现代生物进化理论的主要内容导学案

1第7章第2节现代生物进化理论的主要内容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。23．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”)。32．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=%100因的总数控制同种性状的等位基某种基因的数目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。4基因型频率=%100总个体数特定基因型的个体数例如：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%60%100210060302a基因的频率为%40%100100260102(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+1／2PAaPa=(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5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。63．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)74．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突变和基因重组提供了生物进化的原材料8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④自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向⑤隔离是新物种形成的必要条件不同点没有阐明遗传变异的本质以及自然选择的作用机理，着重研究生物个体进化从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理，强调群体进化，认为种群是生物进化的基本单位共同点都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性[例题精讲][例1]已知某种群中，AA的基因型频率为30％，aa的基因型频率为26％，如果该群体的个体自交，则F1基因型AA的频率为（）A．20%B．41％C．50％D．74％【解析】自交过程中，AA和aa基因型的个体不会发生性状分离，只有Aa基因型的个体后代会发生性状分离，分离比为：AA：Aa：aa=1：2：1，所以F1基因型AA的频率为30％+(1-30%-26％)×1／4=41％。【答案】B[例2]据调查，某校高中学生中基因型的比例为XBXB(42.32％)