.高中生物 5.1生物进化理论的发展课件 苏教版必修2

第一节生物进化理论的发展 课程标准1 说明现代生物进化理论的主要内容 2 探讨生物进化观点对人们思想观念的影响 课标解读1 概述现代达尔文主义及分子进化的中性学说 2 用现代达尔文主义的主要理论解释物种的形成 3 比较生物进化与物种形成 地理隔离与生殖隔离 1 对达尔文学说的评价 现代达尔文主义 物种是 可变的 和自然选择适应是 的结果 1 达尔文学说的三个观点 可变 生存斗争 自然选择 适应的第一步是 第二步是通过 而选择 2 局限 不能科学地解释 的本质以及 对可遗传的变异如何起作用等问题 变异的产生 生存斗争 遗传和变异 选择 自然 1 代表者 等 2 现代达尔文主义 杜布赞斯基 是生物进化的基本单位 决定生物进化的方向 是物种形成和生物进化的机制 2 内容 种群 自然选择 突变 选择和隔离 3 种群进化的实质 种群内 的改变 种群 生活在同一地点的 的全部个体 种群不仅是 的基本单位 也是 的基本单位 基因库 一个生物种群中全部个体所有 基因频率 群体中 在该位点上可能出现的比例 基因频率 同种生物 生殖 生物进化 基因的总和 某一等位基因 基因型频率 指 的个体在群体中所占的比例 影响基因频率的因素 等 4 生物进化的原材料 包括 和 5 生物进化的方向 自然选择可以保留对个体生存和繁衍后代有利的 使生物向着 的方向发展 6 物种形成的重要条件 物种 分布在一定的 具有一定的 和 特征 而且在自然状态能够 并能生殖出 的一群生物个体 某种基因型 突变 自然选择 基因重组 迁移 遗传漂变 基因突变 基因重组 染色体变异 变异 适应环境 自然地域 形态结构 生理功能 相互交配 可育后代 物种形成和生物进化的机制 和 隔离a 地理隔离 是指地理上的障碍 是一种主要的隔离方式 地理隔离可以导致 的形成 如东北虎和华南虎 b 生殖隔离 指不同种群的个体不能 或交配后产生 的后代 如马与驴杂交产生的骡不可育 突变 选择 隔离 亚种 自由交配 不可育 遗传漂变只发生于小群体中 大群体中不发生遗传漂变 对吗 提示不对 遗传漂变在所有群体中均能出现 只是群体越大 遗传漂变就越小 可以忽略不计 群体越小时遗传漂变的效应就越明显 思维激活1 1 自然选择学说的主要内容及评价 2 现代达尔文主义的主要理论 1 种群是生物进化的基本单位 2 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 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 基因突变为基因重组提供了更多的新基因 从而有利于产生更多的基因型 为生物进化提供了更加丰富的原材料 当然为生物进化提供原材料的还有染色体变异 与基因突变合称 突变 3 自然选择决定生物进化的方向 4 隔离导致物种的形成 隔离的含义 指不同种群间的个体 在自然条件下基因不能自由交流的现象 隔离的类型 3 物种形成的三种典型模式 1 渐变式 如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成 2 骤变式 如自然界多倍体植物的形成 骤变式物种的形成主要是通过异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种 一旦出现可以很快形成生殖隔离 基因频率改变 此种方式多见于植物 3 人工培育新物种 通过植物体细胞杂交 如番茄 马铃薯 多倍体远源杂交 如甘蔗 萝卜 多倍体育种 如八倍体小黑麦 等方式也可以培育新物种 特别提醒准确界定物种形成与生物进化 图甲为现代达尔文主义的概念图 图乙表示病人感染了细菌后细菌的数量变化 据图回答下列问题 巩固1 1 图甲中下列序号分别表示 2 导致 改变的内因是生物的和 它为生物进化提供原材料 其中 为 3 由图乙可知 细菌抗药性基因频率a点的比c点的要 b点后 如果停止使用抗生素药物 细菌的抗药性是否会减弱 为什么 解析现代达尔文的基本内容包括 种群是生物进化的基本单位 突变和基因重组产生进化的原材料 生物的可遗传变异来源于基因突变 基因重组和染色体变异 基因突变和染色体变异统称为突变 自然选择决定生物进化的方向 生殖隔离的标志是新物种的形成 1 图中 表示 基因频率的变化 表示 内因 突变和基因重组 外因 自然选择 人工选择 表示 自然选择学说 2 导致 改变的内因是生物的突变和基因重组 