人教高中生物必修2第2节 现代生物进化理论的主要内容教案.docx

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人教高中生物必修2第2节现代生物进化理论的主要内容教案

第7章现代生物进化理论

第2节现代生物进化理论的主要内容

[学习目标]

1、知识目标

（1）解释种群、种群基因库、基因频率等概念

（2）运用数学方法讨论种群基因频率的改变

（3）说明现代生物进化理论的主要内容

（4）举例说明共同进化和生物多样性形成的原因

（5）形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念

2、能力目标

（1）培养学生收集资料和数据的能力以及处理资料和数据的能力

（2）运用生物进化观点解释一些生物现象

（3）通过教学活动使学生学会抽样调查的方法

3、情感目标

（1）通过引导学生分析调查或实验所取的数据，培养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度。

（2）通过教学活动，培养学生“生物是进化来的”“生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。

[学习重点]

1．种群、物种、隔离、基因频率等概念。

2．突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化中的作用。

[学习难点]

1．基因频率的概念。

2．自然选择对种群基因频率的影响。

3．隔离在物种形成中的作用。

[学习方法]

课前导学、质疑讨论、反馈矫正、迁移创新

[学习过程]

一、种群基因频率的改变与生物进化

1、种群是生物进化的基本单位

（1）种群：

生活在一定区域的_____________全部个体。

例如：

______________________。

（2）基因库：

一个种群中___________所含有的______________________。

（3）基因频率：

在一个种群基因库中，_________________________________的比率。

例如：

假如在某一人群中，50％的人是单眼皮（aa），30％的人是杂合双眼皮（Aa），20%的人是纯合双眼皮（AA），则A和a的频率分别为：

A___________；a___________。

2．突变和基因重组产生进化的原材料

（1）基因突变产生____________________，这就可能使种群的基因频率__________________。

（2）现代遗传学的研究表明，可遗传的变异来源于___________、___________和染色体变异，其中___________和___________统称为突变。

（3）基因突变产生的等位基因，通过___________过程中的基因重组，可以形成多种多样的___________，从而使种群出现大量的可遗传变异。

由于突变和基因重组是___________的、___________的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。

3．自然选择决定生物进化的方向

在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生___________，导致生物___________不断进化。

二、隔离与物种的形成

1．物种的慨念：

能够在自然状态下_____________并且_____________的一群生物称为一个物种（简称“种”）。

2．隔离：

①隔离的概念：

不同种群间的个体，在自然条件下基因不能_____________的现象。

②类型：

生殖隔离：

_____________物种之间一般是不能_____________的，即使交配成功，也不能产生_____________的现象。

地理隔离：

_____________种生物由于_____________的障碍而分成不同的_____________，使得种群间不能发生基因交流的现象。

③在物种形成中的作用：

隔离是物种形成的必要条件，_____________的形成标志着新物种的形成。

三．共同进化与生物多样性的形成

1．共同进化：

①概念：

_____________之间、_____________之间在_____________中不断进化和发展，这就是共同进化。

②结果：

通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了_____________，而且形成了_____________。

2．生物多样性：

①层次：

_____________多样性、_____________多样性、_____________多样性。

②原因：

研究生物进化历程的主要依据：

__________________________。

3．生物进化理论在发展

①有些学者认为：

决定生物进化方向的是__________________________，而非自然选择。

②有人提出物种形成并不都是渐变的过程，而是___________和__________交替出现的过程。

[知识点拨]

1．基因频率、基因型频率的相关计算

（1）基因频率：

是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。

基因频率=

①不同的基因在基因库中所占的比例是不同的，影响基因频率的因素有基因突变、基因重组和自然选择等。

②种群基因频率的定向改变导致生物朝一定方向不断进化。

（2）基因型频率：

是某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例。

基因型频率=

例如：

从某种群中随机抽取100个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个。

那么A、a基因的频率分别为多少?

提示：

A基因的频率为

a基因的频率为

（3）通过基因型频率计算基因频率

设N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：

PA=（2n1+n2）／2N=n1／N+1／2×n2／N=PAA+1／2PAa

Pa=（2n3+n2）／2N=n3／N+1／2×n2／N=Paa+1／2PAa

由以上公式可得出下列结论：

①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1；

②一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1／2杂合子的频率。

例如：

已知AA％=30％，Aa％=60％，aa％=10％。

则A、a基因的频率分别是多少?

