八年级生物下册《生物进化的原因》课时学案苏教版.docx
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八年级生物下册《生物进化的原因》课时学案苏教版
八年级生物下册《生物进化的原因》课时学案苏教版
●教学目标
知识目标
．了解英国曼彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境变化而改变的事例。
．模拟保护色的形成过程，分析生物进化的原因。
能力目标
通过对事例的分析，养成运用生物知识分析生活中现象的能力。
培养实际操作及动手能力。
情感目标
通过对生物进化事例的分析，使学生形成环保意识，以及环保的重要意义。
●教学重点
．模拟保护色的形成过程的探究实验。
．通过模拟实验分析生物进化的原因。
●教学难点
由模拟保护色的形成过程，分析生物进化的原因。
●教学方法
实验式、启发式、演示式、谈话式。
●教具准备
．教师准备：
有关英国曼彻斯特地区桦尺蠖颜色变化的图片及资料的多媒体；有关保护色的多媒体。
．学生准备：
彩色布料或彩纸；彩色小纸片。
●课时安排
课时
●教学过程
［复习旧课，导入新课］
教师：
上节课我们学习了生物进化的大致历程，对于生物进化的大致过程我们有了简单的了解，接下来让我们一起复习上节的有关内容。
注：
教师打开投影片
投影片：
．请简单描述动物进化的大致过程。
．请简单描述植物进化的大致过程。
．根据动植物进化的大致过程，试总结生物进化的一般规律。
学生1：
动物的进化过程是从单细胞动物开始，逐渐进化为腔肠动物、扁形动物、线形动物、软体动物、环节动物、节肢动物、棘皮动物、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类，最后到哺乳动物。
学生2：
植物进化的过程：
从蓝藻开始，逐步进化为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物，最后出现发达的被子植物。
学生3：
一般来说，生物进化的总趋势是从简单到复杂，从水生到陆生，从单细胞到多细胞，从低等到高等的。
在漫长的进化过程中，既有新的生物种类产生，也有一些生物种类绝灭。
各种生物在进化过程中形成了各自适应环境的形态结构和生活习性。
注：
对学生的回答未完整的，教师可让其他同学完善、补充。
最后对全体回答问题的同学给予鼓励性、赞赏性的评价。
［讲授新课］
教师：
通过上节课的学习，我们知道生物进化的过程中，不断有新物种的产生和老物种的灭绝。
这是为什么呢？
推动生物不断进化的原因是什么呢？
对于这些问题，人们提出了各种不同的解释。
从18世纪后期开始有很多人探讨此问题。
首次提出系统进化学说的是19世纪初的拉马克，他提出用进废退和获得性遗传的法则。
半个世纪后，即1859年，科学的生物进化论诞生了，主要代表是达尔文提出自然选择的学说，关于他及他的学说我们下节课学习。
最终发展成现代的科学形态是在孟德尔的遗传学创立之后。
今天，我们学习生物进化的原因，主要是以这三位生物学家提出的观点为依据的。
借着前人的“肩膀”，我们通过下面一个实例来分析生物进化的原因。
注：
教师播放多媒体，并板书。
多媒体：
先播放对照图片，图下为相关资料及讨论题。
世纪的英国曼彻斯特地区，山清水秀，绿树成荫，那里的森林及农田生活着一种桦尺蠖，其成虫是一种飞蛾，其名为椒花蛾。
它们夜间活动，白天休止，通常栖息在有地衣覆盖的树干和石块上。
到1848年，有关椒花蛾的报道都是浅色的。
直到1850年在英国工业中心曼彻斯特才次报道有黑色型突变。
随着英国工业化的日益扩大，烟尘和废气开始污染工业城市和近郊，使地衣不能生长而树皮裸露，椒花蛾栖息的背景由浅色地衣变为深色树干，于是黑色椒花蛾逐渐增加，在曼彻斯特达到90%以上，而在未受污染的农业区主要仍是浅色型。
科学家们做了这样一个实验：
他们先把数量相等的浅色的桦尺蠖和深色的桦尺蠖同时放到树干上，然后用望远镜观察到树干上所发生的情况。
