山东省枣庄市第八中学高中生物 7.2.1 种群基因频率的改变与生物进化教案 新人教版必修2

种群基因频率改变与生物进化教学流程教学环节教师活动学生活动设计意图目标展示阅读导学案，展示本节课的知识目标、能力目标和情感态度和价值观目标。阅读教学目标，了解本节课学习内容展示教学目标，让学生了解本节课教学内容。教学目标知识目标1．解释种群、种群基因库、基因频率的概念。2．运用数学方法讨论种群基因频率的变化和相关计算。3.说明突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。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。情感态度和价值观目标形成生物进化的观点重点1．基因频率的概念。2．突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。难点1．基因频率的概念和计算方法。2．自然选择在生物进化过程中的作用。知识点1．种群、种群基因库、基因频率的概念。2.突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用考试点1．种群及与之有关的概念剖析。2.有关基因频率和基因型频率的计算。能力点基因频率的概念和计算自主探究点1.哈代一温伯格平衡(遗传平衡定律)2.X染色体上基因的基因频率计算易错易混点基因库、基因频率和基因型频率训练点1．种群及与之有关的概念剖析。2.有关基因频率和基因型频率的计算。拓展点1.哈代一温伯格平衡(遗传平衡定律)2.X染色体上基因的基因频率计算教法与学法1．教师讲述、启发与学生阅读、思考、探究相结合。2.学案导学教学模式学案导学教具多媒体课件、学案复习回顾达尔文的自然选择学说1、主要内容⑴——选择的基础⑵——选择的手段⑶——进化的内因⑷——选择的结果2、历史局限①对于的本质，自然选择对遗传和变异如何起作用，不能作出本质上的阐明。②对生物进化的解释局限于水平③不能很好地解释等现象。学生回顾填写学案温故知新过渡板书随生物科学生物的发展对自然选择学说的发展体现在哪三个方面？聆听学生的回答，之后引导学生：从这节课开始我们一起学习以自然选择学说为核心的现代进化理论的主要内容。一、种群基因频率的改变与生物进化学生结合第一节内容简要回答1.从性状水平深入到基因水平，认识到遗传变异的本质。2.获得性遗传被多数学者所摈弃。3.以种群为单位研究进化的问题发现自然选择学说中某些观点与现代遗传学所揭示出的遗传和变异本质之间的矛盾，体会对自然选择学说的修正是必然的。（一）种群1.种群的概念设问：怎样的一群生物个体可以称为种群呢？引导学生自学引课本114页内容，完成学案对应内容：理解种群概念要把握：（1）两个要素“同种”“全部”；（2）两个条件：时间和空间即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间种群是不存在的。例如我们北方的燕子种群不能说什么季节都有。（3）种群个体不是机械的集合在一起，而是通过种内关系组成的一个有机整体，个体间能彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。及时巩固1、下列哪项属于种群（）A、枣庄市的全部的鲤鱼B、一块稻田里的所有昆虫C、卧龙保护区中的全部大熊猫D、一间屋中的全部的蟑螂学生总结：【种群】是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。选C点评：A项全市表面看是同一区域但鲤鱼并不是都能自由交配的，因此不是一个种群D项蟑螂只是俗通过实例分析归纳种群的概念。帮助学生更好的理解把握种群这一概念。通过设置及时巩固引导学生准确理解种群概念中的“一定区域”，“同种生物”。过渡2.种群的地位3.基因库基因频率课件投影：人们为什么要提出“种群”这一概念？种群是生物进化的基本单位，也是繁殖的基本单位。讲述：自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。性状是由基因控制的，研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化呢？由此人们提出基因库和基因频率的概念。什么是基因库？基因频率的含义是什么？（安排学生阅读教材）给出假设情况让学生尝试计算基因频率：例1.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的个体分别是30、60、10个，那么A、a的基因频率是多少？归纳规律：1、已知基因型的个体数计算基因频率该基因总数某基因频率=*100%该基因全部等位基因数P115思考与讨论：用数学方法讨论基因频率的变化某昆虫种群中，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%，假设昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择没有起作用，基因没有突变，根据孟德尔的分离定律试计算：亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)子代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子代基因频率A(60%)a(40%)1、（1）A配子占60%，a配子占40%。引导学生思考并计算A基因频率和a基因频率是多少？归纳规律：2、已知基因型频率求基因频率A基因频率=AA%+1/2Aa%a基因频率=aa%+1/2Aa%称并不是同一物种常见的大约有10种，同一室内就可能有2种，因此也不能确定是一个种群。学生阅读教材，找出基因库和基因频率的概念，并写在学案上。学生计算，介绍计算结果和方法。A60%a40%学生计算，派代表带黑板写出结果。使学生初步认识种群是生物进化的基本单位。使学生初步认识种群基因库和基因频率。使学生学会方法一、已知基因型的个体数情况下计算基因频率的方法。使学生学会方法二、已知基因型频率情况下计算基因频率的方法。拓展1哈代一温伯格平衡(遗传平衡定律)引导学生思考（2）子代基因型频率：结合自由交配的条件运用配子法计算雄配子雌配子A60%a40%A60%AA36%Aa24%a40%Aa24%aa16%AA占36%；Aa占48%；aa占16%。