人教版生物必修二第七章-学案

引题探究达尔文的自然选择学说虽然取得了很大成功，但由于受当时科学发展水平的限制，它的理论对某些现象难以解释。随着生物科学的发展，关于遗传变异的研究已由性状水平深入到分子水平，人们认识到遗传变异的本质；关于自然选择的作用等问题，已由个体为单位，发展到以种群为基本单位。这样就形成了以自然选择学说为核心的现代进化理论。知识点一：种群是生物进化的基本单位情景激疑请同学们依据达尔文自然选择学说的主要观点，分析下面的情境：“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（基因型为Aa）的变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么，昆虫的翅色将怎样变化？”1.该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？2.如果该绿色个体能很好生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给子代呢？3.如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？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。知识归纳种群的概念：生活在一定区域的同种生物的群不个体。用数学方法讨论基因频率的变化情景激疑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？知识归纳1.基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因。2.基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。3.进化的实质：种群基因频率的改变。4.基因频率与基因型频率的计算：利用种群中一对等位基因组成的各基因型个体数求解种群中某基因频率=种群中该基因总数/种群中该对等位基因总数×100%种群中某基因型频率=该基因型个体数/该种群的个体数×100%难点发现1．基因频率的有关问题基因频率的概念是某基因在某个种群中出现的比例。种群基因频率发生变化的过程是生物进化的实质。影响基因频率变化的因素有基因突变、基因重组、染色体变异、自然选择、遗传漂变、迁移等。基因频率的计算方法：（1）定义法根据定义“基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例”可知：基因频率=某基因总数/某基因和其等位基因的总数×100%。例1：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中，基因型为AA的个体有18个，基因型为Aa的个体有78个，基因型为aa的个体有4个，则基因A和a的频率分别是（）A.18%，82%B.36%，64%C.57%，43%D.92%，8%【答案】C解析：A的基因频率=（18×2+78）/200×100%a的基因频率=（78+4×2）/200×100%（2）基因位置法①若某基因在常染色体上，则基因频率=某基因总数/（种群个体数×2）×100%；②若某基因只出现在X染色体上，则基因频率=某基因总数/（2×女性个体数+男性个体数）×100%。例2：某工厂有男女职工各200名，调查发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的频率是（）A.4.5%B.6%C.9%D.7.8%【答案】B解析：色盲基因位于X染色体上，因此基因频率=（15+5×2+11）/（2×200+200）×100%=6%（3）借助基因型频率法若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显（隐）性基因的频率=显（隐）性纯合子基因型频率+1/2杂合子基因型频率。例3：在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中，基因型为BB的个体占40%，基因型为Bb的个体占50%，基因型为bb的个体占10%，则基因B和b的频率分别是（）A.90%，10%B.65%，35%C.50%，50%D.35%，65%【答案】B解析：B的基因频率=40%+50%/2b的基因频率=10%+50%/2（4）哈代-温伯格公式法在一个进行有性生殖的自然种群中，当种群较大，种群内个体间的交配是随机的，没有突变发生、新基因加入和自然选择时，存在以下公式：P+q=1,(p+q)2=P2+2pq+q2=1。其中p代表一个等位基因的频率，q代表另一个等位基因的频率，则P2代表一个等位基因纯合子（如AA）的频率，2pq代表杂合子（如Aa）的频率，q2代表另一个纯合子（aa）的频率。例4：已知苯丙酮尿症是位于常染色体上的隐性遗传病。据调查，该病的发病率大约为1/10000。请问，在人群中苯丙酮尿症致病基因的基因频率以及携带此隐性基因的杂合基因型频率各是多少？【答案】1/100，99/5000解析：(p+q)2=P2+2pq+q2=1，该病是位于常染色体上的隐性遗传病，则隐性纯合体才患病。就是说q2=1/10000，q=1/100，人群中苯丙酮尿症致病基因的基因频率为1/100；携带此隐性基因的杂合基因型频率为2pq=2×1/100×99/100=99/5000知识点二：突变和基因重组产生进化的原材料情景激疑1.为何突变和基因重组是生物进化的物质基础？资料：（1）某病毒的毒性很强，但数量很少，这是因为它导致了寄主很快死亡的结果。后来出现了毒性弱的个体，结果数量在一定范围内逐渐上升。（2）某种白色的昆虫难以在被工业污染的黑色环境中生存，后来出现了黑色的个体，则能很好地生存，且数量大大增加。（3）用灭害灵杀蚊子，开始时蚊子被大量杀死，灭害灵使用久了，就不能杀死大量蚊子了，这是因为蚊子产生了抗药性。（可用多媒体展示）分析：资料（1）中毒性弱的病毒的产生，是因为寄主导致的吗？资料（2）中是黑色的环境使昆虫的体色变黑的吗？资料（3）中是灭害灵使蚊子产生了抗药性吗？灭害灵究竟能不能使蚊子产生抗药性？思考：有人说：只有环境才能使生物发生进化，与遗传和变异无关。对吗？目标达成：生物产生新的基因或基因型，导致产生新的性状，最终可能适应变化的环境。如果没有产生新的性状，就不可能适应变化的环境。环境可能导致生物产生新的基因或基因型，新的基因或基因型的产生，不一定是由环境导致的，突变和基因重组也可产生新的基因或基因型。