高中生物第五章生物的进化第二节生物进化和生物多样性教学案苏教版.docx

第二节 生物进化和生物多样性学习目标：1.生物进化的基本历程(按照地质年代的划分)2生物进化与生物多样性的关系3生物多样性的层次教材梳理一、生物进化的基本历程1生物进化的历程和证据2进化方向单细胞多细胞；简单复杂；水生陆生；低级高级。3依据化石和同源器官。二、共同进化与生物多样性的形成1生物多样性(1)概念：地球上所有生物、它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度。(2)种类：遗传多样性：指地球上生物所携带的遗传信息的总和。物种多样性：指生物种类的丰富程度。生态系统多样性：指地球上生态系统的组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性。(3)形成原因：生物进化。2共同进化(1)概念：任何一个物种都不是单独进化的。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，称为共同进化或协同进化。(2)意义：关系密切的生物，一方成为另一方的选择力量，通过共同进化，都能发展出互相适应的特性。3生物的五界系统(1)分类依据：生物细胞的结构特征和能量利用方式的基本差异。(2)内容：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。(3)意义：显示了生命发展史的三大阶段：原核单细胞阶段、真核单细胞阶段和真核多细胞阶段。显示了进化的三大方向：a进行光合作用的植物，为自然界的生产者。b分解和吸收有机物的真菌和细菌，为自然界的分解者。c摄食有机物的动物，为自然界的消费者等。牛刀小试一、生物进化的基本历程1植物进化的历程可以反映生物进化的哪些趋势？提示：(1)从生活环境分析：水生陆生；(2)从结构分析：简单复杂；(3)总趋势：低级高级。2了解生物进化历程的主要依据是什么？同源器官的存在能表明什么？提示：(1)了解生物进化历程的主要依据是化石。(2)同源器官的存在，表明具有同源器官的生物是由共同的原始祖先进化而来的。3试分析有性生殖生物的出现加快了生物进化速度的原因。提示：生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。二、生物进化与生物多样性的形成1阅读教材P125128，分析回答下列问题：(1)请你从分子水平分析，生物具有多样性的直接原因和根本原因分别是什么？提示：分别是蛋白质的多样性和DNA的多样性。(2)一个物种的遗传多样性与其对环境的适应有何关系？提示：一个物种的遗传多样性越丰富，它对环境的适应性就越强。(3)如图表示生物多样性的三个不同层次，你能说出、分别属于哪种层次吗？提示：、分别属于遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。2连线重难突破一、几个重要进化事件1真核生物出现后有性生殖方式的出现：使生物进化速度明显加快。2寒武纪生物大爆发：形成了生态系统的第三纪，对植物的进化产生重要影响。3原始两栖类的出现：生物的登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件。二、进化方向1代谢：异养厌氧光能自养异养需氧。2结构：原核单细胞真核单细胞真核多细胞。3生殖：无性生殖有性生殖，体外受精和发育体内受精和发育。4消化：细胞内消化细胞外消化。5呼吸：无氧呼吸有氧呼吸。特别提醒原始地球环境没有氧气，原始生命构造简单，体内无复杂的酶体系，不能将无机物合成有机物，只能从环境中摄取现成的有机物，因此原始生命是异养厌氧型。三、生物多样性及其之间的联系1遗传(基因)多样性：由于生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，进而出现了多样性。2物种多样性：基因的多样性决定了蛋白质的多样性，基因多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。3生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。四、生物多样性的形成过程 特别提醒生物多样性的形成过程，也就是生物进化的过程，在这个过程中，自然选择决定着生物的发展方向。