72《现代生物进化理论的主要内容》教学案.docx

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72《现代生物进化理论的主要内容》教学案

7.2《现代生物进化理论的主要内容》教学案

　　一、种群是生物进化的基本单位

　　．种群：

生活在一定区域的同种生物的全部个体。

　　．基因库和基因频率

　　基因库：

一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。

　　基因频率：

在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。

　　．生物进化的实质：

种群基因频率的改变。

　　二、突变和基因重组产生进化的原材料

　　．可遗传变异的突变基因突变染色体变异基因重组

　　．可遗传变异的形成、特点和作用

　　形成

　　①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。

　　②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。

　　特点：

随机的、不定向的。

　　作用：

只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

　　三、自然选择决定生物进化的方向

　　．原因：

不断淘汰不利变异的个体，选择积累有利变异的个体。

　　．结果：

种群的基因频率发生定向改变。

　　四、隔离与物种的形成

　　．隔离

　　概念：

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。

　　类型：

常见的有地理隔离和生殖隔离。

　　．物种的形成

　　三个基本环节：

突变和基因重组、自然选择及隔离。

　　新物种形成的标志：

生殖隔离。

　　五、共同进化与生物多样性的形成

　　．共同进化：

不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。

　　．生物多样性的形成

　　生物多样性的内容：

基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。

　　生物多样性形成的原因：

生物的进化。

　　六、生物进化理论在发展

　　．有些学者认为：

大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。

　　．有些人认为：

物种形成并不都是渐变的过程，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。

　　重点聚焦

　　．为什么说种群是生物进化的基本单位？

　　．种群的基因频率为什么会发生变化？

　　．自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？

　　[共研探究]

　　资料：

某种群中有AA、Aa、aa三种基因型的个体，其中AA、Aa所占比例随时间的变化如图所示。

　　请分析作答：

　　．生物进化

　　为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体？

　　提示：

个体的基因型是终身不变的，无论它在自然选择中具有多大优势，其基因型也不可能一成不变地遗传给下一代个体，因为个体的基因组成来自双亲。

种群中个体的基因来自种群基因库，个体死亡后又通过其后代把基因延续下去。

如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这个个体在进化上就没有意义。

　　生物进化的实质是种群基因频率的改变。

　　．种群、种群的基因频率

　　判断种群发生变化的依据是种群基因频率发生改变。

　　除自然选择外，基因突变、迁入和迁出等因素都会使种群基因频率发生变化。

　　基因频率与基因型频率的相关计算

　　①若该种群中基因型为AA、Aa和aa的个体数目分别为a1、a2、a3，则种群中A的基因频率＝A的数目的总数目×100%＝2a1＋a22×100%。

　　②若已知AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3，A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率＝P1＋1/2P2。

　　③根据资料中的图，第36个月时，基因a在种群中的频率是多少？

　　提示：

三种基因型频率之和为1，故第36个月时，Aa＝0.4，AA＝0.2，aa＝0.4，基因a的频率为0.4＋×0.4＝0.6。

　　[总结升华]

　　．相关概念的比较

　　比较项目含义变化后与进化的关系

　　基因型

　　频率该基因型个体数种群个体总数×100%

　　生物不一定进化

　　基因频率该基因数全部等位基因数×100%

　　导致生物进化

　　基因库种群中全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提

　　基因频率与基因型频率的计算

　　已知基因型个体数计算基因频率

　　A基因频率＝A基因的总数A基因的总数＋a基因的总数×100%

　　a基因频率＝a基因的总数A基因的总数＋a基因的总数×100%

　　已知基因型频率计算基因频率

　　设种群的个体数为N，AA、Aa、aa的个体数分别为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：

　　PA＝2n1＋n22N＝n1N＋1/2×n2N＝PAA＋1/2PAa

　　Pa＝2n3＋n22N＝n3N＋1/2×n2N＝Paa＋1/2PAa

　　根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率

　　①遗传平衡定律

　　在一个有性生殖的自然种群中，符合以下五个条件时，各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。

这五个条件是：

　　a．种群足够大；b.种群中个体间的交配是随机的；c.没有突变发生；d.没有新基因加入；e.没有自然选择。

　　②基因频率与基因型频率的特点

　　设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。

　　雄配子

　　雌配子

　　Aa

　　AAAAa

　　aAaaa

　　即AA%＝p2，Aa%＝2pq，aa%＝q2。

　　③实例：

若已知AA的基因型频率为，则A的基因频率为。

　　【规律方法】　伴X染色体遗传基因频率的计算

　　若基因位于X染色体上，y染色体上没有其等位基因，计算基因频率时，只需考虑X染色体，不考虑y染色体的数量，若N表示基因频率，则计算公式如下：

　　NXA＝2NXAXA＋NXAXa＋NXAy2＋

　　NXa＝2NXaXa＋NXAXa＋NXay2＋

　　[对点演练]

