2018年高中生物 第五章 生物的進化 第二節(jié) 生物進化和生物多樣性教學案 蘇教版必修2.doc

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第二節(jié) 生物進化和生物多樣性 學習目標：1.生物進化的基本歷程(按照地質年代的劃分) 2．生物進化與生物多樣性的關系 3．生物多樣性的層次 [教材梳理] 一、生物進化的基本歷程 1．生物進化的歷程和證據(jù) 2．進化方向 單細胞→多細胞；簡單→復雜；水生→陸生；低級→高級。 3．依據(jù) 化石和同源器官。 二、共同進化與生物多樣性的形成 1．生物多樣性 (1)概念：地球上所有生物、它們所包含的基因以及由這些生物與環(huán)境相互作用所構成的生態(tài)系統(tǒng)的多樣化程度。 (2)種類： ①遺傳多樣性：指地球上生物所攜帶的遺傳信息的總和。 ②物種多樣性：指生物種類的豐富程度。 ③生態(tài)系統(tǒng)多樣性：指地球上生態(tài)系統(tǒng)的組成、功能的多樣性以及各種生態(tài)過程的多樣性。 (3)形成原因：生物進化。 2．共同進化 (1)概念：任何一個物種都不是單獨進化的。不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間，在相互影響中不斷進化和發(fā)展，稱為共同進化或協(xié)同進化。 (2)意義：關系密切的生物，一方成為另一方的選擇力量，通過共同進化，都能發(fā)展出互相適應的特性。 3．生物的五界系統(tǒng) (1)分類依據(jù)：生物細胞的結構特征和能量利用方式的基本差異。 (2)內容：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。 (3)意義： ①顯示了生命發(fā)展史的三大階段：原核單細胞階段、真核單細胞階段和真核多細胞階段。 ②顯示了進化的三大方向： a．進行光合作用的植物，為自然界的生產者。 b．分解和吸收有機物的真菌和細菌，為自然界的分解者。 c．攝食有機物的動物，為自然界的消費者等。 [牛刀小試] 一、生物進化的基本歷程 1．植物進化的歷程可以反映生物進化的哪些趨勢？ 提示：(1)從生活環(huán)境分析：水生→陸生； (2)從結構分析：簡單→復雜； (3)總趨勢：低級→高級。 2．了解生物進化歷程的主要依據(jù)是什么？同源器官的存在能表明什么？ 提示：(1)了解生物進化歷程的主要依據(jù)是化石。 (2)同源器官的存在，表明具有同源器官的生物是由共同的原始祖先進化而來的。 3．試分析有性生殖生物的出現(xiàn)加快了生物進化速度的原因。 提示：生物通過有性生殖，實現(xiàn)了基因重組，增強了生物變異的多樣性。 二、生物進化與生物多樣性的形成 1．閱讀教材P125～128，分析回答下列問題： (1)請你從分子水平分析，生物具有多樣性的直接原因和根本原因分別是什么？ 提示：分別是蛋白質的多樣性和DNA的多樣性。 (2)一個物種的遺傳多樣性與其對環(huán)境的適應有何關系？ 提示：一個物種的遺傳多樣性越豐富，它對環(huán)境的適應性就越強。 (3)如圖表示生物多樣性的三個不同層次，你能說出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別屬于哪種層次嗎？ 提示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別屬于遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 2．連線 [重難突破] 一、幾個重要進化事件 1．真核生物出現(xiàn)后有性生殖方式的出現(xiàn)：使生物進化速度明顯加快。 2．