素、化学因素和生物因素，链霉素不属于引起基因突变的因素，那么实验二中平板7中菌落数明显比平板3中多的原因可以解释为：原始敏感菌种中某些个体存在抗链霉素基因，在含有链霉素的培养基中该基因属于有利变异，大肠杆菌通过无性繁殖形成菌落，通过含链霉素的培养基产生菌落的位置(对照)，找到影印培养中不含链霉素的培养基中的菌落(遗传物质相近)，在实验者操作及链霉素的选择作用下，平板7中种群抗性基因频率增大，此大肠杆菌种群在进化。
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B级 发展提能
8.基因渐渗是生物不同品种之间进行基因交流的现象。捻角山羊是巴基斯坦的“国宝”，适合在高海拔的极端环境生存。3 000~5 000年前捻角山羊才迁徙至青藏高原，通过与捻角山羊的杂交以及后代与亲代的反复回交，将捻角山羊的部分基因转移和整合到本地山羊中，最终形成了我国的西藏山羊。下列说法错误的是( )
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A.基因渐渗现象可能会使得生物进化的速度加快
B.基因渐渗可以在一定的范围内打破生殖隔离现象
C.我国西藏山羊通过基因渐渗主动适应了青藏高原的严酷生态环境
D.可以通过对亲本物种和基因渐渗的后代进行基因组测序来验证这一现象
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解析：基因渐渗使得不同物种之间的基因交流成为可能，从而使得后代表现出更多的性状，这有助于生物在适应环境的过程中产生更多的变异，进而加快生物进化的速度，A正确。生殖隔离是物种形成的关键因素之一，但基因渐渗现象可以在一定程度上打破这种隔离，使得不同品种之间的基因交流成为可能，B正确。基因渐渗是一种自然现象，不是主动发生的。西藏山羊是通过自然选择和基因渐渗的过程，逐渐适应了青藏高原的严酷生态环境，C错误。基因组测序可以帮助我们对比亲本物种和基因渐渗的后代的基因序列，从而证实基因渐渗现象的存在，D正确。
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9.(10分)在一个比较小的种群中，一起偶然的事件往往可以引起种群基因频率发生较大的变化，这种现象称为遗传漂变。某昆虫灰翅(基因A控制)和黑翅(基因a控制)是一对相对性状，科研人员研究了该昆虫种群数量(N)对种群基因频率(亲代中基因A的频率为0.5)随机变化的影响，结果如图所示。
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(1)基因频率是指在一个种群基因库中，_____________________
_____________。根据题干及图中信息，分析N1和N2群体中子代基因A的频率分布范围，可得到的结论是____________________________
_____________。比较N1、N2群体，更容易发生进化的是 群体。
某个基因占全部等位
基因数的比值
相对于小群体，大群体不容易
发生遗传漂变
N1
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(2)有一只杂合灰翅个体和一只黑翅个体交配，在产生的后代中，每世代随机保留雌、雄各一个个体。F1中留下的一雌一雄交配产生的F2足够多的情况下，A基因频率的理论值是 。根据上述数据分析，造成小群体遗传漂变的原因可能是____________________
______________________________________________。
1/2或1/4或0
由于随机留种的缘故，后代的基因频率可能完全不同，从而造成遗传漂变
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(3)研究发现，种群中出现了突变型的白翅，预测白翅基因频率的变化是______________________________________________________
