高中生物第五章生物的进化第一节生物进化理论的发展时教学案苏教必修.docx
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高中生物第五章生物的进化第一节生物进化理论的发展时教学案苏教必修
第2课时 现代生物进化理论的主要内容
[学习导航] 1.结合教材P110～111，阐明可遗传的变异为生物进化提供了原材料，以及自然选择对生物进化方向的决定作用。
2.结合教材P112～113，阐明物种形成的机制。
3.阅读教材P114～115，概述分子进化的中性学说以及生物进化理论发展的意义。
[重难点击] 1.自然选择的作用。
2.物种形成的机制。
19世纪，英国杰出的生物学家发现了生物发展的规律，证明所有的物种都有共同的祖先。
达尔文的这一重大发现，对生物学具有划时代的意义。
人们在达尔文自然选择理论的基础之上，逐步完善和发展进化论，最终建立了现代生物进化理论。
这节课就让我们一起来学习现代生物进化理论。
一、突变和基因重组、自然选择
1.突变和基因重组产生进化的原材料
（1）可遗传变异的来源
可遗传变异来源
（2）影响基因频率变化的因素
①包括基因突变、基因重组、染色体变异和自然选择等因素。
②遗传漂变：
是由于在繁殖时雌雄配子的随机结合而发生的基因频率变化，遗传漂变的效应与种群的大小成反比。
（3）基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。
（4）生物的变异是否有利取决于它们的生存环境，同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。
2.自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体更易产生后代，相应的基因频率会不断提高，具有不利变异的个体很难产生后代，相应的基因频率会不断下降。
因此，自然选择使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
突变和基因重组能产生进化的原材料，据此分析回答下列问题：
1.突变具有低频性，为什么还能为生物进化提供原材料？
答案 生物进化的单位是种群，虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。
2.突变大多数对生物体是不利的，为什么还能为进化提供原材料？
答案 生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物进化。
3.突变和基因重组能决定生物进化的方向吗？
答案 不能。
突变和基因重组都是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向。
4.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%。
一年后，种群中基因型AA的个体占48%，基因型Aa的个体占24%，这一年间种群是否进化了？
分析 该种群中基因A和基因a的频率：
A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。
一年后，A%＝AA%＋1/2Aa%＝60%；a%＝aa%＋1/2Aa%＝40%。
答案 种群的基因频率没有变化，生物没有进化。
知识整合 生物进化的单位是种群，由许多个个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变，其中那些微小有利的变异不断积累导致生物进化，但突变本身不能决定生物进化的方向，起决定作用的是自然选择。
生物进化的实质是种群基因频率的变化。
1.根据现代生物进化理论，下列说法正确的是（ ）
A.自然选择决定了生物变异和进化的方向
B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性
D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
答案 C
解析 自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而使生物定向进化，所以自然选择决定了生物进化的方向；生物进化的实质是种群基因频率的改变；种群中基因频率的改变在世代间具有连续性，导致生物不断进化；种群中基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大。
2.下列有关基因频率与生物进化的描述，正确的是（ ）
A.生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变
B.生物只要发生进化，基因频率就会改变
C.变异使基因频率定向改变
D.只有基因突变，才导致基因频率发生改变
答案 B
解析 生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要生物进化了，基因频率一定发生了改变；变异是不定向的，自然选择可使基因频率发生定向改变；基因频率的改变与基因突变、迁入和迁出、自然选择等多种因素有关。
