高三复习学程变异与进化

高三生物大单元整体学习学程第七单元变异与进化班级：小组：姓名：第七单元变异与进化——探究变异与进化的实质与应用一、单元概述在生命的延续过程中，遗传和变异是一对矛盾。由基因突变、基因重组和染色体变异引起的变异是可遗传的。可遗传的变异可能带来生存和繁殖优势，有利于生物适应不断变化的环境，而遗传有利于有利变异的积累。在本单元的学习中，将会运用观察、比较、归纳、模型与建模等科学研究方法，体会科学理论在争论中向前发展。在本单元的学习中，通过分析遗传与变异、生物与环境、生物的多样性和统一性的关系等，学会辩证思考生命的过程、结果和意义，进而辩证地认识自然和社会。通过深入学习现代生物进化理论，并辩证分析达尔文生物进化论的巨大贡献和局限性，确立正确的进化观。运用变异和进化的观念指导健康生活和育种实践，参与癌症防治、抗生素使用等社会议题的讨论。二、单元要素（一）单元内容标准概念3遗传信息控制生物性状,并代代相传3.3由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的生物变异概念4生物的多样性和适应性是进化的结果4.1地球上的现存物种丰富多样,它们来自共同祖先4.2适应是自然选择的结果（二）本单元包括基因突变、基因重组、染色体变异、达尔文的自然选择学说、现代生物进化理论。考查重在概念理解与实际问题的解决，对基因重组及其意义、基因突变的特征和原因、生物的进化的要求是理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价，试题设计重点体现考查学生的科学思维过程；而进化部分的基因频率的计算是难点之一，但较少以独立的非选题出现，而常作为选择题的一个选项分析。试卷分值题型核心知识核心素养2022山东T22单选基因突变科学思维—通过分析题干，了解基因突变可导致蛋白质的表达可能发生改变，引起性状的变化2020山东T62单选染色体结构的变异；染色体数目的变异科学思维—通过分析分裂过程中染色单体连接在一起，形成“染色体桥”，导致染色体的数目和结构发生改变，解释性状发生改变的原因2020山东T173不定项基因突变科学思维—通过分析家族系谱图，推测患者的发病原因，进而通过分析电泳条带确定是否是发生了基因突变2020山东T203不定项基因突变科学思维—通过分析菌种是否正常发育为菌落，推测两菌种之间的相互影响（三）单元学习目标1.构建思维导图，初步建立可遗传变异与进化、生产生活的联系；说明可遗传变异及进化的实质，用现代生物进化理论解释物种的形成。2.借助遗传定律分析设计实验验证变异的类型；分析变异和进化原理在人工育种中的应用，根据需求设计育种方案。3.从与生产生活的联系角度拓展变异与进化单元结构体系，指导健康生活与育种实践，参与癌症防治、抗生素使用、生物多样性保护等社会议题的讨论。（四）单元学习计划学习阶段主要学习任务学时安排整体建构构建单元思维导图，通过识图区分三种可遗传变异，计算基因频率，用现代生物进化理论说明物种形成过程2学时探究迁移设计实验验证变异类型，设计育种方案，解释变异和进化原理的应用实例2学时拓展过关搜集资料说明遗传学手段在生产生活中的应用，单元过关，运用进化观念分析癌症防治、抗生素使用、保护生物多样性等生活实例2学时（五）单元学习资源学习阶段资源类别（课件、微课、素材、资源包（视频、音频、图片）、习题、教案）资源分层（A、B、C、T）整体建构活动2三种可遗传变异拓展视频活动2染色体组拓展视频活动3自交与自由交配的区别拓展素材活动4舌尖上的进化史拓展素材TTTT探究迁移活动5生物遗传实验设计拓展素材活动6各国育种新研究成果拓展素材TT拓展过关单元拓展雄性不育水稻拓展素材单元过关题目拓展TT（六）单元学习目标追求三、单元学习内容（一）整体建构变异与进化——探究可遗传变异与生物进化的关系了解可遗传变异1859年，达尔文提出了轰动世界的生物进化理论，但是，他自己也清楚地认识到，关于生物的进化，还有许多问题没有解决，比如不能科学的解释遗传和变异的本质。随着生物科学的发展，关于遗传和变异的研究，已经从性状水平深入到基因水平，人们逐渐认识到遗传和变异的本质。遗传学、统计学理论运用到生物进化的研究，使得人类对进化的解释逐渐接近本质。那么遗传与变异之间有什么关系？我们所说的可遗传变异实质是什么？变异对进化又存在什么意义呢？【学习目标】1.围绕变异类型及生物进化过程构建思维导图，说出可遗传变异在进化上的意义及与生产生活的联系。2.辨别三种可遗传变异，通过计算基因频率判断种群基因库的变化，阐明变异和自然选择对生物进化的意义。3.用现代生物进化理论解释物种形成过程，建立生物的进化和适应观。