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仲恺农业技术学院课程教学大纲生物进化论课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：020018课程名称：生物进化论英文名称：biological evolution课程类别：专业选修课学 时：36学分：2.0适用对象：生物技术、生物科学专业考核方式：考试（平时成绩30，考试成绩70）先修课程：本课程的学习需要先修的课程有：动物学、植物学、微生物学、生物化学、植物生理学、动物生理学、细胞生物学、遗传学、胚胎学、分子生物学等课程。二、课程简介进化论是生物科学的核心理论，是研究生物界进化发展规律，以及如何运用这些规律的科学。它的主要研究对象是生物界的系统发展，重点是研究生物如何由简单向复杂，由低等向高等的发展过程。达尔文的生物进化论是19世纪自然科学的三大发现之一，为马克思主义的辩证唯物论提供了自然科学方面的依据。它涉及生物学的多个学科领域。是它们研究成果的概括和总结，所以进化论是高度综合的，哲理性很强的学问。随着生命科学。特别是分子生物学的发展，进化论的研究逐步由推论走向验证，由定性走向定量，于是产生了进化生物学。生物进化论是生物学中最大的统一理论。生物界的复杂现象，诸如形态的、生理的、行为的适应，物种的形成和灭绝，种内和种间关系等现象都只能在进化理论的基础上得到统一的解释，也都只能通过进化生物学的研究而明确其内在的原因与机制，生物学各学科无不贯穿进化的原则思想，所以，没有进化论的指导，生物学就不成其为科学等。生物进化论是一门理论性较强、涉及领域甚广，在生物学及其他自然科学领域占有很重要地位的学科，也是生物学工作者及爱好者的必修课程。通过学习可使学生了解生命的起源与进化的途径、生物进化论诞生与发展历史，树立辨证唯物主义世界观及生物进化的科学思想，自觉抵制“神创论”等唯心论的侵蚀。三、课程性质与教学目的（一）课程性质生物进化论是生物科学专业、生物技术专业的专业选修课。生物进化论的研究极大地促进了生物学的发展，生物进化论将细胞学、植物学、动物学、生理学、胚胎学、分类学、遗传学会分子生物学的研究成果进行高度概括号总结，体现出高度的综合性。生物进化论对动植物育种具有指导意义，并帮助我们树立辩证唯物主义自然观。（二）教学目的学生通过该课程的学习，应该了解生物进化论的综合性特点，掌握达尔文生物进化论的基本观点，了解生命的起源与进化的途径、生物进化论诞生与发展历史，树立辨证唯物主义世界观及生物进化的科学思想，自觉抵制“神创论”等唯心论的侵蚀。四、教学内容及要求第一章 绪 论（一）目的与要求进化论是生物科学的核心理论，是研究生物界进化发展规律，以及如何运用这些规律的科学。通过本章的学习，学生应掌握达尔文生物进化论的基本观点，了解生物进化思想到产生与生物进化论形成的历程，熟悉生物进化论的发展阶段和研究方法。本章的基本内容：进化生物学研究的对象，进化科学的产生和发展，学习和研究进化生物学的意义和方法本章的基本要求：掌握达尔文生物进化论的基本观点，了解生物进化思想到产生与生物进化论形成的历程，熟悉生物进化论的发展阶段和研究方法。本章的重点：进化思想的产生和生物进化论的形成与发展（二）教学内容一、进化生物学研究的对象（一）广义进化（二）生物进化（三）生物进化论与进化生物学二、进化科学的产生和发展（一）进化思想的产生（二）进化论的形成1.拉马克学说的创立及其主要内容2.达尔文学说的创立及其主要内容（三）进化论的发展1.现代综合进化论2分子进化中性论3间断平衡论（四）进化论在我国的传播（五）进化生物学发展的新方向1 分子古生物学将成为热门课题2 分子进化工程将成为热点之一3从进化生物学入手揭示发育的机制是另一个热点三、学习和研究进化生物学的意义和方法（一）学习和研究进化生物学的意义1 学习和研究进化生物学对促进生物学发展的意义2 进化生物学指导动植物育种3 进化生物学可以帮助我们树立辩证唯物主义自然观（二）学习和研究进化生物学的基本方法第二章 生命及其在地球上的起源（一）目的与要求生命是由核酸和蛋白质组成的，具有不断自我更新能力的，以及向多方向发生突变并可复制自身的多分子体系。