五、共同进化与生物多样性的关系共同进化类型包含类型实例不同物种之间种间互助一种蛾与兰花种间斗争捕食猎豹和斑马寄生黏液病毒和兔子竞争作物与杂草生物与无机环境之间生物影响环境，环境影响生物地球早期无氧环境厌氧生物光合生物出现空气中有氧气需氧生物考向聚焦例1下列有关生物进化历程的叙述中，不正确的是()A随着真核细胞的出现和发展，动植物开始出现分化B地球上的鸟类和哺乳类是由古代爬行类进化而来的C真核生物通过有丝分裂和有性生殖，推进了生物进化速度D病毒结构比较简单，因此在进化上应早于细胞出现解析真核生物在结构和功能上更加完善，通过有丝分裂和有性生殖，实现了基因重组，增强了生物的变异性，推进了生物进化速度，随着真核生物的出现和发展，动植物开始出现分化，生物进化的一般规律是由简单到复杂，由低级到高级，由无细胞结构到有细胞结构，病毒必须寄生在活的细胞内，所以病毒不会早于细胞出现。答案D例2根据分类学的记载，地球上生活着的生物有200多万种，但是每年都有新种被发现。近年来在深海中，海底3 000米的深海热泉孔周围，发现了以前没有记载的生物。这就说明，生物界的物种还待人们去继续发现。请根据以上材料分析：(1)从遗传水平看，生物新性状的出现主要是由于_的结果，而进行有性生殖的生物后代的不同表现型主要是由于_的结果。(2)从进化角度看，生物物种的多样性主要是由于_。(3)现代生物学研究表明，通过_技术也可以定向创造出动植物的新品种和微生物的新类型。(4)以上研究成果，有力地抨击了特创论的观点：_。解析生物具有多样性，可以从分子水平、进化、生态等不同层次和角度进行研究。从分子水平看，蛋白质是一切生命活动的体现者，蛋白质分子的多样性直接影响生物性状表现的多样性，从生物变异的角度看，新性状的出现主要是由于基因突变的结果，基因突变是生物变异的主要来源；进行有性生殖的生物， 后代的不同性状主要是由于控制不同性状的基因重新组合，即基因重组形成的；从生物与环境的关系看，不同环境条件下，不同方向的自然选择也是生物多样性的重要原因。现代生物学通过生物工程技术可以不断改变生物遗传性状，如转基因技术、细胞融合技术等能在较短时间内创造出动植物的新品种和微生物的新类型。从以上分析可见，特创论者认为生物是由神或上帝一次性创造出来的观点是极其荒谬的。答案(1)基因突变基因重组(2)不同的环境对生物进行自然选择的结果(3)现代生物工程(或转基因技术、细胞融合技术等)(4)生物是由上帝一次性创造出来的课堂归纳网络构建填充：由单细胞多细胞由简单复杂由水生陆生由低级高级遗传多样性物种多样性生态系统多样性关键语句1中生代又称为裸子植物和爬行动物的时代，原始哺乳类和鸟类的出现，是中生代在动物进化史上的两个重大事件。2新生代，鸟类、哺乳类和被子植物得到了更大的发展；第四纪诞生了人类。3生物进化的方向是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，从水生到陆生，从低级到高级。4生物多样性的层次包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。5根据生物细胞的结构特征和能量利用方式的基本差异，将生物分为五界：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。6生命发展史的三大阶段：原核单细胞阶段、真核单细胞阶段、真核多细胞阶段。7生物进化的三大方向：进行光合作用的植物为自然界的生产者；分解和吸收有机物的真菌和细菌为自然界的分解者；摄食有机物的动物为自然界的消费者。1按照植物的进化历程进行排序()原始的种子植物原始的多细胞藻类原始的单细胞藻类原始的苔藓植物和蕨类植物A BC D解析：选C生物进化的顺序是由单细胞到多细胞，由简单到复杂，由水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。对于植物是由单细胞藻类多细胞藻类苔藓植物和蕨类植物裸子植物最高等的被子植物。2五界学说在各界生物相互关系方面，反映出真核多细胞生物进化的三大方向是指()A植物界、动物界和原生生物界B原核生物界、原生生物界和真菌界C植物界、动物界和真菌界D原核生物界、真菌界和动物界解析：选C五界学说将生物分成原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。在各界生物相互关系方面，反映真核多细胞生物进化的三大方向是指植物界、动物界和真菌界，在这一点上要注意与五界学说在生物发展史方面显示的生物进化的三个阶段区别开来。