人教版高中生物必修二第7章现代生物进化理论优质教案.docx
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人教版高中生物必修二第7章现代生物进化理论优质教案
第7章现代生物进化理论
第2节现代生物进化理论的主要内容
[学习目标]
1、知识目标
(1)解释种群、种群基因库、基因频率等概念
(2)运用数学方法讨论种群基因频率的改变
(3)说明现代生物进化理论的主要内容
(4)举例说明共同进化和生物多样性形成的原因
(5)形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念
2、能力目标
(1)培养学生收集资料和数据的能力以及处理资料和数据的能力
(2)运用生物进化观点解释一些生物现象
(3)通过教学活动使学生学会抽样调查的方法
3、情感目标
(1)通过引导学生分析调查或实验所取的数据,培养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度。
(2)通过教学活动,培养学生“生物是进化来的”“生物的进化与环境密切相关”的思想观念,帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。
[学习重点]
1.种群、物种、隔离、基因频率等概念。
2.突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化中的作用。
[学习难点]
1.基因频率的概念。
2.自然选择对种群基因频率的影响。
3.隔离在物种形成中的作用。
[学习方法]
课前导学、质疑讨论、反馈矫正、迁移创新
[学习过程]
一、种群基因频率的改变与生物进化
1、种群是生物进化的基本单位
(1)种群:
生活在一定区域的_____________全部个体。
例如:
______________________。
(2)基因库:
一个种群中___________所含有的______________________。
(3)基因频率:
在一个种群基因库中,_________________________________的比率。
例如:
假如在某一人群中,50%的人是单眼皮(aa),30%的人是杂合双眼皮(Aa),20%的人是纯合双眼皮(AA),则A和a的频率分别为:
A___________;a___________。
2.突变和基因重组产生进化的原材料
(1)基因突变产生____________________,这就可能使种群的基因频率__________________。
(2)现代遗传学的研究表明,可遗传的变异来源于___________、___________和染色体变异,其中___________和___________统称为突变。
(3)基因突变产生的等位基因,通过___________过程中的基因重组,可以形成多种多样的___________,从而使种群出现大量的可遗传变异。
由于突变和基因重组是___________的、___________的,因此它们只是提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。
3.自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生___________,导致生物___________不断进化。
二、隔离与物种的形成
1.物种的慨念:
能够在自然状态下_____________并且_____________的一群生物称为一个物种(简称“种”)。
2.隔离:
①隔离的概念:
不同种群间的个体,在自然条件下基因不能_____________的现象。
②类型:
生殖隔离:
_____________物种之间一般是不能_____________的,即使交配成功,也不能产生_____________的现象。
地理隔离:
_____________种生物由于_____________的障碍而分成不同的_____________,使得种群间不能发生基因交流的现象。
③在物种形成中的作用:
隔离是物种形成的必要条件,_____________的形成标志着新物种的形成。
三.共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化:
①概念:
_____________之间、_____________之间在_____________中不断进化和发展,这就是共同进化。
②结果:
通过漫长的共同进化过程,地球上不仅出现了_____________,而且形成了_____________。
2.生物多样性:
①层次:
_____________多样性、_____________多样性、_____________多样性。
②原因:
研究生物进化历程的主要依据:
__________________________。
3.生物进化理论在发展
①有些学者认为:
决定生物进化方向的是__________________________,而非自然选择。
②有人提出物种形成并不都是渐变的过程,而是___________和__________交替出现的过程。
[知识点拨]
1.基因频率、基因型频率的相关计算
(1)基因频率:
是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。
基因频率=
①不同的基因在基因库中所占的比例是不同的,影响基因频率的因素有基因突变、基因重组和自然选择等。
②种群基因频率的定向改变导致生物朝一定方向不断进化。
(2)基因型频率:
是某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例。
基因型频率=
例如:
从某种群中随机抽取100个个体,测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。
那么A、a基因的频率分别为多少?
