高中生物《现代生物进化理论的主要内容》教案3 新人教版必修2.docx
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高中生物《现代生物进化理论的主要内容》教案3新人教版必修2
2019-2020年高中生物《现代生物进化理论的主要内容》教案3新人教版必修2
教学目的
1.解释种群，种群基因库、基因频率的概念。
2.运用数学方法讨论基因频率的变化。
3.说明突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。
4.说明现代生物进化理论的主要内容。
5.了解隔离的概念和类型，以及隔离与物种形成的关系，生物多样性形成的原因。
教学重点
1．基因频率的概念。
2．突变和基因重组、自然选择、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．基因频率的概念和计算方法。
2．自然选择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
教师讲述，学生归纳，探究相结合。
课时安排
二课时
教学过程
第二课时
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改变。
（2）种群是生物进化的单位。
（3）影响种群基因频率改变的因素有基因突变、基因重组、自然选择。
提问：
基因突变与基因频率的改变有什么关系呢？
（回答：
基因突变是可遗传变异的根本来源。
这是因为基因突变可产生新基因（等位基因），是基因频率改变的基础。
）
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；
（4）多数对生物体是有害的；
（5）不定向的。
讲述：
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：
为什么还能够改变种群中的基因频率呢？
回答：
这是因为种群都由许多个体组成，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。
讲述：
例如，果蝇约有104万对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个
体），请同学们计算出每一代出现基因突变数是多少？
（由学生计算得出结论）每一代出现基因突变数是107个。
说明种群中每一代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累是基因频率改变的基础。
突变有利有害不是绝对的，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，引导学生答出（S）黑色基因是基因突变产生的，对桦尺蠖的生存是有害的，但随着英国工业的发展，桦尺蠖生存环境的改变，有害的基因（S）变为有利的基因。
因此说，突变基因的有害与有利是相对的，不是绝对的。
提问：
基因重组与基因频率的改变有什么关系？
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，在后代中则可产生6⨯107个以上基因重组类型，使种群中出现大量的可遗传变异，从而使突变基因频率扩增。
由于这些变异的产生是不定向的，无法定向改变基因频率。
设问：
生物进化的方向是如何决定的呢？
请同学们阅读课文P66页（第二段）P67（第一段），同时回忆CAI课件所展示的结果，四人一组讨论，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原因。
讲述：
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似，属于保护色，较能适应环境而大量生存；黑色性状与环境色彩差异很大，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世纪中期，由于地衣死亡，桦尺蠖栖息的树干裸露并被烟熏黑，使得黑色性状与环境色彩相似而大量生存，浅色性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。
表现为适者生存，不适者被淘汰。
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，控制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）控制的性状能适应环境而大量生存并繁殖后代，浅色基因（s）控制的性状不能适应环境而大量被淘汰，使后代数量大量减少。
浅色基因（s）的频率下降为5％，黑色基因（S）的频率上升为95％。
结果是淘汰了不利变异的基因并保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。
由此可见，种群产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择和种群的繁殖使有利变异基因不断积累，不利变异基因逐代淘汰，使种群的基因频率发生了定向改变，导致生物朝一定方向缓慢进化。
因此，定向的自然选择决定了生物进化的方向。
请根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，因为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，实现基因交流，并通过繁殖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：
物种是指分布在一定的自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，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，不能繁殖，原因是马和驴是两个物种。
讲述：
这一事实说明不同物种之间不能交配，或即使交配成功，也不能产生可育的后代，该现象称之为生殖隔离。
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）形成的主要原因是什么？
观看：
演示CAI课件，给出加拉帕戈斯群岛的地图。
请同
学们用地理知识估算岛与岛之间的距离。
再出示不同岛上的植被情况（突出果实的大小），让学生了解各岛屿的生存条件。
最后出示有不同特征的地雀，特别突出地雀喙形大小的特征，然后让学生根据地雀的特征和岛屿生存条件将地雀安放在适宜的岛上（放错会发出鸣响）。
讲述：
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，它们形态特征形成显著差异的原因是什么？
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。
讲述：
一个种群由于地理环境原因被分割成了许多个小的种群——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可能完全相同。
提问：
根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，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，各种群间没有基因交流，因此一个种群中的突变自然不会引起另一种群的改变。
提问：
根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原因是什么？
回答：
由于地理隔离，各种群生活在不同的生态环境
中，因而有不同的选择方向。
即，不同种群选择保留下的基因不同，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种地雀形态特征显著差异的根本原因。
讲述：
经过长期地理隔离，不同种群在形态特征。
生活习性上有了显著的差异，若再次相遇仍能交配和繁殖可育后代，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。
如果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14种地雀的形成过程，就是长期的地理隔离导致生殖隔离的结果。
因此说：
物种形成的原因是突变和基因重组。
自然选择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十分缓慢，往往需要成千上万代甚至更长。
小结：
现代生物进化理论的基本观点是：
进化的基本单位是种群
进化的实质是种群基因频率的改变
物种形成的基本环节是：
突变和基因重组——提供进化的原材料
自然选择——基因频率定向改变，决定进化的方向。
隔离——物种形成的必要条件
三.共同进化与生物多样性的形成
1.共同进化
概念：
不同物种之间，生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展。
范围：
物种之间，生物与环境之间
2.生物多样性的形成
内容层次：
基因多样性，物种多样性和生态系统多样性.
