第七章《生物的进化》教案(人教大纲版第二册)

第七章生物的进化一．知识结构自然选择学说种群是生物进化的单位现代生物进化理论简介突变和基因重组产生进化的原材料现代生物进化理论自然选择决定进化的方向隔离导致物种的形成二．教学目的1．达尔文自然选择学说的主要内容（A：知道）2．种群、种群基因库、基因频率的概念，以及基因频率的计算方法（B：识记）3．突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因（B：识记）4．自然选择在生物进化中的作用（B：识记）5．隔离的概念和类型，以及隔离与物种形成的关系（B：识记）三．重点和难点1．教学重点（1）基因频率的概念（2）自然选择在生物进化中的作用（3）隔离的概念和类型，以及物种形成的方式2．教学难点（1）基因频率的概念和计算方法（2）自然选择在生物进化中的作用四．教学过程（一）达尔文的自然选择学说1．主要内容（1）过度繁殖生物都有很高的繁殖力，它们产生的后代总比能生存的多得多；（2）生存斗争生物有强大的繁殖力，而群体的数量又能保持相对的恒定。这是由于食物和生存空间有限，生物必须为生存而斗争，生存斗争包括种内斗争、种间斗争和生物与无机环境的斗争三个方面。斗争的结果是一部分个体被淘汰；（3）遗传和变异达尔文注意到遗传是生物的普遍特征，有了遗传，物种才能稳定存在。生物界又普遍存在着变异，世界上没有两个生物完全相同；（4）适者生存生物普遍具有变异性，但是生物的变异，有的对生物有利，有的对生物的生存不利。具有有利变异的个体，即其性状适应环境的变异个体，就容易在生存斗争中获胜而生存下来。反之，具有不利变异的个体，即其性状不适应环境的个体，则容易在生存斗争中失败而死亡。也就是说，凡是生存下来的生物都是对环境适应的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的，这就是适者生存。达尔文把在生存斗争中，适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择；2．评价（1）意义：能正确解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性，对于人们正确认识生物都具有重要意义；（2）不足之处：①不能正确解释遗传和变异的本质；②不能解释自然选择如何对遗传的变异起作用；（二）种群是生物进化的单位1．种群和基因库的概念时空条件组成和数量生殖和遗传组成一个池塘一片草地全部的鲤鱼所有蒲公英相互交配、交流基因相互交配、交流基因一定自然区域同种生物个体总和群体共有全部基因种群基因库2．基因频率（1）基因型频率是指一个群体中，一对等位基因的不同基因型分别在群体全部基因型总数中所占的比例。在群体中，某一基因座位上的各种基因型频率之和应等于1；（2）基因频率是指一个群体中，某对等位基因的一个成员在群体的这对等位基因的全部基因数中所占的比率。在群体中，某基因为点上各种不同的基因频率之和也等于1；（3）基因频率的计算：①通过基因型计算基因频率例题：从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个，求A和a的基因频率？解：A基因一共有2×30+60=120个，所以基因频率=120÷200=60%；a基因一共有60+2×10=80个，所以基因频率=80÷200=40%；②通过基因型频率计算基因频率例题：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中，基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%，求基因A和a的基因频率？解：A的基因频率=AA+1/2Aa=18%+1/2×78%=57%；a的基因频率=aa+1/2Aa=4%+1/2×78%=43%；公式：一个等位基因的频率=它的纯合体频率+1/2杂合体频率3．生物进化的实质——种群基因频率发生变化的过程年份基因频率19001910192019301940195019601970等位基因B的频率0.990.810.640.490.360.250.160.10等位基因b的频率0.010.190.360.510.640.75.0.840.90从1900-1970年的七十年中，显性基因B的频率从0.99降低到0.01，这说明了什么？