一群爱吃桦尺蠖的鸟儿飞过之后，他们发现，浅色桦尺蠖所剩无几，而大部分深色桦尺蠖却逃过了这场灾难。
讨论题：
．黑色桦尺蠖的出现对于后代的生存有何意义？
．黑色桦尺蠖的数量由少数逐渐变为多数，而浅色桦尺蠖数量的减少，主要是受什么的影响？
．请你试着解释桦尺蠖体色变化的原因？
你从中受到哪些启发？
板书：
第三节 生物进化的原因
一、分析生物进化的原因
注：
学生讨论后回答。
学生1：
黑色桦尺蠖的出现属于自然变异的结果，在环境改变的情况下这种突变对其后代的生存是有利的。
学生2：
黑色桦尺蠖数量逐渐增加，由少数变为常见类型，主要受环境的影响，一方面工厂排出的烟煤杀死了地衣，使树皮变黑；另一方面桦尺蠖的天敌决定桦尺蠖的不同颜色的数量。
学生3：
桦尺蠖体色变化是由于体内的遗传物质发生变异，而且变异的性状传给了后代；并且是在外界环境变化及天敌的影响下，变异个体逐渐增加的结果。
我认为：
工厂排放出的煤烟是导致桦尺蠖颜色改变的关键，说到底是环境污染迫使生物性状发生改变。
所以，在工业高度发达的今天，更应注重环境保护，减少工业“三废”对环境的污染。
注：
教师对作答的同学给予鼓励性、赞赏性的评价，可倾听多数同学的回答，直到较满意的答复。
教师：
通过对桦尺蠖体色变化的分析，我们知道了“遗传和变异”是桦尺蠖体色变化的基础，而环境的改变是它体色变化的外在动力。
如果要使英国曼彻斯特地区的浅色的桦尺蠖又重新恢复为常见类型，你认为该怎样做？
学生：
我们应关掉曼彻斯特周围的工厂，保持桦尺蠖生活区域内清洁的空气，保持天敌的数目不变。
这样浅色桦尺蠖便成为常见类型。
教师：
由桦尺蠖体色变化的分析，我们可推想生物圈中不同种类生物的进化原因，是否与这一事例相类似呢？
学生：
是。
教师：
尽管我们不能重复桦尺蠖体色变化的整个过程，但我们可以设法模拟。
模拟探究有助于你对这一现象的理解以及对生物进化原因的直观印象和深层次的理解。
在模拟探究之前，我们先了解自然界中几种常见的利用保护色捕食或防御敌害的例子。
注：
打开多媒体。
教师：
图中动物的体色与周围环境的色彩非常相似，这就是保护色。
具有保护色的动物不易被其他动物发现，这对它躲避敌害或者捕食猎物是十分有利的。
这种保护色是如何形成的？
接下来我们模拟保护色的形成过程来探究保护色是如何形成的。
注：
教师在做此实验前需强调以下注意事项：
．全班分组，各组员统一听从组长的指挥。
．不论彩色布料或彩纸颜色必须单一，每小组所选颜色可不一样；彩色小纸片颜色应多样化，但其中之一最好与彩色布料或彩纸的颜色一致或相近。
．提醒学生在实验时一定要把自己想象成“捕食者”，在选取彩色小纸片时，不要事先观察小纸片的位置，一定不要特意寻找某一种颜色的小纸片。
．要及时记录小纸片的数量，并进行分析。
．分析探究后面的讨论题。
实验讨论完毕。
各小组汇报其探究结果。
学生1：
通过5代的筛选，幸存者数最多的是红色，因为我们组的布料是红色的。
学生2：
我们组的结果是：
蓝色数量最多，与布料的颜色一致。
学生3：
通过5代筛选，幸存者数最多的是与布料颜色相近的粉红色。
……
注：
教师引导学生回答讨论2、3、4题。
学生1：
在代与第二代之间代表生物多样性的彩色纸片颜色种类很接近。
而到了第五代，彩纸片的颜色种类大大减少，只保留与布料颜色相近的几种。
学生2：
我们组黄色在“幸存者”群体中没有代表。
因为我们组所用的布料是红色的，黄色纸片放在上面对比非常明显，所以“捕食者”最先将黄色捕捉。
学生3：
我认为保护色的形成过程与它的天敌和周围环境有关系。
与环境颜色较接近的就不容易被天敌发现，反之则易被捉住。
这样与环境相适应的生物得以繁衍，它的体色便成了保护色。
推动生物进化的动力是环境的改变，遗传与变异是基础。
注：
教师应针对学生的回答给予客观、公正、鼓励性的评价，对回答不完善的同学给以补充。
教师：
保护色的形成过程是与周围环境相适应的结果。
这是自然环境对生物进行选择的一个方面。
除了保护色之外你还能举出其他方面的例子吗？
学生：
有一种蝴蝶，它的翅膀展开很像眼镜蛇体表的花纹，这样它可以避免它的天敌一种鸟的捕食。