提示:
A基因的频率为
a基因的频率为
(3)通过基因型频率计算基因频率
设N个个体的种群,AA、Aa、aa的个体数分别n1、n2、n3,A、a的基因频率分别用PA、Pa表示,AA、Aa、aa基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示,则:
PA=(2n1+n2)/2N=n1/N+1/2×n2/N=PAA+1/2PAa
Pa=(2n3+n2)/2N=n3/N+1/2×n2/N=Paa+1/2PAa
由以上公式可得出下列结论:
①在种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1;
②一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。
例如:
已知AA%=30%,Aa%=60%,aa%=10%。
则A、a基因的频率分别是多少?
提示:
A%=AA%+1/2×Aa%=30%+1/2×60%=60%
a%=aa%+1/2×Aa%=10%+1/2×60%=40%或a%=1–A%=1–60%=40%
(4)运用哈代一温伯格平衡,由基因频率计算基因型频率
①内容:
在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有一对(Aa)时,设p代表A基因的频率,q代表a基因的频率,则:
(p+q)2=p2+2pq+q2=l。
其中p2是AA(纯合子)基因型的频率,2pq是Aa(杂合子)基因型的频率,q2是aa(纯合子)基因型频率。
②适用条件:
在一个有性生殖的自然种群中,在符合以下5个条件的情况下,各等位基因的频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的,或者说是保持着基因平衡的。
这5个条件是:
种群大;种群中个体间的交配是随机的;没有突变的发生;没有新基因的加入;没有自然选择。
例如:
一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的,控制深颜色的等位基因是显性的。
假设有640只浅色的蛾和369只深色的蛾,群体是哈代一温伯格平衡,那么杂合子蛾的基因型频率为多少?
提示:
设显性基因频率为p,隐性基因频率为q,根据(p+q)2=p2+2pq+q2=1,
已知q2=640/(640+369)=0.63
因此,q=0.8
又因为p+q=1,所以p=l–q=1–0.8=0.2,
根据哈代一温伯格平衡,杂合子蛾在群体中应为:
2pq=2×0.8×0.2=0.32,因此,杂合子蛾的基因型频率为0.32。
2.隔离导致新物种的形成
(1)地理隔离与生殖隔离
地理隔离:
地理隔离只是地理空间上的隔离。
如由于地质变迁,一个种群分成几个小种群分布在不连续的区域,使生物不能从一个区域迁移到另一个区域,使种群间不能相遇,无法交配而不进行基因交流。
生殖隔离:
生殖隔离是指种群间个体不能交配或交配后不能产生可育的后代。
(2)地理隔离与生殖隔离在物种形成中的作用
一定的地理隔离及相应区域的自然选择,可使分开的小种群朝不同方向分化,形成各自的基因库和基因频率,产生同一物种的不同亚种。
分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。
一定的地理隔离有助于亚种的形成,进一步的地理隔离使它们的基因库和基因频率继续朝不同方向发展,形成更大的差异。
把这样的群体和最初的种群放在一起,将不发生基因交流,说明它们已经和原来的种群形成了生殖屏障即生殖隔离。
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时期。
只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生生物新类型或亚种,绝不可能产生新的物种,可见生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间真正的界线。
生殖隔离保持了物种间的不可交配性,从而也保证了物种的相对稳定性。
3.物种与种群的比较
种群
物种
概
念
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
种群是生物进化和繁殖的单位。
同一种群内的个体之间可以进行基因交流
分布在一定自然区域内,具有一定的形态结构和生理功能,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
范
围
较小范围内的同种生物的个体
分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判
断
标
准
种群具备“三同”
同一时间,同一地点,同一物种
同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能产生可育后代
主要是形态特征和能否自由分配产生可育后代
不同物种间存在生殖隔离
联
系
一个物种可以包括许多种群,如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等,形成一个个彼此被陆地隔离的种群
同一物种的多个种群之间存在地理隔离,长期发展下去可能成为不同的亚种(或品种),进而形成多个新物种
两者的关系(如图)
4.共同进化
概念:
不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是共同进化。