3 初次服用抗生素 细菌数量急剧下降 说明细菌抗药性弱 抗药性基因频率低 b点后细菌数量不断增加 说明抗药性不断积累 抗药性基因频率增加 细菌抗药性的形成是抗生素对抗药性变异的细菌进行选择 并通过细菌的繁殖使抗药性在种群中不断增加 抗生素并不能引起生物变异 停止使用抗生素药物后细菌的抗药性不会减弱 答案 1 突变 基因重组和自然选择等自然选择学说 2 突变基因重组基因频率的改变 3 低不会细菌抗药性的形成是抗生素对抗药性变异的细菌进行选择 并通过细菌的繁殖使抗药性在种群中不断增加 抗生素并不能引起生物变异 停止使用抗生素药物后细菌的抗药性不会减弱 1 分子进化的中性学说 1 提出者 日本学者 2 内容 生物进化的主导因素不是 而是 每种生物的 都有一定的进化速率 dna分子产生的突变大部分是 对生物的生存 分子进化的中性学说及生物进化理论发展的意义 木村资生 自然选择 中性突变的 随机固定 信息大分子 中性的 既无利也无害 当随机漂变的突变 经过日积月累 就会使同种生物的不同种群间出现巨大的差异 形成不同的 当中性突变积累导致 之后 自然选择才会发生作用而导致表现型进化 1 生物进化理论的创立和完善 对 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 的实践活动 3 生物进化理论有助于确立 的自然观和科学的世界观 2 生物进化理论发展的意义 积少成多 物种 生物性状出现差异 现代生物科学 和改造生物 辩证唯物主义 控制 现代达尔文主义和分子进化的中性学说是否矛盾 提示中性学说和现代达尔文主义并不矛盾 更不对立 只是各自的侧重点不同 现代达尔文主义侧重于从个体以及群体即宏观水平解释生物的进化 即表现型 种群的进化规律 通过自然选择淘汰不利变异 保留有利变异 使生物向适应环境的方向进化 中性学说侧重于分子水平 中性突变通过随机漂变固定或淘汰 两者互为补充 更好地解释了生物进化的现象及本质 思维激活2 1 中性学说与现代达尔文主义的区别 1 现代生物进化理论的发展使分子生物学 遗传学 形态学和行为学等多种学科的研究成果得到了统一 2 认识生态系统的演化规律 使生态系统朝着有利于人类社会持续进步的方向发展 3 指导农业生产中的动植物育种 特别提醒现代达尔文主义揭示了表现型 种群进化的规律 通过自然选择淘汰不利变异 保留有利变异 即适者生存 使生物发展进化 而中性学说则揭示了分子水平的进化规律 因此 前者侧重于个体 群体即宏观水平 后者则侧重微观水平 2 现代生物进化理论发展的意义 中性学说和现代达尔文主义的共同点是 a 均揭示了自然选择在生物进化中的作用b 均从宏观 微观两个水平上阐述了生物进化的本质c 均认为生物进化的实质是自然选择引起基因频率的改变d 均解释了生物进化的现象及本质解析现代达尔文主义认为通过自然选择淘汰不利变异 保留有利变异 即适者生存 使生物发展进化 侧重于宏观水平 中性学说侧重于分子水平即微观水平 二者相互补充 更好地解释了生物进化的现象和本质 答案d 巩固2 许多生物特别是动物 在不同生活季节中 数量有很大差异 春季繁殖 夏季数量增加到最多 到了冬季 由于寒冷 缺少食物等种种原因而大量死亡 等二年春季 又由残存的少量个体繁殖增多 因此形成一个如瓶颈样的模式 这一瓶颈部分即为动物数量减少的时期 据图回答问题 例1 示例一达尔文进化学说及现代达尔文主义 1 在图所示的三年间 该生物种群是否发生进化 为什么 2 出现如图所示种群基因频率的较大波动的原因是随季节的变换 种群数量导致的 这在生物进化上称为 这与现代达尔文主义的自然选择是否矛盾 为什么 3 在使用杀虫剂防治害虫时 敏感性个体大多被杀死了 保留下来的大都是抗药性个体 这是由于的选择作用 其实质是增加了的频率 而越冬后存活下来的个体中敏感性个体增多 导致下一代害虫中敏感性基因频率升高 出现这种现象是由于 思维导图 深度剖析 1 生物进化的实质在于种群基因频率的不断改变 由于图中所示的3年间种群中 基因频率发生了改变 因此该种群进化了 2 现代达尔文主义认为自然选择使种群的基因频率发生定向改变并决定进化的方向 而由图示情况可见 当种群太小时 某些偶然因素可导致该种群基因频率出现较大的波动 这不是选择的作用 而是遗传漂变导致的 3 由于杀虫剂对害虫的选择作用 具有抗药性的个体大都被保留下来 抗药性基因的频率逐渐增大 但是到了越冬时期由于敏感性个体的生活适应力一般都强于抗药性个体 