2022年人教高中生物必修2教案：第7章第2节现代生物进化理论的主要内容3

1、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第一课时 教学目的 1. 说明种群,种群基因库、基因频率的概念；2. 运用数学方法争论基因频率的变化；3. 说明突变和基因重组为生物进化供应原材料的缘由；4. 说明现代生物进化理论的主要内容；5. 明白隔离的概念和类型,以及隔离与物种形成的关系,生物多样性形成的缘由；教学重点 1基因频率的概念；2突变和基因重组、自然挑选、隔离在生物进化过程中的作用；3隔离的概念和类型,以及物种形成的方式；教学难点 1基因频率的概念和运算方法；2自然挑选在生物进化过程中的作用；3. 隔离在物种形成过程中的作用；教学用具 1非洲野牛迁徒生活的录像片

2、断；2英国曼彻斯特地区18 世纪中期到20 世纪中期浅色型和黑色型桦尺蠖数量变化的 CAI 课件；3加拉帕克斯岛地雀演化的 CAI 课件；教学方法 老师叙述,同学归纳,探究相结合；课时支配 二课时教学过程 第一课时引言：我们已经知道地球上现存的有记载的生物种类大约 200 多万种,仍有许很多多种生物没有被我们发觉,没有发觉的生物数目可能要比已经发觉的多 10 倍,更何况已经绝灭的生物比现存的仍要多得多；据估量,曾在地球上生活过的生物种数可能多达 5 亿10 亿；这么多的生物从无到有,从少到多,从简洁到复杂,从低等到高等,一批又一批地 “踏上 ” 地球,又 “ 远离 ”地球走向灭亡,进行着自然界

3、的“ 新陈 代 谢 ” , 这 就 是 生 物 的 进 化 ； 板 书 ）设问：生物为什么会进化？生物进化的实质是什么？生物进化有什么规律？- 1 - / 8 叙述：在 21 世纪的今日,随着现代生物科学的进展,关于生物 进化过程的争论,虽然仍以达尔文进化理论为框架,但达尔文原先的 思想却被大大改进和扩展了；关于自然挑选等问题的争论,已经从生 物个体为单位进展到了以种群为基本单位；形成了以自然挑选学说为基础的现代进化理论；板书）设 问 ： 现 代 生 物 进 化 理 论 的 主 要 内 容 包 括 哪 几 方 面 ？一.种群基因频率的转变与生物进化 .1）种群是生物进化的单位；提问：为什么说种

4、群是生物进化的单位呢？种群的定义是什么？叙述：请通过实例分析归纳出种群的概念；例如：1）一个池塘中的全部鲤鱼；2）一个池塘中的全部鱼；）一片草地上的全部植物；3）一片草地上的全部蒲公英；4引导同学总结出 1）与4）属于种群,因此,总结出种群是指生活在同一地点的同种生物个体的总和；提问：种群的组成有什么特点？个体之间存在着什么关系？回答：种群个体间具有年龄和性别的差异,并不是机械的结合 在一起；个体之间存在关系是：彼此可以交配实现基因沟通,并通过繁殖将各自的基因传递给后代；）叙述：因此说种群是生物繁衍的基本单位；达尔文清晰地知道只 有能遗传的变异才对进化过程有意义；也就是说可遗传的变异是物种-

5、2 - / 8 或种群进化的基础；提 问 ： 种 群 中 全 部 个 体 的 基 因 称 为 什 么 ？回答：一个种群所含有的全部基因,叫做这个种群的基 因库；）叙述：我们知道多指为显性基因掌握的遗传病,而绝大多数人表现为正常；白化病是隐性基因掌握的遗传病,但绝大多数人表现正常提问：以上事实说明了什么；？回答：说明不同的基因在种群的基因库中所占的比例是不同的；）讲 述 ： 某 种基 因 在 某 个 种 群中 出 现 的 比 例 叫做 基 因 频 率；提 问 ： 怎 样 才 能 知 道 某 种 基 因 的 基 因 频 率 呢 ？叙述：可通过抽样调查的方法获得；例如,从某种种群中随机抽出 100

6、个个体测知基因型为AA、As、aa的个体分别为 30、60 和 10,其中 A 基因频率为多少？ a 基因频率为多少？老师的引导下由同学自己 计 算 得 出：A 基 因 频 率a 基 因 频 率提问： 1）种群中某基因的频率能否发生变化？2）导致种群中某 基 因 频 率 发 生 变 化 的 因 素 有 哪 些？观看：用 CAI 课件模拟英国曼彻斯特地区桦尺蠖从 19 世纪中期到 20 世纪中期,浅色型桦尺蠖和黑色型桦尺蠖所占比例发生剧- 3 - / 8 烈变化的过程；第一显现19 世纪中期长满地衣的浅色树干及树干上栖 息 着 浅 色 与 黑 色9 ： 1的 桦 尺 蠖 的 画 面；提问： 18

