高中生物第五章生物的进化进化性变化是怎样发生的导学案浙科.docx

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高中生物第五章生物的进化进化性变化是怎样发生的导学案浙科

高中生物第五章生物的进化进化性变化是怎样发生的导学案浙科

　　第五章生物的进化

　　第二节进化性变化是怎样发生的

　　选择是进化的动力1．生物进化性变化的前提条件个体间存在可遗传的变异。

2．人工选择

　　保留比较合乎要求

　　同种生物存在着人们挑选

　　――――→的变异个体

　　众多变异个体淘汰其他变异个体

　　连续数代微小变异成为显著变异

　　――→

　　培育出符合要求的新品种

　　选择3．自然选择

　　同种生物普自然选择保留有利于在特定环境中

　　遍存在着变――→存活和繁殖的变异个体异个体

　　淘汰其他变异个体

　　世世代代微小变异成为显著变异

　　――→

　　新类型、新物种此产生选择4．自然选择的意义

　　达尔文认为自然选择是进化的一个重要的动力和机制。

[合作探讨]

　　探讨1：

在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？

简要说明原因。

提示：

直接受选择的是表现型，例如，天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。

探讨2：

自然选择是生物进化的唯一因素吗？

提示：

不是。

比如：

基因突变也是生物进化的因素。

[思维升华]

　　1．人工选择与自然选择的比较

　　选择因素选择对象选择目的选择手段进化速度结果人工选择人家养生物满足人们需要人工挑选较快培育出人类需要的新品自然选择自然环境自然界中的生物适应当地环境生存斗争十分缓慢优胜劣汰，适者生存

　　种2.自然选择的几个问题

（1）选择的对象：

从分子水平上，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着种群中不同基因的基因频率。

（2）选择的因素：

对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。

　　（3）选择的手段：

生物繁殖产生的大量后代与有限生活条件之间的矛盾，必然引起并加剧生存斗争。

通过生存斗争，使少数具有有利变异的生物个体生存下来，从而完成一次自然对生物的选择。

　　（4）选择的结果：

自然选择选择了与环境相适应的变异类型。

自然选择决定着生物进化的方向，因而生物进化是定向的。

　　种群的变异性与种群基因频率

　　1．种群的变异性

（1）生物进化的前提

　　种群中普遍存在可遗传变异是自然选择的前提，也是生物进化的前提。

（2）变异的结果

　　①生物通过变异产生新的基因，通过基因重组产生形形色色的基因型。

　　②在有性生殖生物的种群中，除了同卵孪生兄弟（姐妹）外，每个个体在遗传上都是独特的和有差异的。

　　2．种群基因频率的平衡和变化

（1）基因库

　　一个生物种群的全部等位基因的总和称为基因库。

（2）基因频率

　　在种群中，某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例，即为基因频率。

（3）基因型频率

　　每种基因型个体数占种群总个体数的比例就叫做基因型频率。

（4）遗传平衡定律

　　①概念：

在一个大的随机交配的种群里，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化，这就是遗传平衡定律，也称哈迪—温伯格定律。

②打破平衡使种群基因频率发生变动的因素：

　　a．突变；b.基因迁移；c.遗传漂变；d.非随机交配；e.自然选择。

[合作探讨]

　　探讨1：

环境改变使生物产生适应性的变异，这句话符合现代生物进化理论的观点吗？

提示：

不符合，变异是不定向的，选择是定向的。

　　探讨2：

基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？

试分析原因。

　　提示：

二者都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。

只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。

　　探讨3：

一个鼠的种群中，可育基因a突变成了不育基因A，这对种群基因频率有何影响？

提示：

开始时出现A基因，a基因频率下降，但长期看影响不大。

　　探讨4：

在对某厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。

那么这个群体中色盲基因的频率为多少？

提示：

色盲基因频率＝

　　女性色盲基因总数＋男性色盲基因总数

　　×100%

　　女性色觉基因总数＋男性色觉基因总数30＋10×2＋22＝×100%400×2＋400＝6%。

[思维升华]

　　1．可遗传的变异为生物进化提供了原材料

　　每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但于每个生物个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程，即突变→等位基因→基因重组→大量的变异。