二、隔离与物种形成
1.物种
分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态下能够相互交配并能繁殖出可育后代的一群生物个体。
2.物种形成和生物进化的机制：
突变、选择和隔离。
3.隔离
（1）地理隔离：
是指地理上的障碍，是一种主要的隔离方式。
地理隔离可以导致亚种的形成，如东北虎和华南虎。
（2）生殖隔离：
指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代，如马与驴杂交产生的骡不可育。
4.物种的形成过程
↓
↓
如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析回答下列问题：
1.自然状态下，b、c之间能进行基因交流吗？
为什么？
答案 不能。
存在地理隔离。
2.b、c进化的方向相同吗？
为什么？
答案 不同。
两地的环境条件不同，自然选择的方向不同。
3.研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者不是同一物种了？
答案 不一定。
是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。
4.若长期进化后，b、c形成了两个物种，这反映出物种形成的一般途径是怎样的？
答案 长期的地理隔离产生生殖隔离。
5.黄河北岸的b迁移到黄河南岸后，不与c进化为同一物种，其原因可能是什么？
答案 在二者间已形成生殖隔离。
6.若在黄河南岸由于某种原因，二倍体的c加倍成了四倍体的e，那么c、e之间存在生殖隔离吗？
这说明什么？
答案 二倍体的c与四倍体的e杂交，其后代是三倍体，三倍体是不育的，所以二者存在生殖隔离。
这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
知识整合 突变和基因重组、自然选择、隔离是物种形成的三个环节，长期的地理隔离产生生殖隔离是物种形成的一般方式，但是有时候长期地理隔离没有产生生殖隔离，也就没有形成新物种，而有时候不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
3.下列关于隔离的叙述，不正确的是（ ）
A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
B.隔离阻止了种群间的基因交流
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
答案 D
解析 物种间必然存在隔离，不管是地理隔离还是生殖隔离，导致的结果是阻止了基因的交流，从而使种群基因库的差异变大，地理隔离是一个量变过程，只有足够长的时间后才能达到生殖隔离。
4.下列能形成新物种的是（ ）
A.二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B.桦尺蛾体色的基因频率由S（灰色）95%变为s（黑色）95%
C.马与驴交配产生了骡
D.克隆多莉羊
答案 A
解析 判断是否形成新物种的标准是新形成的物种与原来物种间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，说明已形成了新物种，否则还没有形成新物种。
A项中，四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜属于一个物种，四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育，说明二者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种；B项中，基因频率发生了改变，说明生物进化了，但未突破种的界限，仍属于同一物种；C项中骡子不育，不是一个物种；D项中多莉羊是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属原来的物种。
5.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
答案 B
解析 区分物种的关键是看是否存在生殖隔离，存在地理隔离的不同种群，可能属于不同物种，也可能属于同一物种。
b和d存在地理隔离，不一定达到生殖隔离；由于a1和a2的地理隔离，d和c有可能存在生殖隔离。
种群基因频率改变是生物进化的实质，而不是形成新物种的标志。
a1中外迁群体与当时留居群体的基因频率不一定相同；a1中外迁群体与当地a2种群的基因频率不一定相同，但如果只发生地理隔离，而没有发生生殖隔离，则c和d可能是同一物种。
易错提醒
关于物种和物种形成的几个易错点
（1）形态、结构一致≠同一物种。