寒武紀生物大爆發(fā)：形成了生態(tài)系統(tǒng)的第三紀，對植物的進化產生重要影響。 3．原始兩棲類的出現(xiàn)：生物的登陸改變著陸地環(huán)境，陸地上復雜的環(huán)境為生物的進化提供了條件。 二、進化方向 1．代謝：異養(yǎng)厭氧→光能自養(yǎng)→異養(yǎng)需氧。 2．結構：原核單細胞→真核單細胞→真核多細胞。 3．生殖：無性生殖→有性生殖，體外受精和發(fā)育→體內受精和發(fā)育。 4．消化：細胞內消化→細胞外消化。 5．呼吸：無氧呼吸→有氧呼吸。 [特別提醒]　原始地球環(huán)境沒有氧氣，原始生命構造簡單，體內無復雜的酶體系，不能將無機物合成有機物，只能從環(huán)境中攝取現(xiàn)成的有機物，因此原始生命是異養(yǎng)厭氧型。 三、生物多樣性及其之間的聯(lián)系 1．遺傳(基因)多樣性：由于生物存在各種各樣的變異，并且變異是不定向的，進而出現(xiàn)了多樣性。 2．物種多樣性：基因的多樣性決定了蛋白質的多樣性，基因多樣性是形成物種多樣性的根本原因，蛋白質多樣性是形成物種多樣性的直接原因。 3．生態(tài)系統(tǒng)多樣性：生態(tài)系統(tǒng)是由生物和非生物的環(huán)境共同組成的，所以物種的多樣性和無機環(huán)境的多樣性共同組成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。 四、生物多樣性的形成過程 [特別提醒]　生物多樣性的形成過程，也就是生物進化的過程，在這個過程中，自然選擇決定著生物的發(fā)展方向。 五、共同進化與生物多樣性的關系 共同進 化類型 包含類型 實例 不同物 種之間 種間互助 一種蛾與蘭花 種間 斗爭 捕食 獵豹和斑馬 寄生 黏液病毒和兔子 競爭 作物與雜草 生物與 無機環(huán) 境之間 生物影響環(huán)境， 環(huán)境影響生物 地球早期無氧環(huán)境→厭氧生物→光合生物出現(xiàn)→空氣中有氧氣→需氧生物 [考向聚焦] [例1]　下列有關生物進化歷程的敘述中，不正確的是(　　) A．隨著真核細胞的出現(xiàn)和發(fā)展，動植物開始出現(xiàn)分化 B．地球上的鳥類和哺乳類是由古代爬行類進化而來的 C．真核生物通過有絲分裂和有性生殖，推進了生物進化速度 D．病毒結構比較簡單，因此在進化上應早于細胞出現(xiàn) [解析]　真核生物在結構和功能上更加完善，通過有絲分裂和有性生殖，實現(xiàn)了基因重組，增強了生物的變異性，推進了生物進化速度，隨著真核生物的出現(xiàn)和發(fā)展，動植物開始出現(xiàn)分化，生物進化的一般規(guī)律是由簡單到復雜，由低級到高級，由無細胞結構到有細胞結構，病毒必須寄生在活的細胞內，所以病毒不會早于細胞出現(xiàn)。 [答案]　D [例2]　根據(jù)分類學的記載，地球上生活著的生物有200多萬種，但是每年都有新種被發(fā)現(xiàn)。近年來在深海中，海底3 000米的深海熱泉孔周圍，發(fā)現(xiàn)了以前沒有記載的生物。這就說明，生物界的物種還待人們去繼續(xù)發(fā)現(xiàn)。請根據(jù)以上材料分析： (1)從遺傳水平看，生物新性狀的出現(xiàn)主要是由于__________的結果，而進行有性生殖的生物后代的不同表現(xiàn)型主要是由于____________的結果。 (2)從進化角度看，生物物種的多樣性主要是由于_____________________________。 (3)現(xiàn)代生物學研究表明，通過____________技術也可以定向創(chuàng)造出動植物的新品種和微生物的新類型。 (4)以上研究成果，有力地抨擊了特創(chuàng)論的觀點：_________________________________。 [解析]　生物具有多樣性，可以從分子水平、進化、生態(tài)等不同層次和角度進行研究。從分子水平看，蛋白質是一切生命活動的體現(xiàn)者，蛋白質分子的多樣性直接影響生物性狀表現(xiàn)的多樣性，從生物變異的角度看，新性狀的出現(xiàn)主要是由于基因突變的結果，基因突變是生物變異的主要來源；進行有性生殖的生物， 后代的不同性狀主要是由于控制不同性狀的基因重新組合，即基因重組形成的；從生物與環(huán)境的關系看，不同環(huán)境條件下，不同方向的自然選擇也是生物多樣性的重要原因?，F(xiàn)代生物學通過生物工程技術可以不斷改變生物遺傳性狀，如轉基因技術、細胞融合技術等能在較短時間內創(chuàng)造出動植物的新品種和微生物的新類型。從以上分析可見，特創(chuàng)論者認為生物是由神或上帝一次性創(chuàng)造出來的觀點是極其荒謬的。 [答案]　(1)基因突變　基因重組　(2)不同的環(huán)境對生物進行自然選擇的結果　(3)現(xiàn)代生物工程(或轉基因技術、細胞融合技術等)　(4)生物是由上帝一次性創(chuàng)造出來的 ——————————————[課堂歸納]———————————————— [網絡構建] 填充：①由單細胞→多細胞?、谟珊唵巍鷱碗s ③由水生→陸生?、苡傻图墶呒墶、葸z傳多樣性 ⑥物種多樣性　?、呱鷳B(tài)系統(tǒng)多樣性 [關鍵語句] 1．中生代又稱為裸子植物和爬行動物的時代，原始哺乳類和鳥類的出現(xiàn)，是中生代在動物進化史上的兩個重大事件。 2．新生代，鳥類、哺乳類和被子植物得到了更大的發(fā)展；第四紀誕生了人類。 3．生物進化的方向是從單細胞到多細胞，從簡單到復雜，從水生到陸生，從低級到高級。 4．生物多樣性的層次包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 5．根據(jù)生物細胞的結構特征和能量利用方式的基本差異，將生物分為五界：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。 6．生命發(fā)展史的三大階段：原核單細胞階段、真核單細胞階段、真核多細胞階段。 7．生物進化的三大方向：進行光合作用的植物為自然界的生產者；分解和吸收有機物的真菌和細菌為自然界的分解者；攝食有機物的動物為自然界的消費者。 1．按照植物的進化歷程進行排序(　　) ①原始的種子植物?、谠嫉亩嗉毎孱悺、墼嫉膯渭毎孱悺、茉嫉奶μ\植物和蕨類植物 A．①②③④　　　　 　B．④③②① C．③②④① D．①③②④ 解析：選C　生物進化的順序是由單細胞到多細胞，由簡單到復雜，由水生到陸生，從低級到高級逐漸進化而來的。對于植物是由單細胞藻類→多細胞藻類→苔蘚植物和蕨類植物→裸子植物→最高等的被子植物。 2．五界學說在各界生物相互關系方面，反映出真核多細胞生物進化的三大方向是指(　　) A．植物界、動物界和原生生物界 B．原核生物界、原生生物界和真菌界 C．植物界、動物界和真菌界 D．原核生物界、真菌界和動物界 解析：選C　五界學說將生物分成原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。在各界生物相互關系方面，反映真核多細胞生物進化的三大方向是指植物界、動物界和真菌界，在這一點上要注意與五界學說在生物發(fā)展史方面顯示的生物進化的三個階段區(qū)別開來。 3．關于生物進化與生物多樣性的形成，以下說法錯誤的是(　　) A．生物多樣性的形成經歷了漫長的進化歷程 B．消費者的出現(xiàn)不影響生產者的進化 C．生物多樣性的形成是共同進化的結果 D．生物的進化與無機環(huán)境的變化是相互影響的 答案：B 4．