因而越冬后存活的个体多数为敏感性个体 答案 1 该种群进化了 因为该种群的基因频率在不断改变 2 太少遗传漂变矛盾 现代达尔文主义认为生物进化的实质是种群基因频率的改变 而当种群太小时 某些偶然因素可导致该种群基因频率的改变 但这不是自然选择的作用 3 杀虫剂抗药性基因变异的有利与有害取决于环境的变化 在冬天敏感性个体的适应能力强于抗药性个体 下列关于中性学说的说法正确的是 多选 a 突变大多是中性的b 中性突变的固定是随机的c 不同分子在同种生物体内的进化速率是相同的d 同种分子在不同种生物体内的进化速率是相同的思维导图 例2 示例二分子进化的中性学说 深度剖析根据木村资生的中性学说可知 进化的主导因素是中性突变的随机固定 分子种类不同 分子的置换率不同 进化的速率也不同 但同一种分子的进化速率在不同的物种中却是相同的 且与世代的长短无关 答案abd易错提醒分子进化的中性学说中所谓的分子进化速率即核酸或蛋白质等生物大分子在进化过程中碱基或氨基酸置换的频率 每种生物的信息大分子都有一定的进化速率 但不同分子的进化速率是不同的 某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫 至1967年中期停用 图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线 r表示杀虫剂抗性基因 s表示野生敏感型基因 据图回答问题 例3 示例三种群基因频率改变与生物进化的关系 1 r基因的出现是的结果 2 在rr基因型频率达到峰值时 rs ss基因型频率分别为4 和1 此时r基因的频率为 3 1969年中期rr基因型几近消失 表明在的环境条件下 rr基因型幼虫比ss基因型幼虫的生存适应能力 4 该地区从此不再使用杀虫剂 预测未来种群中 最终频率最高的基因型是 原因是 思维导图 答案 1 基因突变 2 97 3 不再使用杀虫剂低 4 ss在不使用杀虫剂环境下 持续的选择作用使r基因频率越来越低 技巧点拨种群基因频率与基因型频率的计算 1 利用基因型频率求解基因频率设n个个体的种群 aa aa aa的个体数分别是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 由以上公式可得出下列结论 在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1 基因型频率之和也等于1 2 性染色体上基因频率的计算对于伴x染色体遗传的基因 在y染色体上没有该基因及其等位基因 对于伴y染色体遗传的基因 在x染色体上没有该基因及其等位基因 所以在计算基因总数时 应只考虑x染色体 或y染色体 上的基因总数 若某基因在x染色体上 求一个群体中该基因的频率时 可按下式求解 3 利用遗传平衡定律求基因频率 仅知道自然种群中某一纯合子的基因型频率 求基因频率 或仅知道某一基因的频率 求基因型频率 此类题型需用遗传平衡定律进行计算 例如 设a的基因频率为p a的基因频率为q 则aa的基因型频率 p2aa的基因型频率 q2aa的基因型频率 2pq 注 以上关系的使用应满足以下5个条件 种群大 种群中个体间的交配是随机的 没有突变发生 没有新基因加入 没有自然选择 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变 其中影响种群基因频率的因素有很多 如突变 自然选择 基因重组 遗传漂变 生物个体的迁入迁出等 若对种群施与人为干扰因素 人工选择 即人为保留某些类型淘汰另一些类型 也必将导致种群基因频率的改变 对某种群事先计算基因频率 而后进行人工繁育 对子代不同类型实施人工选择 即保留某些类型 淘汰另一些类型 对选出的类型继续繁育让其产生大量子代 继续实施人工选择且选择与淘汰的类型同上 连续多代 计算子代基因频率 分析结果并与种群起始基因频率比较 得出结论 人工选择对种群基因频率影响实验探究 技法必备 1 原理 2 实施方法 某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率的影响 选用了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验 已知果蝇的长翅 b 对残翅 b 为显性 基因位于常染色体上 他们的实验过程如下 a 