2019-2020学年高中生物 第五章 生物的进化 第一节 生物进化理论 第1课时 早期的生物进化理

第1课时早期的生物进化理论、现代生物进化理论(一)1.概述拉马克、达尔文进化学说的主要内容，并指出其贡献和局限性。2．阐明种群、基因库、基因频率的概念，并学会基因频率的有关计算规律。一、阅读教材P106～109分析早期的生物进化理论1．拉马克的进化学说(1)拉马克认为，物种是可变的，所有现存的物种，包括人类都是从其他物种演变而来的；生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势；环境变化是物种变化的原因。环境变化使得生活在这个环境中的生物，有的器官由于经常使用而发达，有的器官由于不用而退化，即“用进废退”。这种由于环境变化而引起的性状变异能够遗传下去，称为“获得性遗传”。(2)拉马克进化学说中主观推测较多，但内容颇为系统、丰富，为后来达尔文的进化学说诞生奠定了基础。2．达尔文的进化学说(1)物种是可变的达尔文发现，在南美草原的地层中发现的动物化石和现代犰狳十分相似，这说明现代生物和古代生物之间有一定的亲缘关系，地球上现存的生物都是由以前生存过的物种进化而来的。(2)生存斗争和自然选择①生物普遍具有繁殖过剩的现象，能产生大量的后代，但生物赖以生存的生活条件是有一定限度的，因此就产生了生存斗争。这种现象可以发生在生物与生物之间，也可以发生在生物与无机环境之间。②在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程就是自然选择。(3)适应是自然选择的结果①第一步：变异的产生。变异是不定向的，可以产生有利变异，也可以产生不利变异。②第二步：通过生存斗争而选择。在生存斗争中具有有利变异的个体有较大的生存机会而繁殖后代，具有不利变异的个体将被淘汰。(4)达尔文自然选择学说的局限性：不能科学地解释遗传和变异的本质，以及自然选择对可遗传的变异如何起作用等问题。二、阅读教材P109分析种群是生物进化的基本单位1．种群的概念及特点项目内容概念生活在一定区域的同种生物的全部个体特点(1)生物进化的基本单位；(2)个体间彼此交配并通过交配、繁殖将各自的基因传给后代2.种群基因库、基因频率与基因型频率(1)(2)(3)基因型频率＝某基因型个体数种群个体总数×100%判一判(1)拉马克的进化学说毫无意义。(×)(2)达尔文接受了拉马克进化学说的某些观点。(√)(3)生存斗争仅指种内斗争。(×)(4)生物进化的内在因素是生存斗争。(×)(5)达尔文的自然选择学说揭示了生命的统一性。(√)(6)种群基因库是不断变化的。(√)(7)一个种群中某基因占所有基因的比率叫做基因频率。(×)(8)达尔文认为自然选择作用于种群，使种群发生进化。(×)达尔文的进化学说在进化论的发展历程中，达尔文通过大量的观察和思考提出的进化学说无疑是一个重要的里程碑。结合教材P107～108内容完成以下探究。探究1结合下图，试用达尔文的进化学说解释长颈鹿的进化长颈鹿的祖先由于繁殖过剩而产生大量后代，超过环境承受的能力。它们都要吃树叶而树叶不够吃会产生生存斗争，又由于遗传和变异使它们有颈长和颈短的差异，颈短的因吃不到树叶而最终饿死，颈长的能吃到树叶生存下来，也就是适者生存，这样有利的变异逐代积累，导致了长颈鹿的脖子越来越长。探究2结合下图分析达尔文进化学说的理论(1)自然选择的对象：表面上，是对个体的选择，实质是直接对个体所包括的变异性状进行选择，间接选择的是相关的基因型。(2)自然选择的因素：外界环境，包括无机环境和生物环境。(3)自然选择的手段：生存斗争。(4)生物进化的内因：遗传变异。①变异是不定向的，可分为有利变异和不利变异。②遗传的作用：可使微小有利变异得以积累加强，从而形成生物新类型。(5)自然选择的结果：适者生存、不适者被淘汰。一般外界环境条件变化越剧烈，选择越频繁，生物进化速度越快。(6)自然选择和变异的方向不一定是相同的，变异为自然选择提供原材料，变异是不定向的，自然选择是定向的。