生命是物质存在和运动的一种特殊形式。地球上的所有生物，从最简单的类病毒到最复杂、最高等的人类，尽管它们的形态结构互不相同，但它们却有着相同的物质基础。本章的基本内容：生命的本质，生命在地球上的起源，遗传密码的起源与进化，有关生命起源问题的探讨。本章的基本要求：通过本章的学习，学生应掌握生命的本质，了解生命起源于地球队原始条件，熟悉生命在地球起源的历程，了解遗传密码的起源与进化。3、本章的重点：生命的本质，地球生命起源的历程（二）教学内容一、生命的本质（一）生命的物质基础1.生物体化学成分的同一性2.结构的有序性和功能的复杂性（一）生命活动的基本特征1.自我更新2.自我复制3.自我调控4.自我突变（三）生命和熵1.熵（entropy）的概念2.生命和熵二、生命在地球上的起源（一）人类对生命起源的几种认识1，原始的自然发生论2.天创论（神创论）3.“生生论与天外胚种论4.新自然发生论（二）生命起源的条件1.地球的诞生2.早期地球条件3.早期地球可以利用的能源（三）生命起源的过程生命起源的化学演化学说1.从无机小分子生成有机小分子2.从有机小分子发展成生物大分子3.由生物大分子组成多分子体系4.由多分子体系发展成原始生命三 遗传密码的起源与进化（一）最早的遗传密码子（二）密码进化的方向（三）密码的进化过程（四）病毒的起源和裸基因学说四、有关生命起源问题的探讨（一）陨击作用与生命起源（二）其他天体上是否有生命1.月球2.金星、木星、土星、火星上是否有生命3.太阳系以外的星球上是否有生命第三章 细胞的起源与进化（一）目的与要求细胞是地球上一切生命最基本的结构形式，是生命活动的基本单位，因此研究生命起源的一个关键问题就是阐明原始细胞如何从非细胞形态的原始生命演化而来，以及今天的细菌是如何从原始细胞演化而来的，也就是细胞的起源问题。本章的基本内容：原始细胞的起源，细胞的进化，真核细胞起源的意义。2、本章的基本要求通过本章的学习，学生应了解原始细胞起源的代表性学说，了解原核细胞向真核细胞进化的历程，熟悉真核细胞起源的代表性假说，掌握真核细胞起源对生物进化的意义。3、本章的重点：原始细胞的起源，细胞的进化。（二）教学内容一、原始细胞的起源（一）超循环组织模式（二）阶梯式过渡模式二、细胞的进化（一）原核细胞的出现（二）古细菌的发现和早期生物三分支进化观点的形成（三）真核细胞的祖先可能是古细菌（四）真核细胞起源的途径1.内共生起源说2渐进说3.核的起源4.其他细胞器的起源问题5.原核细胞演变成真核细胞的大致历程三、真核细胞起源的意义（一）为生物性分化和有性生殖打下基础（二）推动生物向多细胞化方向发展第四章 生物发展史（一）目的与要求自地球上生命产生以来，生物经历了一个漫长的进化过程。在生物发展史上，许多物种相继绝灭。据估计，地球上己出现物种的绝大部分已经绝灭。事实上，正是这种旧有物种的绝灭伴随着新物种的产生过程才构成了一部生物发展史。了解生物发展史的目的就是为了认识生物进化发展的规律。本章的基本内容：化石和地质年代的划分，生物界系统发展概况，几种生物的进化史，生物的分界本章的基本要求：通过本章的学习，学说应了解记录生物发展史的化石，包括其种类和形成条件，熟悉地球地质年代的划分，掌握植物界和动物界进化的主要发展阶段。本章的重点：化石和地质年代的划分，生物界系统发展概况。（二）教学内容一、化石和地质年代的划分（一）化石1化石的种类2.化石形成的条件和原因（二）地质年代1.地质年代的划分2.地质年代的测定二、生物界系统发展概况（一）生物界的系统发展1.植物界的系统发展2.动物界的系统发展（二）生物界系统发展的规律1.生物进化的进步性2.生物进化的阶段性3.生物进化的多样性三、几种生物的进化史（一）象的进化史（二）马的进化史四、生物的分界（一）两界说（二）三界说（三）四界说（四）五界说第五章 生物表型的进化（一）目的与要求生物发展史说明生物可以通过不同的方式向着不同的方向发展。