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2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第七章　生物的進(jìn)化 第七章生物的進(jìn)化(第二課時(shí)) ●教學(xué)過程 ［導(dǎo)課］ 通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了：（1）種群是生物進(jìn)化的單位，同時(shí)也是生物繁殖的單位。（2）種群的基因庫中，某種基因頻率不是一成不變的，而是在不斷改變的。（3）生物進(jìn)化的過程實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。 那么，是哪些因素導(dǎo)致了種群基因頻率的改變呢？基因頻率的改變又是如何導(dǎo)致生物進(jìn)化的呢？ ［教學(xué)目標(biāo)達(dá)成］ （二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 講述：在第六章第四節(jié)我們學(xué)習(xí)了“生物的變異”的有關(guān)內(nèi)容。知道可遺傳的變異可以引起生物的進(jìn)化。那么，可遺傳的變異的來源有哪幾個(gè)方面呢？ （回答：基因突變、基因重組和染色體變異。） 其中，我們把基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。也就是說，突變和基因重組引起了可遺傳的變異，對生物的進(jìn)化起到了非常重要的作用。實(shí)質(zhì)上，突變、基因重組、自然選擇等因素均能影響種群的基因頻率的改變，而基因頻率的改變造成了生物的進(jìn)化。 基因突變與基因頻率的改變有什么關(guān)系呢？ 前面我們學(xué)過：基因突變可以產(chǎn)生新的等位基因，是可遺傳變異的根本來源，是基因頻率改變的基礎(chǔ)。 根據(jù)我們所知道的基因突變的特點(diǎn)，我們知道：自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？（學(xué)生討論后得出結(jié)論） 這是因?yàn)榉N群是由許多個(gè)體組成的。每個(gè)個(gè)體都有成千上萬個(gè)基因，雖然每個(gè)基因的突變率都很低，但每個(gè)種群的每一代都會產(chǎn)生大量的突變基因，所以對于種群來說發(fā)生突變的數(shù)量是很大的。 例如：每個(gè)果蠅約有104對基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5。若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），請同學(xué)們計(jì)算出每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少？ （由學(xué)生計(jì)算得出）每代出現(xiàn)基因突變數(shù)是2107個(gè)。這說明種群中每代產(chǎn)生的基因突變的數(shù)量是很大的，并通過繁殖得到積累，成為基因頻率改變的基礎(chǔ)。而且突變的有利或有害并不是絕對的，而是相對的，它取決于生物的生存環(huán)境。上節(jié)課我們觀看了英國曼徹斯特地區(qū)19世紀(jì)中期到20世紀(jì)中期淺色樺尺蠖和黑色樺尺蠖比例變化的畫面。在19世紀(jì)中期，黑色基因是基因突變產(chǎn)生的，對樺尺蠖的生存是有害的；但隨著英國工業(yè)的發(fā)展，樺尺蠖生存的環(huán)境發(fā)生改變，有害的黑色基因變?yōu)橛欣幕颉? 在突變過程中產(chǎn)生了許多相應(yīng)的等位基因。通過有性生殖過程中的基因重組，形成了多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。例如，人有23對染色體，即使每對染色體只含有一對雜合的等位基因，通過自由組合就會產(chǎn)生出8萬多種不同配子，這樣在一個(gè)新生兒中就可能有6107個(gè)以上的基因重組類型。這樣，突變和基因重組造成基因頻率擴(kuò)增。而使可遺傳的變異大大增加。但是，這些變異的產(chǎn)生是不定向的，因此，無法定向改變基因頻率，也就不能決定生物進(jìn)化的方向。 （三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文P60~P61，同時(shí)展示英國曼徹斯特地區(qū)從19世紀(jì)中期到20世紀(jì)中期樺尺蠖比例發(fā)生變化的多媒體課件。 組織學(xué)生討論，從宏觀（性狀）和微觀（基因）兩方面分析生物進(jìn)化的原因。 1.從宏觀（性狀）上看進(jìn)化過程為：19世紀(jì)中期樺尺蠖的淺色性狀與環(huán)境色彩相似，屬于保護(hù)色，較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；黑色性狀與環(huán)境色彩差異很大，不能適應(yīng)環(huán)境，易被捕食者捕食。因此，突變產(chǎn)生后，后代的個(gè)體數(shù)受到限制。19世紀(jì)中期到20世紀(jì)中期，由于地衣死亡，樺尺蠖棲息的樹干裸露并被煙熏黑，使得黑色性狀與環(huán)境色彩相似而大量生存；淺色性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。 2.從微觀（基因）來看進(jìn)化過程為：19世紀(jì)中期以前，由于黑色基因（S）為不利變異基因，控制的性狀不能適應(yīng)環(huán)境而受到限制，因此，當(dāng)時(shí)種群中淺色基因（s）的頻率為95%，黑色基因（S）的頻率為5%。到20世紀(jì)中期由于黑色基因（S）控制的性狀能適應(yīng)環(huán)境而大量生存并繁殖后代，淺色基因（s）控制的性狀不能適應(yīng)環(huán)境而大量被淘汰，使后代數(shù)量大量減少。結(jié)果淺色基因（s）的頻率下降為5%，黑色基因（S）的頻率上升為95%。結(jié)果是淘汰了不利變異的基因，而保留了有利變異基因，通過遺傳逐漸積累。 由此可見，種群中產(chǎn)生的變異是不定向的，經(jīng)過長期的自然選擇，其中的不利變異被不斷淘汰，有利變異則逐漸積累，從而使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向緩慢地進(jìn)化。