达尔文进化学说与拉马克进化学说的比较拉马克进化学说达尔文进化学说区别进化原因外界环境的影响是生物进化的主要原因遗传和变异是生物进化的内因，生存斗争推动着生物的进化变异方向变异是定向的，环境和使用情况决定变异的方向变异是生物本来就有的，是不定向的适应性变异都是适应环境的有些变异适应环境，适者生存；有些变异不适应环境，被淘汰进化方向生物自身决定自然选择决定联系都认为生物都是由简单到复杂、由低等到高等逐渐进化突破1达尔文进化学说与拉马克进化学说1．下列关于达尔文的进化学说的叙述，正确的是()A．啄木鸟的长舌是经常啄食树洞中的昆虫属于“获得性遗传”B．害虫抗药性的增强，是因为在杀虫剂的刺激下，使害虫产生了抗药性，并将此性状遗传给后代，并在后代中得到积累和加强C．洞穴中的盲鱼是“用进废退”D．狼和鹿都很敏捷、善跑，这是在长期进化过程中相互选择的结果解析：选D。啄木鸟的长舌是自然选择的结果，不是“获得性遗传”；害虫抗药性的增强及洞穴中的盲鱼在暗处生存，不是药物、黑暗刺激使其产生定向变异或“用进废退”的结果，而是在该环境下有利于其生存的基因得到保存、积累并加强的结果。突破2达尔文的进化学说2．如图是长期使用一种农药后，害虫种群密度变化曲线图。根据达尔文进化观点下列叙述不正确的是()A．a点种群中存在很多种变异类型，这是变异不定向的表现B．a～b的变化通过生存斗争实现C．b～c是逐代积累加强的结果D．农药对害虫抗药性变异的定向选择，使害虫产生了抗药性解析：选D。a点种群中存在很多变异类型，这是变异不定向的表现，其中可遗传的变异为生物进化提供原材料，A项正确；生存斗争的结果是适者生存，在开始使用该农药时，害虫通过生存斗争，抗药性弱的个体在生存斗争中被淘汰，而抗药性强的个体在生存斗争中存活下来并繁衍，使得抗药性逐代积累加强，害虫的种群密度不断增加，B、C项正确；变异是不定向的，变异发生在自然选择之前，先有了各种类型的变异，才能选择出适应环境的变异，D项错误。自然选择学说中有关“变异”的分析(1)环境因素的作用会提高突变的频率，但任何情况下变异都是不定向的，所以环境不能起到定向诱导变异的作用，它的作用是对不定向的变异进行定向选择。(2)在运用达尔文自然选择学说分析问题时，要注意“变异在前，选择在后”的思路。种群是生物进化的基本单位现代生物综合进化论认为种群是生物进化的基本单位，结合教材P109内容完成下面的探究。探究1下图是连云港花果山的猴子，结合此图理解种群的概念像这样在一定时间内生活在一定区域的同种生物的全部个体称为种群。种群内的个体不是机械地集合在一起，而是通过交配、繁殖将各自的基因传给后代。所以，种群是生物生殖和进化的基本单位。探究2结合教材完成基因库的相关问题(1)一个生物种群中全部个体所含有的基因总和称为该种群的基因库(遗传组成)。(2)旧个体所携带的基因随着旧个体的死亡而丢失，新个体的出生又可能携带着通过突变产生的新基因，所以种群基因库的组成是不断变化的。探究3分析下图，掌握基因频率与基因型频率的计算如图所示，某家蚕种群中决定蚕茧为黄色的基因为D，决定蚕茧为白色的基因为d。从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为DD、Dd和dd的个体分别是30、60和10个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因，那么，这100个个体共有200个基因。请分别计算DD、Dd、dd基因型频率以及D、d的基因频率。提示：①基因型频率分别为：DD＝30÷100＝30%，Dd＝60÷100＝60%，dd＝10÷100＝10%。②计算D、d基因频率的方法方法一：D基因的数量是2×30＋60＝120个；d基因的数量是2×10＋60＝80个；D基因的频率为120÷200＝60%；d基因的频率为80÷200＝40%。方法二：D基因的频率为30%(DD)＋1/2×60%＝60%；d基因的频率＝1－60%＝40%。基因频率和基因型频率的计算方法(1)已知基因型的个体数计算基因频率某基因频率＝该基因总数该基因及其等位基因总数×100%。