补充补充：遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）1．条件：（1）种群是极大的；（2）种群个体间的交配是随机的；（3）没有突变产生；（4）种群之间不存在个体的迁移或基因交流；（5）没有自然选择；2．内容：一个进行有性生殖的自然群体中，在满足上述5个条件下，各等位基因的频率和基因型的频率在世代相传中是恒定不变的。A的基因频率为p、a的基因频率为q则（p+q）2=p2+2pq+q2=1AAAaaa（三）突变（基因突变和染色体变异常）和基因重组产生进化的原材料1．每一个基因突变的频率是很低的，但是种群的数量是很大的，所以一个种群中每代仍可产生大量突变；基因突变数=个体基因数×突变率×种群个体数2．突变对生物有利或有害取决于生存环境；例如某海岛上残翅和无翅的昆虫对生存的影响3．突变产生的等位基因，通过有性生殖基因重组，使种群出现大量可遗传变异；4．突变和基因重组均不定向；（四）自然选择决定生物进化的方向1．桦尺蠖体色进化实例：英国蔓彻斯特地区的桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）为显性。在19世纪中期，桦尺蠖种群中S基因的频率很低，在5%以下，但到了20世纪则上升到95%以上。2．结论：长期的自然选择（通过生存斗争实现）淘汰种群中的不利变异（基因），逐渐积累（通过遗传）有利变异（基因），使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定方向缓慢进化；3．生物进化的方向由自然选择决定；4．遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因（简单介绍）；（五）隔离导致物种形成1．物种的概念：是指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生出可育后代的一群生物个体。主要看有无基因的交流。2．隔离（1）概念：指同一物种不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象；（2）隔离的类型①地理隔离：指分布在不同自然区域的种群，由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍使彼此间无法相遇而不能交配。例如海水把海岛和大陆的动物隔开；2个湖泊之间的陆地把2个湖泊的水生动物隔开；2个森林之间如有一大片草原，那么2个森林中的动物就被草原隔开等，都属于地理隔离。如东北虎和华南虎两个亚种的形成。②生殖隔离：种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生出可育后代。一旦产生生殖隔离，种群之间就不会有基因交流。补充补充：生殖隔离还可以分为以下两大类：受精前的生殖隔离和受精后的生殖隔离。受精前的生殖隔离包括这样几种具体的类型：1、生态隔离：美国的西方悬铃木和地中海东部的东方悬铃木；2、季节隔离：开花季节的不同，鱼类排卵季节的不同；3、行为隔离：鸟类、蛙、昆虫等以鸣叫求偶；4、机械隔离：生殖器官的不配套；5、配子隔离：雌雄配子不能发生受精作用。受精后的生殖隔离也包括几种具体的类型：1、杂种不活：山羊很绵羊的杂交；2、杂种不育：马和驴的后代骡子；3、杂种败育：杂种在自然选择中被淘汰。（3）地理隔离和生殖隔离之间的关系①地理上的隔离可以逐渐演变为更为重要的生殖隔离，地理隔离往往是生殖隔离的先决条件；②但生殖隔离不一定要地理上的隔离，生活在同一地区的许多类似物种，只要它们不能彼此杂交，这就是生殖隔离；（4）隔离是把一个种群分成许多小种群的最常见方式，隔离使种群变小了，因而基因频率可以由于偶然的因素而改变，再加上不同环境的选择，使各小种群基因库差异越来越大，出现基因交流受阻的现象，这样就可能形成新的物种。3．物种的形成（1）自然界中物种形成的方式最常见的一种就是通过长期的地理隔离而达到生殖隔离，如东北虎和华南虎的形成、欧洲家兔的形成等，这种方式也称为异地物种形成；（2）加拉帕戈斯群岛上不同种地雀的形成过程；（3）除了异地物种形成这个方式以外，还有一种方式就是同地物种形成，请大家一起看P68的“小资料”；（4）每一个新物种的形成，是一个漫长的过程，往往需要成千上万代，甚至几百万代才能实现；（六）现代生物进化理论的总结种群是生物进化的单位，进化的实质在于种群基因频率的改变现代生物进化理论