选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只残翅雌性果蝇进行杂交 获得子一代雌雄果蝇 b 让子一代果蝇连续自由交配5代 同时在每一代中要除去残翅果蝇 c 当子六代所有长翅果蝇自由交配后 统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 d 根据残翅果蝇的百分比计算出b b基因在种群中的基因频率 得出结论 能力展示 请分析回答下列问题 1 如果按照上述步骤进行 在子三代长翅果蝇中纯合子占 2 请判断该实验过程的设计是否科学 你的理由是 3 若让你对此实验过程进行改进 请设计出改进后的步骤 选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交 获得子一代雌雄果蝇 将子一代分成性状完全相同的甲 乙两组 当子六代果蝇自由交配后 根据甲 乙两组中残翅果蝇的百分比 4 请预期这种人工选择对种群基因频率的影响 分别统计甲 乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 分别计算出甲 乙两组中的b b基因在种群中的基因频率 比较得出结论 4 这种人工选择将导致b基因的频率增大 b基因的频率减小 a 物种的形成可以不经过隔离b 生物进化过程的实质在于有利变异的保存c 基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向d 自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率解析本题考查现代达尔文主义 理解现代达尔文主义的基本观点是正确解题的关键 新物种的形成必须要经过隔离 隔离是物种形成的必要条件 生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变 生物进化的方向是由自然选择决定的而不是由基因突变产生的有利变异决定的 自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 答案d 1 下列符合现代达尔文主义的是 如图是物种形成的一种模式 物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2 经过漫长的进化 分别形成新物种b和c 在此进程中的某一时刻 a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布 向d 2 方向进化 下列有关叙述正确的是 a b和d存在地理隔离 所以一定存在生殖隔离b c和d不存在地理隔离 却可能存在生殖隔离c a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同 则b和d是同一物种d a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同 则c和d是不同物种 解析地理隔离有利于生殖隔离的形成 但有地理隔离 不一定产生生殖隔离 c与d虽然没有地理隔离 却可能因为二者较长时间的地理隔离形成了生殖隔离 b和d由于地理隔离的存在 可能不再是同一物种 a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同 但由于它们有共同的来源 若c和d未形成生殖隔离 则他们仍是同一物种 答案b 有这样一个群体 基因型为aa的个体为2000个 基因型为aa的个体为2000个 基因型为aa的个体为6000个 他们迁移到一个孤岛上自由交配繁衍 a基因在初始时的频率和繁衍两代 假设子代都存活 后的频率分别是 a 0 2和0 3b 0 3和0 3c 0 2和0 5d 0 3和0 5 3 答案b a 自然选择b 生存斗争c 中性突变的逐渐积累d 变异解析中性学说认为中性突变经过长期积累 会导致种群间遗传物质出现较大的差异 即决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累 答案c 4 中性学说认为决定生物进化方向的是 5 下图是某一条大河两岸物种演化的模型 图中上为河东 下为河西 甲 乙 丙 丁为4个物种及其演化关系 请据图回答下面的问题 1 由甲物种进化为乙 丙两个物种的两个外部条件是和 2 河东的乙物种迂回河西后 不与丙物种进化为同一物种的内部条件是不同 外部条件是