教师：
这是一种警戒色。
学生：
有一种竹节虫，它的躯体与四肢修长。
当爬在竹上，如果不动我们很难发现它。
这也许是它存活下来的一个原因。
教师：
这是一种拟态，模拟与周围相似的物体，不易被其天敌发现。
像保护色、拟态、警戒色等都是在生物进化过程中，通过长期的自然选择而逐渐形成的适应性特征。
由此，我们可以看出自然选择在生物进化的过程中所起的作用，生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。
最后，根据本节所学的知识，请大家总结生物进化的原因。
注：
可以让学生讨论总结。
教师补充完善并板书。
板书：
1．生物进化的基础：
遗传与变异。
．生物进化的外在动力：
环境的改变。
．生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。
［课堂小结］
教师：
通过对英国曼彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境变化而改变的事例分析，以及模拟保护色的形成过程的探究，初步了解了生物进化的原因。
简单地可归纳为两个方面：
一是生物进化的动力即环境的改变；二是生物进化的基础即遗传与变异。
生物只有适应不断变化的环境，才不会被淘汰，才能得以生存与繁衍。
［巩固练习］
一、选择题
．某些蛾类的幼虫的体表长有毒毛，但色彩鲜艳、有斑纹，像这些有毒刺或恶臭的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹，叫做
A．保护色B．拟态 c．警戒色
答案：
c
．导致桦尺蠖体色变化的动力原因是
A．环境的改变B．体色的变异c．体色的遗传
答案：
A
．在进行模拟保护色的探究活动中，“你”扮演的角色是
A．猎物B．捕食者c．幸存者
答案：
B
二、思考题
．通过模拟保护色的探究活动，试着分析生物进化的原因。
答案：
遗传和变异是生物进化的基础，在外界环境改变的情况下，只有适应才能生存和繁衍。
●板书设计
第三节生物进化的原因
一、分析生物进化的原因
．生物进化的基础：
遗传与变异。
．生物进化的外在动力：
环境的改变。
．生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。
●备课资料
．保护色、拟态和警戒色
保护色
有些动物之所以不容易被发现，是因为它的体色与环境的色彩很相似。
动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色，叫做保护色。
保护色对于动物躲避敌害或猎捕其他动物都是有利的。
具有保护色的动物有很多。
例如，大多数昆虫的体色往往与它们所处环境中的枯叶、绿叶、树皮、土壤等物体的色彩非常相似。
生活在绿色草地和池塘中的青蛙，背部是绿色的，活动在山间溪流石块上的棘胸蛙却是深褐色的，而树蛙则随着它所栖息的树种不同而具有不同的体色。
生活在北极地区的北极狐和白熊，毛是纯白色的，与冰天雪地的环境色彩协调一致，这有利于它们捕食动物。
有些动物在不同的季节具有不同的保护色。
例如，生活在寒带的雷鸟，在白雪皑皑的冬天，体表的羽毛是纯白色的，一到夏天就换上棕褐色的羽毛，与夏季苔原的斑驳色彩很相近。
有些蝗虫在夏天草木繁盛时体色是绿色的，到了秋末则变为黄褐色。
警戒色
某种蛾类幼虫的体表色彩鲜艳，有斑纹，很容易被食虫鸟类发现。
那么，这会不会对它们自身不利呢？
再仔细观察一下，就会发现它们的体表长着毒毛。
如果这些幼虫被鸟类吞食，这些毒毛就会刺伤鸟的口腔黏膜，吃过这种苦头的鸟再见到这些幼虫就不敢吃它了。
像蛾类幼虫这样，某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹，叫做警戒色。
黄蜂腹部黑黄相间的条纹，有些毒蛇体表的斑纹，等等，都是警戒色。
警戒色的特点是色彩鲜艳，容易识别，能够对敌害起到预先示警的作用，因而有利于动物的自我保护。
拟态
竹节虫的形态与树枝特别相似，几乎能以假乱真，因而很难被敌害发现。