人們在三十五億年以前的地層中，發(fā)現(xiàn)了古細胞化石，這些細胞的代謝類型是(　　) A．厭氧、自養(yǎng) B．厭氧、異養(yǎng) C．需氧、自養(yǎng) D．需氧、異養(yǎng) 解析：選B　三十五億年前的細胞，生活在一個具有還原性的缺氧的大氣環(huán)境之中，周圍有著豐富的有機物，那時能進行光合作用的自養(yǎng)型生物還沒有進化出現(xiàn)，因此這些原始細胞的代謝類型屬于厭氧異養(yǎng)型。 5．生物進化過程中，真核生物的出現(xiàn)使生物進化的過程大大加快了，其根本原因是(　　) A．真核生物種類多、形態(tài)多樣 B．真核生物結構、功能復雜 C．真核生物通過有性生殖，增強生物的變異性 D．真核生物既能自養(yǎng)生活，又能異養(yǎng)生活 解析：選C　真核生物出現(xiàn)后，生物的生殖方式也由無性生殖向有性生殖方面進化，而有性生殖可使后代具有更大的生活力和變異性，從而為生物進化提供了更豐富的材料，故大大提升了進化的速度。 6．(廣東高考)某種蘭花有細長的花矩(如圖)，花矩頂端貯存著花蜜，這種蘭花的傳粉需借助具有細長口器的蛾在 吸食花蜜的過程中完成。下列敘述正確的是(　　) A．蛾口器的特征決定蘭花花矩變異的方向 B．花矩變長是蘭花新物種形成的必要條件 C．口器與花矩的相互適應是共同進化的結果 D．蛾的口器會因吸食花蜜而越變越長 解析：選C　變異是不定向的，A項錯誤；新物種形成的必要條件是隔離，B項錯誤；兩種生物之間的種間互助是共同進化的結果，C項正確；蛾的口器變長是自然選擇的結果，D項錯誤。 (時間：25分鐘；滿分：50分) 一、選擇題(每小題2分，共20分) 1．生物的多樣性不包括(　　) A．生物種群的多樣性　　　　B．遺傳的多樣性 C．生態(tài)系統(tǒng)的多樣性 D．物種的多樣性 解析：選A　生物的多樣性包括遺傳多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性，其中遺傳多樣性是基礎。 2．下列關于生物進化的敘述正確的是(　　) A．進化過程中霉菌比細菌出現(xiàn)早 B．進化過程中藍藻比需氧細菌出現(xiàn)早 C．有性生殖生物比無性生殖生物進化得慢 D．具有羊膜的動物必定生活在陸地上 解析：選B　霉菌是真核生物，細菌是原核生物，真核生物的出現(xiàn)晚于原核生物。原始的地球沒有氧氣，藍藻能利用光能，合成有機物，釋放氧氣，隨著氧氣的增多，需氧型生物開始在地球上出現(xiàn)。生物體通過有性生殖，實現(xiàn)了基因的重組，增強了生物的變異性，推進了生物進化的速度。爬行類、鳥類和哺乳類等動物具有羊膜，羊膜保證了胚胎發(fā)育的水環(huán)境，增強了動物對陸地環(huán)境的適應能力。早期的哺乳類動物逐漸演變成適應不同環(huán)境類型的哺乳動物。如鯨具有羊膜，但生活在水中。 3．生物多樣性形成的根本原因是(　　) A．遺傳信息的多樣性 B．蛋白質的多種多樣 C．物種的多樣性 D．生態(tài)系統(tǒng)的多樣性 解析：選A　生物多樣性形成的根本原因是遺傳信息的多樣性，直接原因是蛋白質的多樣性。 4．按照動物進化歷程進行排序(　　) ①原始單細胞動物?、诠糯~類?、墼純蓷悺、茉紵o脊椎動物?、菰寂佬蓄悺、拊鉴B類和哺乳類 A．①④②③⑤⑥ B．①②③④⑤⑥ C．④①②③⑤⑥ D．①②④⑤③⑥ 解析：選A　生物進化的順序是由單細胞到多細胞，由簡單到復雜，由水生到陸生，從低級到高級逐漸進化而來的。 5．原生生物界的細胞類型和數(shù)目的特征是(　　) ①細胞類型為真核細胞 ②細胞類型為原核細胞 ③細胞數(shù)目為單細胞或群體 ④細胞數(shù)目為單細胞 A．①③　　　B．①④　　　C．②③　　　D．