巩固练习：
（课后习题）
2019-2020年高中生物《现代生物进化理论的主要内容》教案7新人教版必修2
一、教学目标
1.知识方面
⑴解释种群、种群基因库、基因频率等概念。
⑵说明现代生物进化理论的主要内容。
⑶举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。
2.情感态度与价值观方面
⑴形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。
3.能力方面
⑴运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
⑵运用生物进化观点解释一些生物现象。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）种群、物种、基因频率、隔离等概念。
（2）突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用。
2.教学难点
（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。
三、教学方法
问题导学法、讲授法、直观法
四、教学课时
4课时
五、教学过程
教学内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
第1课时
一、种群基因频率的改变与生物进化
问题探讨
引导组织学生回答
〖提示〗一个基因所控制的性状，对个体生存和繁殖后代的贡献越大，拥有该基因的个体就可能越多。
思考讨论
⑴种群是生物进化的基本单位
种群和物种
基因库和基因频率
计算基因频率
思考与讨论
上节课我们学习了达尔文自然选择学说的主要观点，下面请同学们依据该学说的基本观点，分析下面的情境：
情景1：
如果在灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa）的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。
1.〖问〗根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点，该绿色个体能被选择下来吗？
2.如果该绿色基因能很好的生活下来，他体内的A基因怎样才能传递给后代？
〖总结性讲述〗讨论发现，出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异个体的后代不一定能真实遗传。
因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。
〖问〗怎样的一群生物个体可以称为种群呢？
一个生物的“种”或“物种”与种群又有什么区别呢？
〖问〗性状是由基因控制的，研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。
如何分析种群的基因组成和变化呢？
由此人们提出基因库和基因频率的概念。
什么是基因库？
基因频率的含义是什么？
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？
〖提示〗1.
（1）A配子占60%，a配子占40%。
（2）子代基因型频率：
AA占36%；Aa占48%；aa占16%。
（3）子代种群的基因频率：
A占60%；a占40%。
（4）填表略。
种群的基因频率会同子一代一样。
2.对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。
例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
3.突变产生新的基因会使种群的基因频率发生变化。
基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。
思考回答
只有通过有性生殖，才能将基因传给子代，将基因A保留下来。
物种可以分布在自然界不同的区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代传递的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。
体会对自然选择学说的修正是必然的。
使学生初步了解，研究生物的进化需要研究群体的基因组成及其变化。
理解种群的概念。
理解基因库和基因频率的概念。
使学生学会计算基因频率的方法
⑵突变和基因重组为生物进化提供原材料
1、回忆变异类型
________
变异突变________
________________
________
2、所有的变异都能导致基因频率的变化吗？
只有________________________________。
3、突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？
为什么？
________。
因为只有________才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率。
________可以增加基因型的种类。
4、在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？
例如：
每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。
若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少?