而这些发展都是通过生物体形态结构和生理功能的发展来完成的，也就是通过生物体形态结构和生理功能的变异，以及行为的进化实现的。这些都属于表型进化。本章的基本内容：形态结构的进化，生理功能的进化，行为的进化本章的基本要求：通过本章的学习，学生应了解形态结构进化的方向和进化趋势；掌握功能进化的意义及新功能起源的方式；熟悉行为进化的基本环节，了解行为进化的研究方法。本章的重点：形态结构的；功能的进化；行为的进化。（二）教学内容一、形态结构的进化（一）新构造的起源及其在进化中的意义（二）形态结构进化的两个方向:复杂化和简化（三）形态结构进化的总趋势:复杂性的提高和多样性的增长二 生理功能的进化（一）新功能的起源及其在进化中的意义（二）新功能起源的基本方式1.功能的强化2.功能的扩大3.功能的更替（三）功能进化的实例1.代谢途径的进化2.营养方式的进化3免疫功能的进化（四）结构和功能进化的统一性三、行为的进化（一）行为进化的基本环节（二）通讯行为的进化1.通讯的几种方式2.通讯信号的起源3.通讯系统的开发利用（三）争斗行为的进化1.有节制的争斗行为2.争斗模式的评估3.争斗中的“有产者”原则（四）利他行为的进化1.利他行为的概念与实例2.利他行为的类别3.利他行为的选择效应（五）性行为的进化l.性的演化史2.性行为进化的实例3.影响性行为进化的因素（六）行为进化的研究方法1.比较、推理法2.观察、实验法第六章 生物遗传系统的进化（一）目的与要求遗传系统不仅是生物遗传的基础，而且还是生物进化的基础。生物进化归根结底是由于遗传系统的变异而在时空上表现出来的生命现象。在细胞水平上，遗传系统的进化体现为染色体的进化；在分子水平上，遗传系统的进化就是基因和基因组的进化，以及与之相应的蛋白质和蛋白质组的进化。本章的基本内容：染色体的进化，基因与基因组的进化，蛋白质和蛋白质组的进化2、本章的基本要求通过本章的学习，学生应了解生物遗传系统进化的主要环节，掌握染色体进化的主要过程，了解基因和基因组进化的主要内容，了解蛋白质和蛋白质组进化的主要内容。本章的重点：染色体的进化，基因与基因组的进化（二）教学内容一、染色体的进化（一）染色体数目的进化（二）染色体结构的进化（三）染色体功能的进化二、基因与基因组的进化（一）基因的进化l.基因结构的进化内含子的起源与进化2.基因功能的进化 功能的分化与多功能3.新基因的起源（二）基因组的进化1.基因组进化的总趋势2.基因组结构的进化三、蛋白质和蛋白质组的进化（一）蛋白质的进化1.同种蛋白质氨基酸序列的差异2.不同蛋白质进化速率的比较3.不同蛋白质分子间的协进化4.结构域与进化（二）蛋白质组的进化第七章 生物的微观进化（一）目的与要求现代生物进化理论认为，进化可以区分为宏观进化和微观进化或大进化和小进化。大进化是指种和种以上分类群的进化；小进化是指种内的个体和种群层次上的进化改变。小进化以现存的生物种群和个体为对象，研究其短时间内的进化改变。小进化就是微观进化。微观进化是无性繁殖系或种群在遗传组成上的微小差异导致的微小变化。微观进化是进化的基础，多种微观进化汇集的结果即表现为宏观进化。本章的基本内容：微观进化的概念、生物微观进化的单位无性繁殖系和种群、种群的遗传结构、改变基因频率的因素、自然选择的作用、适应、微观进化在生物进化中的意义。本章的基本要求：通过本章的学习，学生应掌握微观进化的概念和微观进化的单位，了解种群的遗传结构及改变基因频率的因素，熟悉自然选择的作用，掌握自然选择下的适应进化，认识到微观进化在生物进化中的意义。3、本章的重点微观进化的概念和微观进化的单位，种群遗传结构及改变基因频率的因素，自然选择的作用，适应进化。（二）教学内容一、微观进化的概念二、生物微观进化的单位无性繁殖系和种群三、种群的遗传结构（一）种群遗传基础的杂合性1.什么是种群2.种群遗传基础的杂合性（二）基因频率和基因型频率（三）群体遗传平衡Hardy-Weinberg定律1.什么是遗传平衡2.在一定条件下基因频率和基因型频率代代保持恒定；四、改变基因频率的因素（一）突变对基因频率的影响（二）在选择作用下基因频率的变化1.适合度和选择系数2.