3关于生物进化与生物多样性的形成，以下说法错误的是()A生物多样性的形成经历了漫长的进化历程B消费者的出现不影响生产者的进化C生物多样性的形成是共同进化的结果D生物的进化与无机环境的变化是相互影响的答案：B4人们在三十五亿年以前的地层中，发现了古细胞化石，这些细胞的代谢类型是()A厌氧、自养 B厌氧、异养C需氧、自养 D需氧、异养解析：选B三十五亿年前的细胞，生活在一个具有还原性的缺氧的大气环境之中，周围有着丰富的有机物，那时能进行光合作用的自养型生物还没有进化出现，因此这些原始细胞的代谢类型属于厌氧异养型。5生物进化过程中，真核生物的出现使生物进化的过程大大加快了，其根本原因是()A真核生物种类多、形态多样B真核生物结构、功能复杂C真核生物通过有性生殖，增强生物的变异性D真核生物既能自养生活，又能异养生活解析：选C真核生物出现后，生物的生殖方式也由无性生殖向有性生殖方面进化，而有性生殖可使后代具有更大的生活力和变异性，从而为生物进化提供了更丰富的材料，故大大提升了进化的速度。6(广东高考)某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是()A蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向B花矩变长是兰花新物种形成的必要条件C口器与花矩的相互适应是共同进化的结果D蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长解析：选C变异是不定向的，A项错误；新物种形成的必要条件是隔离，B项错误；两种生物之间的种间互助是共同进化的结果，C项正确；蛾的口器变长是自然选择的结果，D项错误。(时间：25分钟；满分：50分)一、选择题(每小题2分，共20分)1生物的多样性不包括()A生物种群的多样性B遗传的多样性C生态系统的多样性 D物种的多样性解析：选A生物的多样性包括遗传多样性、生态系统多样性、物种多样性，其中遗传多样性是基础。2下列关于生物进化的叙述正确的是()A进化过程中霉菌比细菌出现早B进化过程中蓝藻比需氧细菌出现早C有性生殖生物比无性生殖生物进化得慢D具有羊膜的动物必定生活在陆地上解析：选B霉菌是真核生物，细菌是原核生物，真核生物的出现晚于原核生物。原始的地球没有氧气，蓝藻能利用光能，合成有机物，释放氧气，随着氧气的增多，需氧型生物开始在地球上出现。生物体通过有性生殖，实现了基因的重组，增强了生物的变异性，推进了生物进化的速度。爬行类、鸟类和哺乳类等动物具有羊膜，羊膜保证了胚胎发育的水环境，增强了动物对陆地环境的适应能力。早期的哺乳类动物逐渐演变成适应不同环境类型的哺乳动物。如鲸具有羊膜，但生活在水中。3生物多样性形成的根本原因是()A遗传信息的多样性 B蛋白质的多种多样C物种的多样性 D生态系统的多样性解析：选A生物多样性形成的根本原因是遗传信息的多样性，直接原因是蛋白质的多样性。4按照动物进化历程进行排序()原始单细胞动物古代鱼类原始两栖类原始无脊椎动物原始爬行类原始鸟类和哺乳类A BC D解析：选A生物进化的顺序是由单细胞到多细胞，由简单到复杂，由水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。5原生生物界的细胞类型和数目的特征是()细胞类型为真核细胞细胞类型为原核细胞细胞数目为单细胞或群体细胞数目为单细胞ABCD解析：选A原生生物是最简单的真核生物，该类生物可以单细胞生存， 也可以群体生存。6如果环境剧变或某种植物病害爆发，下图所示的哪种植物的生存几率最大()A栽培小麦 B栽培玉米C野生小麦 D野生玉米解析：选C由图分析可知：野生小麦的遗传多样性最为丰富，为进化提供了更多的原材料，当环境发生剧变时，更容易适应环境的变化。7下列关于生物进化与生物多样性之间关系的描述，错误的是()A两栖类起源于早期鱼类，在进化过程中逐渐形成了既适应水中生活又适应陆地生活的特点B早期的爬行类在进化过程中，都进化为适应陆地和水体等不同生活环境的现代爬行动物C鸟类起源于早期爬行类，在进化过程中出现水生、陆生和飞翔生活的种类D哺乳类起源于早期爬行类，在进化过程中出现适应淡水、海水、沙漠、森林等环境的种类解析：选B早期爬行类在进化过程中，由于变异类型不同，那些不适应环境的变异类型被淘汰了，只有适应环境变化的类型才被保留，并进化为现代爬行动物。8多选普通栽培稻是由普通野生稻进化而来的，以下叙述正确的是()A普通野生稻在进化过程中丧失了部分遗传多样性B普通野生稻的遗传变异决定了普通栽培稻的进化方向C落粒性突变对普通野生稻有利，对普通栽培稻不利D普通野生稻含有抗病虫基因，是水稻育种的有用资源解析：选AD普通野生稻在进化为普通栽培稻的过程中，经过了多次选择，许许多多的个体被淘汰，在这个过程中会有一些基因丧失；普通栽培稻的进化方向是由选择决定的，这里包括自然选择和人工选择；落粒对野生稻有利，对普通稻也有利，只是对于人类不利；许多野生植物含有抗逆性基因，有利于培养作物优良品种。