6.3种群基因组成的变化与物种的形成（第2课时）（导学案）生物人教版必修2

该高中生物学导学案聚焦种群基因组成变化与物种形成，通过探究抗生素对细菌的选择作用实验导入，衔接自然选择定向性，后续学习物种、隔离概念及加拉帕戈斯群岛地雀形成案例，以实验讨论、概念填空和案例分析为学习支架。 资料亮点在于实验探究与概念辨析深度融合，通过小组合作分析抑菌圈实验和地雀形成过程，培养科学思维与探究实践能力，习题联系滥用抗生素实际，强化态度责任，助力学生理解物种形成环节及隔离作用。

6.3　种群基因组成的变化与物种的形成（导学案） 1.通过探究抗生素对细菌的选择作用实验，理解自然选择的定向性 2.掌握物种、隔离（地理隔离和生殖隔离）的概念及区别 3.说明隔离在物种形成中的作用，分析加拉帕戈斯群岛地雀的形成过程 4.概述物种形成的三个基本环节 5.认同滥用抗生素的危害，形成合理使用抗生素的社会责任 【学习重点】 1.隔离的类型及其在物种形成中的作用； 2.加拉帕戈斯群岛地雀的形成过程。 【学习难点】 1.地理隔离和生殖隔离的区别与联系； 2.物种形成的三个环节。 1. 在探究抗生素对细菌的选择作用实验中，抑菌圈边缘生长的细菌可能是 ，因为此处抗生素浓度较低，耐药菌能够存活。 2. 抗生素对细菌具有 作用，随着培养代数的增加，抑菌圈直径逐渐 ，说明细菌的耐药性逐渐 。 3. 物种是指能够在 下 并且产生 的一群生物。 4. 隔离是指不同群体间的个体，在自然条件下 的现象，包括 和 。 5. 生殖隔离是指 之间一般是 的，即使交配成功，也 产生可育后代的现象。 6. 地理隔离是指 生物由于 而分成不同的种群，使得种群间不能发生 的现象。 7. 长期的地理隔离会导致种群间 发生定向改变，当差异积累到一定程度时，会出现 ，从而形成 。 8. 物种形成的三个基本环节： （提供原材料）、 （定向改变基因频率）、 （必要条件）。 实验探究→ 一、探究抗生素对细菌的选择作用 阅读课本p115，小组合作完成任务。 【讨论】1.本实验的实验目的及其要求分别为？ 【讨论】2.本实验的实验步骤及实验结论分别为？ 【讨论】3.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌? 【讨论】4.在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的?你怎么理解变异是有利还是有害的? 【讨论】5.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？ 实验探究→二、隔离在物种形成中的作用 阅读课本p116-118，小组合作完成任务。 【讨论】1.什么叫做物种？ 【讨论】2.隔离包括哪些类型？ 阅读课本P117思考·讨论: 隔离在物种形成中的作用 完成以下问题: 【讨论】3.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？ 【讨论】4.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ 【讨论】5.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？ 【讨论】6.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 【讨论】7.物种形成的三个环节为？ 1．一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。为探究某种抗生素对大肠杆菌的选择作用，将大肠杆菌培养液接种到培养基上后，继续放置含该抗生素的圆形滤纸片和不含抗生素的圆形滤纸片，一段时间后测量滤纸片周围抑菌圈的直径，第一代培养结果如图所示。然后再重复上述步骤培养三代。以下说法错误的是（　　） A．图中1处放入不含抗生素的滤纸片起到对照作用 B．挑取抑菌圈边缘的菌落重复该实验，抑菌圈的直径变得越小，说明大肠杆菌的耐药性越强 C．抑菌圈边缘的大肠杆菌可能发生了基因突变或染色体变异 D．实验结束后，应将耐药大肠杆菌、培养基、纸片等进行灭菌处理 2．研究人员在珠江三角洲发现了一种罕见的两栖动物，通过线粒体DNA序列比对与形态学分析等手段确定其为新物种，并命名为广州湍蛙。下列叙述正确的是（　　） A．线粒体DNA中核糖核苷酸的排列顺序储存着遗传信息 B．