可见，突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。

2．遗传平衡定律

（1）满足条件①没有突变发生；②没有基因迁移；③没有遗传漂变；

　　④种群中个体间的交配是随机的；⑤没有自然选择。

（2）公式及解析

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

（p＋q）＝p＋2pq＋q＝1。

　　其中p是AA（纯合子）基因型的频率，2pq是Aa（杂合子）基因型的频率，q是aa（纯合子）基因型的频率。

　　实例：

AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。

　　2

　　2

　　2

　　2

　　2

　　3．影响遗传平衡的因素

　　影响因素突变具体内容种群获得影响单向迁出种群中种群的基――→或丢失一――→的个体因频率或迁入些等位基因基因迁移遗传漂变非随机交配自然选择

　　4．基因频率和基因型频率的计算方法

（1）已知基因型的个体数计算基因频率该基因总数

　　某基因频率＝×100%

　　该基因及其等位基因总数A

　　例如：

A的基因频率＝×100%。

　　A＋a

（2）已知基因型频率求基因频率

　　计算公式：

一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率

　　例如：

A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率。

5．X染色体上基因的基因频率计算X

　　X的基因频率＝Bb×100%。

　　X＋X

　　b

　　b

　　适应与物种形成

　　1．自然选择导致适应

（1）适应

　　是生物特有的一种现象，生命的结构及功能、行为、生活方式有助于该生物在一定环境条件下生存和延续，称为适应。

（2）自然选择导致生物产生适应现象

　　①证据：

曼彻斯特地区的两种不同表现型桦尺蠖蛾，在工业污染前后数量的变化。

②实质：

这是一种适应性进化，这种进化性变化是自然选择所造成的。

③适应的原因例析

　　（3）自然选择的结果

　　保留有利变异，淘汰不利变异，而且能使有利变异积累起来。

2．异地的和同地的物种形成

（1）异地的物种形成①原因

　　②物种形成过程

　　因两个种群彼此处于隔离状态而不能进行基因交流，随着时间的推移，种群间的遗传差异积累，最后达到种群间完全的生殖隔离。

③过程图解

（2）同地的物种形成①途径一

　　a．原因：

二倍体植物，在形成配子时，经减数分裂形成染色体数目减半的配子，若减数分裂失败，代之以一次有丝分裂，染色体数目没有减半，形成了二倍体配子。

　　b．过程：

二倍体植物在异常情况下形成的雌雄二倍体配子融合后形成四倍体合子发育为成熟植株，并借助自花授粉来繁殖。

②途径二

　　用秋水仙素处理植物的分生组织，形成多倍体。

　　③结论

　　形成的新的四倍体植物相对于二倍体亲本来说，是一个新的物种。

[合作探讨]

　　探讨1：

物种的形成是否必须要经过隔离？

是否必须要经过环境隔离？

提示：

必须要经过隔离，但可以不经过环境隔离。

探讨2：

如何判断两种动物是否是同一物种？

　　提示：

设计杂交实验，看是否能产生可育后代，即是否存在生殖隔离。

探讨3：

生物的进化是否一定会形成新的物种？

提示：

不一定，关键看是否产生生殖隔离。

[思维升华]

　　1．环境隔离和生殖隔离的比较

（1）图中A属于环境隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。

（2）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。

　　环境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。

2．物种形成与生物进化的关系

　　内容标志变化后生物与原生物关系二者关系物种形成生殖隔离出现属于不同物种生物进化基因频率改变可能属于一个物种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【课时训练】

　　1．下列与生物进化相关的描述，正确的是（）A．进化总是突变引起的B．进化时基因频率总是变化的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

　　2．果蝇的体色常染色体上一对等位基因控制，基因型BB、Bb为灰身，bb为黑身。

若人为地组成一个群体，其中80%为BB的个体，20%为bb的个体，群体随机交配，其子代的Bb的比例是（）A．25%C．50%

　　B．32%D．64%

　　3．达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀分别分布于不同的岛屿上，用现代生物进化理论解释正确的是（）

　　A．同一种地雀→地理障碍→自然选择→生殖隔离→不同种地雀B．不同种地雀→地理障碍→自然选择→不同种地雀

　　C．同一种地雀→自然选择→地理障碍→生殖隔离→不同种地雀D．同一种地雀→地理障碍→生殖隔离→不同种地雀

　　4．达尔文在环球考察时，在南美洲的加拉帕戈斯群岛上观察到的嘲鸫，它们的大小和喙各不相同，栖息场所和食物也不相同，其种间杂交一般不育，据研究，它们是一种嘲鸫进化而来的。

（1）这些鸟的祖先于偶然原因从南美大陆迁来，它们逐渐分布到各个岛上，各个岛上的嘲鸫被海洋隔开不能交配，这就阻止了种群间的　　，但此时它们之间于没有产生　　，因此没有形成新的物种。