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解析：(1)基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。结合题意，分析图可知：在N1=70的群体中，子代中基因A的频率分布更广，而在N2=8 000的群体中，子代中基因A的频率分布相对比较集中且比较稳定，说明N1=70的群体更容易发生遗传漂变，更容易发生进化，所以相对于小群体，大群体不容易发生遗传漂变。
如果白翅性状适应环境，则该基因频率会增大，如果白翅性状不适应环境，则该基因频率会减小
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(2)有一只杂合灰翅个体(Aa)和一只黑翅个体(aa)杂交，F1有Aa、aa，所以随机保留雌雄各一个个体杂交有以下三种情况：Aa与Aa杂交产生的F2足够多的情况下，Aa∶AA∶aa=2∶1∶1，A的基因频率为1/2×1/2+1/4=1/2；Aa与aa杂交产生的F2足够多的情况下，Aa∶aa=1∶1，A的基因频率为1/2×1/2=1/4；aa与aa杂交产生的F2足够多的情况下，后代全为aa，A的基因频率为0。根据上述数据分析，每世代随机保留雌、雄各一个个体，后代的基因频率可能完全不同，从而造成遗传漂变。
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(3)种群中出现了突变型的白翅，若该白翅性状适应环境，则该基因频率会增大；若该白翅性状不适应环境，则该基因频率会减小。课时跟踪检测(二十一) 种群基因组成的变化与物种的形成
(A级选择题每小题2分,B级选择题每小题4分,本检测满分40分)
A级 强基固本
1.下列关于种群、变异、进化的叙述,正确的是 ( )
A.生物进化的结果必定是形成新的物种
B.进化的基本单位是种群中的每一个个体
C.一个种群的全部个体所含有的全部基因构成该种群的基因库
D.生物进化方向是由遗传和变异的改变决定的
2.生物学家在草原上偶然发现了一种与七星瓢虫相似的生物,要判断二者是不是同一物种,应该 ( )
A.观察它们的食物是否相似
B.观察它们的进食时间是否相似
C.观察是否能相互交配并产生可育后代
D.观察是否会互相攻击
3.以下关于基因频率和基因型频率的叙述,正确的是 ( )
A.种群基因频率发生改变不一定会引起生物的进化
B.自然选择决定生物进化的方向,可定向改变种群的基因频率
C.亲子代间基因频率不变,基因型频率也一定不变
D.生物进化的实质是种群基因型频率的定向改变
4.三刺鱼根据栖息环境可分为湖泊型和溪流型。科研人员在实验室中让湖泊型和溪流型三刺鱼进行几代杂交,形成一个实验种群。之后将上述实验种群的幼鱼放生到没有一条三刺鱼的天然溪流中。一年后,他们将这条溪流中的三刺鱼重新捕捞上来进行基因检测。发现溪流型标志基因的基因频率增加了约2.5%,而湖泊型标志基因的基因频率则减少了。对上述材料分析,下列选项正确的是 ( )
A.溪流型和湖泊型三刺鱼存在地理隔离,它们属于两个物种
B.突变和基因重组使种群产生定向变异,为进化提供原材料
C.当环境发生改变时,实验种群的幼鱼产生了适应环境的变异
D.重新捕捞的溪流型三刺鱼基因频率的改变,标志着该生物已经进化
5.甲岛上某种昆虫(性别决定为XY型)的体色是由基因B/b决定的,雌雄个体数基本相等,且可以自由交配。下图表示甲岛上该种昆虫迁到乙、丙两岛若干年后,调查到的相关体色基因的种类及其频率。下列叙述错误的是 ( )
A.基因B1、B2均是基因突变的结果
B.引起乙、丙两岛上昆虫进化的因素可能涉及自然选择、突变、迁入和迁出等
C.若体色基因位于X染色体上,则甲岛XBXb的基因型频率为16%