广州湍蛙的基因库与其他湍蛙种群的基因库不完全相同 C．推测广州湍蛙与其他种湍蛙之间存在形态差异和地理隔离 D．线粒体DNA序列分析属于确定新物种的比较解剖学证据 3．我国学者研究发现：①高原鼢鼠因DNA片段缺失引发染色体结构变异后，种群间基因交流逐渐中断，快速形成了新物种；②干旱环境可使某草本植物种群抗旱基因的频率快速升高，避免种群灭绝（进化拯救）；③逆境中的微生物有些性状仅发生中性基因突变的积累。下列叙述错误的是（    ） A．染色体结构变异可加速种群间生殖隔离的形成 B．植物的“进化拯救”依赖环境诱导定向产生抗旱突变 C．自然选择能定向改变种群的基因频率，决定进化方向 D．生物应对胁迫时有些性状不一定会发生有利变异的积累 4．抗生素的滥用导致细菌耐药性不断增强，下列相关叙述正确的是（　　） A．抗生素诱导细菌发生基因突变，从而产生耐药性 B．耐药性细菌的出现是自然选择的结果 C．细菌耐药性的增强不会改变种群的基因频率 D．耐药性细菌与不耐药细菌之间存在生殖隔离 5．如图为利用甲、乙品种西瓜（2n=22）培育无子西瓜的两种途径。下列叙述正确的是（　　） A．经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜存在生殖隔离 B．试剂1通过前期阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成 C．花粉刺激的原理与试剂2促进子房发育成果实有关 D．培育无子西瓜a和b的育种原理都是染色体变异 6．通过比较甲、乙、丙三种动物的DNA碱基序列，可以确定它们之间的亲缘关系，如图是编码甲、乙、丙三种动物编码呼吸酶的部分基因片段、DNA单链及DNA单链中的碱基序列。下列相关分析错误的是（　　） A．甲与乙、甲与丙中亲缘关系较近的是甲与丙 B．呼吸酶基因片段可作为生物进化的细胞水平证据 C．对比三种动物呼吸酶的氨基酸序列也能判断其亲缘关系 D．若甲和乙属于不同物种，则二者之间必然存在生殖隔离 7．在某岛屿的隔离种群中，某种昆虫的体色由一对等位基因A（黑色）和a（浅色）控制，其中A基因频率为0.3，a基因频率为0.7.多年后调查发现，A基因频率上升至0.6，a基因频率降至0.4.下列相关叙述正确的是（　　） A．该种群中黑色个体更容易被天敌发现，导致A基因频率逐渐上升 B．该种群发生了进化，原因是体色基因频率发生了定向改变 C．若环境保持不变，该种群的体色基因频率将不再发生改变 D．A基因频率的显著提高，意味着该种群中已经形成了新的物种 8．将来自不同湖泊的刺鱼在人工饲养条件下杂交，结果如图。对两个刺鱼种群的叙述错误的是（　　） A．不存在生殖隔离 B．性状主要由环境决定 C．基因库有差异 D．具有共同祖先 1.思考：为什么说“隔离是物种形成的必要条件”？ 2. 联系实际：农业生产中，轮换使用不同作用机制的抗生素或农药，可以延缓耐药性/抗药性的产生，原因是避免长期单一选择。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.3　种群基因组成的变化与物种的形成（导学案） 1.通过探究抗生素对细菌的选择作用实验，理解自然选择的定向性 2.掌握物种、隔离（地理隔离和生殖隔离）的概念及区别 3.说明隔离在物种形成中的作用，分析加拉帕戈斯群岛地雀的形成过程 4.概述物种形成的三个基本环节 5.认同滥用抗生素的危害，形成合理使用抗生素的社会责任 【学习重点】 1.隔离的类型及其在物种形成中的作用； 2.加拉帕戈斯群岛地雀的形成过程。 【学习难点】 1.地理隔离和生殖隔离的区别与联系； 2.物种形成的三个环节。 1. 在探究抗生素对细菌的选择作用实验中，抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌，因为此处抗生素浓度较低，耐药菌能够存活。 2. 抗生素对细菌具有选择作用，随着培养代数的增加，抑菌圈直径逐渐减小，说明细菌的耐药性逐渐增强。 3. 物种是指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 4. 隔离是指不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象，包括地理隔离和生殖隔离。 5. 生殖隔离是指不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 6. 