后来于　　的作用，种群之间的性状发生　　，经过漫长进化逐渐产生了　　，便形成了不同品种的嘲鸫，产生了　　。

（2）这些岛屿上的嘲鸫虽然在形态、食性等方面有所差异，但它们来自同一种嘲鸫，因此在　　和　　上具有　　的模式。

　　参考答案

　　【课时训练】

　　1．【解析】突变和基因重组为进化提供了原材料，基因突变是不定向的，自然选择导致基因频率发生定向变化，决定了进化的方向。

进化的结果是使种群的适应性进一步增强。

在进化过程中，种群的基因频率是处于不断变化中的。

【答案】B

　　2．【解析】运用遗传平衡的表达式：

（p＋q）＝p＋2pq＋q＝1，因p＝，q＝，则Bb的比例＝2pq＝2××＝。

【答案】B

　　3．【解析】始属同一物种的地雀被迁来后分布于不同的岛屿上且被海洋隔开，这样不同种群间形成地理障碍，在自然选择作用下，使不同种群的地雀的基因频率的改变也不同，最终使这些种群的基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，这标志着不同物种的地雀形成了。

【答案】A

　　4．【解析】

（1）于地理障碍，致使各个岛上的嘲鸫无法进行自交配即种群间的基因交流，于长期的自然选择，各个岛屿上的环境条件不同，原本相同的嘲鸫发生的变异不同，最终于生殖隔离，形成了新的物种。

（2）岛屿上的嘲鸫最终起源于共同的原始的祖先，即它们既存在多样性，又有在结构与功能上的统一模式。

　　【答案】

（1）基因交流生殖隔离自然选择分歧生殖隔离新物种

（2）结构功能统一

　　2

　　2

　　2

　　第五章生物的进化

　　第二节进化性变化是怎样发生的

　　选择是进化的动力1．生物进化性变化的前提条件个体间存在可遗传的变异。

2．人工选择

　　保留比较合乎要求

　　同种生物存在着人们挑选

　　――――→的变异个体

　　众多变异个体淘汰其他变异个体

　　连续数代微小变异成为显著变异

　　――→

　　培育出符合要求的新品种

　　选择3．自然选择

　　同种生物普自然选择保留有利于在特定环境中

　　遍存在着变――→存活和繁殖的变异个体异个体

　　淘汰其他变异个体

　　世世代代微小变异成为显著变异

　　――→

　　新类型、新物种此产生选择4．自然选择的意义

　　达尔文认为自然选择是进化的一个重要的动力和机制。

[合作探讨]

　　探讨1：

在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？

简要说明原因。

提示：

直接受选择的是表现型，例如，天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。

探讨2：

自然选择是生物进化的唯一因素吗？

提示：

不是。

比如：

基因突变也是生物进化的因素。

[思维升华]

　　1．人工选择与自然选择的比较

　　选择因素选择对象选择目的选择手段进化速度结果人工选择人家养生物满足人们需要人工挑选较快培育出人类需要的新品自然选择自然环境自然界中的生物适应当地环境生存斗争十分缓慢优胜劣汰，适者生存

　　种2.自然选择的几个问题

（1）选择的对象：

从分子水平上，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着种群中不同基因的基因频率。

（2）选择的因素：

对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。

　　（3）选择的手段：

生物繁殖产生的大量后代与有限生活条件之间的矛盾，必然引起并加剧生存斗争。

通过生存斗争，使少数具有有利变异的生物个体生存下来，从而完成一次自然对生物的选择。

　　（4）选择的结果：

自然选择选择了与环境相适应的变异类型。

自然选择决定着生物进化的方向，因而生物进化是定向的。

　　种群的变异性与种群基因频率

　　1．种群的变异性

（1）生物进化的前提

　　种群中普遍存在可遗传变异是自然选择的前提，也是生物进化的前提。

（2）变异的结果

　　①生物通过变异产生新的基因，通过基因重组产生形形色色的基因型。

　　②在有性生殖生物的种群中，除了同卵孪生兄弟（姐妹）外，每个个体在遗传上都是独特的和有差异的。

　　2．种群基因频率的平衡和变化

（1）基因库

　　一个生物种群的全部等位基因的总和称为基因库。

（2）基因频率

　　在种群中，某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例，即为基因频率。

（3）基因型频率

　　每种基因型个体数占种群总个体数的比例就叫做基因型频率。

（4）遗传平衡定律

　　①概念：

在一个大的随机交配的种群里，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化，这就是遗传平衡定律，也称哈迪—温伯格定律。