D.乙、丙岛上该昆虫的基因库不一定发生了改变
6.科学家对南美洲某岛屿上的地雀进行连续多年观察,在研究期间该岛遭遇过多次严重干旱。干旱使岛上的浆果减少,地雀只能取食更大、更硬的坚果。干旱发生前后地雀种群喙平均深度有较大变化(如图),但是每只地雀在经历干旱时,喙的深度并未发生改变。下列分析错误的是 ( )
A.地雀种群中喙的深度存在个体差异
B.干旱导致地雀喙的深度发生定向变异
C.干旱年份喙大而厚的地雀能获得更多食物
D.该岛上地雀喙的深度的进化是以种群为单位而非个体
7.(14分)某学习小组在探究抗生素对细菌的选择作用时设计了两个实验:
实验一:将含有两种抗生素的纸片及不含抗生素的等大纸片分别放在涂布有大肠杆菌的培养基上,培养16 小时后,得到图1所示的实验结果,白色区域为纸片和抑菌圈大小。
实验二:如图2所示,先将对链霉素敏感的大肠杆菌原始菌种涂布在1号培养基上,培养出菌落后,将灭菌绒布在1号上印模,绒布沾上菌落并进行转印,使绒布上的菌落按照原位接种到2号和3号培养基上。待3号上长出菌落后,在2号上找到对应的菌落,然后接种到不含链霉素的4号培养液中,培养后再涂布到5号培养基上,并重复以上步骤。
根据上述两个实验回答下列问题:
(1)实验一中抑菌效果相对较好的是 (填“青霉素”或“链霉素”)。
(2)如果从任一抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,然后用含有相应抗生素(浓度相同)的纸片放在涂布有大肠杆菌的培养基上,培养 16 小时后,抑菌圈的直径(与实验相比) ,说明抗生素对细菌有选择作用。
(3)请给实验二拟个实验名称: 。
(4)实验二影印培养时,假设原始敏感菌种中都不含抗链霉素的基因,而链霉素能诱导其发生基因突变产生抗性基因,那么在平板7中出现的菌落数理论上 (填“多于”或“不多于”)平板3中出现菌落数。
(5)引起基因突变的因素包括 和生物因素,若链霉素不属于引起基因突变的因素,那么实验二中平板7中菌落数明显比平板3中多的原因可以解释为:原始敏感菌种中某些个体存在 基因,在含有链霉素的培养基中该基因属于 变异,大肠杆菌通过无性繁殖形成菌落,通过含链霉素的培养基产生菌落的位置(对照),找到影印培养中不含链霉素的培养基中的菌落(遗传物质相近),在实验者操作及链霉素的选择作用下,平板7中种群抗性 增大,说明此大肠杆菌种群在进化。
B级 发展提能
8.基因渐渗是生物不同品种之间进行基因交流的现象。捻角山羊是巴基斯坦的“国宝”,适合在高海拔的极端环境生存。3 000~5 000年前捻角山羊才迁徙至青藏高原,通过与捻角山羊的杂交以及后代与亲代的反复回交,将捻角山羊的部分基因转移和整合到本地山羊中,最终形成了我国的西藏山羊。下列说法错误的是 ( )
A.基因渐渗现象可能会使得生物进化的速度加快
B.基因渐渗可以在一定的范围内打破生殖隔离现象
C.我国西藏山羊通过基因渐渗主动适应了青藏高原的严酷生态环境
D.可以通过对亲本物种和基因渐渗的后代进行基因组测序来验证这一现象
9.(10分)在一个比较小的种群中,一起偶然的事件往往可以引起种群基因频率发生较大的变化,这种现象称为遗传漂变。某昆虫灰翅(基因A控制)和黑翅(基因a控制)是一对相对性状,科研人员研究了该昆虫种群数量(N)对种群基因频率(亲代中基因A的频率为0.5)随机变化的影响,结果如图所示。
(1)基因频率是指在一个种群基因库中, 。根据题干及图中信息,分析N1和N2群体中子代基因A的频率分布范围,可得到的结论是 。比较N1、N2群体,更容易发生进化的是 群体。
(2)有一只杂合灰翅个体和一只黑翅个体交配,在产生的后代中,每世代随机保留雌、雄各一个个体。F1中留下的一雌一雄交配产生的F2足够多的情况下,A基因频率的理论值是 。根据上述数据分析,造成小群体遗传漂变的原因可能是
。
(3)研究发现,种群中出现了突变型的白翅,预测白翅基因频率的变化是 。
课时跟踪检测(二十一)
1.C 2.C 3.B
