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第2节现代生物进化理论的主要内容的教案
一、教学目标 ：
知识目标：（1）解释种群、种群基因库、基因频率等概念。
（2）说明现代生物进化理论的主要内容。
（3）举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。
情感态度与价值观：形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。 
能力目标：
（1）运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
（2）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、教学时数：3节
五、教学过程：
一、种群基因频率的改变与生物进化
(一)种群是生物进化的基本单位
1.什么叫做种群？生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群
种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代.
练一练，以下属于种群范畴的是：
A一个池塘中的全部鲤鱼；
B一个池塘中的全部鱼；
C一片草地上的全部植物；
D一块草地上所有的昆虫
2、基因库：一个种群的全部个体所含的全部基因
每一个种群都有它的基因库，种群的个体一代一代地死亡，但基因库却在代代相传过程中保持和发展。
3、基因频率：某个基因占全部等位基因数的比例
4.基因频率的计算：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？
（1）某种基因的基因频率=此种基因的个数/种群中该对等位基因的总数
此种基因的个数=纯合子个体数 X 2＋杂合子个体数/
种群中该对等位基因的总数=个体总数 X 2
（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。
A=AA + ½ Aa
a=aa + ½ Aa
5、基因型频率：是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比例。
AA＝AA/(AA+Aa+aa) Aa＝Aa/(AA+Aa+aa) aa＝aa/(AA+Aa+aa)
练习：1、从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的频率分别是（D ）
A.24% 72% B.36% 64%
C.57% 43% D.60% 40%
2、已知人眼的褐色（A）对蓝色（a）是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼的人3600人;褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为 A
A 0.64和0.36 B 0.36和0.64 C 0.50和0.50 D 0.82和0.18
3、对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人、携带者52人；820名男生中有患者65人，那么该群体中色盲基因的频率是( C )
A.4.4% B.5.1% C.6.8% D.10.2%
思考与讨论：用数学方法讨论基因频率的改变
假设讨论题2中的群体满足以下五个条件：
①昆虫群体数量足够大，
②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，
③没有迁入与迁出，
④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）
⑤也没有基因突变和染色体变异。
(1)计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率

亲代

子一代

子二代

子三代

基因型频率

AA
30%
30%
30%
30%
Aa
60%
60%
60%
60%
aa
10%
10%
10%
10%
基因频率

A
60%
60%
60%
60%
a
40%
40%
40%
40%
（2）分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？
（3）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第⑤点假设成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？
在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：
卵子
精子
A =60%

a =40%

A =60%

AA=36%
Aa=24%

a =40%

Aa=24%

Aa= 16%
遗传平衡定律：p+q = 1 (p+q )2=p2+2pq+q2= 1
AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
思考: 如果该种群随机交配，子代的基因频率又会如何变化呢？

练习：1、在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该种群的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为：（A）
A.0.36、0.48 B.0.36、0.24
C.0.16、0.48 D.0.48、0.36
2、某种群中，AA的个体占25％，Aa的个体占50％，aa的个体占25％。若种群中的个体自由交配，且aa的个体无繁殖能力，则子代中AA：Aa：aa的比值是（B）
A．3:2:1 B．4:4:1
C．1:1:0 D．1:2:1
3、（09广东 20）某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是（A）
A．10/19 B．9/19
C．1/19 D．1/2
解析：常染色体显性遗传病，丈夫正常，为隐性纯合子，假设基因型为aa，妻子患病，基因型为AA 或Aa，发病率为19%，可知正常概率为81%，a基因频率为9/10，可推出妻子为AA的概率为1%/19%=1/19，Aa的概率为2×9/10×1/10/19%=18%/19%=18/19。与正常男性婚配，子女患病的几率为1/19+18/19×1/2=10/19
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。

由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。

某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型

变异的类型：不可遗传的变异（基因频率没变化，生物不可能进化）
可遗传的变异 基因重组
基因突变
染色体变异 突变
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。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？
例如：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），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2× 104 × 10－5× 108=2 ×107
个体 种群
“探究自然选择对种群基因频率的影响”
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。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下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？

