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1、成才之路 生物人教版 必修2 现代生物进化理论第七章第2节现代生物进化理论的主要内容第七章学习目标定位2课前自主探究3教材问题释疑4课堂合作探究5思维创新升华6方法技巧探究7课堂知识构建8课 时 作 业9本节主攻要点1本节主攻要点1种群是生物进化的基本单位。2突变和基因重组产生生物进化的原材料。3自然选择决定生物进化的方向。4隔离是物种形成的必要条件。5生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。6共同进化导致生物多样性的形成。7生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次的内容。学习目标定位目标导航：1简述种群的概念，并学会进行基因频率、基因型频率的计算。(难点)2理解生物进
2、化的原材料和方向。(重、难点)3阐述物种和隔离的概念。4理解隔离在物种形成中的作用。(重、难点)5举例说明共同进化的概念。6理解生物多样性的层次。(重、难点)7阐述共同进化与生物多样性的关系。8了解生物进化理论的发展。情境导入：青蛙和树蛙都是两栖动物，但是两者的形态却发生了很大的变化，相比较而言，青蛙更适应水中生活，而树蛙则更适应树栖生活。问题探究：1.同是两栖动物的青蛙和树蛙为什么会有如此大的差别呢？2骡子是一个新物种吗？提示：1.由于自然选择使生物沿着不同的方向进化。2不是。能够在自然状态下相互交配并且能产生可育后代的一群生物称之为一个物种。骡子在自然状态下不能产生可育后代。课前自主探究一
3、、种群基因频率的改变与生物进化1种群的含义及特点(1)含义：生活在一定区域的_。(2)特点：是生物进化的_，彼此之间可以交配，并通过繁殖将_。2基因库与基因频率(1)基因库：一个种群中_所含有的_。(2)基因频率：一个种群基因库中，某个基因占_数的比率。预 习 导 学同种生物的全部个体 基本单位 各自的基因传给后代 全部个体 全部基因 全部等位基因3可遗传变异的来源：基因突变、_和染色体变异，其中_和_统称为突变。4可遗传变异是原材料的原因(1)基因突变产生的_，通过有性生殖过程中的_，可以形成多种多样的_，从而使种群出现大量的_。(2)由于突变和基因重组都是_、_，因此它们只是提供了生物进化
4、的原材料，不能_生物进化的方向。5在自然选择的作用下，种群的_会发生_，导致生物_不断进化。基因重组 基因突变 染色体变异 等位基因 基因重组 基因型 可遗传变异 随机的 不定向的 决定 基因频率 定向改变 朝着一定方向 二、隔离与物种的形成1物种的概念：能够在_相互交配并且产生_的一群生物。2隔离(1)概念：不同_间的个体，在_下基因不能_的现象。(2)常见类型生殖隔离：_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：_生物由于_的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生_的现象。自然状态下 可育后代 种群 自然条件 自由交流 不同物种 相互交配 可育后代 同一种 地理上
5、基因交流 3以加拉帕戈斯群岛上地雀的进化为例，同一种地雀，从南美洲大陆迁来后，分布到不同的岛屿上，从而产生_隔离。(1)内因：不同岛屿上的不同种群出现不同的突变和_，而且不同种群之间不发生_。(2)外因：不同岛屿上的_和_互不相同，自然选择对种群_发生的变化起的作用不同。(3)结果：_形成明显的差异，并逐步出现_。地理 基因重组 基因交流 食物 栖息条件 基因频率 种群的基因库 生殖隔离 三、共同进化与生物多样性的形成1生物与生物的共同进化(1)任何生物都不是单独进化的，花矩细长的兰花有专门给它传粉的蛾，这两种生物的出现是_的结果。(2)捕食者与被捕食者：捕食者吃掉被捕食者中_、_的个体，客观
6、上起到促进_的作用，此外，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存。2生物与无机环境变化的相互影响由于地球上原始大气中是没有氧气的，因此最早出现的生物都是_的，最早的_的出现，使得原始大气中有了氧气，这就为_生物的出现创造了前提条件。共同进化 年老 病弱或年幼 种群发展 厌氧 光合生物 好氧 3共同进化的含义_之间、_之间在相互影响中不断_。4生物多样性的内容：_、_和_。5有些学者认为：大量的基因突变是_，决定生物进化方向是_的逐渐积累，而不是_。6有些人认为：物种形成并不都是渐变的过程，而是种群_与_交替出现的过程。7在现有的生物进化理论中，影响最广泛和最深远的是以_为核心的现
7、代生物进化理论。不同物种 生物与无机环境 进化和发展 基因多样性 物种多样性 生态系统多样性 中性的 中性突变 自然选择 长期稳定 迅速形成新物种 自然选择学说 1.一个池塘中的全部的鱼是一个种群吗？2新物种的产生一定经过地理隔离才产生生殖隔离吗？提示：1.不是。一个池塘中的鱼包括多个品种，而种群是同种生物所有个体的总和。2不一定。如二倍体西瓜与四倍体西瓜的产生经秋水仙素诱导就形成了不同的物种。思 维 激 活教材问题释疑(一)问题探讨提示：可按如下思路展开想像：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。(二)思考与讨论一1(1)A配子占60%、a配子占4
8、0%。(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)种群的基因频率会同子一代一样。亲代基因亲代基因型的频率型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A(30%)A(30%)a(30%)a(10%)子代基因型频率子代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)子代基因频率子代基因频率A(60%)a(40%)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