②④ 解析：選A　原生生物是最簡單的真核生物，該類生物可以單細胞生存， 也可以群體生存。 6．如果環(huán)境劇變或某種植物病害爆發(fā)，下圖所示的哪種植物的生存幾率最大(　　) A．栽培小麥 B．栽培玉米 C．野生小麥 D．野生玉米 解析：選C　由圖分析可知：野生小麥的遺傳多樣性最為豐富，為進化提供了更多的原材料，當環(huán)境發(fā)生劇變時，更容易適應環(huán)境的變化。 7．下列關于生物進化與生物多樣性之間關系的描述，錯誤的是(　　) A．兩棲類起源于早期魚類，在進化過程中逐漸形成了既適應水中生活又適應陸地生活的特點 B．早期的爬行類在進化過程中，都進化為適應陸地和水體等不同生活環(huán)境的現(xiàn)代爬行動物 C．鳥類起源于早期爬行類，在進化過程中出現(xiàn)水生、陸生和飛翔生活的種類 D．哺乳類起源于早期爬行類，在進化過程中出現(xiàn)適應淡水、海水、沙漠、森林等環(huán)境的種類 解析：選B　早期爬行類在進化過程中，由于變異類型不同，那些不適應環(huán)境的變異類型被淘汰了，只有適應環(huán)境變化的類型才被保留，并進化為現(xiàn)代爬行動物。 8．[多選]普通栽培稻是由普通野生稻進化而來的，以下敘述正確的是(　　) A．普通野生稻在進化過程中喪失了部分遺傳多樣性 B．普通野生稻的遺傳變異決定了普通栽培稻的進化方向 C．落粒性突變對普通野生稻有利，對普通栽培稻不利 D．普通野生稻含有抗病蟲基因，是水稻育種的有用資源 解析：選AD　普通野生稻在進化為普通栽培稻的過程中，經過了多次選擇，許許多多的個體被淘汰，在這個過程中會有一些基因喪失；普通栽培稻的進化方向是由選擇決定的，這里包括自然選擇和人工選擇；落粒對野生稻有利，對普通稻也有利，只是對于人類不利；許多野生植物含有抗逆性基因，有利于培養(yǎng)作物優(yōu)良品種。 9．下列有關生物多樣性和進化的敘述，不正確的是(　　) A．新物種的形成通常要經過突變和基因重組、自然選擇及隔離三個基本環(huán)節(jié) B．蜂鳥細長的喙與倒掛金鐘的筒狀花萼是它們長期共同進化形成的相互適應的特征 C．細菌在接觸青霉素后會突變產生抗藥性，在青霉素的選擇作用下，具有抗藥性的個體生存下來 D．自然選擇能定向改變種群的基因頻率，決定了生物進化的方向 解析：選C　新物種形成的一般過程中，突變和基因重組為生物進化提供原材料，自然選擇決定生物進化的方向，隔離是物種形成的必要環(huán)節(jié)，A正確；共同進化是指生物與生物之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，B正確；細菌的抗藥性突變在接觸青霉素以前已經發(fā)生，青霉素只是起到了定向選擇的作用，C錯誤；自然選擇定向改變種群的基因頻率，決定了生物進化的方向，D正確。 10．蓍草是菊科植物的一種。采集同一山坡不同海拔高度的蓍草種子，種在海拔高度為零的某一花園中，植株高度如下圖所示。下列敘述中，正確的是(　　) A．原海拔高度不同的蓍草株高的差異表現(xiàn)出物種多樣性 B．不同海拔高度蓍草之間不能雜交或雜交不育 C．研究遺傳差異是否影響蓍草株高，需原海拔處的數(shù)據(jù) D．圖示結果說明蓍草株高的變化受到花園環(huán)境的影響 解析：選C　圖示結果表明原海拔高度不同的蓍草種子種在海拔高度為零的同一花園中，其植株高度有明顯差異，但若研究遺傳差異是否影響蓍草株高，還需原海拔處的株高數(shù)據(jù)。 二、非選擇題(共30分) 11．(8分)研究地質年代表中各地層所發(fā)現(xiàn)的動物化石，在地層中最初出現(xiàn)的是水生無脊椎動物，以后依次出現(xiàn)了水生的魚類，開始登陸的兩棲類，登陸成功的爬行類，又由爬行類演化出鳥類和哺乳類，到新生代的第四紀才出現(xiàn)人類。