7、50 年以前该地区的桦尺蠖为什么以浅色为主？黑色个体很少的原因是什么？回答：由于浅色与环境颜色相像,是桦尺蠖的爱护色；黑色易被天敌捕食,而受到控制；讲 述 ： 调 查 发 现 浅 色 基 因 频 率 为95 , 黑 色 基 因 频 率 为5,这说明黑色基因是突变产生的；观看：显现其次个画面,即随着英国工业的进展,工厂排出的煤 烟使地衣不能生存,结果树皮暴露并被熏成黑色的树干及栖息着浅色与黑色1：9的两色桦尺蠖；探究试验：让同学背对电脑屏幕,老师哨声一响同学转身快速用 鼠标点掉一个桦尺蠖,哨声一响再背过身去这样重复多次后,统计剩下的两色桦尺蠖的数量；讨 论 ： 1） 多 数 幸 存 者 的 颜

8、色 与 生 存 环 境 有 什 么 关 系 ？回答：与生存环境颜色相近；）讨 论 ： 2 ） 你 的 实 验 结 果 与 自 然 选 择 有 什 么 关 系 ？回答：与自然选择结果类似；）提问：以上试验结果说明两色桦尺蠖的数量变化的根本缘由是什 么？回答：缘由是黑色基因 S）与浅色基因 s）两种基因显现的频率发 生 了 改 变 ,这 是 长 期自 然 选 择 的 结 果 ；）- 4 - / 8 讲 述 ： 由 此 可 见 , 种 群 中 的 基 因 频 率 是 可 以 改 变 的 ,提 问 ： 进 化 所 需 要 的 变 异 的 来 源 有 几 方 面 ？回答：突变和基因重组；）叙述：由减数分

9、裂和有性生殖引起的基因重组,通过产生不同基 因的组合,都提高了群体的可遗传变异；例如,人有 23 对染色体,即使每对染色体只含有一对杂合的等位基因,通过自由组合就会产生 出 8 万多种不同配子,这样在一个新生儿中就可能有 6 l07个以上的 基因重组；考虑到染色体上有许很多多对杂合基因,因此实际上基因 重组数可能是一个天文数字；由此可见,一个个体所含的基因仅仅是种群中基因的小小组成部分；导致基因频率转变的因素是：基因突变、基因重组、自然挑选；2 ） 突 变 和基 因重 组 产 生 进 化 的 原材 料；方向；3 ）自然选择决定生物进化的成；4）隔离导致物种的形总之,种群中的个体一代一代死亡,但

10、基因库却在代代相传的过 程中保持和进展；因此说,生物进化的过程实质上就是种群基因 频率 发生变化的过程；所以说种群是进化的单位；其次课时）二. 隔离导致物种的形成引言：我们已经知道了：1）生物进化的实质是种群基因频率的转变；2）种群是生物进化的单位； 3）影响种群基因频率转变的因素有基因突变、基因重组、自然挑选；提问：基因突变与基因频率的转变有什么关系呢？回答：基因突变是可遗传变异的根原来源；这是由于基因突变可产生新基因 等位基 因）,是基因频率转变的基础；）提问：基因突变有什么特点？回答：基因突变的特点有：1）普遍存在的；2）随机发生的；3）突变频率是很低的；- 5 - / 8 4）多数对生

11、物体是有害的；5）不定向的；叙述：自然界中生物的自然突变频率很低,而且一般对生物体是有害的；提问：为什么仍能够转变种群中的基因频率呢？回答：这是由于种群都由很多个体组成,每个个体都有成千上万个基因,虽然每个基因的突变率很低,但每个种群的每一代都会产生大量的突变基因；叙述：例如,果蝇约有 104 万对基因,假定每个基因的突变率都是 105,如有一个中等数量的果蝇种群 约有 10 8 个个体）,请同学们运算出每一代显现基因突变数是多少？由同学运算得出结论）每一代显现基因突变数是 10 7 个；说明种群中每一代产生的基因突变的数量是很大的,并通过繁衍得到积存是 基因频率转变的基础；突变有利有害不是肯

12、定的,是相对的；这取决于生物的生存环境；再次出示英国曼彻斯特地区 19 世纪中期到 20 世纪中期浅色桦尺蠖和黑色桦尺蠖比例变化的画面,引导同学答出 S）黑色基因是基因突变产生的,对桦尺蠖的生存是有害的,但随着英国工业的进展,桦尺蠖生存环境的转变,有害的基因 变基因的有害与有利是相对的,不是肯定的；提问：基因重组与基因频率的转变有什么关系？S）变为有利的基因；因此说,突回答：由于基因突变是不定向的,突变的结果可产生相应的等位基因；如前所述,假如人的 23 对同源染色体上都有一对等位基因,通过减数分裂和受精作用,在后代中就可产生 10 7 个以上基因重组类型,使种群中显现大量的可遗传变异,从而使