　　．下列关于基因频率和生物进化的说法正确的是

　　A．生物只要发生进化，基因频率就会改变

　　B．只有新物种形成时，才发生基因频率的改变

　　c．基因频率的改变不一定引起生物的进化

　　D．生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变

　　解析：

选A　生物进化的实质是基因频率的改变。

所以基因频率改变生物就进化，基因频率不改变生物就没有进化。

　　．基因型为BB的个体占18%、基因型为Bb的个体占78%，基因B和b的基因频率分别是

　　A．18%　82%

　　B．36%　64%

　　c．57%　43%D．92%　8%

　　解析：

选c　B的基因频率＝18%＋1/2×78%＝57%，b的基因频率＝1－57%＝43%。

　　[共研探究]

　　请根据图示，结合教材相关内容，回答下列问题：

　　．桦尺蠖种群中发生的可遗传变异有突变和基因重组。

　　．在树干变黑的环境下，浅色桦尺蠖易被天敌发现和捕食，ss的个体越来越少，SS和Ss的个体越来越多，决定黑色性状的S基因的基因频率越来越高，决定浅色性状的s基因的基因频率越来越低。

发生上述变化的原因是环境变化了，即自然选择决定生物进化的方向。

　　．对桦尺蠖种群来说，在自然选择过程中直接受选择的是表现型，因为天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。

　　．基因突变和基因重组都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。

　　基因突变产生新基因，丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成。

　　基因重组增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。

　　．有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代，因此不能为生物进化提供原材料”，这种说法不正确，因为发生在体细胞中的突变，可以通过无性繁殖的方法传递给后代，能为生物进化提供原材料。

　　[总结升华]

　　．突变和基因重组产生进化的原材料

　　突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。

　　由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

　　变异的有利和有害是相对的，由生存环境决定。

　　．自然选择决定生物进化方向的原理分析

　　[对点演练]

　　．下列与生物进化相关的叙述，正确的是

　　A．进化总是由突变引起的

　　B．如果没有可遗传的变异，生物就不可能进化

　　c．变异个体总是适应环境的

　　D．进化改变的是个体而不是群体

　　解析：

选B　自然选择、迁入、迁出等只要改变种群的基因频率就能引起生物进化；变异是不定向的，并具有多害少利性，此处的“害”与“利”即指能否适应所生存的环境；生物进化中发生改变的是种群的基因频率，单位是种群，故改变的是种群的特征，而非个体。

　　．腕足类动物海豆芽，从4亿年前出现至今面貌基本没变，又没有灭绝，对此现象的合理解释是

　　A．自然选择对其不发生作用

　　B．海豆芽在漫长的年代中基因频率发生了较大变化

　　c．海豆芽很少变异，适应性强

　　D．海豆芽的生活环境基本没有改变

　　解析：

选D　自然选择决定了生物进化的方向，该生物的“面貌基本没变”，说明其生存环境基本没变，基因频率也基本没变，所以性状基本没变。

　　[共研探究]

　　．物种形成

　　判断下列描述是否属于同一个物种，并说明理由

　　①生活在同一区域的两个种群不属于同一物种，因为种群指生活在一定区域内同种生物的总和，生活在同一区域的两个种群属于两个物种。

　　②生活在不同区域的两个种群不一定属于同一物种。

若两个种群能在自然状态下相互交配并产生可育后代，则属于同一物种；否则不属于同一物种。

　　物种形成的一般过程：

种群――→地理隔离多个种群――→突变和基因重组自然选择基因库出现差别――→逐代积累　产生生殖隔离。

　　．隔离

　　图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的种群重新相遇，可以再融合在一起。

　　图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。

　　产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异。

　　地理隔离和生殖隔离对种群影响的共同点是阻断种群间的基因交流。

　　思考下列问题

　　①地理隔离一定能形成生殖隔离吗？

　　提示：

不一定，当地理隔离时间足够长，基因库差异明显时，才能形成生殖隔离。

　　②产生生殖隔离一定经过漫长的地理隔离吗？

　　提示：

不一定，如植物多倍体的形成，没有经过地理隔离，直接产生生殖隔离。

　　[总结升华]

　　．地理隔离与生殖隔离的比较

　　区别

　　地理隔离生殖隔离

　　概念同一种生物由于地理上的障碍而被分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代

　　特点自然条件下不能进行基因交流，一定条件下可以进行基因交流不能发生基因交流

　　举例东北虎和华南虎马和驴

　　结果形成不同的亚种形成不同的物种

　　联系：

地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段；长期的地理隔离通常会形成生殖隔离，生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段。

　　．物种形成的方式

　　渐变式

　　爆发式

　　爆发式物种形成是在一个较短时间内完成的，主要起源于个体的染色体变异或远缘杂交以及染色体加倍等，如普通六倍体小麦的形成。

　　【易错易混】

　　生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限。

　　生物进化不一定导致新物种的形成。

　　[对点演练]