像这样，某些生物的外表形状或色泽斑纹，与其他生物或非生物非常相似的状态，叫做拟态。
在丰富多彩的生物界，拟态的例子是很多的。
例如，尺蠖的形状像树枝，枯叶蝶停息时的模样像枯叶。
有的螳螂成虫的翅展开时像鲜艳的花朵，若虫的足像美丽的花瓣，可以诱使采食花粉的昆虫飞近，从而将这些昆虫捕食。
蜂兰的唇形花瓣常常与雌黄蜂的外表相近，可以吸引雄黄蜂前来“交尾”。
雄黄蜂从一朵蜂兰花飞向另一朵蜂兰花，就会帮助蜂兰花传粉。
保护色、警戒色和拟态等，都是生物在进化过程中，通过长期的自然选择而逐渐形成的适应性特征。
．染色体突变
染色体突变也称染色体畸变或异常。
它是指染色体数目、大小和结构的改变。
染色体突变和基因突变一样，也是产生遗传变异的重要原因。
基因突变大都是DNA分子上碱基的变化，染色体突变则是整个DNA分子在较大范围内的变化，也就是说它有许多基因参与。
因此，对生物表型变异的影响也较大。
例如，德弗里斯关于月见草显著变异的著名试验，就是由染色体突变所引起的。
基因突变通常发生在遗传物质复制的过程中，染色体突变一般发生在细胞核分裂的过程中，特别是减数分裂期间。
不同生物的染色体在数目、大小和结构上都不相同。
例如马蛔虫有1对染色体，蝶大约有220对，有些羊齿类植物〔如羊齿草〕则超过600对。
但染色体数目的多少与生物的亲缘程度无直接联系。
同样的哺乳类，袋鼠是11对，而狗则是39对。
染色体结构的变化
缺失 染色体上丢失一个片段，也即是一个或几个基因的丢失。
一般认为，缺水部分如果较大，个体不能成活。
最早证明染色体突变的证据是缺失，如布里奇斯通过果腹果蝇获得缺刻翅的表型。
一种称人类的猫叫综合征就是第5染色体短臂的杂合缺失所致。
此病的特征是小头、严重的生长异常和智力呆滞。
患者通常不能活到成年。
人类其他染色体如第4、13和18上的杂合缺失，也都伴有生理和智力上的缺陷。
重复 即染色体的某些片段有所增加。
基因重复对个体生活影响不大或无影响，但在进化上可能有重要作用。
倒位 即染色体内部结构的顺序发生颠倒。
倒位不改变染色体及其上面基因的数目。
假如一条染色体上基因的顺序是ABcDEF，BcD片段的倒位就在染色体上形成ADcBEF的顺序。
臂间倒位的片段包括着丝粒，臂内倒位则不包括。
易位 即非同源的染色体片段出现了交换。
这种染色体片段的交换称相互易位，如一个片段移动到同一染色体的新位置上，或不同染色体上。
如不出现相互交换称非相互易位，有时也称转位。
染色体数目的变化 有些变化不改变遗传物质的总量；有些则在总量上有所改变。
着丝粒融合 即两条非同源染色体的整个或大部分合并成一条，丢去一个着丝粒，染色体数目也为此而减少。
着丝粒断裂 即一条染色体断成两段，它必须产生出一个新的着丝粒，否则细胞分裂时会丢失没有着丝粒的那条染色体。
非整倍体 即一套正常的染色体中丢失或增加一条或数条染色体。
如缺失、单体、三体和四体等等。
其中所谓三体即额外增加的一条染色体。
人类的例非整倍性，即证明唐氏综合征病人是第21染色体三体。
21三体综合症又称先天愚型，此病的原因即在21号染色体上多一条。
单倍体和多倍体 二倍体细胞的某同源染色体只有1个或在3个以上的现象。
假如有3套染色体即称三倍体，4套者称四倍体，依此类推。
多倍体较普遍的形式是染色体的套数乘2，也即四倍体、六倍体、八倍体，它们分别有4套、6套、8套染色体。
多倍体在某些植物群中很普遍，动物中则较少见。
．基因重组
基因重组是通过有性过程实现的。
我们已知，任何一个基因的表型效应不仅决定于基因本身，还决定于基因之间的相互作用。
因此，通过有性过程所实现的基因重组，虽然不改变基因本身，但新的组合可导致新的表型。
在有性过程中，由于亲本具有杂合性，由此而发生的遗传基础的重组合，就会产生丰富的遗传变异。
这也就是为什么有性生殖比无性生殖具有优越性的原因？
基因重组的分类
连锁互换 这类重组是同源染色体基因相互交换所发生的重新组合。
它是较为稳定的重组。
自由组合 由它所形成的重组是不同对染色体的随机组合。