13、突变基因频率扩增；由6于这些变异的产生是不定向的,无法定向转变基因频率；设问：生物进化的 方向是如何打算的呢？请同学们阅读课文 P66页其次段） P67第一段）,同时回忆 CAI 课件所展现的结果,四人一组争论,从宏观 性状）和微观 基因）两个方面分析英国曼彻斯特地区从 19 世纪中期到20 世纪中期,桦尺蠖比例的变化,说明桦尺蠖进化过程的缘由；叙述： 1从宏观 性状）上来看进化过程为： 19 世纪中期桦尺蠖的浅色性状与环境色彩相像,属于爱护色,较能适应环境而大量生存；黑色性状与环境颜色差异很大,不能适应环境,易被捕食者捕食,因此,突变产生后,后代的个体数受到限制；19 世纪中期到20 世纪中

14、期,由于地衣死亡,桦尺蠖栖息的树干暴露并被烟熏黑,使得黑色性状与环境颜色相像而大量生存,浅色性状与环境颜色差异很大,易被捕食者捕食而大量被剔除；表现为适者生存,不适者被剔除；2从微观 基因）来看进化过程为： 19 世纪中期以前,由于黑色基因 S）为不利变异基因,掌握的性状不能适应环境而受到限制,因此,当时种群中浅色基因 s）的频率为95,黑色基因 S）的频率为 5；到 20 世纪中期由于黑色基因 S）掌握的性状能适应环境而大量生存并繁衍后代,浅色基因s）掌握的性状不能适应环境而大量被剔除,使后代数量大量削减；浅色基因s）的频率下降为5,黑色基因 S）的频率上升为95；结果是剔除了不利变异的基因

15、并保留了有利变异基因,通过遗传逐步积存；由此可见,种群产生的变异是不定向的,经过长期的自然挑选和种群的繁衍使有利变异 基因不断积存,不利变异基因逐代剔除,使种群的基因频率发生了定向转变,导致生物朝一 定方向缓慢进化；因此,定向的自然挑选打算了生物进化的方向；请依据桦尺蠖的进化过程分析：1）是否产生了新的物种,为什么？回答：没有产生新的物种,由于曼彻斯特地区的桦尺蠖是一个种群,个体之间彼此可以 自由交 配,实现基因沟通,并通过繁衍将各自的基因传递给后代；提问： 2）什么是物种？物种又是如何形成的？板书）回答：物种是指分布在肯定的自然区域内,具有肯定的形状结构和生理功能,而且在自 然状态下能够相互

16、交配和繁衍,并能够产生可育后代的一群生物个体；即物种是代代相传保 持一个共同基因库的群体；提问：骡子是怎样产生的？能否传种接代？说明什么问题？回答：骡子是马和驴的杂交后代,不能繁衍,缘由是马和驴是两个物种；叙述：这一事实说明不同物种之间不能交配,或即使交配胜利,也不能产生可育的后 代,该现象称之为生殖隔离；- 6 - / 8 请分析说明：区分物种的主要依据是什么？回答：区分物种的主要依据是有无生殖隔离；提问：生殖隔离 物种）形成的主要缘由是什么？观看：演示 CAI 课件,给出加拉帕戈斯群岛的地图；请同学们用地理学问估算岛与岛之间的距离；再出示不同岛上的植被情形 突出果实的大小）,让同学明白各岛

17、屿的生存条件；最终出示有不同特点的 地雀,特殊突出地雀喙形大小的特征,然后让同学依据地雀的特点和岛屿生存条件将地雀安放在相宜的岛上 放错会发出鸣响）；叙述：加拉帕戈斯群岛上的14 种地雀都起源于同一个物种,是南美雀类的后代；请同学们分析,它们形状特点形成显著差异的缘由是什么？提问：加拉帕戈斯群岛之间的水域起了什么作用；回答：起到地理隔离的作用；叙述：一个种群由于地理环境缘由被分割成了很多个小的种群这种隔离称为地理隔 离；被地理条件隔开的小种群的基因组成或基因频率起初就不行能完全相同；提问：依据基因突变的随机性的特点,长期的隔离对不同岛屿上地雀小种群的基因组成 有什么影响？回答：由于突变是随机的

18、,被分割的小种群可能会出 现完全不同的突变；由于地理隔离,各种群间没有基因沟通,因此一个种群中的突变自然不 会引起另一种群的转变；提问：依据不同岛屿的生态环境特点分析14 种地雀形成显著差异的根本缘由是什么？回答：由于地理隔离,各种群生活在不同的生态环境 中,因而有不同的挑选方向；即,不同种群挑选保留下的基因不同,使分开的种群的基因库组成和基因频率产生了很大的差异；这就是14 种地雀形状特点显著差异的根本缘由；叙述：经过长期地理隔离,不同种群在形状特点；生活习性上有了显著的差异,如再次 相遇仍能交配和繁衍可育后代,这样的不同种群称之为亚种；如,东北虎和华南虎属于不同 的虎亚种；假如通过长期的地理隔离,使不同种群个体之间形成生殖隔离 不能发生基因交流）；新物种就产生了,如,加拉帕戈斯群岛上的 隔离导致生殖隔离的结果；14 种地雀的形成过程,就是长期的地理因此说：物种形成的缘由是突变和基因重组；自然挑选及隔离三个基本环节综合作用的 结果；不同新物种形成的过程进行的