生物生活于复杂的环境中,任何一个物种都不是单独进化的,其必然要和其他生物发生营养关系。
在捕食与被捕食、相互帮助等关系下,它们共同发展,协同进化,增加了物种的多样性。
生物能够适应一定的环境,也能够影响环境。
生物与无机环境之间是相互影响和共同演变的。
例如:
最早的生物是厌氧的,光合生物的出现,使大气中有了氧气,为好氧生物的出现创造了前提条件。
5.生物进化理论在发展
中性学说:
大量的基因突变是中性的,自然选择对这些基因突变不起作用,这些基因经过长期积累,会导致种群间遗传物质出现较大的差别。
故本学说主张,决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,而不是自然选择。
间断平衡说:
物种形成并不都是渐变的过程,而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
【注意】物种形成与生物进化不是一回事,任何基因频率的改变,不论其变化大小如何,都属进化的范围;而作为物种的形成,则必须当基因频率的改变在突破物种的界限形成生殖隔离时,方可成立,因此隔离是物种形成的必要条件,而不是生物进化的必要条件。
6.现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较
达尔文自然选择学说
现代生物进化理论
基
本
观
点
①遗传变异是自然选择的内因
②过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料,加剧了生存斗争
③变异一般是不定向的,定向的自然选择决定着生物进化的方向
④生存斗争是自然选择的过程,是生物进化的动力
⑤适应是自然选择的结果
⑥自然选择过程是一个长期、缓慢、连续的过程
①种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变
②突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节
③突变和基因重组提供了生物进化的原材料
④自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向
⑤隔离是新物种形成的必要条件
不
同
点
没有阐明遗传变异的本质以及自然选择的作用机理,着重研究生物个体进化
从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理,强调群体进化,认为种群是生物进化的基本单位
共
同
点
都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性
[例题精讲]
[例1]已知某种群中,AA的基因型频率为30%,aa的基因型频率为26%,如果该群体的个体自交,则F1基因型AA的频率为()
A.20%B.41%C.50%D.74%
【解析】自交过程中,AA和aa基因型的个体不会发生性状分离,只有Aa基因型的个体后代会发生性状分离,分离比为:
AA:
Aa:
aa=1:
2:
1,所以F1基因型AA的频率为30%+(1-30%-26%)×1/4=41%。
【答案】B
[例2]据调查,某校高中学生中基因型的比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%),则该地区XB和Xb的基因频率分别是()
A.60%、8%B.80%、92%C.78%、92%D.92%、8%
【解析】根据基因频率的概念:
某个基因的频率=某个基因数/全部等位基因数,即:
XB的基因频率=XB/(XB+Xb)。
由于B、b只位于X上,Y上没有,男性体内只有1个X,因此只有1个此类基因(B或b);而女性体内有两个X,因此有两个此类基因(包括B或b)。
所以被调查的种群中XB的基因频率=42.32%×2+7.36%×1+46%=138%:
XB+Xb=42.32%×2+7.36%×2+0.32%×2+46%×l+4%×l=150%,
所以XB/(XB+Xb)=138%/150%=92%,Xb的基因频率=1—92%=8%。
【答案】D
[例3]镰刀型细胞贫血症是一种遗传病,隐性纯合子(aa)的患者不到成年就会死亡,可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。
但是在非洲流行恶性疟疾(一种死亡率很高的疾病)的地区,带有这一突变基因的人(Aa)很多,频率也很稳定。
对此现象的合理解释是()
A.杂合子不易感染疟疾,显性纯合子易感染疟疾
B.杂合子易感染疟疾,显性纯合子不易感染疟疾
C.杂合子不易感染疟疾,显性纯合子也不易感染疟疾
D.杂合子易感染疟疾,显性纯合子也易感染疟疾
【解析】本题考查自然选择对基因型频率的改变。
由题意知,隐性纯合子易患镰刀型细胞贫血症而死亡,aa个体被淘汰,aa频率下降,在非洲恶性疟疾流行地区,带有突变基因的个体被选择保留下来,说明杂合子具有抗疟疾感染的能力,而显性纯合子则因易感染疟疾而被淘汰,所以Aa频率稳定。
【答案】A
[例4]有关现代生物进化理论的叙述,不正确的是()
A.物种的形成都需要经过长期的地理隔离B.突变、基因重组产生生物进化的原材料
C.自然选择的实质是基因频率的定向改变D.物种形成的标志是产生了生殖隔离
【解析】物种形成的标志是产生了生殖隔离,所以说隔离导致物种的形成。
地理隔离不一定能产生新的物种,如东北虎和华南虎;基因的突变和重组为生物进化提供了可供选择的原材料;现代生物进化理论认为生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