這說明： (1)脊椎動物起源于________________。 (2)陸生脊椎動物是________進化而來的。 (3)各類脊椎動物之間的演化順序是________________________________________。 (4)在越早形成的地層里，成為化石的生物____________________，在越晚形成的地層里，成為化石的生物________________。這一事實說明化石是生物進化________________________。 答案：(1)無脊椎動物　(2)水生脊椎動物　(3)魚類→兩棲類→爬行類→鳥類和哺乳類　(4)越簡單越低等　越復雜越高等　最可靠的證據(jù) 12．(10分)下圖表示幾種哺乳動物的起源情況，據(jù)圖回答問題。 (1)圖示表明，現(xiàn)存的各類哺乳動物具有共同的________________________。 (2)原始的哺乳動物(A)能進化成各種不同的哺乳動物，從內在原因看是由于________________，從外部原因看是因為________________________________。 (3)本圖示可以很好地體現(xiàn)生物界的____________性和____________性。 (4)如果改變上述動物的生活環(huán)境，具有____________的動物就能在新的環(huán)境中生存下來，而________________________的個體則被淘汰。 解析：(1)圖中顯示，現(xiàn)存的哺乳動物具有共同的原始祖先。(2)原始哺乳動物進化為各種不同哺乳動物的內在原因是生物的變異是不定向的，而外部原因則是生存環(huán)境多樣化。(3)該圖可顯示生物界的多樣性和適應性。(4)在新環(huán)境中，只有適應新環(huán)境的變異類型才能被保留下來，而不能適應新環(huán)境的變異類型則被淘汰。 答案：(1)原始祖先　(2)生物的變異是不定向的　環(huán)境是多樣化的　(3)多樣　適應　(4)適應新環(huán)境變異　沒有適應新環(huán)境變異 13．(12分)如圖1顯示了某種甲蟲的兩個種群基因庫的動態(tài)變化過程。種群中每只甲蟲都有相應的基因型，A和a這對等位基因沒有顯隱性關系，共同決定甲蟲的體色，甲蟲體色的基因型和表現(xiàn)型如圖2所示，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)從圖2可知，控制甲蟲體色的基因是通過控制________進而控制生物性狀。不同體色的甲蟲體現(xiàn)了生物多樣性中的________的多樣性。 (2)在種群Ⅰ中出現(xiàn)了基因型為A′A的甲蟲，A′基因最可能的來源是________。該來源為生物進化________。A′A個體的出現(xiàn)將會使種群Ⅰ基因庫中的________發(fā)生改變。 (3)圖中箭頭表示通過遷移，兩個種群的基因庫之間有機會進行________。由此可知，種群Ⅰ和種群Ⅱ之間不存在________。 (4)根據(jù)圖1兩個種群中不同體色的甲蟲分布比例，可以初步推測出處于工業(yè)污染較為嚴重的環(huán)境中的是種群________，該環(huán)境對甲蟲的生存起到________作用。 解析：控制甲蟲體色的基因可通過控制酶的合成，控制代謝過程，進而控制生物性狀，不同體色的甲蟲體現(xiàn)了生物多樣性中的遺傳多樣性。圖1的種群Ⅰ中A′基因的來源為基因突變。種群Ⅰ、Ⅱ間若能進行基因交流，表明尚未產生生殖隔離。在工業(yè)污染較為嚴重的環(huán)境中，體色較深的類型多被保留，體色較淺者，多被淘汰。 答案：(1)酶的合成來控制代謝　遺傳 (2)基因突變　提供原材料　基因頻率(3)基因交流　生殖隔離　(4)Ⅰ　選擇 [知識歸納整合] 1．