9下列有关生物多样性和进化的叙述，不正确的是()A新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节B蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期共同进化形成的相互适应的特征C细菌在接触青霉素后会突变产生抗药性，在青霉素的选择作用下，具有抗药性的个体生存下来D自然选择能定向改变种群的基因频率，决定了生物进化的方向解析：选C新物种形成的一般过程中，突变和基因重组为生物进化提供原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要环节，A正确；共同进化是指生物与生物之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，B正确；细菌的抗药性突变在接触青霉素以前已经发生，青霉素只是起到了定向选择的作用，C错误；自然选择定向改变种群的基因频率，决定了生物进化的方向，D正确。10蓍草是菊科植物的一种。采集同一山坡不同海拔高度的蓍草种子，种在海拔高度为零的某一花园中，植株高度如下图所示。下列叙述中，正确的是()A原海拔高度不同的蓍草株高的差异表现出物种多样性B不同海拔高度蓍草之间不能杂交或杂交不育C研究遗传差异是否影响蓍草株高，需原海拔处的数据D图示结果说明蓍草株高的变化受到花园环境的影响解析：选C图示结果表明原海拔高度不同的蓍草种子种在海拔高度为零的同一花园中，其植株高度有明显差异，但若研究遗传差异是否影响蓍草株高，还需原海拔处的株高数据。二、非选择题(共30分)11(8分)研究地质年代表中各地层所发现的动物化石，在地层中最初出现的是水生无脊椎动物，以后依次出现了水生的鱼类，开始登陆的两栖类，登陆成功的爬行类，又由爬行类演化出鸟类和哺乳类，到新生代的第四纪才出现人类。这说明：(1)脊椎动物起源于_。(2)陆生脊椎动物是_进化而来的。(3)各类脊椎动物之间的演化顺序是_。(4)在越早形成的地层里，成为化石的生物_，在越晚形成的地层里，成为化石的生物_。这一事实说明化石是生物进化_。答案：(1)无脊椎动物(2)水生脊椎动物(3)鱼类两栖类爬行类鸟类和哺乳类(4)越简单越低等越复杂越高等最可靠的证据12(10分)下图表示几种哺乳动物的起源情况，据图回答问题。(1)图示表明，现存的各类哺乳动物具有共同的_。(2)原始的哺乳动物(A)能进化成各种不同的哺乳动物，从内在原因看是由于_，从外部原因看是因为_。(3)本图示可以很好地体现生物界的_性和_性。(4)如果改变上述动物的生活环境，具有_的动物就能在新的环境中生存下来，而_的个体则被淘汰。解析：(1)图中显示，现存的哺乳动物具有共同的原始祖先。(2)原始哺乳动物进化为各种不同哺乳动物的内在原因是生物的变异是不定向的，而外部原因则是生存环境多样化。(3)该图可显示生物界的多样性和适应性。(4)在新环境中，只有适应新环境的变异类型才能被保留下来，而不能适应新环境的变异类型则被淘汰。答案：(1)原始祖先(2)生物的变异是不定向的环境是多样化的(3)多样适应(4)适应新环境变异没有适应新环境变异13(12分)如图1显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型，A和a这对等位基因没有显隐性关系，共同决定甲虫的体色，甲虫体色的基因型和表现型如图2所示，请据图回答下列问题。(1)从图2可知，控制甲虫体色的基因是通过控制_进而控制生物性状。不同体色的甲虫体现了生物多样性中的_的多样性。(2)在种群中出现了基因型为AA的甲虫，A基因最可能的来源是_。该来源为生物进化_。AA个体的出现将会使种群基因库中的_发生改变。(3)图中箭头表示通过迁移，两个种群的基因库之间有机会进行_。由此可知，种群和种群之间不存在_。(4)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例，可以初步推测出处于工业污染较为严重的环境中的是种群_，该环境对甲虫的生存起到_作用。解析：控制甲虫体色的基因可通过控制酶的合成，控制代谢过程，进而控制生物性状，不同体色的甲虫体现了生物多样性中的遗传多样性。图1的种群中A基因的来源为基因突变。种群、间若能进行基因交流，表明尚未产生生殖隔离。