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1、精品教案 可编辑 第 27 课时 现代生物进化理论的主要内容 目标导读 1.举例说明种群、 基因库、 基因频率的概念，学会用数学方法讨论基因频率的变 化。 2.结合教材概述突变和基因重组是生物进化的原材料。3.通过探究自然选择对种群基因 频率的影响，理解自然选择决定生物进化的方向。 重难点击 1.用数学方法讨论基因频率的变化。2.自然选择对生物进化的作用。 1自然选择学说四要点间的内在联系 2达尔文自然选择学说的局限性 (1)对于遗传和变异的本质，不能做出科学的解释。 (2)生物进化的解释也局限于个体水平。 (3)达尔文强调物种形成都是渐变的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。 3等位基因是
2、指位于同源染色体的相同位置，控制着一对相对性状的基因。 4生物的表现型是指生物个体表现出来的性状，与表现型有关的基因组成叫做基因型。 课堂导入 人们在达尔文自然选择理论的基础之上，逐步完善和发展进化论，最终建立了现代生物进化 理论。 精品教案 可编辑 探究点一种群是生物进化的基本单位 达尔文以个体作为生物进化的单位是不准确的，现代生物进化理论认为生物进化的基本单位 是种群，请分析讨论： 1以种群作为生物进化单位的理由 (1)达尔文认为自然选择直接作用的是生物个体，并且是个体的表现型，而个体表现型会随着 个体的死亡而消失。 (2)决定生物性状的基因可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散，因此生
3、物进化应该研 究群体的基因组成的变化。 2种群的概念 如图所示，生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。种群内的个体不是机械地集合 在一起，而是通过种内关系组成一个有机整体，彼此之间可以交配，并通过繁殖将各自的基 因传给后代。所以，种群是生物繁殖和进化的基本单位。 3基因库 (1)概念：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。每个种群都有它 独特的基因库； (2)基因库会不会伴随着个体的死亡而消失？ 答案个体所携带的基因随着个体的死亡而从基因库中消失，但是个体会通过繁殖把自身的 基因传给后代，所以基因库不会伴随着个体的死亡而消失，而是在代代相传中得到保持和发 展。 精品教
4、案 可编辑 4种群的基因频率 (1)概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。 (2)计算公式 (3)如图，在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这 个种群中随机抽取100 个个体，测得基因型为AA、 Aa 和 aa 的个体分别是30、60 和 10 个，就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有2 个基因，那么，这100 个个体共有200 个基因。请计算A、a 的基因频率。 答案A 基因的数量是2 30 60120 个； a 基因的数量是2 10 60 80 个； A 基因的频率为120 200 60% ； a 基因的频率为80 200 40%
5、。 5用数学方法讨论基因频率的变化 假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出， 自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因 A 和 a 都不产生突变， 根据孟德尔的分离定律 计算： (1)该种群产生的A 配子和 a 配子的比率各是多少？ 答案A 配子占 60% ，a 配子占 40% 。 精品教案 可编辑 (2)子代基因型的频率各是多少？ 答案子代基因型的频率：AA 占 36% ， Aa 占 48% ，aa 占 16% 。 (3)子代种群的基因频率各是多少？ 答案子代种群的基因频率：A 占 60% ，a 占 40% 。 (4)将计算结果填入下表。想一想，子二代
6、、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子 一代一样吗？ 亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%) 配子的比率A( )A( )a( )a( ) 子一代基因型频率AA( )Aa( )aa( ) 子一代基因频率A( )a( ) 子二代基因型频率AA( )Aa( )aa( ) 子二代基因频率A( )a( ) 答案 亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%) 配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%) 子一代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%) 子一代基因频率A(60%)a(40%) 子二代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(
7、16%) 子二代基因频率A(60%)a(40%) 由表可知，子三代、子四代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。 (5)若上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界种群来说，这五个条件都成立 吗？你能举出哪些实例？ 精品教案 可编辑 答案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， 被天敌发现的机会就少些。 (6)如果该种群出现新的突变型(基因型为A2a 或 A2A2)，也就是产生新的等位基因A2，种群 的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？ 答案基因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
8、突变对生物是有益的还是有害的。 归纳提炼 1判断种群的“三要素” (1)生活在一定的自然区域内； (2)同一种生物； (3)全部个体的总和。 2遗传平衡定律及其适用条件 (1)定律内容 若种群中，一对等位基因为A 和 a，设 A 的基因频率为p， a 的基因频率为q，则 pq A% a% 1。如果这个种群达到了遗传平衡，那么遗传平衡定律可以表示为：(pq) 2p2 2pq q 2AA% Aa% aa% 1。 p 2 代表纯合子AA 的基因型频率； 2pq 代表杂合子Aa 的基因型频率； q 2 代表纯合子aa 的基因型频率。 即： AA% p 2，Aa% 2pq ，aa% q2 。 (2)适用
9、条件：保证种群基因频率稳定不变的5 种因素 该种群非常大； 精品教案 可编辑 所有的雌雄个体都能自由交配； 没有迁入和迁出； 自然选择对不同表现型的个体没有作用； 这对基因不发生突变和携带这对基因的染色体不发生变异。 活学活用 1某动物种群中AA 、Aa 和 aa 的基因型频率分别为0.3 、0.4 和 0.3 ，请回答： (1)该种群中a 基因的频率为_ 。 (2)假定该动物种群只在相同基因型之间进行交配，则理论上该种群的子一代中AA 、Aa 和 aa 的基因型频率分别为_、_ 和_；如果子一代 也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA 、Aa 和 aa 的基因型频率_( 会、 不会
10、)发生改变。 (3)如果该种群达到了遗传平衡，则理论上该种群的子一代中aa 的基因型频率为_ ；如 果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa 的基因型频率 _( 会、不会 )发生改变。 答案(1)0.5 (2)0.4 0.2 0.4 会(3)0.25 不会 解析(1)AA 0.3、Aa 0.4 、aa0.3 ，所以 a 0.4 1/2 0.3 0.5。 (2) AA 0.3 ，Aa 0.4 ， aa 0.3，题目中叙述的情况相当于植物的自交，结果如下：0.3 (AA AA) 得到 0.3AA ， 0.4 Aa Aa得到 0.1AA 、0.2Aa 、 0.1aa,0.3 (aa aa) 得到0.