地理隔离是指同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。 7. 长期的地理隔离会导致种群间基因频率发生定向改变，当差异积累到一定程度时，会出现生殖隔离，从而形成新物种。 8. 物种形成的三个基本环节：突变和基因重组（提供原材料）、自然选择（定向改变基因频率）、隔离（必要条件）。 实验探究→ 一、探究抗生素对细菌的选择作用 阅读课本p115，小组合作完成任务。 【讨论】1.本实验的实验目的及其要求分别为？ 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耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。 目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。 【讨论】2.本实验的实验步骤及实验结论分别为？ 方法步骤 ①在培养皿底部画线分区→②均匀涂抹细菌菌液→③放置不含抗生素的纸片（对照）和抗生素纸片（实验组）→④恒温培养→⑤测量抑菌圈直径→⑥从抑菌圈边缘挑取细菌，重复培养多代，记录抑菌圈直径变化。 实验结论: ➡细菌耐药性的出现是可遗传变异导致的。 ➡抗生素的选择作用导致耐药菌比例逐代提高。 【讨论】3.为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌? 因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。 【讨论】4.在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的?你怎么理解变异是有利还是有害的? 在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。 【讨论】5.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？ 滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。 实验探究→二、隔离在物种形成中的作用 阅读课本p116-118，小组合作完成任务。 【讨论】1.什么叫做物种？ 物种的概念:能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 【讨论】2.隔离包括哪些类型？ ①生殖隔离:➡不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代的现象。 ②地理隔离: ➡同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象 阅读课本P117思考·讨论: 隔离在物种形成中的作用 完成以下问题: 【讨论】3.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？ 由于这两个种群的个体数量都不够的多，基因频率可能不一样。 【讨论】4.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ 不一样。因为突变是随机发生的。 【讨论】5.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？ 自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝着不同的方向改变。 【讨论】6.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？ 不会。因为个体间有基因的交流。 【讨论】7.物种形成的三个环节为？ ①突变和基因重组产生进化的原材料 ②自然选择定向改变种群的基因频率 ③隔离是物种形成的必要条件 1．一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。为探究某种抗生素对大肠杆菌的选择作用，将大肠杆菌培养液接种到培养基上后，继续放置含该抗生素的圆形滤纸片和不含抗生素的圆形滤纸片，一段时间后测量滤纸片周围抑菌圈的直径，第一代培养结果如图所示。然后再重复上述步骤培养三代。以下说法错误的是（　　） A．