形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离，两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。
（2）能产生后代≠同一物种。
两个个体能够交配产生后代，有可能子代高度不育，如马和驴，虽然能够产生子代，但子代不育，因此马和驴是两个物种。
（3）物种的形成不一定都需要经过地理隔离，如多倍体的产生。
（4）生物进化不一定导致物种的形成。
①生物进化的实质是种群基因频率的改变，即生物进化不一定导致新物种的形成。
②新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了。
三、中性学说、生物进化理论发展的意义
1.中性学说进化的过程
2.生物进化理论发展的意义
1.中性学说与现代综合进化论的主要差异是什么？
答案 中性学说认为：
（1）生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定；
（2）DNA分子产生的突变大部分是中性的。
2.根据上题分析，你是否认为中性学说完全否决了现代综合进化论？
答案 不是。
中性学说侧重于微观水平，而现代综合进化论侧重于宏观水平，二者相互补充，更好地阐述了生物进化的本质。
6.下列叙述符合中性学说的是（ ）
A.中性突变一般不引起生物性状的改变，因此中性突变不是突变
B.当自然选择作用于中性突变时，有利的变异被积累
C.当环境恶劣时，中性突变的进化速率加快了
D.中性学说并没有否认选择的作用，承认形态、行为和生态性状，即生物的表现型是在自然选择下进化的
答案 D
解析 中性学说认为多数或绝大多数突变都是中性的，即无所谓有利或有害，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。
突变大多在种群中随机地被固定或消失，而不是通过选择才被保留或淘汰的。
7.下列观点符合“中性学说”的是（ ）
A.生物进化的实质是基因频率的改变
B.自然选择决定生物进化的方向
C.DNA分子产生的突变大多数是中性的
D.隔离是物种形成的必要条件
答案 C
解析 现代综合进化论的基本观点为：
种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于基因频率的改变，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。
中性学说认为突变大部分是中性的，生物进化的主导因素是中性突变的随机固定。
易混辨析
现代综合进化论与中性学说的比较
理论名称
学说主要内容
价值
现代综合进化论
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，自然选择决定生物进化的方向，隔离导致新物种的形成
从宏观（生态学）和微观（基因）角度来看生物进化过程，最明显的优点是从基因的角度研究生物的进化过程
中性学说
生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定
揭示了分子水平的进化规律
1.在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来64只。
在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.突变和基因重组决定生物进化的方向
B.自然选择会改变种群的基因频率
C.特殊的变异类型都是不利的
D.不产生变异的生物才能生存
答案 B
解析 突变和基因重组为生物的进化提供原材料，这种变异是不定向的，可能是有利的，也可能是有害的。
产生有利变异的个体存活下来，产生不利变异的个体会在自然选择中被淘汰，自然选择的过程就是种群基因频率发生变化的过程。
2.下列关于物种的叙述，正确的是（ ）
A.不同种群的生物肯定不属于同一物种
B.物种是能相互交配的一群生物个体
C.隔离是形成新物种的必要条件
D.在新物种形成过程中必须有地理隔离和生殖隔离
答案 C
解析 同一物种的个体不但能相互交配，而且必须产生可育的后代，两个条件必须同时满足；不同种群的生物若能交配并能产生可育后代，说明它们属于同一物种；爆发式形成新物种时可以不经过地理隔离。
3.隔离在物种形成中的作用是（ ）
A.导致种群基因频率不断改变
B.阻止了种群间的基因交流
C.决定了生物进化的方向
D.导致不同种群出现不同的突变和基因重组
答案 B
解析 隔离阻止了种群间的基因交流，是物种形成的必要条件。
4.下列关于中性学说的说法中，错误的是（ ）
A.中性学说的研究水平侧重于分子水平
B.DNA分子产生的突变大部分是中性的
C.遗传漂变是分子进化的动力
D.中性学说与现代综合进化论是对立的
答案 D
5.下图中的小圆圈表示物种，箭头表示物种的变异，箭头线上有两条短线代表被淘汰的变异个体。
请根据此图解完成下列关于达尔文自然选择学说的问题：
（1）此图说明了一个什么观点？