选择对基因频率变化的影响（三）迁移（基因流动）对基因频率的影响（四）遗传漂变对基因频率的影响1.什么是遗传漂变2.遗传漂变的作用原理五、自然选择的作用（一）自然选择的概念（二）自然选择的类型1.正态化选择2.前进性选择3.平衡性选择4.性选择（三）自然选择的意义1.自然选择是一个创造性过程2.自然选择是一个决定性过程六、适应（一）适应的概念（二）适应形成的条件（三）自然选择下的适应进化1.欧洲桦尺蛾的黑化2.加拉帕戈斯群岛地雀喙形的进化3.适应的普遍性和相对性七、微观进化在生物进化中的意义第八章 物种与物种的形成（一）目的与要求生物界万物皆以物种的形式存在，各种生物皆有所属的种类，我们认识生命的多样性也正是从认识物种开始的。因为物种是进化的，是在进化的过程中形成的，因此应用进化理论才能真正认识物种，真正认识生物的多样性。本章的基本内容：物种、物种的形成、人工控制下的物种形成、物种形成在生物进化中的意义。2、本章的基本要求通过本章的学习，学生应掌握物种的概念和物种的标准，了解物种的结构；掌握物种形成的三个主要环节和隔离的机制，熟悉物种的形成方式，掌握人工控制下的物种形成；熟悉物种形成在生物进化中的意义。3、本章的重点物种的概念和物种的标准；物种的结构；物种形成的主要环节，物种形成方式。（二）教学内容一、物种（一）物种的概念1.非时向的物种概念（the non-temporal species concept）2.时向种概念（the temporal species concept）（二）物种的标准1.形态学标准2.遗传学标准3.生态学标准4.生物地理学标准（三）现代物种的定义（四）物种的结构1.个体2.种群3.亚种二、物种的形成（一）物种形成的三个主要环节1.可遗传的变异是物种形成的原材料2 选择影响物种形成的方向3.隔离是物种形成的重要条件（二）隔离的机制1.合子前隔离2.合子后隔离（三）物种形成的方式1.渐进的物种形成2.骤变式的物种形成（sudden speciation） （量子种形成）三、人工控制下的物种形成（一）远缘杂交（二）体细胞杂交四、物种形成在生物进化中的意义（一）物种形成是生物对不同生存环境适应的结果（二）物种间的生殖隔离保证了生物类型的稳定性（三）物种是生物进化的基本单位（四）物种是生态系统中的功能单位第九章 生物的宏观进化（一）目的与要求宏观进化所研究的是种以上的高级分类群在长时间(地质时间)尺度上的变化过程。物种是宏观进化的基本单位。物种和种以上分类群的起源可以看做种和种以上分类群的分类学特征的起源。高级分类群的特征是该分类单元所有成员共有的特征，也是与其他高级分类单元区分的特征。本章的基本内容：宏观进化的概念、宏观进化的型式、进化趋势、绝灭、关干宏观进化与微观进化问题的讨论本章的基本要求：通过本章的学习，学生应掌握宏观进化的概念、了解宏观进化的型式和进化趋势，熟悉绝灭原因及其生物学意义，了解有关宏观进化与微观进化问题的争论。本章的重点：宏观进化概念、型式和进化趋势，绝灭原因及其生物学意义。（二）教学内容一、宏观进化的概念（一）复式进化（全面进化）（二）特优式进化（特异适应）1分歧2.辐射3.平行4.趋同（三）简化式进化二、宏观进化的型式（一）渐变型式（二）间断平衡型式（三）渐变与间断并存三、进化趋势（一）进化趋势的概念（二）表型趋异与谱系趋异（三）进化的不平衡性（四）从系统树看进化趋势四、绝灭（一）绝灭的概念（二）常规绝灭（三）集群绝灭1.生命史中的集群绝灭事件2.集群绝灭与新灾变论（四）绝灭的生物学意义五。关干宏观进化与微观进化问题的讨论（一）微观进化能否解释宏观进化（二）是否存在宏观进化的特殊机制-大突变（三）个体发育能否反映系统发展（重演律是否正确）第十章 生态系统的进化（一）目的与要求生物有机体是一个开放系统，它在不断地与环境进行着物质和能量的交换，一刻也不能离开环境。生物与环境的共同作用，构成了各类生态系统，而生物作为生态系统的组成部分，生物的进化与环境的变化也密切相关。本章的基本内容：生物圈、生态系统的组成、生态系统中的物种进化、生态东统在时间尺度上的变化、生态系统的进化趋势、人类影响和控制下的生态系统的进化。