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2课时 现代生物进化理论

第2课时现代生物进化理论(二)及生物进化理论发展的意义1.说明现代生物进化理论的主要内容。(重点)2.探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。(重点)3．解释生物进化及新物种的形成。(难点)一、阅读教材P110～115分析现代生物进化理论1．现代综合进化论(1)突变和基因重组产生进化的原材料①可遗传变异的来源基因重组基因突变染色体变异统称为突变②可遗传变异是生物进化原材料的原因可遗传变异的形成基因突变产生等位基因通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型③生物进化过程的实质是种群的基因频率发生变化的过程。(2)自然选择决定生物进化的方向通过自然选择保留有利变异，利于个体生存和繁衍后代，使生物向着适应环境的方向发展。自然选择也是种群基因频率发生改变的一个重要因素。在自然选择作用下，种群的基因频率会发生定向改变，最终引起生物朝着一定的方向不断进化。(3)隔离是物种形成的必要条件①物种的概念：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态下能够相互交配并能繁殖可育后代的一群生物个体。②隔离a．概念：不同种群的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。b．常见类型项目类型发生范围结果生殖隔离不同物种间不能自由交配或交配后不能产生可育后代地理隔离同一生物使种群间不能发生基因交流2.分子进化的中性学说(1)生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。每种生物的信息大分子都有一定的进化速率。(2)DNA分子产生的突变大部分是中性的。中性突变对生物的生存既无利也无害，当这些中性突变随机地遗传漂变，经过日积月累后会积少成多，使同种生物的不同种群间出现巨大的差异，形成不同的物种。当积累的中性突变导致生物性状出现差异之后，自然选择才会发生作用，造成表现型进化。二、阅读教材P115分析生物进化理论发展的意义1．生物进化理论的创立和完善，对现代生物科学的发展具有重要意义。2．生物进化理论所揭示的原理，有助于人类从事控制和改造生物的实践活动。3．生物进化理论为辩证唯物主义的自然观和科学的世界观奠定了生物学基础。判一判(1)物种是生物进化的基本单位。(×)(2)只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料。(×)(3)基因突变和染色体变异都属于突变。(√)(4)生物进化的实质是种群基因频率的改变。(√)连一连生物进化的实质与可遗传变异和自然选择的关系结合教材P110～111内容完成以下探究。探究1分析下面材料，理解自然选择与生物进化方向的关系桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制，黑色S对浅色s是显性。1870年桦尺蛾的基因型频率为SS10%、Ss20%、ss70%，在树干变黑这一环境条件下(假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存)，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，将以后的2～4年内，桦尺蛾种群每年的基因型频率、基因频率以及变化特点填入下表：第1年第2年第3年第4年变化特点基因型频率SS10%11.5%13%14.6%升高Ss20%22.9%26%29.3%升高ss70%65.6%61%56.1%降低基因频率S20%23%26%29.3%升高s80%77%74%70.7%降低(1)在树干变黑之前，浅色的桦尺蛾具有保护色，浅色个体的比例高，s基因是有利基因，基因频率高；在树干变黑之后，黑色的桦尺蛾具有保护色，黑色个体的比例高，S基因是有利基因，基因频率高。环境的变化导致基因频率的改变。(2)环境直接选择的是桦尺蛾的表现型，最终选择的是基因型。探究2结合下图理解生物进化的实质(1)变异是不定向的。(2)生物进化的实质是基因频率的改变。自然选择会使基因频率发生定向改变，从而保留对个体生存和繁衍后代有利的变异，使生物向着适应环境的方向发展。可见，自然选择决定生物进化的方向。1．理解“突变”的含义(1)可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变、基因重组和染色体变异都能产生新的基因型，但只有基因突变能产生新的基因(等位基因)。(2)突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。(3)基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。(4)生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。2．可遗传的变异为生物进化提供了原材料每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但由于每个生物个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程。因此，突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。同时，突变→等位基因→基因重组→大量的变异。可见，突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。3．影响种群基因频率因素的分析，归纳如下：突变和基因重组产生了生物进化的原材料自然选择通过对表现型的选择，选择某些基因，可以改变种群的遗传构成，使生物向适应环境的方向进化遗传漂变群体越大漂变越小，可忽略不计。群体越小，漂变的效应越明显。一般认为，漂变可造成不同种族或不同物种间的一些非适应性性状的差异4.自然选择决定生物进化的方向5．理解“自然选择”的含义(1)选择的对象①表面对象：生物的变异性状；②实质对象：控制性状的基因。(2)选择的结果①从生物性状上看，生物朝着一定的方向进化，形成生物的适应性；②从实质上看，种群基因频率发生改变。1．家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。下表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。家蝇种群来源敏感性纯合子(%)抗性杂合子(%)抗性纯合子(%)甲地区78202乙地区64324丙地区84151下列叙述正确的是()A．上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果B．甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%C．比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高D．丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果解析：选D。由题意可知通道蛋白的改变是因为一个亮氨酸替换为苯丙氨酸，应是碱基对替换的结果，故A错误。甲地区抗性基因频率是2%＋20%/2＝12%，故B错误。比较三地区抗性基因频率，甲是12%，乙是20%，丙是8.5%，但不能说明乙地区抗性基因突变率最高，故C错误。丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果，故D正确。基因频率、基因型频率与生物进化的关系(1)生物进化的实质是种群基因频率的改变。(2)基因型频率改变，基因频率不一定改变，生物不一定进化。2．如图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a基因频率的变化情况，下列说法错误的是()A．环境条件发生变化后，使生物产生适应性的变异B．P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率均为50%C．Q点表示环境发生了变化，A基因控制的性状更适应环境D．在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变解析：选A。变异本身是自发产生的，变异发生后，在自然(环境条件)选择下，适应性的变异被选择保留下来，导致种群的基因频率发生定向改变。P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率相等，均为50%。Q点后A基因频率增大，表示环境发生了变化，A基因控制的性状更适应环境。进化中的“定向”与“不定向”(1)变异是不定向的。(2)自然选择是定向的。(3)种群基因频率的变化是定向的。(4)生物进化是定向的。物种的形成隔离是物种形成的必要条件。结合教材P112第二段～P113内容完成以下探究。探究1分析下面材料，理解物种的含义一般情况下虎和狮子是不可能相遇的，也不能自然杂交，下面是在动物园里生产的虎狮兽，但虎狮兽不育。(1)据此分析，虎狮兽不是(填“是”或“不是”)一个新物种，原因是：①虎和狮子杂交不是在自然状态下完成的；②虎狮兽不育，不能产生可育后代。(2)可见，物种是分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能特征，在自然状态下能够相互交配并且繁殖出可育后代的一群生物。探究2分析下图的进化过程，理解物种形成的渐变模式一个种群――→地理隔离多个小种群――→多种因素(突变、重组、选择、漂变等)种群基因频率定向改变―→亚种――→出现生殖隔离新物种。此种物种形成方式是长期地理隔离导致生殖隔离的产生，是一种渐变式物种形成方式。探究3观察下图，区分生殖隔离与地理隔离(1)图1中东北虎和华南虎之间由于地理障碍，导致种群间不能发生基因交流属于地理隔离。(2)图2生活在同一片草原上的马和驴生下骡，骡是不育(填“可育”或“不育”)的，所以二者之间存在生殖隔离。可见，不同物种之间一般不能(填“能”或“不能”)交配，即使能交配也不能产生可育后代的现象，称为生殖隔离。(3)物种形成的过程：一般来说，是经过长期的地理隔离最终可能导致生殖隔离。(1)种群与物种的关系是什么？提示：一个物种可由在不同区域的多个种群组成。(2)新物种的形成都是经过长期的地理隔离最终导致生殖隔离吗？举例说明。提示：不都是。例如：①骤变式——无地理隔离而产生生殖隔离(此种方式多见于植物)，如：物种A×物种B――→杂交杂种植物――→染色体加倍异源多倍体。②人工创造新物种——通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蔗—萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。物种形成的两种方式和三个环节(1)物种形成的两种方式①渐变式(如下图)②骤变式物种的形成主要是由异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一出现可以很快形成生殖隔离(如下图)。此外还可利用远缘杂交和染色体加倍的原理人工创造新物种，如八倍体小黑麦。(2)三个环节①突变和基因重组产生进化的原材料；②自然选择决定生物进化的方向；③隔离导致物种形成。三者关系如下图：突破1两种隔离类型1．下列关于隔离的叙述，正确的是()A．新物种形成的标志是产生生殖隔离B．新物种形成的标志是产生地理隔离C．地理隔离一定导致产生生殖隔离D．生殖隔离的形成必须经过地理隔离解析：选A。生殖隔离的形成是新物种形成的标志，A正确、B错误；地理隔离能使种群基因库产生差别，产生进化，但不一定导致生殖隔离，C错误；生殖隔离形成不一定经过地理隔离，D错误。隔离是新物种形成的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。(1)地理隔离是指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。(2)生殖隔离是指由于各方面的原因，使亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配，即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的现象。总之，新物种的形成不一定会经过地理隔离，但一定会经过生殖隔离。突破2物种形成与生物进化2．如图所示为种群与物种的关系图解，关于它们的叙述不正确的是()A．由图中可以看出，一个物种可以有很多种群，这些种群间只是因为地理隔离，阻碍了基因交流B．若物种2是由物种1形成的，则物种1一定进化了C．物种1形成物种2的必要条件是地理隔离D．若种群1与种群2的基因频率都发生了改变，则这两个种群都在进化解析：选C。同一物种的不同种群间不存在生殖隔离，只是因为地理隔离阻碍了基因交流，若没有地理隔离，同一物种的不同种群仍可完成基因交流，A正确；种群基因频率的改变达到生殖隔离，则进化为不同的物种，故物种2与物种1相比一定发生了基因频率的改变，故一定进化了，B正确；由地理隔离达到生殖隔离，是物种形成的常见形式，但不是唯一形式，物种形成的必要条件是生殖隔离，C错误；判断是否进化的标准是看基因频率是否发生改变，D正确。物种形成与生物进化的区别和联系项目物种形成生物进化标志生殖隔离出现基因频率改变变化后生物与原生物关系属于不同物种仍属于同一物种二者联系①生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种形成；②新物种形成则说明生物进化了核心知识小结[网络构建][关键语句]1.种群．．是生物进化的基本单位，进化的实质是种群基因频率