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，亲代配子比率子代基因型频率则：(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：种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择没有起作用，基因没有突变。学生活动将99页9题（3）（4）做完♀♂A(p)a(q)A(p)AA(p2)Aa(pq)a(q)Aa(pq)aa(q2)学生通过计算与A配子，a配子所占比例相同，进一步总结已知基因型频率情况下计算基因频率的方法。学生运用配子法计算学生做笔记学生用第二种方法计算子代种群基因频率（3）子代种群的基因频率：A占65%；a占35%。（4）2%。引导学生小结第三种方法利用哈代一温伯格平衡计算基因频率学会计算基因频率和基因型频率，使学生发现基因频率和基因型频率的变化。解惑及时巩固2.在某一群体中调查得知，隐性性状为16%，该性状不同类型的基因型频率是多少？（按AA、Aa、aa排列）A．36%48%16%B．40%36%16%C．16%48%36%D．16%36%48%分析：题中信息非常少不能用基因频率计算的前两种方法，因此利用平衡定律解题。提示：设显性基因频率为p，隐性基因频率为q，已知q2=16%因此，q=40%又因为p+q=1，所以p=l–q=1–40%=60%，根据(p+q)2=p2+2pq+q2=1，AA=p2=（60%）2=36%Aa=2pq=2*60%*40%=48%aa=q2=（40%）2=16%学生在讨论中提出自己的疑问：例1及课本115页思考讨论1为什么不能直接对隐性性状的基因型频率开方求隐性基因频率？针对学生的这个疑问我们看115页思考讨论2.对一个自然界的种群来说这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？引导学生思考后自己悟出三种计算基因频率的方法适用条件不同，能用定义法及基因型频率计算出基因频率的，就不用第三种方法哈代一温伯格平衡定律计算。学生分析后运用第三中方法解题选A学生在讨论中提出自己的疑问：例1及课本115页思考讨论1为什么不能直接对隐性性状的基因型频率开方求隐性基因频率？学生讨论后举例比如自然界普遍存在迁入迁出，自然选择必然有部分个体被淘汰，存在基因突变会产生新的基因，因此自然种群一般不遵循哈代一温伯格平衡定律也就不能用这个方法计算检测学生的理解程度及时发现学生的疑问，恰当的引导让学生的思维深度更上一个层次。课堂生成的问题恰当的运用及时引导可以达到很好的教学效果。拓展2X染色体上基因的基因频率计算例2.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A、4.4%B、5.1%C、6.8%D、10.2%教师引导：本题属于已知基因型的个体数计算基因频率，套公式Xb=Xb/(XB+Xb)X100%点拨：与常染色体的不同之处在于男性只有一个X即分母不同，其余计算相同。学生通过计算有的选B有的选C通过教师的点拨学生再次进行计算选C体验X染色体上的基因频率的计算方法。（二）突变和基因重组产生进化的原材料解惑过渡：对自然界的种群来说，哈代—温伯格平衡的五个条件不可能同时都成立。基因突变总会发生。变异是普遍存在的，自然界种群的基因频率改变是必然的。1、回忆变异类型_不可遗产的变异_变异__基因突变__可遗传的变异_染色体变异__基因重组__在三种可遗传变异中，基因突变和染色体变异可以统称为突变。提醒：此后做题尤其是关于进化方面的题注意基因突变与突变不同，是一个易错点。2、所有的变异都能导致基因频率的变化吗？教师结合学生回答，不断质疑、启发引导。3、突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？为什么？学生会对基因重组改变基因的频率不理解。举例说明：人有23对染色体，男性可以产生223种精子，女性可以产生223种卵细胞，即使不考虑基因突变要保证一对夫妇的子女中有两个所有基因完全相同，则子女的个数至少为多少？学生计算出246+1个后，引导学生思考女性的卵细胞大概有四百到五百个，即使这些卵细胞全部形成受精卵并全部出生也远远小于246+1，因此由于个体后代数量的不同，一部分基因型并为在子代出现故基因重组也能改变种群的基因频率。4、在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？例如：每个果蝇约有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)，请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少?群体中基因突变数是2*107_这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。而且突变的有利或有害并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。5、突变和基因重组产生的变异有方向吗？由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此学生回答变异类型学生讨论，发表看法，回答出：只有可遗传的变异才能导致基因频率的改变。学生回答出不一样。因为只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率。基因重组可以增加基因型的种类。学生通过教师的引导导理解基因重组也能改变种群基因频率。学生阅读教材有关内容回答。让学生知道变异是普遍存在的，自然界种群的基因频率改变是必然的。复习变异类型，为进一步讨论变异对进化的作用奠定基础使学生理解，只有可遗传的变异才能影响种群基因组成，导致基因频率的改变。理解突变和基因重组的区别。使学生理解突变和基因重组都是随机的、不定向的，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。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。过渡：生物的进化方向是谁决定的？（三）自然选择决定生物的进化阅读“探究”中的资料，提出探究探究问题桦尺蠖种群中S基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？探究：自然选择对种群基因频离变化的影响目的要求：学