第2节现代生物进化理论的主要内容的教案

1第2节现代生物进化理论的主要内容的教案一、教学目标：知识目标：（1）解释种群、种群基因库、基因频率等概念。（2）说明现代生物进化理论的主要内容。（3）举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。情感态度与价值观：形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。能力目标：（1）运用数学方法讨论种群基因频率的变化。（2）运用生物进化观点解释一些生物现象。二、教学重点和难点：1、教学重点：（1）种群、物种、基因频率、隔离等概念。（2）突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用。2、教学难点：（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。三、教学方法：问题导学法、讲授法、直观法四、教学时数：3节五、教学过程：一、种群基因频率的改变与生物进化(一)种群是生物进化的基本单位1.什么叫做种群？生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代.练一练，以下属于种群范畴的是：A一个池塘中的全部鲤鱼；B一个池塘中的全部鱼；C一片草地上的全部植物；D一块草地上所有的昆虫2、基因库：一个种群的全部个体所含的全部基因每一个种群都有它的基因库，种群的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传过程中保持和发展。3、基因频率：某个基因占全部等位基因数的比例4.基因频率的计算：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？（1）某种基因的基因频率=此种基因的个数/种群中该对等位基因的总数此种基因的个数=纯合子个体数X2＋杂合子个体数/种群中该对等位基因的总数=个体总数X2（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。A=AA+½Aaa=aa+½Aa5、基因型频率：是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例。AA＝AA/(AA+Aa+aa)Aa＝Aa/(AA+Aa+aa)aa＝aa/(AA+Aa+aa)2练习：1、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%，基因A和基因a的频率分别是（D）A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%40%2、已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人;褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为AA0.64和0.36B0.36和0.64C0.50和0.50D0.82和0.183、对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人、携带者52人；820名男生中有患者65人，那么该群体中色盲基因的频率是(C)A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%思考与讨论：用数学方法讨论基因频率的改变假设讨论题2中的群体满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）⑤也没有基因突变和染色体变异。(1)计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率亲代子一代子二代子三代基因型频率AA30%30%30%30%Aa60%60%60%60%aa10%10%10%10%基因频率A60%60%60%60%a40%40%40%40%（2）分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？（3）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第⑤点假设成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：卵子精子A=60%a=40%A=60%AA=36%Aa=24%a=40%Aa=24%Aa=16%遗传平衡定律：p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2思考:如果该种群随机交配，子代的基因频率又会如何变化呢？3练习：1、在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该种群的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为：（A）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.362、某种群中，AA的个体占25％，Aa的个体占50％，aa的个体占25％。若种群中的个体自由交配，且aa的个体无繁殖能力，则子代中AA：Aa：aa的比值是（B）A．3:2:1B．4:4:1C．1:1:0D．1:2:13、（09广东20）某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是（A）A．10/19B．9/19C．1/19D．1/2解析：常染色体显性遗传病，丈夫正常，为隐性纯合子，假设基因型为aa，妻子患病，基因型为AA或Aa，发病率为19%，可知正常概率为81%，a基因频率为9/10，可推出妻子为AA的概率为1%/19%=1/19，Aa的概率为2×9/10×1/10/19%=18%/19%=18/19。与正常男性婚配，子女患病的几率为1/19+18/19×1/2=10/19（二）突变和基因重组产生进化的原材料基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。4变异的类型：不可遗传的变异（基因频率没变化，生物不可能进化）可遗传的变异基因重组基因突变染色体变异突变自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？2×104×10－5×108=2×107个体种群“探究自然选择对种群基因频率的影响”自然选择可以使种群的基因频率定向改变现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%13.1%14.7%Ss20%22.9%26%29.2%ss70%65.6%60.9%56.1%基因频率S20%23%26.1%29.3%升高s80%77%73.9%70.7%降低(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型5(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因（三）、自然选择决定生物进化的方向1、从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似，较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。2、从微观（基因）来看进化过程为：淘汰不利变异的基因，保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。原因：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因。结果：使基因频率定向改变。结论：自然选择决定生物进化的方向变异是不定向的，自然选择是定向的.练习：1．现在许多学者认为，生物进化的基本单位是（C）A．生物个体B．同种生物的全部个体C．种群D．生活在一起的全部生物2．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是（C）A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因D.基因突变可改变基因库的组成3.以下属于种群范畴的是：（A）A．一座山上所有的马尾松B．一块草地上所有的昆虫C．一个池塘内所有的鱼类D．一个公园内所有的树木二、隔离与物种的形成（一）物种的概念1、物种：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，称为一个物种。2.不同物种特点：一般不能交配，即使交配成功，也不能产生可育的后代。（生殖隔离）3、生殖隔离:不同物种之间不能相互交配或交配后产生不可育的后代。4、地理隔离：同一种生物由于地理上的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。（二）隔离在物种形成中的作用1、隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。加拉帕戈斯群岛的地雀形成例子原始地雀分布于不同岛屿上（地理隔离）各地雀种群出现不同突变和基因重组不同种群间无基因交流不同种群基因频率发生不同变化各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异长此以往，不同种群基因库形成明显差异最终产生生殖隔离，物种形成2、物种的形成：物种形成的方式有多种，地理隔离在物种形成中起着促进性状分歧的作用，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。新物种形成的标志：生殖隔离因此隔离是物种形成的必要条件。由地理隔离发展到生殖隔离是大多数物种形成的基本因素，生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的就形成了不同的物种。3、物种形成的基本环节是：1）突变和基因重组——提供进化的原材料；62）自然选择——基因频率定向改变，决定进化的方向；3）隔离——物种形成的必要条件练习：1、隔离是形成新物种的,常见的隔离类型有隔离和隔离,通常经过长期的隔离常可达到隔离。不同的地雀种群之间，一旦发生了隔离，就不会有交流了。2、下列关于隔离的叙述，不正确的是：（B）A、阻止了种群间的基因交流；B、对所有的物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离3、鉴定牧场的马和由国外赠送返回原产地放养的野马是两个物种的主要依据是（C）A、野马比牧马更善于奔跑B、野马与牧马存在地理隔离C、野马与牧马存在生殖隔离D、野马比牧马更适应野生环境4、物种形成的基本环节是①突变②过渡繁殖③自然选择④生存斗争⑤生殖隔离⑥地理隔离⑦基因重组（A）A.①③⑤⑥⑦B.①②③④⑤C.①③④⑤⑥D.②③④⑥⑦五、共同进化与生物多样性的形成1、共同进化：不同物种间共同进化；生物与无机环境之间的相互影响和共同演变2、生物多样性的形成：生物多样性的内容：基因多样性；物种多样性；生态系多样性教学反思：（1）培养了学生的创新意识和合作精神。在研究性学习过程中，通过学生自己设计、操作、分析实验，将课下活动与课上学习相结合，使学生有了充分表现自己、发挥自己想象力、创造力的时间和空间。学生通过小组讨论互相帮助，互相启发，在讨论中碰撞出创造思维的火花，体会了相互合作的重要性和必要性。（2）训练了科学研究的基本方法和思维过程。研究性学习让学生从身边熟知的、感兴趣的事物和现象入手提出问题，以个人或小组合作的方式进行探究研讨，亲身体验了应用科学方法解决问题的过程。（3）加强了学生个性的发展。在研讨活动中，学生可提出不同的设计方案和结果，鼓励学生开展讨论，各抒己见，大胆质疑，体现了研究性学习培养科学态度、求新、求异精神的主旨。（4）教学效果良好。研究性学习充分体现了学生在学习中的主体作用，有助于学生养成独立思考、积极探究、勇于表达的学习习惯。7