________________________________________________________________________。
（2）图解中为什么有的箭头被淘汰？
________________________________________________________________________。
（3）图解中画出的未被淘汰的箭头综合说明了什么？
________________________________________________________________________。
答案
（1）变异是不定向的，自然选择是定向的
（2）在生存斗争中，不利生存的变异个体在斗争中被淘汰
（3）说明在生存斗争中适于生存的变异个体被保留，并逐代通过遗传而不断积累加强（说明了自然选择是定向的）
解析 依图所示，每个小圆圈表示的物种，都有多个变异的方向，但每次都只有一个方向（且同一方向）保留下来，其他变异均被淘汰。
说明①生物的变异可向多个方向发展，一般是不定向的；②生物被保存下来的变异是与环境相适宜的，即自然选择是定向的，当生物产生了变异后，由环境决定其生存还是被淘汰。
图中大多数的箭头（即变异）被淘汰，就是因为不适应环境的缘故。
图中未被淘汰的箭头始终朝向一个方向，除了说明外界环境未变，选择方向没变外，更重要的是物种在进化过程中，通过遗传使有利变异在后代中得到不断的积累和加强，并最终达到进化的目的。
课时作业
[学考达标]
1.下列关于基因突变在生物进化中的作用的叙述中，正确的是（ ）
A.使种群的基因频率发生定向改变
B.能产生等位基因并通过基因重组提高后代的基因多样性，为选择提供更多的原始材料
C.自然突变频率很低，对种群基因库的影响很小
D.多数对生物体有害，不利于种群的生存和进化
答案 B
解析 虽然一个基因的自然突变率低，但一个种群基因库中的基因数很多，所以对种群基因库影响较大；多数突变是有害的，但它增加了基因的多样性，为自然选择提供了更多的原材料，有利于种群的生存和进化。
2.一种果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。
这说明（ ）
A.突变是不定向的
B.突变是随机发生的
C.突变的有害或有利取决于环境条件
D.环境条件的变化对突变体都是有害的
答案 C
解析 由于变异的不定向性，果蝇种群内产生多种不同变异，变异性状对生物个体有利还是有害决定于生物生存的环境，环境条件对不同变异性状起到定向选择的作用。
3.在某一地区存在着两种体色的蛾类，下表为该物种在该地区建立工厂以前、不久以后和很久以后，不同体色蛾的数量。
你认为下列哪一种解释最为科学（ ）
建厂前
建厂不久
建厂很久后
绿色个体
3000
2500
500
灰色个体
750
200
2800
A.适应环境条件变化的灰色变异逐渐积累使种群基因频率定向改变
B.绿色蛾适应了环境变成了灰色蛾
C.工厂排出的煤烟增加了灰色蛾的突变频率
D.灰色蛾大量从其他地区迁入到该地区
答案 A
解析 自然选择学说的中心内容指出，种群个体间存在个体差异，在特定的环境中适应环境的得到保留并且通过生殖使数量增加，不适应的逐渐被淘汰，数量因而减少，环境在不断地改变，适应的方式也随着改变。
4.新物种形成最显著的标志是（ ）
A.具有一定的形态结构
B.具有一定的生理功能
C.产生了生殖隔离
D.改变了基因频率
答案 C
解析 具有一定的形态结构和生理功能是作为物种存在的一种必要的特征，但标志新物种形成的应是生殖隔离。
基因频率的改变情况只能说明生物进化情况。
5.下列关于物种的叙述，不正确的是（ ）
A.同一物种的个体之间在自然条件下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代
B.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的一种方式
C.区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖隔离
D.不同物种的种群在自然条件下基因不能自由交流
答案 C
解析 同一物种的个体之间不存在生殖隔离，能产生可育后代；经过地理隔离会使基因库产生差异，长期进化就有可能产生生殖隔离；物种的区分依据就是看是否存在生殖隔离；不同物种的种群，由于有生殖隔离，所以在自然条件下基因不能自由交流。
6.在同一区域中生长着两种杜鹃花，在人工条件下，它们之间都可以杂交成功。
但在自然状态下不能杂交，因为一种杜鹃花在6月初产生花粉，另一种在6月下旬产生花粉，这种现象属于（ ）
A.优胜劣汰B.过度繁殖
C.生殖隔离D.性状分离
答案 C
解析 在自然状态下，这两种杜鹃花是不能杂交的，所以存在生殖隔离，不属于同一物种。
虽然人工条件下可杂交成功，但不符合物种的标准。
[高考提能]
7.我国西北部的欧洲玉米螟与东北部的亚洲玉米螟由于信息激素的不同而具有生殖隔离，但外貌上几乎无法辨认，那么，以下说法正确的是（ ）
A.由于外貌形态相同，因此它们属于同一物种
B.由于具有生殖隔离，因此它们属于不同的物种
C.无法判断