第1年
第2年
第3年
第4年
……
基因型频率

SS
10%
11.5%
13.1%

14.7%

Ss
20%
22.9%
26%

29.2%

ss
70%
65.6%
60.9%

56.1%

基因频率

S
20%
23%
26.1%

29.3%

升高

s
80%
77%
73.9%

70.7%

降低

(3)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？
变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加
许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食
(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？
天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因
（三）、自然选择决定生物进化的方向
1、从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似，较能适应环境而大量生存；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：淘汰不利变异的基因，保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。
原因 ：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因。
结果： 使基因频率定向改变。
结论：自然选择决定生物进化的方向
变异是不定向的，自然选择是定向的.
练习：1．现在许多学者认为，生物进化的基本单位是 （ C ）
A．生物个体　　B．同种生物的全部个体
C．种群　　　 D．生活在一起的全部生物
2．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是 （ C ）
A. 一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B. 生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而
代代相传
C. 种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D. 基因突变可改变基因库的组成
3.以下属于种群范畴的是：（A）
A．一座山上所有的马尾松 B．一块草地上所有的昆虫
C．一个池塘内所有的鱼类 D．一个公园内所有的树木
二、隔离与物种的形成
（一）物种的概念
1、物种：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，称为一个物种。
2.不同物种特点：一般不能交配，即使交配成功，也不能产生可育的后代。（生殖 隔离）
3、生殖隔离:不同物种之间不能相互交配或交配后产生不可育的后代。
4、地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
（二）隔离在物种形成中的作用
1、隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
加拉帕戈斯群岛的地雀形成例子
原始地雀 分布于不同岛屿上（地理隔离） 各地雀种群出现不同突变和基因重组
不同种群间无基因交流 不同种群基因频率发生不同变化
各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异 长此以往，不同种群基因库形成明显差异 最终产生生殖隔离，物种形成
2、物种的形成：物种形成的方式有多种，地理隔离在物种形成中起着促进性状分歧的作用，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。
新物种形成的标志：生殖隔离
因此隔离是物种形成的必要条件。由地理隔离发展到生殖隔离是大多数物种形成的基本因素，生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的就形成了不同的物种。
3、物种形成的基本环节是：
1）突变和基因重组——提供进化的原材料；
2）自然选择——基因频率定向改变，决定进化的方向；
3）隔离——物种形成的必要条件
练习：1、隔离是形成新物种的 ,常见的隔离类型有 隔离和
隔离,通常经过长期的 隔离常可达到 隔离。不同的地雀
种群之间，一旦发生了 隔离，就不会有 交流了。
2、下列关于隔离的叙述，不正确的是：（B）
A、阻止了种群间的基因交流；
B、对所有的物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因
D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离
3、鉴定牧场的马和由国外赠送返回原产地放养的野马是两个物种的
主要依据是（C）
A、野马比牧马更善于奔跑 B、野马与牧马存在地理隔离
C、野马与牧马存在生殖隔离 D、野马比牧马更适应野生环境
4、物种形成的基本环节是①突变②过渡繁殖③自然选择④生存斗争
⑤生殖隔离⑥地理隔离⑦基因重组（A）
A.①③⑤⑥⑦ B.①②③④⑤ C.①③④⑤⑥ D.②③④⑥⑦
五、共同进化与生物多样性的形成
1、共同进化：不同物种间共同进化； 生物与无机环境之间的相互影响和共同演变
2、生物多样性的形成：
生物多样性的内容：基因多样性 ； 物种多样性 ； 生态系多样性
教学反思：
（1）培养了学生的创新意识和合作精神。在研究性学习过程中，通过学生自己设计、操作、分析实验，将课下活动与课上学习相结合，使学生有了充分表现自己、发挥自己想象力、创造力的时间和空间。学生通过小组讨论互相帮助，互相启发，在讨论中碰撞出创造思维的火花，体会了相互合作的重要性和必要性。
（2）训练了科学研究的基本方法和思维过程。研究性学习让学生从身边熟知的、感兴趣的事物和现象入手提出问题，以个人或小组合作的方式进行探究研讨，亲身体验了应用科学方法解决问题的过程。
（3）加强了学生个性的发展。在研讨活动中，学生可提出不同的设计方案和结果，鼓励学生开展讨论，各抒己见，大胆质疑，体现了研究性学习培养科学态度、求新、求异精神的主旨。
（4）教学效果良好。研究性学习充分体现了学生在学习中的主体作用，有助于学生养成独立思考、积极探究、勇于表达的学习习惯。

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