转座因子改变位置 细胞中能改变自身位置的一段DNA序列称转座因子。
它从染色体一个位置转移到另一位置，或者从质粒转移到染色体上，从而产生变异。
个转座因子是麦卡林托克从玉米中发现的，她认为遗传基因可以转移，从染色体的一个位置跳到另一个位置，所以转座因子也称跳跃基因。
转座因子还具有控制其他基因开闭的作用，因为当它们插入某些基因，如影响玉米籽粒颜色的基因附近时，能在玉米籽粒发育期间改变其颜色图型，所以转座因子又可称为控制因子。
目前已很清楚，原核生物和真核生物中都具有转座因子，例如多种细菌质粒、大肠杆菌、啤酒酵母、果蝇等。
这方面的材料可能与物种形成关系较大。
基因重组与变异多样性
基因重组而引起变异的多样性，可以自由组合为例。
一对等位基因可能形成的基因型是3种：
AAAaaa
对等位基因可以产生的基因型是9种：
AABB AABb AAbb AaBB AaBb aaBB aaBb Aabb aabb
根据3n，如有10对等位基因，那么就可得到310＝59049种重组的基因型。
其中有210个是纯合型，其余全部是杂合型。
如果考虑到复等位基因的存在，那么多样性就更丰富了。
而且自然界里的植物和动物，除少数例外都有，少则上百个或上千个，多则上百万个基因。
由此不难设想，杂交产生的个体间为什么没有两个完全相同的个体，以及由杂交产生后代的生物类群间为什么是多种多样的道理。
此外，还有细胞质基因突变。
细胞质里也有遗传物质，如线粒体、叶绿体中各有自己的染色体和DNA，它们控制着细胞器的正常结构和功能。
这些基因也和核内遗传物质一样，能发生突变，导致遗传变异。
例如，某些植物的叶绿体基因突变，就会出现一系列的突变型。
酵母菌中某些线粒体基因发生突变，影响有氧呼吸功能，也能产生一些小菌落突变型。
这些突变型在一定条件下，都能正常生活，传留后代。
细胞质突变引起的遗传变异与细胞核相比虽然要少得多，但它有自己的连续性和相对自主性。
这也是值得注意的一种机制。
．遗传变异在群体中的保存
遗传变异产生后，在当时的环境中通常并不适宜。
那么为什么这些变异没有被淘汰呢？
这便需要讨论它们在群体中的保存问题。
关于这点，有如下几种解释：
杂种优势
认为杂合体的生存和繁殖较纯合体更有利，因此等位基因A或a就不会被排除。
这种机制最明显的例子，便是我们前面提到过的镰刀型血红蛋白贫血症。
如前所述，这种遗传病是由于血红蛋白突变引起的。
这类疾病盛行于赤道非洲和中东地区。
既然病者细胞基因明显不利，为什么在上述地区的有关基因的杂合子可以相当高呢？
原来这种杂合体对该地区的重要致命疾病——疟疾具有抵抗力。
这是因为杂合型个体Ss的红细胞容易形成狭小的镰刀形状，不利于疟原虫寄生，因此不怕疟疾侵袭。
也就是说，在恶性疟病流行区，正常的纯合体容易死于疟病；贫血症纯合体，死于贫血；杂合体则能健康生存。
它们的这种优势即称杂种优势。
某些生物正是凭着这种方式使许多变异保存于种群的基因库中。
多样化选择
假如一物种面临多种复杂环境，那么突变和选择会使基因库发生分化，于是有许多变异型或等位基因可适应不同的小环境。
近期的研究表明，由不同的等位基因所编码的变异酶，其催化效率、对温度和酸碱的敏感性以及对其他环境因素的反应都不相同，从而使它们变得易受自然所选择。
例如，果蝇生长在较温暖地区，种群中会出现较多的乙醇脱氢酶的变异体，它们比生长在较寒冷地区的种群更能抗热。
总之，生长在较复杂环境里的种群，可通过多样化选择，保持较高的变异性。
频率相依选择
这是一种保持复等位基因的机制，认为等位基因在种群中的频率受环境变化而有波动。
当它们不适合环境时，高的频率会很快减少，但达到某一最低点时其频率就趋向稳定而不再下降，也就是说，环境压力无法对低频率的变异体发生作用，因此有些变异就可得到保留。
总之，群体中的遗传变异为生物进化提供大量的机会，每当出现新的恶劣环境时，如气候变坏、捕食者入侵、竞争者迁入或人为的污染，生物群体往往都有一定的适应能力，这早已成为现实。
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