D.以上说法都不对
答案 B
解析 由于这两个物种存在着生殖隔离，所以它们属于两个物种，倘若是一个物种的两个亚种，那么它们就可以进行交配并且产生可育后代。
8.枯叶蝶腹面的色泽和形状极似枯叶。
这是由于枯叶蝶的祖先（ ）
A.突变后经人工选择的结果
B.人工选择后再突变的结果
C.突变后经自然选择的结果
D.自然选择后再突变的结果
答案 C
解析 突变在前，选择（此为自然选择）在后。
9.如图为生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是（ ）
A.种群基因频率的改变，不论其变化大小，都属于物种形成的范畴
B.图中A表示的是基因突变和基因重组
C.经过长期的地理隔离达到生殖隔离，没有地理隔离不可能形成新的物种
D.图中C表示种群间的生殖隔离，是新物种形成的标志
答案 D
解析 物种的形成是经过长期的地理隔离，使种群基因产生较大差异进而形成生殖隔离，多倍体的形成不需要经过地理隔离，而在可遗传变异中基因突变和染色体变异统称为突变，A表示的是基因重组和突变。
10.已知蜗牛壳上有条纹与无条纹的性状是由一对等位基因A和a控制的。
研究人员调查了某地区的1000只蜗牛，对存活的个体数和被鸟捕食后剩下的蜗牛空壳数进行了统计，结果如下表所示，请分析并回答下列问题：
有条纹（显性）
无条纹（隐性）
合计
存活个体数
178
211
389
空壳数
332
279
611
合计
510
490
1000
（1）在这1000只蜗牛中，aa的基因型频率为________；如果Aa的基因型频率为42%，则a基因的基因频率为________。
（2）根据表中数据推断，壳上________（有条纹、无条纹）的蜗牛更易被鸟捕食。
经多个世代后，该种群中a基因的基因频率将会________（增大、减小），这种基因频率的改变是通过________实现的。
答案
（1）49% 70%
（2）有条纹 增大 自然选择
解析
（1）1000只蜗牛中，aa个体总数为490只，所以aa基因型频率＝490÷1000×100%＝49%，若Aa的基因型频率为42%，a的基因频率＝49%＋1/2×42%＝70%。
（2）根据表格中的数据统计可知，有条纹蜗牛空壳数多于无条纹的蜗牛空壳数，说明有条纹的蜗牛容易被天敌发现而被捕食，从而使A基因频率减小，a基因频率增大，该变化是由于长期自然选择的结果。
11.回答下列有关生物进化的问题：
（1）图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节，X、Y分别是______________________、______________。
（2）该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为________，这是生物进化的________________________________________________________________________。
（3）小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为蜥蜴的________________。
（4）小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因，w代表联趾（趾间有蹼）基因。
图2表示这两种性状比例变化的过程，回答下列问题：
①由于蜥蜴过度繁殖，导致__________________加剧。
②小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是________________
_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的______________发生了改变。
答案
（1）突变和基因重组 自然选择
（2）种群 基本单位 （3）基因库 （4）①生存斗争（种内斗争） ②联趾型个体趾间有蹼，适于游泳，可以从水中获取食物。
因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多（合理即可） ③基因频率
12.某种野生型细菌，自然条件下产生了Ⅰ型（含LA基因）、Ⅱ型（含LB基因）、Ⅲ型（含LC基因）三种新类型，现将等量四个品系的细菌混合，置于恒定密闭条件下培养，间隔相同时间，六次测得个体数量（单位：
个/10－2mm3）如下表，分析回答下列有关问题：
次数
类型
1
2
3
4
5
6
野生型
95
150
320
320
300
250
Ⅰ型
100
210
655
950
1085
1100
Ⅱ型
80
120
110
98
60
35
Ⅲ型
110
160
210
215
150
73
（1）野生型细菌能产生多种新类型的根本原因是________________。
多种新类型细菌的出现，表明
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