实验十九 探究自然选择对种群基因频率变化的影响-《高中生物通关》图说生物实验

第二部分新课标的重要实验 4.在调查人群中的遗传病时，有许多注意事 6.某中学生物兴趣小组关于“调查人群中某项 项，下列说法错误的是 性状的遗传”的课题方案如下。 A.调查的人群要随机抽样 (1)调查流程：①确定调查的性状、日的和要 B.调查的人群基数要大，基数不能太小 求：下列 项不能作为调查性状，原 C.要调查群体发病率较低的单基因遗传病 因是 D.要调查患者至少三代之内的所有家庭 A.能否卷舌 B.发际形状 成员 C.体重 D.血型 5.某校研究性学习小组为了了解我市人群中 ②制订调查计划：小组选择发际形状后，将 耳垂的遗传情况，特地设计了调查活动计 下表发到同学手中填写。 划，主要内容如下表所示： 外 兄弟 泰安市20个家庭耳垂遗传情况调查统计表 粗 自 父 父 A B 婚配方式 儿子 女儿 组 发V型 别 家庭数 父亲母亲 有耳垂无耳有耳垂无耳垂 直型 说明：请在上表亲属的相应性状（能够了解 有耳垂 有耳垂 到的)的空格中打上“√”。 有耳垂 无耳垂 请指出本表的不足之处，并完善。 0 无耳垂 有耳垂 ③实施调查活动：同学根据自己家庭情况如 无耳垂 无耳垂 实填写。 ④ ,得出结论，撰 该调查活动的不足之处是 A.调查的组别太少 写调查报告。 (2)结果分析：①在家庭调查中可依据 B.调查的家庭数太少 和调查数据判断显隐性。 C.调查的区域太小 D.调查的世代数太少 ②调查结论如与权威数字相差很大，试分析 可能的原因是 实验十九 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 三名师知识释疑 算结果进行比较和分析，看是否支持假设，最 1.实验目的 终得出结论。 本实验主要运用数学方法，通过对数据计 (5)利用讨论题引发学生深入思考，加深 算和分析，探究自然选择对种群基因频率变化 学生的理解。 的影响。 3.注意事项 2.实验步骤 在教学过程中，教师多注意留出时间让学 (1)阅读教材“探究·实践”关于桦尺蛾的 生进行充分的讨论和交流，并阐述自己的 资料。 观点。 (2)引导学生依据教材提出的问题，基于 二名师典例精析 已有知识做出假设 例桦尺蛾的体色受一对等位基因控制， (3)学生在探究时，可以针对教材提出的 其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾 问题进行分组讨论、分析计算，填写教材中的 种群分成两组，分别迁移到A、B两个区域，A 表格。 地是煤炭工业重镇，B地是闭塞的山区，数年 (4)提出问题：若种群中浅色个体每年减 后抽样调查，结果如表所示。下列有关说法不 少20%，种群的基因频率和基因型频率又会有 正确的是 什么变化？将这一步的计算结果与之前的计 生物实验 区域 SS(%) Ss(%) ss(%) B.遗传在该龟的进化过程中起着重要的 作用 A 80 18 2 C.进化过程中出现的不同的中间类型均进 B 2 8 90 化成了今天不同种类的龟 D.枯叶龟的特征是长期适应亚马孙河流域 A.A地S基因的频率为89%，B地S基 生态环境的结果 因的频率为6% B.A地的大部分s基因突变为S基因，故 2.在19世纪中叶以前，英国曼彻斯特地区的 S基因的频率升高 桦尺蛾几乎都是浅色型(s)的，随着工业的 发展，工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐 C.从上述材料得知生物进化的方向是由 自然选择决定的 色，到了20世纪中叶，黑色型(S)的桦尺蛾 D.从上述材料得知生物进化的实质就是 成了常见类型。下列与此相关的叙述正确 () 种群基因频率的变化 的是 A.自然选择的方向发生了改变，所以自然选 解析：由题干中的数据可知，A地种群内 择是不定向的 控制黑色的S基因的频率较高，而B地种群内 B.