本章的基本要求：熟悉生物圈的概念及构成、掌握生态系统的组成、了解生态系统中的物种进化、熟悉生态系统在时间尺度上的变化、了解生态系统的进化趋势、熟悉人类影响和控制下的生态系统的进化。本章的重点：生态系统中的物种进化、生态系统在时间尺度上的变化、生态系统的进化趋势、人类影响和控制下的生态系统的进化。（二）教学内容一、生物圈二、生态系统的组成（一）生态系统的成分1.非生物环境2.生物有机体（二）生态系统的组织化水平1.生态系统的组织化2.生态系统的组织化水平三、生态系统中的物种进化（一）物种在生态系统中的地位和作用（二）竞争、协同进化与共存l.竞争与共存2.协同进化与共存四、生态系统在时间尺度上的变化（一）生态系统在短时间尺度上的变化-小周期（二）生态系统在中等时间尺度上的变化-生态演替（三）生态系统在长时间尺度上的变化生态系统的进化1.生态系统进化概述2.生物圈的早期进化3.生态系统进化的动力4.地质史上生态系统进化的主要阶段五、生态系统的进化趋势六、人类影响和控制下的生态系统的进化第十一章 分子进化和分子系统学（一）目的与要求生物进化是以生物大分子为基础的，只有从分子水平上研究生物的进化才能触及生物进化的本质，同时也使我们采用更加直接的手段研究生物进化成为可能。本章的基本内容：分子进化及其特点、分子进化的中性理论、分子系统学和分子系统树、古分子系统学、分子钟本章的基本要求：了解分子进化速率恒定性和分子进化保守性的特点，熟悉分子进化的中性理论，了解分子系统树的构建方法和分子系统学的研究进展，了解古分子系统学中古蛋白质分子和古DNA的研究进展，熟悉分子钟建立程序。本章的重点：分子进化速率恒定性和分子进化保守性，分子进化中性理论，分子系统树构建方法和分子系统学研究进展，古蛋白质分子和古DNA的研究进展，分子钟建立。（二）教学内容一、什么叫分子进化二、分子进化的特点（一）分子进化速率的恒定性1.氨基酸差异比例的计算2.氨基酸差异比例的校正3.分子进化速率的计算及其恒定性（二）分子进化的保守性三、分子进化的中性理论（一）随机漂变对等位基因的作用（二）小群体引起的遗传漂变（三）群体的有效大小（四）有关中性突变进化学说的讨论1.关于有利、有害及中性突变2.分子进化的恒定性3.中性突变理论的贡献四、分子系统学和分子系统树（一）分子系统树的构建方法1.获得生物大分子的差异数据2.比较各物种之间同源大分子的差异（二）分子系统学的研究进展1.已构建的分子系统树简介2.PCR（Polymerase chain reaction）技术在生物进化中的应用3.分子系统学的研究结果和表型进化结果相互补充，共同揭示了生物进化规律。五、古分子系统学（一）古蛋白质分子的研究（二）古DNA的研究（三）研究进展六、分子钟（二）分子钟建立程序l.确定生物大分子和物种2.从古生物学确定各物种分歧的时间。3.比较各物种之间该生物大分子之间的差异4.通过上述曲线可以找出未知生物的分歧时间第十二章 人类起源与进化（一）目的与要求人类是自然界的产物，同其他生物类群一样，人类也经历了一个起源、进化发展的过程，人类进化符合整个生物界的进化规律，遵循着由低级到高级的进化程序，人类的生物学进化发展到现在这样一个阶段，同样是对环境产生适应的结果。本章的基本内容：对人类起源的几种认识、人的概念和人的双重属性、人类起源于动物界的证据、人类起源发展的几个阶段、从猿到人体质形态和行为特征的主要变化、关于人类起源问题的一些争论、现代人的产生与分化、人类未来的进化。本章的基本要求了解对人类起源的几种认识、掌握人的概念和人的双重属性、熟悉人类起源于动物界的证据和人类起源发展的主要阶段、了解关于人类起源问题的一些争论、了解现代人的产生与分化和人类未来的进化。本章的重点对人类起源的几种认识、人类起源发展的几个阶段、从猿到人体质形态和行为特征的主要变化、现代人的产生与分化、人类未来的进化。（二）教学内容一、人类的起源（一）对人类起源的几种认识（二）人的概念和人的双重属性1.人的生物学属性和自然人的概念2.人的社会属性和社会人的概念（三）人类起源于动物界的证据1.人与动物间有亲缘关系2.人与类人猿间有