②打破平衡使种群基因频率发生变动的因素：

　　a．突变；b.基因迁移；c.遗传漂变；d.非随机交配；e.自然选择。

[合作探讨]

　　探讨1：

环境改变使生物产生适应性的变异，这句话符合现代生物进化理论的观点吗？

提示：

不符合，变异是不定向的，选择是定向的。

　　探讨2：

基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗？

试分析原因。

　　提示：

二者都对种群遗传组成产生影响，但影响角度不一样。

只有基因突变才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率，从而影响种群的遗传组成；基因重组不能产生新基因，只能增加基因型的种类，以此来影响种群的遗传组成。

　　探讨3：

一个鼠的种群中，可育基因a突变成了不育基因A，这对种群基因频率有何影响？

提示：

开始时出现A基因，a基因频率下降，但长期看影响不大。

　　探讨4：

在对某厂职工进行遗传学调查时发现，在男女各400名职工中，女性色盲基因的携带者为30人，患者为10人，男性患者为22人。

那么这个群体中色盲基因的频率为多少？

提示：

色盲基因频率＝

　　女性色盲基因总数＋男性色盲基因总数

　　×100%

　　女性色觉基因总数＋男性色觉基因总数30＋10×2＋22＝×100%400×2＋400＝6%。

[思维升华]

　　1．可遗传的变异为生物进化提供了原材料

　　每一个基因发生基因突变的频率虽然很低，但于每个生物个体所含的基因数是一个非常巨大的数目，因此基因突变对个体来说不是稀有的，况且生物进化的单位是种群，生物进化是一个漫长的积累过程，即突变→等位基因→基因重组→大量的变异。

可见，突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。

2．遗传平衡定律

（1）满足条件①没有突变发生；②没有基因迁移；③没有遗传漂变；

　　④种群中个体间的交配是随机的；⑤没有自然选择。

（2）公式及解析

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

（p＋q）＝p＋2pq＋q＝1。

　　其中p是AA（纯合子）基因型的频率，2pq是Aa（杂合子）基因型的频率，q是aa（纯合子）基因型的频率。

　　实例：

AA的基因型频率为m，则A的基因频率为m。

　　2

　　2

　　2

　　2

　　2

　　3．影响遗传平衡的因素

　　影响因素突变具体内容种群获得影响单向迁出种群中种群的基――→或丢失一――→的个体因频率或迁入些等位基因基因迁移遗传漂变非随机交配自然选择

　　4．基因频率和基因型频率的计算方法

（1）已知基因型的个体数计算基因频率该基因总数

　　某基因频率＝×100%

　　该基因及其等位基因总数A

　　例如：

A的基因频率＝×100%。

　　A＋a

（2）已知基因型频率求基因频率

　　计算公式：

一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率

　　例如：

A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率。

5．X染色体上基因的基因频率计算X

　　X的基因频率＝Bb×100%。

　　X＋X

　　b

　　b

　　适应与物种形成

　　1．自然选择导致适应

（1）适应

　　是生物特有的一种现象，生命的结构及功能、行为、生活方式有助于该生物在一定环境条件下生存和延续，称为适应。

（2）自然选择导致生物产生适应现象

　　①证据：

曼彻斯特地区的两种不同表现型桦尺蠖蛾，在工业污染前后数量的变化。

②实质：

这是一种适应性进化，这种进化性变化是自然选择所造成的。

③适应的原因例析

　　（3）自然选择的结果

　　保留有利变异，淘汰不利变异，而且能使有利变异积累起来。

2．异地的和同地的物种形成

（1）异地的物种形成①原因

　　②物种形成过程

　　因两个种群彼此处于隔离状态而不能进行基因交流，随着时间的推移，种群间的遗传差异积累，最后达到种群间完全的生殖隔离。

③过程图解

（2）同地的物种形成①途径一

　　a．原因：

二倍体植物，在形成配子时，经减数分裂形成染色体数目减半的配子，若减数分裂失败，代之以一次有丝分裂，染色体数目没有减半，形成了二倍体配子。

　　b．过程：

二倍体植物在异常情况下形成的雌雄二倍体配子融合后形成四倍体合子发育为成熟植株，并借助自花授粉来繁殖。

②途径二

　　用秋水仙素处理植物的分生组织，形成多倍体。