图中1处放入不含抗生素的滤纸片起到对照作用 B．挑取抑菌圈边缘的菌落重复该实验，抑菌圈的直径变得越小，说明大肠杆菌的耐药性越强 C．抑菌圈边缘的大肠杆菌可能发生了基因突变或染色体变异 D．实验结束后，应将耐药大肠杆菌、培养基、纸片等进行灭菌处理 【答案】C 【详解】A、图中1处放入不含抗生素的滤纸片，与含抗生素的滤纸片形成对照，便于观察抗生素的作用，A正确； B、挑取抑菌圈边缘的菌落重复该实验，抑菌圈的直径变得越小，说明细菌对抗生素的抵抗能力越强，即耐药性越强，B正确； C、细菌属于原核生物，没有染色体，所以不会发生染色体变异，C错误； D、实验结束后，将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，以防止细菌扩散，造成污染，D正确。 2．研究人员在珠江三角洲发现了一种罕见的两栖动物，通过线粒体DNA序列比对与形态学分析等手段确定其为新物种，并命名为广州湍蛙。下列叙述正确的是（　　） A．线粒体DNA中核糖核苷酸的排列顺序储存着遗传信息 B．广州湍蛙的基因库与其他湍蛙种群的基因库不完全相同 C．推测广州湍蛙与其他种湍蛙之间存在形态差异和地理隔离 D．线粒体DNA序列分析属于确定新物种的比较解剖学证据 【答案】B 【详解】A、DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，线粒体DNA中脱氧核糖核苷酸的排列顺序储存着遗传信息，核糖核苷酸是RNA的基本组成单位，A错误； B、基因库是一个种群中全部个体所含有的全部基因，广州湍蛙是独立的新物种，与其他湍蛙存在生殖隔离，基因组成存在明显差异，因此其基因库与其他湍蛙种群的基因库不完全相同，B正确； C、新物种形成的标志是生殖隔离，不同物种间一定存在生殖隔离，但不一定存在地理隔离，无法推测二者一定存在地理隔离，C错误； D、线粒体DNA序列分析属于分子生物学水平的证据，比较解剖学证据是通过比较不同生物的器官、系统的形态结构特征判断亲缘关系，D错误。 3．我国学者研究发现：①高原鼢鼠因DNA片段缺失引发染色体结构变异后，种群间基因交流逐渐中断，快速形成了新物种；②干旱环境可使某草本植物种群抗旱基因的频率快速升高，避免种群灭绝（进化拯救）；③逆境中的微生物有些性状仅发生中性基因突变的积累。下列叙述错误的是（    ） A．染色体结构变异可加速种群间生殖隔离的形成 B．植物的“进化拯救”依赖环境诱导定向产生抗旱突变 C．自然选择能定向改变种群的基因频率，决定进化方向 D．生物应对胁迫时有些性状不一定会发生有利变异的积累 【答案】B 【详解】A、题意显示，高原鼢鼠发生染色体结构变异后，种群间基因交流中断，快速形成新物种，而生殖隔离是新物种形成的标志，说明染色体结构变异可加速种群间生殖隔离的形成，A正确； B、基因突变具有不定向性，抗旱突变在干旱环境作用前就已经存在，干旱环境仅起到定向选择的作用，不能定向诱导产生抗旱突变，B错误； C、现代生物进化理论指出，自然选择能定向改变种群的基因频率，决定进化方向，C正确； D、逆境中的微生物有些性状仅发生中性基因突变的积累，中性突变对生物生存既无利也无害，说明生物应对胁迫时有些性状不一定会发生有利变异的积累，D正确。 4．抗生素的滥用导致细菌耐药性不断增强，下列相关叙述正确的是（　　） A．抗生素诱导细菌发生基因突变，从而产生耐药性 B．耐药性细菌的出现是自然选择的结果 C．细菌耐药性的增强不会改变种群的基因频率 D．耐药性细菌与不耐药细菌之间存在生殖隔离 【答案】B 【详解】A、基因突变是随机的、不定向的，抗生素是自然选择的因素，不能直接诱导细菌产生定向的基因突变，A错误； B、在抗生素自然选择的作用下，通过基因突变产生的耐药性的个体有更多的机会产生后代，不耐药的个体会死亡，通过多代选择，细菌的耐药性越来越强，即耐药性细菌的出现是自然选择的结果，B正确； C、在抗生素自然选择的作用下，具有耐药性的个体有更多的机会产生后代，不耐药的个体会死亡，细菌耐药性不断增强，该过程中细菌耐药性基因频率不断提高，C错误； D、耐药性细菌与不耐药细菌依然为同一物种，它们之间不存在生殖隔离，D错误。 5．如图为利用甲、乙品种西瓜（2n=22）培育无子西瓜的两种途径。下列叙述正确的是（　　） A．经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜存在生殖隔离 B．