(2)已知基因型频率计算基因频率设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：PA＝2n1＋n22N＝n1N＋12×n2N＝PAA＋12PAaPa＝2n3＋n22N＝n3N＋12×n2N＝Paa＋12PAa由以上公式可得出结论：一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋12杂合子的基因型频率。(3)理想条件下的基因频率和基因型频率的计算①理想条件(遗传平衡定律)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一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着遗传平衡的。这5个条件是：a．种群是极大的；b．种群中个体间的交配是随机的；c．没有突变发生；d．没有新基因加入；e．没有自然选择。②基因频率与基因型频率的关系设某对等位基因为Aa，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则：a．任何一个位点全部基因频率之和等于1，即p＋q＝1。b．在某群体中，某一基因型在所有个体中所占的比例为基因型频率，各基因型频率之和也等于1，即p2＋2pq＋q2＝1。c．某基因型频率等于该基因型各个基因频率之积，具体见下表：雄配子雌配子A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)即：AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。(4)X染色体上基因的基因频率的计算Xb的基因频率＝XbXB＋Xb×100%。突破1种群与基因库1．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是()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．基因突变可以改变基因库的组成解析：选C。基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库中的全部基因，A正确，C错误。种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，应代代相传，B正确。可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。突破2基因频率与基因型频率的计算2．某植物种群中，r基因纯合的个体不能存活。已知该种群的基因型分别为YYRR、YyRR、yyRR、YYRr、YyRr、yyRr，它们的基因型频率依次为30%、20%、20%、10%、10%、10%。计算Y和y的基因频率依次为()A．55%和45%B．45%和55%C．27.5%和22.5%D．22.5%和27.5%解析：选A。由于基因频率是该基因占所有等位基因数的比例，而与非等位基因无关，YY占40%，Yy占30%，yy占30%，所以Y的基因频率为40%＋30%×1/2＝55%，y的基因频率为45%。3．金鱼的一对相对性状由一对等位基因(A、a)控制，其中a基因在纯合时使胚胎致死(aa、XaXa、XaY等均为纯合子)。现取一对金鱼杂交，F1金鱼共67只，其中雄性金鱼21只，则F1金鱼自由交配所得F2成活个体中，a基因的频率为()A．1/8B．1/6C．1/11D．1/14解析：选C。由题意知，一对金鱼杂交，F1金鱼共67只，其中雄金鱼21只，雌性个体∶雄性个体≈2∶1，说明金鱼的这一对等位基因位于X染色体上，亲本的基因型为XAXa、XAY，F1中，雌性个体的基因型为XAXa、XAXA，产生卵细胞的基因型及比例是：XA∶Xa＝3∶1，雄性个体的基因型为XAY，产生的精子的基因型及比例是XA∶Y＝1∶1，因此F1金鱼自由交配所得F2的基因型及比例是：XAXA∶XAXa∶XAY∶XaY＝3∶1∶3∶1，其中XaY死亡，所以成活个体中XAXA∶XAXa∶XAY＝3∶1∶3；Xa的基因频率＝1÷(3×2＋1×2＋3)＝1/11。(1)基因频率往往根据基因型频率来计算，而基因型频率的计算又遵循遗传的基本定律。(2)随机交配时，基因频率、基因型频率均不变；自交时，基因频率不变，基因型频率变化。(3)当新的个体加