數(shù)形結合思想 在進行DNA分子中堿基比例、基因表達和DNA分子半保留復制過程中的有關計算時，可巧用數(shù)形結合思想。如：在計算DNA分子中的堿基比例時，先畫出DNA分子平面結構簡圖(如圖1所示)，其次將題目中的數(shù)量關系和圖形結合，明確已知的堿基比例是占一條鏈的情況，還是占整個DNA分子的情況，最后在理清兩條鏈堿基關系的基礎上作答。在解答有關基因表達過程中的計算時，可結合圖2，明確DNA分子中的堿基、RNA分子中的堿基、多肽中氨基酸的數(shù)量關系，并關注變化的情況，如RNA某一位置出現(xiàn)了終止密碼子，多肽中的氨基酸必發(fā)生變化，如何變化可結合該圖思考得出結論。有關DNA分子半保留復制過程中的計算可參看圖3。 2．分解組合思想 分解組合思想就是把組成生物的兩對或多對相對性狀分離開來，用單因子分析法一一加以研究，最后把研究的結果用一定的方法組合起來，運用數(shù)學中的乘法原理或加法原理進行計算。在遺傳概率的計算中，分解組合思想大放光芒。 (1)基因分離定律的三把鑰匙 ①若后代性狀分離比為顯∶隱＝3∶1，則雙親一定都是雜合子(用D、d表示)。即DdDd→3D_∶1dd。 ②若后代性狀分離比為顯∶隱＝1∶1，則雙親一定是測交類型。即Dddd→1Dd∶1dd。 ③若后代性狀只有顯性性狀，則雙親至少有一方為顯性純合子。即DDDD或DDDd或DDdd。 (2)解題思路 ①先確定此題是否遵循基因的自由組合定律。如不遵循，則不用此法。 ②分解：將所涉及的兩對(或多對)基因或性狀分離開來，單獨考慮，用基因分離定律的三把鑰匙進行研究。 ③組合：將分離定律研究的結果按一定方式進行組合。 (3)應用 ①求基因型、表現(xiàn)型種類數(shù) ②求患病概率 當甲、乙兩種遺傳病之間具有“自由組合”關系時，利用基因分離定律計算得知：患甲病的概率為m，患乙病的概率為n，可利用乘法原理或加法原理計算其他概率，如兩病兼患的概率為mn，只患一種病的概率為m(1－n)＋n(1－m)＝m＋n－2mn。 3．集合思想 集合思想已成為現(xiàn)代數(shù)學的理論基礎，用集合語言可以簡明扼要地表述數(shù)學概念，準確、簡捷地進行數(shù)學推理。在生物學的一些計算中，如能主動運用數(shù)學的集合思想去解題，對于培養(yǎng)我們嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力大有裨益。 (1)在人類的遺傳病中，若只考慮甲病的情況，患甲病的概率為a，只考慮乙病的情況，患乙病的概率為b，兩個事件互相獨立，則不患甲病和不患乙病的概率分別是集合a和集合b的補集，分別用1－a、1－b表示，如圖1所示。圖2中，同時患兩病的概率可看成集合a、集合b的交集。只患甲病的概率為集合a中集合ab的補集，數(shù)值＝a－ab。(集合ab是集合a的子集) (2)在基因頻率和基因型頻率的計算中，也可運用集合思想。以一對等位基因A、a為例，若A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，則集合p、q互為補集，即p＋q＝1，圖3所示。體會基因頻率的動態(tài)變化，如p增加，則q減少。在圖4中AA、Aa、aa三者基因型頻率互為補集，即AA的基因型頻率＋Aa的基因型頻率＋aa的基因型頻率＝1，留意三者的動態(tài)變化，如AA和Aa的基因型頻率增加，則aa的基因型頻率減少。 當達到遺傳平衡時，基因頻率和基因型頻率保持不變，為恒定值。結合圖3和圖4理解，圖3中的p、q恒定時，圖4中的AA的基因型頻率＝p2，Aa的基因型頻率＝2pq，aa的基因型頻率＝q2，三者的數(shù)值恒定不變。 [強化針對訓練] 1．(上海高考)小麥粒色受不連鎖的三對基因A/a、B/b、C/c控制。