提示：

A％=AA％+1/2×Aa％=30％+1/2×60％=60％

a％=aa％+1/2×Aa％=10％+1/2×60％=40％或a％=1–A％=1–60％=40％

（4）运用哈代一温伯格平衡，由基因频率计算基因型频率

①内容：

在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对（Aa）时，设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则：

（p+q）2=p2+2pq+q2=l。

其中p2是AA（纯合子）基因型的频率，2pq是Aa（杂合子）基因型的频率，q2是aa（纯合子）基因型频率。

②适用条件：

在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。

这5个条件是：

种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变的发生；没有新基因的加入；没有自然选择。

例如：

一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。

假设有640只浅色的蛾和369只深色的蛾，群体是哈代一温伯格平衡，那么杂合子蛾的基因型频率为多少?

提示：

设显性基因频率为p，隐性基因频率为q，根据（p+q）2=p2+2pq+q2=1，

已知q2=640／（640+369）=0.63

因此，q=0.8

又因为p+q=1，所以p=l–q=1–0.8=0.2，

根据哈代一温伯格平衡，杂合子蛾在群体中应为：

2pq=2×0.8×0.2=0.32，因此，杂合子蛾的基因型频率为0.32。

2．隔离导致新物种的形成

（1）地理隔离与生殖隔离

地理隔离：

地理隔离只是地理空间上的隔离。

如由于地质变迁，一个种群分成几个小种群分布在不连续的区域，使生物不能从一个区域迁移到另一个区域，使种群间不能相遇，无法交配而不进行基因交流。

生殖隔离：

生殖隔离是指种群间个体不能交配或交配后不能产生可育的后代。

（2）地理隔离与生殖隔离在物种形成中的作用

一定的地理隔离及相应区域的自然选择，可使分开的小种群朝不同方向分化，形成各自的基因库和基因频率，产生同一物种的不同亚种。

分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。

一定的地理隔离有助于亚种的形成，进一步的地理隔离使它们的基因库和基因频率继续朝不同方向发展，形成更大的差异。

把这样的群体和最初的种群放在一起，将不发生基因交流，说明它们已经和原来的种群形成了生殖屏障即生殖隔离。

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时期。

只有地理隔离而不形成生殖隔离，能产生生物新类型或亚种，绝不可能产生新的物种，可见生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间真正的界线。

生殖隔离保持了物种间的不可交配性，从而也保证了物种的相对稳定性。

3．物种与种群的比较

种群

物种

概

念

生活在一定区域的同种生物的全部个体。

种群是生物进化和繁殖的单位。

同一种群内的个体之间可以进行基因交流

分布在一定自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，能够在自然状态下相互交配，并且产生可育后代的一群生物

范

围

较小范围内的同种生物的个体

分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成

判

断

标

准

种群具备“三同”

同一时间，同一地点，同一物种

同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能产生可育后代

主要是形态特征和能否自由分配产生可育后代

不同物种间存在生殖隔离

联

系

一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个彼此被陆地隔离的种群

同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种），进而形成多个新物种

两者的关系（如图）

4．共同进化

概念：

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，这就是共同进化。

生物生活于复杂的环境中，任何一个物种都不是单独进化的，其必然要和其他生物发生营养关系。

在捕食与被捕食、相互帮助等关系下，它们共同发展，协同进化，增加了物种的多样性。

生物能够适应一定的环境，也能够影响环境。

生物与无机环境之间是相互影响和共同演变的。

例如：

最早的生物是厌氧的，光合生物的出现，使大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了前提条件。

5．生物进化理论在发展

中性学说：

大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用，这些基因经过长期积累，会导致种群间遗传物质出现较大的差别。

故本学说主张，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。

间断平衡说：

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。

【注意】物种形成与生物进化不是一回事，任何基因频率的改变，不论其变化大小如何，都属进化的范围；而作为物种的形成，则必须当基因频率的改变在突破物种的界限形成生殖隔离时，方可成立，因此隔离是物种形成的必要条件，而不是生物进化的必要条件。

6．现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较

达尔文自然选择学说

现代生物进化理论

基

本

观

点

①遗传变异是自然选择的内因

②过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争

③变异一般是不定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向

④生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力

⑤适应是自然选择的结果

⑥自然选择过程是一个长期、缓慢、连续的过程

①种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变

②突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节

③突变和