9、一突变对生物体是有益的还是有害的。(三)探究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。(四)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。(五)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。(六)技能训练1假说甲：红褐色鱼和金黄色
10、鱼起源于同一种灰色鱼。假说乙：湖中原来只有红褐色鱼，湖中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼混杂在一起。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，若杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种。(七)思考与讨论二1最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。2多细胞生物大约是在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。3最早登陆的生物是植物，否则动物登陆后就会饿死。4当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。5恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。课堂合作
11、探究1.种群、基因库和基因频率(1)种群、基因库和基因频率概念：生活在一定区域的(即同一地点的)同种生物的全部个体。种群是生物得以繁殖后代的基本单位。说明：把种群作为生物进化的基本单位的原因是：种群是生物繁殖的基本单位。生物进化的实质是种群基因频率的改变要 点 归 纳理解：a对于种群的概念，首先要抓住两个要素，一是“同种”，二是“全部”。如：树、鱼、鸟、蛇等都不是物种名，松树、竹子等也都不是具体的物种，而各是一类生物。一类生物可有很多种，如松树有马尾松、红松、白皮松等种。金环蛇、黑眉锦蛇、眼镜蛇是种，而蛇不是种。b种群具有时空限制，离开一定的空间和时间，种群是不存在的。如：徐州云龙湖冬季有野鸭
12、种群，不能说什么季节都有野鸭种群。c种群不是个体的简单相加、机械地结合在一起，因为一个种群内的个体相互间不是孤立存在的，而是通过种内关系组成了一个有机的整体。个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代，因此，从宏观方面看，种群是生物繁殖的基本单位，从微观方面看，生物进化的实质是种群基因频率的改变。所以它又是进化的基本单位。(2)种群的基因库概念：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做种群的基因库。警示：一个种群的某个个体所含有的全部基因不能叫做种群的基因库。每一个种群都有自己的基因库，种群中的个体有生有灭，而基因库却在前后代遗传过程中保存和发展。假设条件下的计算方法假设种群非常大
13、，雌雄个体间都能自由交配，没有大量的迁入和迁出，没有对该等位基因决定的性状的优胜劣汰，我们就可以根据基因频率计算基因型频率，反之亦可。2突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传变异是生物进化的原材料来源：基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变和染色体变异统称为突变。突变能为生物进化提供原材料。a突变的普遍性：无论是低等生物，还是高等生物以及人，都可能发生基因突变。b突变的低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。但是，由于种群由许多个体组成，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。c突变的多害少利性：虽然大多数基因突变对生物是有害的，但是，突变对生物体有
14、害或者有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。(2)可遗传变异不能决定进化的方向突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。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6107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，故无法定向改变基因频率。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。生物进化中，自然选择是定向的，它使基因频率的改变也是定向的，而变异是不定向的。典 例
15、 导 析解析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。Xb的基因频率Xb/(XBXb)100%(因为B、b只位于X染色体上，Y染色体上没有)。女性体内有两条X染色体，因此有两个此类基因(包括B和b)，男性体内只有1条X染色体，因此只有1个此类基因(B或b)。被调查的种群中，Xb：5%1%27%14%；XBXb：44%25%43%5%1%27%150%。所以，Xb的基因频率Xb/(XBXb)100%14%/150%100%9.3%。答案D答案A隔离与物种形成的必要条件要 点 归 纳(2)生殖隔离：指不同物种之间一般不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫生殖