因此，生物進(jìn)化的方向是由自然選擇決定的。 （四）隔離導(dǎo)致物種的形成 從曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖進(jìn)化過程我們可以看出，樺尺蠖還是一個(gè)種群，個(gè)體之間彼此可以自由交配，實(shí)現(xiàn)基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代。因此沒有產(chǎn)生新的物種。 什么是物種呢？物種是如何形成的呢？ 閱讀教材P62，畫出物種的概念。明確不同物種之間一般是不能交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代。例如：馬和驢雜交繁殖騾子不育就是如此。這種現(xiàn)象稱之為生殖隔離。生殖隔離是隔離的一種類型。在自然界中，新物種的形成往往要有隔離發(fā)生。閱讀P61~P63，畫出隔離、地理隔離、生殖隔離的概念。 演示多媒體課件：加拉帕戈斯群島的地圖，群島的不同小島上的植被情況（突出果實(shí)的大?。哂胁煌卣鞯牡厝福ㄌ貏e突出地雀喙形大小的特征）。讓學(xué)生根據(jù)地雀喙形大小的特征和島嶼生存條件將地雀安放在適宜的島上（放錯(cuò)會發(fā)出鳴響）。 加拉帕戈斯群島上的14種地雀都起源于同一個(gè)物種，是南美雀類的后代。從南美大陸遷來后，逐漸分布到不同的群島上，群島之間的海洋起到了地理隔離的作用。被地理?xiàng)l件隔離開的小種群的基因組成或基因頻率起初就不可能完全相同。長期的隔離使被分割的小種群可能會出現(xiàn)完全不同的突變，而且各種群間沒有基因交流，因此一個(gè)種群中的突變自然不會引起另一種群的改變。各種群生活在不同的生存環(huán)境中，因而有不同的選擇方向。即不同種群選擇保留下的基因不同，使分開的種群的基因庫組成和基因頻率產(chǎn)生了很大的差異。這就是14種地雀形態(tài)特征顯著差異的根本原因。 經(jīng)過長期的地理隔離，不同種群在形態(tài)特征、生活習(xí)性上有了顯著的差異，若再次相遇仍能交配和繁育后代，這樣的不同種群稱之為亞種。如東北虎和華南虎屬于不同的虎亞種。如果通過長期的地理隔離，使不同種群個(gè)體之間形成生殖隔離，新物種就形成了。如加拉帕戈斯群島上的14種地雀的形成過程，就是如此。 因此說，物種形成的原因是突變和基因重組、自然選擇及隔離三個(gè)基本環(huán)節(jié)綜合作用的結(jié)果。不同新物種形成的過程進(jìn)行得十分緩慢，往往需要成千上萬代甚至更長。 ［教學(xué)目標(biāo)鞏固］ 1.物種是指分布在一定的______，具有一定的______和______，而且在自然狀態(tài)下能夠相互______和______，并能夠產(chǎn)生出______的一群生物個(gè)體。 答案：自然區(qū)域　形態(tài)結(jié)構(gòu)　生理功能　交配　繁殖　可育后代 2.隔離就是將種群分隔成許多個(gè)______，使彼此之間______。______是新物種形成的必要條件。自然界中比較常見的一種物種形成方式是經(jīng)過長期的______而達(dá)到______。 答案：小種群　不能交配　隔離　地理隔離　生殖隔離 3.果蠅約有104對基因，假設(shè)每個(gè)基因的突變率都是10－6，該種群有1010個(gè)個(gè)體。則每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是______。 解析：210410－61010=2108。 答案：2108 4.在英國的曼徹斯特地區(qū)，存在著尺蛾的兩個(gè)變種。該地區(qū)原為森林，后建成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)1850年前后兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。出現(xiàn)這種變化的原因是 森林時(shí)期 建成工業(yè)區(qū)后50年 灰尺蛾 黑尺蛾 灰尺蛾 黑尺蛾 99% 1% 1% 99% A.工業(yè)煙煤使灰尺蛾變?yōu)楹诔叨? B.灰尺蛾遷出，黑尺蛾遷入 C.自然選擇的作用 D.變異的作用 答案：C 5.我國的東北虎和華南虎，由于長期生活于不同的地理環(huán)境，已成為兩個(gè)不同的虎亞種。如果達(dá)到彼此相遇已不能雜交，也就產(chǎn)生了 A.隔離　 B.地理隔離　　　 C.生殖隔離　　　 D.變異 答案：C ［布置作業(yè)］ P63復(fù)習(xí)題一、2；　二、3、4、5；　三、3、4 ［結(jié)課］ 以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的基本觀點(diǎn)是：種群是生物進(jìn)化的基本單位，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于種群基因頻率的改變。突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個(gè)基本環(huán)節(jié)，通過它們的綜合作用，種群產(chǎn)生分化，最終導(dǎo)致新物種的形成。在這個(gè)過程中，突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進(jìn)化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。 ●板書設(shè)計(jì) 第七章　生物的進(jìn)化 （二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料 1.種群中基因突變的特點(diǎn) 突變數(shù)很大，不定向。 2.種群中基因重組的結(jié)果 產(chǎn)生更多變異，不定向。 結(jié)論：提供進(jìn)化的原材料。 （三）自然選擇決定進(jìn)化的方向 原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。 結(jié)果：使基因頻率定向改變。 （四）隔離導(dǎo)致物種形成 1.物種的概念 2.隔離 （1）概念 （2）分類：主要是地理隔離和生殖隔離 3.物種的形成