在工业污染较为严重的环境中，体色较深的类型多被保留，体色较浅者，多被淘汰。答案：(1)酶的合成来控制代谢遗传(2)基因突变提供原材料基因频率(3)基因交流生殖隔离(4)选择知识归纳整合1数形结合思想在进行DNA分子中碱基比例、基因表达和DNA分子半保留复制过程中的有关计算时，可巧用数形结合思想。如：在计算DNA分子中的碱基比例时，先画出DNA分子平面结构简图(如图1所示)，其次将题目中的数量关系和图形结合，明确已知的碱基比例是占一条链的情况，还是占整个DNA分子的情况，最后在理清两条链碱基关系的基础上作答。在解答有关基因表达过程中的计算时，可结合图2，明确DNA分子中的碱基、RNA分子中的碱基、多肽中氨基酸的数量关系，并关注变化的情况，如RNA某一位置出现了终止密码子，多肽中的氨基酸必发生变化，如何变化可结合该图思考得出结论。有关DNA分子半保留复制过程中的计算可参看图3。2分解组合思想分解组合思想就是把组成生物的两对或多对相对性状分离开来，用单因子分析法一一加以研究，最后把研究的结果用一定的方法组合起来，运用数学中的乘法原理或加法原理进行计算。在遗传概率的计算中，分解组合思想大放光芒。(1)基因分离定律的三把钥匙若后代性状分离比为显隐31，则双亲一定都是杂合子(用D、d表示)。即DdDd3D_1dd。若后代性状分离比为显隐11，则双亲一定是测交类型。即Dddd1Dd1dd。若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即DDDD或DDDd或DDdd。(2)解题思路先确定此题是否遵循基因的自由组合定律。如不遵循，则不用此法。分解：将所涉及的两对(或多对)基因或性状分离开来，单独考虑，用基因分离定律的三把钥匙进行研究。组合：将分离定律研究的结果按一定方式进行组合。(3)应用求基因型、表现型种类数求患病概率当甲、乙两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，利用基因分离定律计算得知：患甲病的概率为m，患乙病的概率为n，可利用乘法原理或加法原理计算其他概率，如两病兼患的概率为mn，只患一种病的概率为m(1n)n(1m)mn2mn。3集合思想集合思想已成为现代数学的理论基础，用集合语言可以简明扼要地表述数学概念，准确、简捷地进行数学推理。在生物学的一些计算中，如能主动运用数学的集合思想去解题，对于培养我们严谨的逻辑思维能力大有裨益。(1)在人类的遗传病中，若只考虑甲病的情况，患甲病的概率为a，只考虑乙病的情况，患乙病的概率为b，两个事件互相独立，则不患甲病和不患乙病的概率分别是集合a和集合b的补集，分别用1a、1b表示，如图1所示。图2中，同时患两病的概率可看成集合a、集合b的交集。只患甲病的概率为集合a中集合ab的补集，数值aab。(集合ab是集合a的子集)(2)在基因频率和基因型频率的计算中，也可运用集合思想。以一对等位基因A、a为例，若A的基因频率为p，a的基因频率为q，则集合p、q互为补集，即pq1，图3所示。体会基因频率的动态变化，如p增加，则q减少。在图4中AA、Aa、aa三者基因型频率互为补集，即AA的基因型频率Aa的基因型频率aa的基因型频率1，留意三者的动态变化，如AA和Aa的基因型频率增加，则aa的基因型频率减少。当达到遗传平衡时，基因频率和基因型频率保持不变，为恒定值。结合图3和图4理解，图3中的p、q恒定时，图4中的AA的基因型频率p2，Aa的基因型频率2pq，aa的基因型频率q2，三者的数值恒定不变。强化针对训练1(上海高考)小麦粒色受不连锁的三对基因A/a、B/b、C/c控制。A、B和C决定红色，每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性，a、b和c决定白色。将粒色最浅和最深的植株杂交得到F1。F1的自交后代中，与基因型为Aabbcc的个体表现型相同的概率是() A1/64 B6/64C15/64 D20/64解析：选B由题可知粒色最深的植株基因型为AABBCC(6显)，颜色最浅的植株基因型为aabbcc(0显)，此外，小麦粒色还存在5显、4显、3显、2显、1显等情况。AABBCC与aabbcc杂交得到F1(AaBbCc)，F1自交后代中与Aabbcc(1显)表现型相同的有Aabbcc(1/21/41/4)、aaBbcc(1/41/21/4)、aabbCc(1/41/41/2)，合计6/64。2在阿拉伯牵牛花的遗传实验中，用纯合红色牵牛花和纯合白色牵牛花杂交，F1全是粉红色牵牛花。将F1自交后，F2中出现红色、粉红色和白色三种类