试剂1通过前期阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成 C．花粉刺激的原理与试剂2促进子房发育成果实有关 D．培育无子西瓜a和b的育种原理都是染色体变异 【答案】A 【详解】A、经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，产生的三倍体西瓜不可育，说明四倍体西瓜与二倍体西瓜之间存在生殖隔离，A正确； B、试剂1属于生长素类似物，不具有阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成的功能，B错误； C、花粉刺激可使子房发育成果实，其原理与生长素（题干中试剂1为生长素类似物）能促进子房发育成果实相同，试剂2是秋水仙素，不具有促进子房发育成果实的功能，C错误； D、培育无子西瓜a是用生长素类似物处理未受粉的子房，使其发育成果实，原理是生长素促进果实发育，不是染色体变异；培育无子西瓜b的育种原理是染色体变异，D错误。 6．通过比较甲、乙、丙三种动物的DNA碱基序列，可以确定它们之间的亲缘关系，如图是编码甲、乙、丙三种动物编码呼吸酶的部分基因片段、DNA单链及DNA单链中的碱基序列。下列相关分析错误的是（　　） A．甲与乙、甲与丙中亲缘关系较近的是甲与丙 B．呼吸酶基因片段可作为生物进化的细胞水平证据 C．对比三种动物呼吸酶的氨基酸序列也能判断其亲缘关系 D．若甲和乙属于不同物种，则二者之间必然存在生殖隔离 【答案】B 【详解】A、DNA分子具有特异性，亲缘关系越近的生物，DNA的相似度越高，所以科学家可以根据DNA分子判断各种生物在进化中的亲缘关系，分析图示可知，与b'链相比，c′链和a链的互补碱基数量更多，说明甲和丙的DNA碱基序列相似性更高，亲缘关系更近，A正确； B、呼吸酶基因的碱基序列属于生物进化的分子水平证据，细胞水平证据一般是对染色体、细胞结构等的比较，B错误； C、呼吸酶的氨基酸序列由DNA序列决定，氨基酸序列的相似度也能反映亲缘关系远近，因此对比氨基酸序列也可以判断亲缘关系，C正确； D、生殖隔离是物种形成的标志，不同物种之间必然存在生殖隔离，D正确。 7．在某岛屿的隔离种群中，某种昆虫的体色由一对等位基因A（黑色）和a（浅色）控制，其中A基因频率为0.3，a基因频率为0.7.多年后调查发现，A基因频率上升至0.6，a基因频率降至0.4.下列相关叙述正确的是（　　） A．该种群中黑色个体更容易被天敌发现，导致A基因频率逐渐上升 B．该种群发生了进化，原因是体色基因频率发生了定向改变 C．若环境保持不变，该种群的体色基因频率将不再发生改变 D．A基因频率的显著提高，意味着该种群中已经形成了新的物种 【答案】B 【详解】A、若黑色个体更容易被天敌发现，黑色（A基因控制）属于不利性状，A基因频率会逐渐下降，A错误； B、生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，该种群的A、a基因频率发生了定向变化，说明种群发生了进化，B正确； C、即使环境保持不变，基因突变、遗传漂变、个体迁入迁出等因素仍可能导致种群的体色基因频率发生改变，C错误； D、新物种形成的标志是产生生殖隔离，A基因频率显著提高仅说明种群发生了进化，不代表已经形成新物种，D错误。 8．将来自不同湖泊的刺鱼在人工饲养条件下杂交，结果如图。对两个刺鱼种群的叙述错误的是（　　） A．不存在生殖隔离 B．性状主要由环境决定 C．基因库有差异 D．具有共同祖先 【答案】B 【详解】A、两个刺鱼种群杂交可得到可育后代（F1可繁殖，F2正常出现性状分离），说明二者不存在生殖隔离，A正确； B、根据杂交结果，F1相互交配后，F2性状分离比接近9：3：3：1，说明该性状由核基因控制、遵循孟德尔遗传规律，性状主要由遗传物质（基因）决定，B错误； C、两个种群来自不同湖泊，原始性状存在差异，种群的基因库存在差异，C正确； D、二者均为刺鱼，可杂交产生可育后代，说明亲缘关系较近，具有共同祖先，D正确。 1.思考：为什么说“隔离是物种形成的必要条件”？ 答案：只有隔离才能阻断种群间的基因交流，使不同种群的基因库向不同方向独立演化，最终达到生殖隔离，形成新物种。 2. 联系实际：农业生产中，轮换使用不同作用机制的抗生素或农药，可以延缓耐药性/抗药性的产生，原因是避免长期单一选择。 / 学科网（北京）股份有限公司 $