16、隔离。生殖隔离产生的根本原因是种群基因库的差异。如山羊和绵羊的杂种不活、马和驴的后代不育。(3)地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍，使得种群间不能发生基因交流的现象。如：东北虎和华南虎。注意：东北虎和华南虎仅是地理隔离，没有生殖隔离，是同一物种的两个不同亚种。地理隔离造成自然选择方向不同，从而促使不同种群的遗传组成朝着不同的方向发展。地理隔离往往是生殖隔离的先决条件。(4)隔离在物种形成过程中的作用经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种渐变式(物种形成的主要方式)。大致分为三个步骤：a地理隔离：通常是由地理屏障引起的，将同一种生物彼此隔开，阻碍了种群间个体交配，从而使基因交流受阻。b自
17、然选择：地理上隔离的种群各自独立地进化，适应各自独特的环境。不同种群的基因频率出现差异。c生殖隔离：假定地理屏障消失，两个种群的个体可以再次相遇和接触，但由于遗传组成上的差异，建立了生殖隔离的机制，基因交流已成为不可能的，因而成为两个种，物种的形成过程完成。(5)隔离是物种形成的必要条件新物种形成的标志：生殖隔离的形成。物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、自然选择、隔离。生物进化是以种群为单位的，而不是以物种为单位的。因为同一物种个体可能分布在不同地域而不能进行基因交流。典 例 导 析Aa物种进化为b、c两个物种的两种外部因素是突变与选择Bb物种迁到乙岛时与c物种之间已经形成了生殖隔离Cd
18、物种与c物种之间最可能是竞争关系De、f两物种之间可能没有经过地理隔离，直接形成生殖隔离 解析A项错误，突变是内因，而不是外因；B项正确，b、c两种生物同时生存于乙岛中，不具有地理隔离，但独立进化为两种生物，说明它们具有生殖隔离；C项正确，d、c两种生物具有同一祖先，很可能生活方式类似，且它们位于同一岛屿，很可能具有竞争关系；D项正确，没有经过地理隔离，直接形成生殖隔离是可能出现的，如多倍体的产生。答案A答案B解析本题考查对地理隔离、生殖隔离的理解。地理隔离和生殖隔离无明显的因果关系，有地理隔离不一定形成生殖隔离。地理隔离是物种形成的量变阶段，可造成种群基因频率的改变；生殖隔离是物种形成的质变
19、阶段。但是有时候没有地理隔离也能产生新物种，如植物中多倍体的形成。共同进化与生物多样性的形成要 点 归 纳(2)共同进化的概念：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。不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间斗争。无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。共同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。说明：任何一个物种都不是单独进化的。2生物多样性的形成(1)生物多样性的内容：包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。(2)生物多样性形成的进化历程：时间时间事件事件35亿年前亿年前
20、古细菌、蓝藻、细菌古细菌、蓝藻、细菌15亿年前亿年前真核生物出现真核生物出现5.7亿亿5.0亿年前亿年前海洋中大量的无脊椎动物海洋中大量的无脊椎动物(寒武纪大爆发寒武纪大爆发)4亿年前亿年前原始陆生植物原始陆生植物(藻类藻类)、原始两栖类、原始两栖类2亿年前亿年前裸子植物、被子植物、鸟类、哺乳类裸子植物、被子植物、鸟类、哺乳类(3)生物进化的大致过程归纳如图：基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响基因多样性。解析共同进化是指生物与生物之间、生物与无机环境之间相互影响，共同发展，因而一种生物的形成或灭绝会影响其他物种的进化。答案C下列各项中不属于
21、生物共同进化实例的是()A猎豹捕食斑马B某种长在细长花矩的兰花和生有细长口器专门吸食该兰花花蜜的蛾C草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增D光合作用出现后，为好氧型生物的出现创造了条件答案C解析草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增，说明了狼捕食鹿对鹿种群数量增加的抑制作用，而非共同进化。思维创新升华1.生物进化的实质生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。说明：基因频率的大小，能反映生物进化的方向，即在进化过程中某基因的频率如果逐渐增大，反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。自然选择决定生物进化的方向2探究：自然选择对生物进化的影响现象现象英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，在英国的曼彻斯特地区
22、有一种桦尺蠖，在19世纪中叶以前几乎都是浅色型世纪中叶以前几乎都是浅色型的，该种群中的，该种群中S(黑色黑色)基因的频率在基因的频率在5%以下。到了以下。到了20世纪中叶，世纪中叶，S基因基因的频率上升到的频率上升到95%以上。以上。19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了地衣。世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。露并被熏成黑褐色。提出问提出问题题桦尺蠖种群中桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？基因的频率为什么越来越低？作出假作出假设设黑褐色的生活