4.选D 溪流型和湖泊型三刺鱼存在地理隔离,但没有产生生殖隔离,因为两者之间可以进行杂交产生可育后代,所以它们属于同一物种,A错误;突变和基因重组可以使种群产生可遗传的变异,为进化提供原材料,但变异是不定向的,B错误;水体环境不会使生物产生变异,幼鱼生活的水体环境发生改变起了自然选择的作用,C错误;溪流型标志基因的基因频率增加了约2.5%,说明种群的基因频率发生了改变,因此生物已经进化,D正确。
5.选D 基因突变是生物变异的根本来源,即新基因是通过基因突变产生的,基因突变具有不定向性,故基因B1、B2均是基因突变的结果,A正确;自然选择、突变、迁入和迁出等都会引起乙、丙两岛上昆虫的进化,B正确;若体色基因位于X染色体上,则甲岛XBXb的基因型频率为2×80%×20%÷2=16%,C正确;结合图示可知,乙、丙岛上该昆虫的相关的基因频率发生了改变,所以乙、丙岛上该昆虫的基因库一定发生了改变,D错误。
6.选B 干旱发生前后地雀种群喙平均深度有较大变化,但经历干旱的个体,喙的深度不变,则地雀喙的深度存在个体差异,A正确;变异是不定向的,B错误;分析题意,由于干旱少雨,岛上浆果减少,地雀只能取食坚果,喙小而不坚固的地雀被淘汰,只留下喙大而强壮的地雀,故干旱年份喙大而厚的地雀能获得更多食物,C正确;现代生物进化理论认为,种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质是种群基因频率的改变,所以该岛上地雀喙的深度的进化是以种群为单位的,D正确。
7.(1)链霉素 (2)变小 (3)探究大肠杆菌抗链霉素抗性的形成是链霉素选择的结果还是链霉素诱导产生的结果 (4)不多于 (5)物理因素、化学因素 抗链霉素 有利 基因频率
8.选C 基因渐渗使得不同物种之间的基因交流成为可能,从而使得后代表现出更多的性状,这有助于生物在适应环境的过程中产生更多的变异,进而加快生物进化的速度,A正确。生殖隔离是物种形成的关键因素之一,但基因渐渗现象可以在一定程度上打破这种隔离,使得不同品种之间的基因交流成为可能,B正确。基因渐渗是一种自然现象,不是主动发生的。西藏山羊是通过自然选择和基因渐渗的过程,逐渐适应了青藏高原的严酷生态环境,C错误。基因组测序可以帮助我们对比亲本物种和基因渐渗的后代的基因序列,从而证实基因渐渗现象的存在,D正确。
9.解析:(1)基因频率是指在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值。结合题意,分析图可知:在N1=70的群体中,子代中基因A的频率分布更广,而在N2=8 000的群体中,子代中基因A的频率分布相对比较集中且比较稳定,说明N1=70的群体更容易发生遗传漂变,更容易发生进化,所以相对于小群体,大群体不容易发生遗传漂变。
(2)有一只杂合灰翅个体(Aa)和一只黑翅个体(aa)杂交,F1有Aa、aa,所以随机保留雌雄各一个个体杂交有以下三种情况:Aa与Aa杂交产生的F2足够多的情况下,Aa∶AA∶aa=2∶1∶1,A的基因频率为1/2×1/2+1/4=1/2;Aa与aa杂交产生的F2足够多的情况下,Aa∶aa=1∶1,A的基因频率为1/2×1/2=1/4;aa与aa杂交产生的F2足够多的情况下,后代全为aa,A的基因频率为0。根据上述数据分析,每世代随机保留雌、雄各一个个体,后代的基因频率可能完全不同,从而造成遗传漂变。
(3)种群中出现了突变型的白翅,若该白翅性状适应环境,则该基因频率会增大;若该白翅性状不适应环境,则该基因频率会减小。
答案:(1)某个基因占全部等位基因数的比值 相对于小群体,大群体不容易发生遗传漂变 N1 (2)1/2或1/4或0 由于随机留种的缘故,后代的基因频率可能完全不同,从而造成遗传漂变 (3)如果白翅性状适应环境,则该基因频率会增大,如果白翅性状不适应环境,则该基因频率会减小
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