基因突变数是________________________
这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。
而且突变的有利或有害并不是绝对的，它取决于生物的________。
5、突变和基因重组产生的变异有方向吗？
由于突变和基因重组都是________、________，因此它们只是提供了________，不能决定生物进化的方向。
探究
〖提示〗1.树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率，这是因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。
2.是表现型。
比如，天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
三、自然选择决定生物进化的方向
典型例题：
例：
中心血防站调查了1788个MN血型的人，其中397人是M型（LMLM），861人是MN型（LMLN），530人是N型（LNLN），请分别计算LM和LN的基因频率。
解析：
本题考查基因频率的计算方法。
据题意可知，M型者含有两个LM基因，MN型者含有一个LM和一个LN基因，N型者含有两个LN基因。
故本题应如此计算
LM%=（2×397+861）/2×1788×100%=46.3%
LN%=（861+2×530）/2×1788×100%=53.7%
例2、根据现代生物进化理论．判断下列说法正确的是（）
A．研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为
B．研究物种间的差异，关键是研究它们能否交配产生后代
C．生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程
D．生物进化的方向．决定于生物变异的方向
解析：
现代生物进化理论认为，种群是生物进化的基本单位，因此研究的着眼点是种群，而不是个体。
生物进化的过程实质就是种群基因频率变化的过程。
生物进化的方向是由自然选择决定而非生物变异的方向决定，本题考查了对现代生物进化理论的理解。
答案：
C
【自我诊断】
●基础题
1、下列哪项属于种群（ ）
A、一个池塘中所有鱼类 B、一块稻田里的所有昆虫
C、一片草地的所有蒲公英 D、分散在各湖泊、河流的鲤鱼
2．
（1）已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。
在一个30000人的人群中，蓝
眼人3600人，褐眼人26400人，其中纯合体有1200人。
那么，在这个人群
中A和a的基因频率为（）
A、0.64和0.36B、0.36和0.64 C、0.50和0.50D、0.82和0.18
（2）种群的基因频率总是_________________的，其原因是（）
A、自然选择B、自然选择和遗传漂变
C、自然选择、遗传漂变和迁移D、自然选择、遗传漂变、迁移、突变等
（3）若一个种群中，某一性状的出现频率增加，这很可能（）
A、这个性状对环境具有很强的适应性B、该群体中具此性状的纯合体多
C、这个性状的出现是由环境条件引起的D、控制这个性状的基因为隐性
3．
（1）马（2N=64）和驴（2N=62）杂交能产生后代称为骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为（）
A、杂交育种B、人工诱变C、基因重组D、生殖隔离
（2）产生这种情况的原因主要是（）
A、染色体结构发生变化B、马和驴的遗传物质有本质的区别
C、发生突变D、减数分裂过程中联会紊乱
4.现代生物进化理论认为：
种群是生物进化的基本单位，突变和重组、选择、隔离是新物种形成的基本环节。
其中新物种的形成的必要条件是（）
A、基因突变B、选择C、生殖隔离D、物种变化
5.华南虎和东北虎两个亚种的形成是因为（）
A、地理隔离的结果B、生殖隔离的结果
C、地理隔离和生殖隔离的结构D、基因突变和基因重组的结果
6.用生物进化论的观点解释病菌的抗药性不断增强的原因是（ ）（多选）
A、使用抗菌素的剂量不断加大，病菌向抗药能力增强方向变异
B、抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的
C、抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的个体都是抗药能力强的
D、病菌中原来就的抗药性强的个体，在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体
7.据科学考察，海洋生物比陆地生物的进化速度缓慢，其原因是（ ）
A.海洋生物比陆地生物低等B、海洋环境相对稳定
C、海洋生物发生变异少D、海洋生物的变异个体生存机会少
8．根据现代生物进化理论．判断下列说法正确的是（）
A、生物进化的方向．决定于生物变异的方向
B、生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程
C、研究物种间的差异，关键是研究它们能否交配产生后代
D、研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为
9、.某海岛上生活着一群昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系如右图曲线。
后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线图是（ ）
10、现代生物进化理论认为，突变和基因重组是产生进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴（）