23、环境，不利于浅色桦尺蠖的生存，对黑色桦尺蠖生存有利，黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蠖的生存，对黑色桦尺蠖生存有利，这种环境的选择作用使该种群的这种环境的选择作用使该种群的s基因的频率越来越低，即自然选择可基因的频率越来越低，即自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。以使种群的基因频率发生定向改变。设计方设计方案案重新重新计算计算根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，重根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与上步中所得数新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与上步中所得数据进行比较。据进行比较。分析结分析结果果S(深色深色)基因
24、的频率逐渐上升，基因的频率逐渐上升，s(浅色浅色)基因的频率逐渐下降。基因的频率逐渐下降。在黑色背景下，浅色桦尺蠖被天敌发现和捕食的几率大于黑色桦尺在黑色背景下，浅色桦尺蠖被天敌发现和捕食的几率大于黑色桦尺蠖，但不影响桦尺蠖的生存和增殖，直接受选择的是表现型。蠖，但不影响桦尺蠖的生存和增殖，直接受选择的是表现型。得出结得出结论论在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化在自然选择的作用下，可以使基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向。的方向。提示：依据假设计算第2年的基因型频率和基因频率，即：如果第1年种群个体数为100个，当黑色(表现型)个体每年增加10%时，第2年基因型
25、为SS(黑色)个体将增加到11个，基因型为Ss(黑色)个体将增加到22个，基因型为ss(浅色)个体将减少到63个。第2年种群个体总数为96个，基因型SS的频率是119611.5%；基因型Ss的频率是229622.9%；基因型ss的频率是639665.6%。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定向改变，导致生物会朝着一定的方向不断进化。即1.为有性生殖的产生奠定了基础真核细胞进行有丝分裂，而有性生殖的重要特征减数分裂，实质上是有丝分裂的一种特殊形式。有性生殖的出现，实现了基因重组，提高了物种的变异性，直接推动了生物的进化。真核生物的出现在生物进化中的意义2推动了动
26、、植物的分化真核细胞是一切高等多细胞生物的基本组成单元。它与原核细胞相比，至少使生物体发生两方面的进化，一是结构复杂化，二是功能复杂化。复杂化的结果是增强了生物的变异性，导致了真核细胞种类的分化。动、植物的分化是真核细胞分化中最有影响的事例，它使生物体向更高级的方向发展。3促进了三级生态系统的形成在原核生物时代，地球上只有以异养的细菌和自养的蓝藻组成的一个二级生态系统(生产者和分解者)。随着真核生物的产生和动植物的分化发展，才出现由动物、植物和菌类所组成的三级生态系统(大量的动物成为消费者)。方法技巧探究c当子六代所有长翅果蝇自由交配后，统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；d根据残翅
27、果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率，得出结论。请分析回答：(1)如果按照上述步骤进行，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(2)如果在每代中不除去残翅果蝇，在子三代长翅果蝇中纯合子占_。(3)请判断该实验过程的设计是否科学？_。你的理由是：_。(4)若让你对此实验过程进行改进，请设计出改进后的步骤。选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；_；_；_。(5)请预期这种人工选择对种群基因频率的影响_。标准答案(1)1/2(2)1/3(3)不科学没有设置对照(没有对照实验)(4)将子一代雌雄果蝇随机分成相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配5次，同时将乙
28、组在每一代中都要除去残翅果蝇当子六代所有长翅果蝇自由交配后，分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中的B、b基因在种群中的基因频率，比较得出结论(5)这种人工选择将导致B基因的频率增大，b基因的频率减小方法警示得分要点：(1)答案唯一，必须是1/2。(2)答案唯一，必须是1/3。(3)答案必须说明没有对照实验。(4)除将子一代果蝇分为甲、乙两组，其余步骤与原实验步骤基本相同。错因案例(1)答为4/9。(混淆了概率求解的范围)(3)答为“没有遵循单一变量原则”。(没有明确实验设计的基本原则)(4)没有设置对照实验。(5)
29、答为“B基因频率减小，b基因频率增大”(混淆了人工选择的作用)。(2)评价类实验的解题方法：看有无对照实验，如果有，看对照实验的设计是否合理：本实验无对照实验。此实验应该分为两组，甲组无人工选择，乙组有人工选择。看实验是否遵循单一变量原则：本实验没有对照实验，所以没有单一变量。看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整：本实验不合理、不完整。应该对甲组不进行人工选择，让子一代果蝇连续自由交配6次统计子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率，得出结论。看是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录：本实验方法正确。看对实验结果的预测与分析是否合理：本实验不合理，不能得出实验结论。实验结果应该分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比，根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中B、b基因在种群中的基因频率，比较得出结论。课堂知识构建课 时 作 业（点此链接）