A、B和C決定紅色，每個基因對粒色增加效應相同且具疊加性，a、b和c決定白色。將粒色最淺和最深的植株雜交得到F1。F1的自交后代中，與基因型為Aabbcc的個體表現(xiàn)型相同的概率是(　　) 　 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　 A．1/64 B．6/64 C．15/64 D．20/64 解析：選B　由題可知粒色最深的植株基因型為AABBCC(6顯)，顏色最淺的植株基因型為aabbcc(0顯)，此外，小麥粒色還存在5顯、4顯、3顯、2顯、1顯等情況。AABBCC與aabbcc雜交得到F1(AaBbCc)，F(xiàn)1自交后代中與Aabbcc(1顯)表現(xiàn)型相同的有Aabbcc(1/21/41/4)、aaBbcc(1/41/21/4)、aabbCc(1/41/41/2)，合計6/64。 2．在阿拉伯牽?；ǖ倪z傳實驗中，用純合紅色牽?；ê图兒习咨珷颗；s交，F(xiàn)1全是粉紅色牽牛花。將F1自交后，F(xiàn)2中出現(xiàn)紅色、粉紅色和白色三種類型的牽?；?，比例為1∶2∶1，如果將F2中的所有粉紅色的牽?；ê图t色的牽?；ň鶆蚧旌戏N植，進行自由受粉，則后代應為(　　) A．紅色∶粉紅∶白色＝1∶2∶1 B．粉紅∶紅色＝1∶1 C．紅色∶白色＝3∶1 D．紅色∶粉紅∶白色＝4∶4∶1 解析：選D　設阿拉伯牽?；ɑㄉ苫駻、a控制。由題意可知，F(xiàn)2中粉紅色牽?；ê图t色牽?；ㄖ校珹、a的基因頻率分別是A＝2/3、a＝1/3，則自由受粉后代中各基因型的頻率為AA＝4/9、Aa＝4/9、aa＝1/9，即紅色∶粉紅∶白色＝4∶4∶1。 3．如圖是甲、乙兩種單基因遺傳病在某家族中的系譜圖(與甲病有關的基因為A、a，與乙病有關的基因為B、b)。經調查在自然人群中甲病發(fā)病率為19%。請回答下列問題： (1)甲病的遺傳方式是________，僅考慮甲病，在患病人群中純合子的比例是________。 (2)乙病致病基因是________性基因，要確定其是否位于X染色體上，最好對家族中的________個體進行基因檢測。 (3)若乙病基因位于X染色體上，Ⅱ2的基因型是______。Ⅲ3與自然人群中僅患甲病的男子婚配，則他們后代患遺傳病的概率為________。 解析：(1)Ⅰ3和Ⅰ4是患者，而Ⅱ3是患者，Ⅱ4正常，說明甲病是顯性基因控制的遺傳病，并且根據(jù)Ⅰ4是患者、Ⅱ4(女性)正常，排除X染色體上的顯性遺傳病的可能性，因此，甲病的遺傳方式為常染色體顯性遺傳。在自然人群中甲病發(fā)病率為19%，說明甲病已達到遺傳平衡狀態(tài)，根據(jù)AA＋Aa＝19%，利用數(shù)學集合思想，aa＝81%，結合遺傳平衡公式，可推知a的基因頻率＝0.9，A的基因頻率＝0.1，AA＝1%，Aa＝18%，則患病人群中純合子的比例＝1%/19%＝1/19。(2)Ⅰ1和Ⅰ2正常，而Ⅱ1是患者，Ⅱ2正常，說明控制乙病的基因為隱性基因；如果Ⅰ1或Ⅱ3含該致病基因，則該病為常染色體隱性遺傳，如果Ⅰ1或Ⅱ3不含該致病基因，則該病為伴X染色體隱性遺傳。(3)若乙病基因位于X染色體上，根據(jù)上下代個體的遺傳情況，可推知Ⅱ2的基因型為aaXBXb。Ⅲ3的基因型為1/2AaXBXB或1/2AaXBXb，自然人群中僅患甲病的男子的基因型為1/19AAXBY或18/19AaXBY。利用分解組合思想，后代中患甲病的概率＝1/19＋(18/19)(3/4)＝29/38；患乙病的概率＝(1/2)(1/4)＝1/8，則不患甲病的概率為1－29/38＝9/38，不患乙病的概率＝1－1/8＝7/8，則患病的概率＝1－(9/38)(7/8)＝241/304。 答案：(1)常染色體顯性遺傳　1/19　(2)隱?、?或Ⅱ3　(3)aaXBXb　241/304