桦尺蛾种群进化过程中接受选择的是各 控制浅色的s基因的频率较高，这与这两地种 种基因型的个体 群的生活环境对其的选择有关，B错误。 C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因 答案：B 型频率不会改变 【变式】(1)若环境污染持续加重，一段 D.长时间的环境污染导致s基因定向突变 时间内，A地s基因的频率是否会降为0？ 成S基因 (2)若环境污染得到治理，A地树干上长 3.桦尺蛾是一种夜间活动、白天在树上栖息的 满地衣，并且地衣为浅色，S、s基因的基因频率 昆虫。有人做了如下实验，将深色桦尺蛾和 会如何变化？ 浅色桦尺蛾分别进行标记，然后放养于工业 解析：(1)若环境污染持续加重，桦尺蛾中 污染区和没有污染的非工业区。经过一段 的黑色个体数量会增加，黑色个体中有杂合 时间以后，将所释放的桦尺蛾尽量收回，统 子，杂合子中含有、基因。(2)若环境污染得 计其数量，结果如表所示。下列分析错误的 到治理，浅色地衣数量增加，S基因的频率降 是 ) 低，s基因的频率升高。 答案：(1)不会。(2)S基因的频率降低，s 浅色桦尺蛾 深色桦尺蛾 基因的频率升高。 地区 释放数回收数释放数回收数 典题珍断 工业污染区 64 16 154 82 1,某电视栏目介绍，在亚马孙河的河边生活着 一种相貌十分丑陋的枯叶龟。该龟背部的 非工业区 393 154 406 19 壳酷似一片枯叶，给很多小动物造成了“错 A.桦尺蛾的体色在遗传学上叫作相对性状 觉”。它行动十分缓慢，甚至长时间静止不 B.桦尺蛾夜间活动，白天在树上栖息，这是 动，但是每当小鱼、小虾从它面前游过时，它 先天性行为，由体内的遗传物质决定 能突然伸出头来将其捕食，饱餐一顿。下面 C.工业污染之后，桦尺蛾较深的体色对其本 是对枯叶龟这一物种形成的解释，按照达尔 身来说是一种保护色，在工业污染区深色 文自然选择学说的观点，下列选项不正确的 桦尺蛾的回收率比较高，这说明生物对环 是 () 境具有适应性 A,枯叶龟在进化过程中曾出现过许多中间 D.根据达尔文的观点，深色桦尺蛾和浅色桦 类型 尺蛾数量的变化是自然选择的结果 第二部分新课标的重要实验 4.下列有关种群基因频率的说法，正确的是 以上。试分析产生这一变化的原因： ( (1)在19世纪时，桦尺蛾的栖息地曼彻斯特 A.个体的迁入、迁出会使种群的基因频率发 地区树干上长满了地衣，在此环境条件下， 生改变 种群s的基因频率高的原因是 B.基因频率是指某对等位基因占整个种群 基因库的比率 (2)随着英国工业的发展，工业炼铜使地衣 C.自然选择直接作用于个体，对种群的基因 不能生存，树皮暴露，并被煤烟熏成黑褐色 库无影响 在此环境条件下，种群S的基因频率升高的 原因是 D.基因突变可以改变个体的表现型，对种群 (3)上述事例说明，种群中产生的变异是 的基因库无影响 ,经过长期的 ,其中不利 5.杂交实验表明，桦尺蛾体色受一对等位基因 变异被不断 ,有利变异则逐渐 S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性。在 ,从而使种群的 发生定向改 19世纪中期以前，桦尺蛾种群中S基因频率 变，导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因 很低，在5%以下，到了20世纪上升到95% 此生物进化的方向是由 决定的。 实验二十 探究抗生素对细菌的选择作用 二名师划识释疑 第5步：观察培养基上细菌的生长状况。若 1.实验原理 纸片附近出现了抑菌圈，测量和记录每个 实验组中“抑菌圈的直径”，并取平均值 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耐药性。