A．猫叫综合症B.高茎×高茎高茎、矮茎
C.镰刀型细胞贫血症D.二倍体×四倍体三倍体六倍体
●拓展题
11．
（1）19世纪中叶以来，随着英国重工业的发展，尺蛾中黑化蛾的比例越来越高。
为了研究环境改变对尺蛾种群变化的影响，1950年科学工作者在英国的两个地区利用标志重捕法进行了调查，获得如下结果：
项目
地
区
白色蛾
黑化蛾
释放数
回收数
回收率
释放数
回收数
回收率
污染区
64
16
25．0％
154
82
53．2％
非污染区
393
54
13．7％
406
19
4．7％
请回答下列问题：
①自然选择是的过程。
②表中两组数据
大于、大于
共同支持“自然选择决定
进化方向”这一论点。
（2）生物20世纪50年代后，英国开始实行控制计划，大气环境污染得到了治理。
请根据下图说出
三者的变化关系并解释原因。
12．滥用抗生素往往会导致细菌耐药性的产生。
（1）细菌抗药性变异的来源属于。
（2）尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因，但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染，原因在于菌群中。
（3）细菌耐药性的形成是抗生素对细菌进行的结果，其内在实质是。
（4）在抗生素的作用下，细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。
而有性生殖的生物，淘汰一个原来频率较低的隐性基因，形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代，原因是。
参考答案：
1、C2、
（1）A
（2）不断变化的D（3）A3、
（1）D
（2）D4、C
5、A6、CD7、B8、B9、B10、B
11
（1）①适者生存，不适者被淘汰②53．2%25．0%13．7%4．7%（两组数据先后顺序可调换）
（2）①由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低
②由于SO2浓度降低，树干上地衣数量增多。
原因是地衣对SO2敏感，因此SO2浓度降低，有利于地衣的生长。
③由于地衣数量增多，黑化蛾频率逐年降低。
原因是地衣颜色浅，黑化蛾易被鸟类捕食。
12、
（1）基因突变
（2）有抗药性基因的个体占极少数（抗药性基因频率极低）
（3）定向选择菌群中抗药性基因频率增加（4）隐性基因可通过杂合子保存下来
第2课时
二.隔离与物种的形成
二.隔离与物种的形成
1、物种的概念：
能在自然条件下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
2、隔离在物种形成中的作用
3、隔离和物种形成：
①主要方式－渐变式（经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种）
一个种群新物种产生
地质变迁
生殖隔离
多个小种群
地理隔离
环境变化两种群相遇不能进行基因交流
保留不同基因
种群基因频率改变种群基因库和基因频率继续改变
两种群相遇可能进行基因交流
亚种多个亚种
②不同物种间都存在隔离，物种的形成必须经过生殖隔离时期，但不一定要经过隔离，如爆发式：
物种A杂交染色体加倍
杂种植物异源多倍体（新物种）
物种B
〖小结〗
生殖
隔离
基因频率发生改变
自然
选择
地理
隔离
种群小种群（产生许多变异）新物种
资料分析
1.由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
2.不一样。
因为突变是随机发生的。
3.不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
4.不会。
因为个体间有基因的交流。
旁栏思考题
最先在裸露的岩石上生长的植物往往是地衣，地衣的出现促进岩石的分解，形成土壤，为苔藓植物的生长创造条件。
技能训练
1.假说甲：
红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼。
假说乙：
湖Ⅰ中原来只有红褐色鱼，湖Ⅱ中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼发生混杂在一起。
2.假说甲没有考虑到隔离在物种形成中的作用，也没有考虑洪水的作用。
3.这一证据支持假说乙。
4.如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种。
〖作业〗
第二小节练习
基础题
1.
（1）√；
（2）√；（3）√。
2.生活在峡谷北侧的种群发生了突变，由于突变的随机性，同样的突变没有发生在峡谷南侧的种群中。
由于这两个种群被河流隔开，彼此没有交配的机会，也就是没有基因的交流，所以两个种群发生明显的分化，有可能演变成两个物种。
拓展题
提示：
雄虎和雌狮杂交生出的后代是虎狮兽，雄狮和雌虎杂交生出的后代是狮虎兽。
目前还没有虎狮兽和狮虎兽交配并生出可育后代的证据。
对人们让虎和狮杂交生出更具观赏价值后代的做法，学生可自由发表看法。
补充资料：
1981年，世界首例狮虎兽诞生于法国，xx年病死。
2002年8月22日，我国首例虎狮兽在南京红山动物园降生，仅7d就夭折了。
2002年9月2日，在福州国家森林公园动物乐园降生了3只虎狮兽，仅1只成活。
2003年3月27日，在湖南长沙世界之窗降生了1只虎狮兽。
国内还有从国外引进狮虎兽进行饲养、供游人观赏的事例。
对于让虎和狮杂交的做法，有专家认为这在科学研究上价值不大，但是在商业上具有一定价值。
有专家认为，对待野生珍稀动物，人类最应当做的是进行保护，让它们自然繁殖，而不是人为改
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