【答案】A
[例5]16世纪末,张谦德在《朱砂鱼谱》中总结金鱼选种的经验时说:
“蓄类贵广,而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二,并作两三缸蓄之,加意培养,自然奇品悉具。
”其中“逐日去其不佳者”和“分数缸饲养”的作用分别是()
A.自然选择,地理隔离B.人工选择,地理隔离
C.自然选择,生殖隔离D.人工选择,生殖隔离
【解析】‘‘逐日去其不佳者”是人工选择,去掉不好的个体;“分数缸饲养”是指利用地理上的障碍使彼此间无法相遇而不能交配,属于地理隔离。
【答案】B
[例6]下列哪项不是生物共同进化的实例()
A.某种兰花有专门为它传粉的蛾
B.猎豹捕食斑马
C.光合作用生物出现后,为好氧生物的出现创造了条件
D.草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增
【解析】共同进化是指不同物种之间,生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,A、B、C三项均是,而D项中,狼亡鹿兴不是共同进化。
【答案】D
[评价反馈]
第一课时
1.下列关于种群的概述,错误的是()
A.生物进化的基本单位是种群
B.一个池塘中的全部鱼是一个种群
C.一个种群中的全部基因构成该种群的基因库
D.种群也是生物繁殖的基本单位
2.从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体,其中基因型为AA的个体占24%,基因型为Aa的个体占72%,基因型为aa的个体占4%,则基因A和a的频率分别是()
A.24%、72%B.36%、64%C.57%、43%D.60%、40%
3.下列关于基因频率的叙述中,错误的是()
A.基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例
B.种群中一对等位基因的频率之和等于1,其基因型频率之和也等于1
C.自然界中种群的基因频率总是在不断变化着,基因频率的变化是导致基因库变化的原因
D.自然选择是影响基因频率的唯一因素
4.一般地说,干旱条件下育成的作物品种,适于在干旱地区种植;潮湿条件下育成的作物品种,适于在潮湿地区种植。
在这里,干旱和潮湿条件所起的作用是()
A.诱发基因突变B.引起染色体变异C.选择基因型D.导致基因重组
5.下表是某种基因库中等位基因B、b,自1900年至1970年间遗传学测量数据。
下列有关由该表得出的结论中不正确的是()
A.该种群中具有B控制性状的个体不易生存
B.1900年该种群杂合子比例为0.99%
C.环境对生物的选择是通过改变基因频率实现的
D.基因型bb的个体易在生存斗争中获胜
6.滥用抗生素往往会导致细菌抗药性的产生。
(1)细菌抗药性变异的来源属于。
(2)尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因,但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染,原因在于菌群中。
(3)细菌抗药性的形成是抗生素对细菌进行的结果,其内在实质是。
(4)在抗生素的作用下,细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。
而有性生殖的生物,淘汰一个原来频率较低的隐性基因,形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代,原因是。
7.果蝇的自然群体中,第Ⅱ染色体的变化很多,现在把第Ⅱ染色体有变化的纯合子列在下面表中,试分析说明下列问题:
果蝇的第Ⅱ染色体的各种类型在不同温度中的生活力
(1)从表中可以看到,在不同温度中,第Ⅱ染色体的不同类型的生活力。
(2)在25.5℃中,的生活力最好。
在21℃中,的生活力最好。
在16.5℃中,的生活力最好。
(3)由此得出的结论是①;②。
第二课时
1.虫媒花与某些能传粉的昆虫表现出惊人的相互适应,产生这种现象的原因是()
A.种内斗争的结果B.定向变异的结果
C.种间互助的结果D.长期相互选择的结果
2.根据现代生物进化理论,判断下列说法正确的是()
A.生物进化的方向,决定于生物变异的方向
B.生物进化的过程,实质是基因频率变化的过程
C.研究物种间的差异,关键是研究它们能否交配产生后代
D.研究物种的迁徙规律,关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为
3.生物进化中自然选择的作用,主要有利于下列何种情况的生物进化()
A.幼小生物B.生物个体C.生物细胞D.生物物种
4、某些现代生物的生活方式与它们几百万年以前的祖先几乎相同,对这种现象的正确解释()
A.这些生物在几百万年的进化过程中没有变异B.它们都是进行无性繁殖的
C.这些生物的生存环境几乎没有变化D.这是变异而导致的结果
5.在一个海岛上,一种海龟中有的脚趾是连趾(ww),有的脚趾是分趾(WW、Ww),连趾便于划水,游泳能力强,分趾则游泳能力较弱。
若开始时,连趾和分趾的基因频率各为0.5,当海龟数量增加到岛上食物不足时,连趾的海龟容易从海水中得到食物,分趾的海龟则会因不易获得食物而饿死,若干万年后,基因频率变化成W为0.2,w为0.8。
请问:
(1)该种群中所有海龟所含的基因称为该种群的。
基因频率变化后,从理论上计算,海龟种群中连趾占整个种群的比例为;分趾的海龟中杂合子占整个种群的比例为。
(2)导致海龟种群的基因频率发生变化的原因是什么?