在实验室 第6步：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌， 连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生 接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后 素，耐药菌有可能存活下来。 重复步骤2~5.如此重复几代，记录每 2.方法步骤 代培养物抑菌的直径 第1步：用记号笔在培养皿的底部画2条相 3.实验现象和实验结论 (1)实验现象：与区域①相比，区域②③④① 互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分 纸片周围会出现抑菌圈：区域②③④抑菌圈的 别标记为①一④ 平均直径逐代变小。 (2)实验结论：①细菌耐药性的出现是发 第2步：取少量细菌的培养液，用无菌的涂 生了可遗传的变异。②抗生素选择作用导致 布器（或无菌棉签）均匀地涂沫在培养基 耐药菌比例逐代升高。 平板上 4.注意事项：实验结束后，应将耐药菌、培 养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境 第3步：用无菌的镊子先夹取1张不含抗生 造成污染。 素的纸片放在①号区域的中央，再分别夹 二名师典例精析 取1张抗生素纸片放在②~④号区域的 例长期使用青霉素治病，会出现抗药性强 中央，盖上皿盖 的细菌，使青霉素药效降低，其原因是() A.细菌定向变异的结果 第4步：将培养皿倒置到37℃的恒温箱中 B.细菌对青霉素有选择作用 培养12一16h C.青霉素对细菌有选择作用 D.细菌对青霉素产生了适应性答案全解全析 (2) 3.解析：相对性状是同一生物的同一种性状的不同表现类 培养时间 型：性状是指生物体所表现出的形态结构、生理生化特征 5 h 培养温度 10h15h20h 和行为方式等的统称，所以桦尺城的体色在遗传学上叫 作性状：先天性行为是指动物生来就有的，由动物体内的 常温 遗传物质所决定的行为，择尺城夜间活动，白天在树上栖 息，是先天性行为：在工业污染区深色桦尺城的回改率较 4℃ 高，是因为深色摔尺城与环境颜色相近，不易被天敌发 0℃ 现，容易存活下来，这说明生物对环境具有近应性：由表 格数据可知，浅色摔尺城在非工业区回收的比例大于在 注：设计的表格要达到两个要求：①至少做两个温度的对 工业污染区回收的比例，而深色桦尺蛾在工业污染区回 照：②间隔相等的培养时问进行取样 收的比倒大于非工业区回收的比例，周此可判断深色粹 (3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内 尺城适合在工业污染区生存、浅色排尺城适合在非工业 染色体的数目，解离漂洗染色细胞已被杀死，在 区生存，这是自然选择的结果。 第三步中不会再观察到染色体加倍的动态变化 答案：A (4)质量分数为15%的盐酸和休积分数为95%的酒精 .解析：迁入和迁出均能使种群中不同基因型的个体数量 1:1混合液使细胞相互分离并周定细胞的分裂相，以 发生改变，因此可能使种群的基因频率发生放变，A正 尽可能保持原来的结构供观察 确：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基固数的 (5)16,32、64(加倍后的细胞有丝分裂后期) 比值，叫数基因频率，B错误：自然选择直接作用于生物的 实验十八调查人群中的遗传病 表现型，会影响基因频率，从而对种群的基因库产生影 响，C错误：基因突变可从改度个体的表现型，可以产生 典题诊断 新基因，从而对种群基因库产生影响，D错误 1,解析：若调查的是伴性遗传病，则调查结果可能会显示男 答案：A 女发病率不同，A正确：调查时，最好选取群体中发病率 5.