【学习活动】学习活动1：构建变异与进化思维导图以可遗传变异、自然选择与物种形成为主线构建思维导图，尝试构建遗传变异原理与生产生活的联系。学习活动2：辨析可遗传变异的类型许多人类遗传病都是由可遗传变异引起的，如镰状细胞贫血、囊性纤维病、猫叫综合征、21三体综合征等。这些遗传病的发生机制分别属于哪些类型的可遗传变异？这些变异的本质是什么？让我们一起研究可遗传变异的机制，用科学守护基因、维护健康。1.（1）物种的稳定取决于染色体数目稳定。生物如果丢失或增加一条或几条染色体就会出现严重疾病甚至死亡。而雄蜂是由卵细胞发育来的，其体细胞的染色体数目减少了一半，但仍能正常生活。根据这一现象概括染色体组的概念，尝试区分单体、单倍体。（2）人是二倍体，体细胞中有2个染色体组，共46条染色体，所以人的染色体组成可以记做2N=46。判断下列细胞的染色体组数，并类比写出它们的染色体组成。【总结】染色体组数的判断方法。2.判断下图分别属于哪种可遗传变异，并总结变异类型的判断方法。【总结】项目基因突变基因重组(除基因工程)染色体结构变异镜检结果变异实质适用范围生物种类生殖类型变异结果学习活动3：计算种群基因频率1.若家蝇的长翅(T)对残翅(t)为显性,长肢(R)对短肢(r)为显性,在随机交配后,表现型比例为长翅长肢63%、长翅短肢21%、残翅长肢12%、残翅短肢为4%,则基因型为__RR和ttRR的个体所占的比例分别是多少？2.调查发现，某昆虫种群中AA和aa的基因型频率分别为2%和90%，使用杀虫剂后，该种群中AA和aa的基因型频率分别为80%和2%，通过计算判断该昆虫种群是否进化，写出遗传平衡的种群需满足的条件。3.在非洲人群中，每10000人中有1人患囊性纤维原瘤，该病属常染色体遗传。一对健康夫妇生有一患病的孩子，此后，该妇女与另一健康男性再婚，他们若生孩子，患此病的概率是多少？【总结】基因频率计算方法【拓展】若时间单位为年,在某年时,甲种群AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,则此时A基因频率是多少？现假设甲种群所生存的环境发生了一种新的变化,使得生存能力AA=Aa>aa,其中aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中的aa的基因型频率约为多少？那该种群会不会发生进化呢？学习活动4：解释生物进化过程1.地球上现存的生物有共同的祖先，那现存生物的多样性和适应性是如何形成的呢？以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对生物进化提供了科学的解释。归纳达尔文的自然选择学说和现代生物进化理论的主要内容，说出自然选择学说的意义和局限性。2.近些年，随着抗生素的人均用量增多，细菌耐药率也逐年提高。耐药性一旦产生，药物的治疗作用就明显下降。为探究抗生素对细菌的选择作用，科研人员做了如下实验:步骤一:取少量含金黄色葡萄球菌的培养液，均匀涂在培养基平板上，再放上4片含有青霉素的圆形滤纸片，在无菌且适宜条件下培养12~16h，滤纸片周围出现抑菌圈（如图）。测量并记录抑菌圈的直径并取平均值，记为N1。步骤二:从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到液体培养基中培养，然后重复上述步骤，培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值（N2~N5）。请思考并回答以下问题:（1）细菌的耐药性变异是如何产生的？细菌耐药率逐年提高的原因是什么（2）根据抑菌圈大小可判定药物的抑菌效果，抑菌圈越小，那抑菌作用会有什么改变？随着培养代数的增加，抑菌圈的直径会发生什么变化？（3）人类不断研发新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，甚至出现了无药可治的“超级细菌”。请用现代生物进化理论观点解释“超级细菌”出现的原因是什么？【总结】根据现代生物进化理论归纳总结新物种的形成机制。（二）探究迁移变异与进化应用变异、进化原理人工培育新品种变异的相对性细胞分裂中染色体的平均分配和DNA复制的精确性都是相对的，偶尔也会发生错误;对个体来说，“错误”带来的后果有时是灾难性的;但从整体和长远来看,“错误”可能让生物形成新的适应性特征,“错误”造成的突变为进化提供了原材料。尝试辩证地分析生命的过程、结果和意义，进而辩证地认识自然和社会。【学习目标】1.说出三种可遗传变异的特点和生物进化的过程，阐明变异和自然选择对生物进化的意义。2.分析变异本质，设计实验探究变异类型，应用变异和进化原理培育新品种。3.