。
(3)这种基因频率的改变,是否发生了生物进化?
请简述理由。
。
(4)这种基因频率的改变,是否产生了新的物种?
请简述理由。
。
6.(2006·江苏)20世纪50年代,科学家受达尔文进化思想的启发,广泛开展了人工动、植物育种研究,通过人工创造变异选育优良的新品种。
这一过程被人们形象地称为“人工进化”。
(1)某农民在水稻田中发现一矮秆植株,将这株水稻连续种植几代,仍保持矮秆。
这种变异主要发生在细胞分裂的期。
(2)我国科学家通过航天搭载种子或块茎进行蔬菜作物的育种,用空间辐射等因素创造变异,这种变异类型可能属于、。
与诱变育种方法相比,DNA重组技术最大的特点是。
(3)若以某植物抗病高秆品种与感病矮秆品种杂交,选育抗病矮秆品种,其依据的遗传学原理是。
假设该植物具有3对同源染色体,用杂种一代花药离体培养获得单倍体,其单倍体细胞中的染色体(遗传物质)完全来自父本的概率为。
(4)“人工进化”和自然界生物进化一样,它们的实质都是。
第三课时
1.隔离在物种形成中的主要作用是()
A.使种群间的个体互不相识
B.使种群间雌雄个体失去交配机会
C.使不同种群适应不同的地理环境
D.使种群之间停止基因交流,各自向着不同的方向演变
2.下列哪项形成了新物种()
A.二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B.桦尺蠖体色的基因频率由S(灰色)95%变为s(黑色)95%
C.马与驴交配产生了骡
D.克隆多利羊
3.下列关于物种的叙述,不正确的是()
A.物种是形态上类似的、彼此能交配的、要求类似环境条件的生物个体的总和
B.物种是一个具有共同基因库的、与其他类群有生殖隔离的类群
C.区分物种有多种依据,但最主要的是看有无生殖隔离
D.不同物种的种群若生活在同一地区,也会有基因交流
4.下列有关现代生物进化理论的叙述,不正确的是()
A.突变和基因重组产生进化的原材料
B.新物种的形成必须要经过很长时间的地理隔离
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离,物种形成的标志是产生了生殖隔离
D.生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程
5.达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀,用现代进化理论解释错误的是()
A.经过长期的地理隔离达到生殖隔离,导致原始地雀物种形成现在条件下的地雀物种
B.生殖隔离一旦形成,原来属于同一物种的地雀很快进化形成不同的物种
C.这些地雀原先属于同一雀种,从南美大陆迁来后,逐渐分布在不同的岛上,出现不同的突变和基因重组
D.自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用有所差别,最终导致这些种群的基因库变得很不相同,并逐步出现生殖隔离
6.种群和物种的关系是()
A.不同的生物种群是通过自然选择而形成同一物种
B.同一物种可以形成许多不同的种群
C.种群间的个体相互交配而形成同一物种
D.一个种群中可以有一个或多个物种
7.下列有关物种的叙述正确的是()
①物种是生活在一定自然区域内的同种生物个体的总和
②物种是具有一定形态结
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