　　．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

　　解析：

选B　隔离阻止了种群间的基因交流，是物种形成的必要条件。

　　．下列关于物种形成的叙述，错误的是

　　A．经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成方式

　　B．隔离是物种形成的必要条

　　c．两个同种种群一旦产生生殖隔离就形成了新的物种

　　D．基因频率改变一定导致新物种形成

　　解析：

选D　形成新物种的方式一般是由地理隔离导致生殖隔离；隔离是形成新物种的必要条件，而基因频率的改变导致生物进化，但不一定导致新物种形成。

　　[共研探究]

　　．生物多样性的直接原因是蛋白质多样性，根本原因是基因多样性。

生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。

　　．生物多样性三个层次的关系：

基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，物种多样性和生态系统多样性影响基因多样性。

　　．物种之间的共同进化有通过种间互助实现的，如某种兰花和专门给它传粉的蛾；也有通过种间斗争实现的，如猎豹和斑马。

　　．生物的共同进化不仅是生物与生物之间的相互影响，还包括生物与无机环境之间的相互影响。

　　[总结升华]

　　．生物多样性三个层次之间的联系

　　基因多样性：

生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，进而出现了基因多样性。

　　物种多样性：

基因的多样性决定了蛋白质的多样性，基因多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。

　　生态系统多样性：

生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。

　　．生物多样性的形成过程分析

　　[对点演练]

　　．下列关于生物多样性的叙述，正确的是

　　A．生物多样性包括基因多样性、个体多样性和生态系统多样性三个层次的内容

　　B．生物多样性的形成是不同生物之间、生物与无机环境之间共同进化的结果

　　c．物种的灭绝不利于生物多样性的形成

　　D．生物多样性的形成是新物种形成的过程

　　解析：

选B　生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次；物种的灭绝说明该生物不适应环境，被新物种代替；生物多样性的形成是生物与生物、生物与环境共同进化的结果。

1．下列有关现代生物进化理论的叙述，正确的是

　　A．突变和基因重组导致种群基因频率发生定向改变

　　B．只有出现了生殖隔离，才标志生物发生进化

　　c．种群基因频率改变一定导致生殖隔离

　　D．通过漫长的共同进化过程，形成了多种多样的生态系统

　　解析：

选D　突变和基因重组产生进化的原材料；隔离是物种形成的必要条件；在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向不断进化；通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，也形成了多种多样的生态系统。

　　．下列有关生物进化的叙述，正确的是

　　A．母虎和雄狮交配产下了“狮虎兽”，说明了并不是所有物种间都存在生殖隔离现象

　　B．在自然选择过程中，黑色与灰色桦尺蠖发生了进化，表现为共同进化

　　c．基因型为Dd的高茎豌豆逐代自交的过程中，纯种高茎的基因型频率在增加，表明豌豆正在进化

　　D．被巨大河流分隔成两个种群的Abert松鼠，两种群基因频率的改变互不影响，而种群内的基因频率改变在世代间具有连续性

　　解析：

选D　母虎和雄狮交配产下了“狮虎兽”，但“狮虎兽”没有生殖能力，说明它们之间仍存在着生殖隔离；共同进化强调的是不同物种之间，黑色与灰色桦尺蠖属于同一物种；种群发生进化的本质是基因频率发生改变，而不是基因型频率发生改变。

　　．某生物兴趣小组抽样调查的200人中，各种基因型及其对应人数如表所示，则这200人中，Xb的基因频率为

　　基因型XBXBXBXbXbXbXByXb

　　人数781487030

　　A.85%

　　B．30%

　　c．20%D．15%

　　解析：

选c　Xb基因频率＝Xb的基因数/全部等位基因数＝/×100%＝20%。

　　．在一个海岛中，一种海龟中有的脚趾是连趾，有的脚趾是分趾，连趾便于划水，游泳能力强，分趾游泳能力较弱。

若开始时，和的基因频率各为0.5，当岛上食物不足时，连趾的海龟更容易从海中得到食物。

若干万年后，基因频率变化为为0.2，为0.8。

　　该种群中所有海龟所含有的全部基因称为该种群的________，基因频率变化后，从理论上计算，分趾海龟中杂合子占整个种群的比例为________。

　　该种群中海龟有多种多样的类型，其中可遗传的变异于________________，但由于变异是不定向的，因此只是产生了进化的原材料，进化的方向是由________________决定的。

　　海龟是否发生了进化？

__________________________________________________，理由是________________________________________________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　这种基因频率的改变，是否产生了新的物种？

理由是

　　________________________________________________________________________。

　　解析：

种群基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。

该海岛中海龟的基因频率变化后，从理论上计算，分趾海龟中杂合子占整个种群的比例为2×0.2×0.8＝32%。

海龟的类型有很多种，但没有新的基因产生，故其中可遗传的变异于基因重组。

但变异是不定向的，只是产生了进化的原材料，决定生物进化方向的是自然选择。

海龟的种群基因频率发生改变，可认为海龟发生了进化，但未与原物种个体产生生殖隔离，故并没有形成新的物种。

　　答案：

基因库　32%　基因重组　自然选择

　　发生了进化　种群基因频率发生了变化　没有产生新的物种。

只是种群基因频率改变，并没有产生生殖隔离