11、3 aa ，所 以相同基因型之间进行交配，后代中AA0.3 0.1 0.4 、Aa0.2 、 aa0.3 0.1 0.4， 同理可以计算该代相同基因型个体之间的交配后代中AA 0.45 、Aa0.1 、aa0.45 ，所以 基因型频率会发生改变。 (3)由 a0.5，可以计算出后代中aa 的基因型频率是(0.5) 2 0.25 ，且该基因型的频率不会 发生改变。 精品教案 可编辑 探究点二突变和基因重组产生进化的原材料 生物在进化过程中不断地发生变化才能进化，这些变化主要是由突变和基因重组引起的，请 分析讨论： 1可遗传变异的来源 2突变和基因重组能产生进化原材料的原因分析 (1)突变具有低频
12、性，能为生物进化提供原材料吗？ 答案突变的频率虽然很低，但一个种群往往由许多个体组成，而且每一个个体的每一个细 胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量的突变。 (2)突变大多数对生物体是不利的，能为进化提供原材料吗？ 答案生物变异是否有利，取决于它们的生存环境，微小有利的变异不断积累也能导致生物 进化。 (3)通过以上分析可知，基因突变产生的等位基因通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成 多种多样的基因型，从而使种群中出现大量的可遗传变异，为生物进化提供原材料。 (4)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，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。 归纳提
13、炼 基因突变和基因重组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；而基因重组不能产 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。 活学活用 精品教案 可编辑 2有翅昆虫有时会出现残翅或无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去，但 在经常刮大风的海岛上，这种突变类型因不能飞行，从而避免被风吹到海里淹死，这个事例 说明 ( ) A突变多数是有害的 B突变多数是有利的 C突变的有害或有利并不是绝对的 D突变的有害或有利是绝对的 答案C 解析基因突变具有少利多害性。有翅昆虫突变成残翅或无翅类型，在
14、正常情况下，这些变 异类型因不能飞行，活动范围小，在生存竞争中处于劣势地位。但在经常刮大风的海岛这一 特定环境中，残翅类型因不能飞行，避免了被风吹到海里而更容易活下来。这一事例说明， 突变的有利或有害并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。 探究点三自然选择决定生物进化的方向 突变是随机的、不定向的，不能决定生物进化的方向，决定生物进化方向的是自然选择，请 分析原因。 1自然选择对种群基因频率变化的影响 (1)杂交实验表明，桦尺蠖体色受一对等位基因S 和 s 控制，黑色S 对浅色 s 是显性。 1870 年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% 、Ss 20% 、ss 70% ，在树干变黑这一环境条件
15、下(假如树 干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存)，使得种群中浅色个体每年减少10% ，黑色个体每年增加 10% ，以后的24 年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？将计算结果 和变化特点填入表格： 精品教案 可编辑 第 1 年第 2 年第 3 年第 4 年变化特点 基 因 型 频率 SS10%11.5%13.1%14.6%升高 Ss20%22.9%26%29.3%升高 ss70%65.6%60.9%56.1%降低 基因 频率 S20%23%26.1%29.3%升高 s80%77%73.9%70.7%降低 (2)分析桦尺蠖种群发生上述变化的原因 在树干变黑之前，浅色的桦尺蠖具有保护色，浅
16、色个体的比例高，s 基因是有利基因，基 因频率高。 在树干变黑之后，黑色的桦尺蠖具有保护色，黑色个体的比例高，S 基因是有利基因，基 因频率高。环境的变化导致基因频率的改变。 环境直接选择的是桦尺蠖的表现型，最终选择的是基因。 2自然选择决定生物进化的方向 在自然选择的作用下，具有有利变异的个体更易产生后代，相应的基因频率会不断提高，具 有不利变异的个体很难产生后代，相应的基因频率会不断下降，因此，自然选择使种群的基 因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。 归纳提炼 自然选择决定生物进化方向的原理 精品教案 可编辑 活学活用 3如果基因型为Aa 的个体自交产生的后代在某一环境中的生存能力或竞争能力是AA Aaaa ，则在长期的自然选择过程中，下列能比较正确地表示A 基因和 a 基因之间的比例变 化的曲线是 ( ) 答案A 解析AA 和 Aa 个体生存能力较强，而 aa 被淘汰的可能