运用遗传与变异的观点，解释常规遗传学技术在生产生活中的应用，形成合理使用科学技术造福人类的意识。【学习活动】学习活动5：实验探究变异类型几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。(1)图示果蝇发生的变异类型是什么？(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生哪四种类型的配子？若该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，那么推断子代中红眼雌果蝇的基因型是什么？(3)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。简要写出实验步骤及预期结果。学习活动6：应用变异、进化原理培育新品种1.我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。例如，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到了五花鱼；将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼。正是因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富了人们的生活。思考：（1）有实验证明，任何一种金鱼都可以与野生鲫鱼杂交，其后代都能正常繁殖。这说明金鱼与野生鲫鱼之间存在什么关系？（2）金鱼的性别决定类型是XY型。金鱼育种者培育了名为“蓝剑”的新品种，只有雄鱼表现出该品种特有的性状，经检测该品种雄鱼性染色体组成为XXY“蓝剑”新品种的产生属于哪一种变异类型？你能分析其产生的原因吗？2.普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题:(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是什么？已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的，多倍体普通小麦体细胞中有多少条染色体？一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是哪些？(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法是什么？(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。【总结】实验验证某变异性状是否为可遗传变异的基本方法（三）拓展过关变异与进化——拓展体系过关检测遗传变异的应用可遗传变异引发人类遗传病的同时，也可以造福人类，比如作物育种、产量提高等等方面。可遗传变异在新品种培育方面提供了多方面的理论依据，例如水稻的培育。中国水稻育种经历了多次改进，从水稻矮化育种一直到绿色超级稻培育。中国水稻产量不断提高，品质不断提升。【学习目标】1.从变异和进化原理在生产生活中的应用角度，拓展变异与进化的单元结构体系。2.运用变异和进化原理解释生物的多样性和适应性的形成，分析人类活动对生物多样性的影响。3.运用进化观念指导健康生活，参与癌症防治、抗生素使用、保护生物多样性等社会议题的讨论。【单元拓展】三系杂交稻的研究我国杂交水稻之父袁隆平于1964年率先提出通过培育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系的三系法途径来培育杂交水稻。不育系的花粉不育，这种雄性不育由细胞质基因(ms)控制，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性。保持系能保持不育系的细胞质雄性不育性，其细胞质基因(Ms)正常可育，能够自交结实，借助保持系来繁殖不育系。恢复系(代号R)含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因——恢复基因(Rf)，与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势，即用恢复系给不育系授粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。1、水稻的育性由一对等位基因M、m控制，基因型为MM和Mm的个体可产生正常的雌、雄配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，基因M可使雄性不育个体恢复育性。通过转基因技