解析：(1)在19世纪时，由于树千上长满了地衣，所以浅 较高的遗传病进行调查，B错误：在患者家系中调查才可 色型(5s)摔尺娥与环境色彩一致，不易被岛类所食，后代 研究遗传病的遗传方式，而在人群中随机抽样调查只能 繁殖个体多，群体中s5的比例增加，所以s基因频率增 研究遗传病的发病率，C错误：选取调查的单基因遗传病 高。(2)当树皮暴露，并被煤烟熏成黑褐色，所以黑色型 是由一对基因拉制的遗传病，D错误。 (SS或S)样尺蛾的黑色成了一种保护色，黑色型个体逐 答案：A 渐增多，所以S基因频率升高。(3)种群产生的变异是不 2.解析：根据题意，调查人群中常见的遗传病时，先在人群 定向的，经过长期的自然速择，其中不利变异被不断淘 中随机抽样调查，航计出某种单基国遗传病的患病人数 汰：有利变异则逐浙积累，从而使种群的基因频率发生定 和该种遗传病的被调查总人数：然后用统计学方法进行 向改变，导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此生物 计算，即以公式N=苯种单基图道传病的患病人教 进化的方向是由自然选择决定的。 该种遗传病的被调查总人数 答案：(1)浅色型(ss)桦尺蛾与环境色彩一致，不易被鸟类 ×100%, 所食，后代繁殖个体多，导致基因频率高 求出某种道传病的发病率 (2)黑色型(SS或Ss)桦尺蛾的黑色成了一种保护色，黑 答案：C 色型个体逐渐增多，导致S基因顺率升高 3,解析：对遗传病的发病率进行统计时，需要在随机的人群 (3)不定向的自然选择淘汰 积累 基因频案自 中调查，C错误。 然选择 答案：C 4.解析：要调查群体发病率较高的单基因遗传病，C错误。 实验二十 探究抗生素对细菌的 答案：C 选择作用 5.解析：题中只涉及20个家庭，调查的家庭数日太少，不能 典题诊断 真实反人群中耳垂的道传情况 答案：B 1.解析：生存下来的马铃薯甲虫是由于体内本来就县有抗 6,解析：道传病的训查一般先确定测查目的、性状等：再制 药性基因，而新基因的产生来自基因突变，A正确。 订科学的调查计划，调查人群基数要大，要随机，真实，数 答案：A 据统计表要合乎要求：调查结束后要统计数据，得出 2.B 结论 3.解析：抗生素刚被使用的时侯，能够杀死易感如莺，但少 答案：(1)①C该性状受环境因素影响较大 数细萌因为变异而县有抵抗抗生素的特性，不能被抗生 ②“自己”一栏，应要求填写性别④整理、分析统计结果 素杀死而生存下来，并将这些特性读传给下一代，经过抗 (2)①性状分离现象②调查的群体太小，取样不随 生素的长期选择，从而产生耐药首群，C错误 机、表格填写不真实、统计出错等（任写出合理的两项即 答案：C 可) 4.解析：(1)抗生素如果抑制细菌生长，在滤纸片周围就会 出现抑首图，抑菌图越大说明抗生素的抑菌能力越强。 实验十九探究自然选择对种群 (2)因为抑酋图越大表示抗生素的抑菌能力越搔，所以最 基因频率变化的影响 有效的是B培养皿中的抗生煮。 (3)①据曲线图分析，A一B时间段没有杭生素，细萌繁殖 典题诊断 加快，B时刻加入玩生素，细菌被杀死，数量快速减少 1.解析：生存斗争是自然选择的动力，一些具有与环境不相 ②细藺种群的进化是定向的，而变异是不定向的，细首的 适应的不利变异的个体会不断地被淘汰，C错误。 抗药性个体在使用抗生素之前就已经存在，抗生素对扫 答案：C 菌种群起到选择的作用，使得具有抗药性的个体生存下 2,解析：自然选择是定向的，A错误：自然选择直接作用于 来，不具有抗药性的个体被系死。③在细菌种群中，含有 表现型，远择的是各种基因型的个体，B正确：因型为 抗药性基因的个体是变异个体，只占少数，使用抗生素杀 S的个体对应的表现型为黑色，适应环境，通过逸择，其 死了大部分无抗药性的个体，故仍然能治疗由细菌引起 基固型频率增加，C错误：基因突变是不定向的，D错误 的感染。如果长期使用同一种抗生素，由于抗生素对细荫的 答案：B 抗药性变异进行了定向选棒，细首抗药性会逐渐增强。 107