新性状的产生，要通过遗传与变异才能完成。2.资料：（1）计算：某基因突变频率为10-6，某种群有108个个体，有1035个基因，在该种群中，该基因的突变频率是多少？（2）某种植食性生物产生了某种变异，该种个体难以以当地的数量最多的植物为食，后来，由于某种原因迁移到某新的环境，该种个体能以当地的数量最多的植物为食，而原来的个体则难以以当地的数量最多的植物为食。（3）某生物由于某种原因迁移到某新的环境后，难以适应当地环境，后来产生了某种变异个体，该变异个体能适应当地环境，使该种群得以生存下去。思考：有人说：基因突变的频率很低，基因突变都是有害的，对吗？目标达成：单个基因的突变频率很低，但在种群中，基因的突变频率很高。突变的有害或有利由环境决定。突变不一定是有害的。知识归纳1.为什么说突变和基因重组产生进化的原材料？①突变频率针对每一个基因虽然很低，但在一个种群中突变总量仍很大；②突变的有害、有利是相对的，取决于突变后个体的生存环境；③基因突变、基因重组使种群出现大量可遗传变异，且不定向，只能作为原材料供选择知识点三：自然选择决定生物进化的方向情景激疑１．英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，它夜间活动，白天栖息在树干上。桦尺蠖的黑色是由显性基因S控制的，浅色是由隐性基因s控制的。19世纪中叶以前的桦尺蠖种群中S基因的频率只有5％以下，而到了20世纪中叶则上升到95％以上。这种变化究竟是怎样产生的？２．自然选择的作用机理是什么？自然选择是环境条件或其他生物对某种生物的选择，改变了的环境，包括无机自然环境和生物环境是一个选择因素，而不是生物变异的诱变因素，在环境改变以前，生物就存在变异，有些变异对生物的生存有利，有些变异对生物的生存不利，即变异是不定向的。自然选择的作用是使对生物生存有利的变异基因得到保存并遗传给后代，一些对生存不利的变异基因被逐渐淘汰，从而导致种群的基因频率发生定向改变，使生物朝着对生存有利的方向进化发展，可见自然选择决定了基因频率的方向，从而决定着生物进化的方向。知识归纳1.在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。隔离与物种的形成引题探究展示桦尺蠖种群数量随年代变化的直方图和曲线图，让学生分析其变化原因。提出问题：桦尺蠖基因频率有没有变化？桦尺蠖有没有进化？在桦尺蠖的进化过程中，并没有形成新的物种，那么什么是物种，物种是如何形成的呢？知识点一：物种的概念情景激疑１.１５世纪欧洲人移到马德拉一小岛上的家兔，经过近500年的隔离，现在已不能与欧洲家兔杂交繁殖后代了。你认为在２０世纪，马德拉小岛的兔与欧洲家兔是同一物种的不同种群还是不同物种？为什么？知识归纳１.马德拉小岛的兔与欧洲家兔是不同物种，因为他们不能相互交配产生后代，他们之间存在着生殖隔离。（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，常见的隔离类型包括生殖隔离和地理隔离。（2）地理隔离：同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。（3）生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。一般来讲，先有地理隔离，再形成生殖隔离，这种形成新物种的方式称为异地物种形成。但是，有时没有地理隔离，也能产生新物种，如植物中多倍体的形成难点发现1.种群与物种的区别与联系种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物范围较小范围内的同种生物的个体分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群必须具备“三同”；即同一时间、同一地点、同一物种主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代联系一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种。2.现代进化论与达尔文进化论有哪些异同？（1）共同点：都能解释生物进化和生物的多样性、适应性。（2）不同点①达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代进化论克服了这个缺点。②达尔文的进化论着重研究生物个体的进化，而现代进化论强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。③在达尔文学说中，自然选择来自过度繁殖和生存斗争，而现代进化论中，则将自然选择归结于不同基因型差异的延续，没有生存斗争，自然选择也进行。。探究应用【例1】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【答案】A点拨：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，叫做地理隔离；长期地理隔离，使生物性状发生一些变化，这就形成了两个亚种，如果形成了生殖隔离，便形成了新物种。知识点二：物种的形成情景激疑１.加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，有１３个主要岛屿组成，不同的岛屿的环境有很大区别。这里生活着１３中地雀，这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在着生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这１３中地雀的踪影。（１）不同岛屿上地雀产生的突变和基因重组是一样的吗？（２）不同岛屿的环境不同，对地雀产生的作用有没有差别？对种群基因频率的变化会产生什么影响？（３）不同岛屿上的地雀相互之间有影响吗？（４）如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？知识归纳物种的形成过程：种群通过地理隔离→小的种群（内部出现不同的突变和基因重组）→通过自然选择基因频率出现改变（通过生殖隔离）→新物种。探究应用【例2】加拉帕戈斯群岛上不同地雀的形成过程是（）A．地理隔离→基因突变→物种形成B．地理隔离→突变和重组→生殖隔离→物种形成C．地理隔离→自然选择→物种形成D．地理隔离→突变、重组、自然选择→生殖隔离→物种形成【答案】D点拨：不同地雀的形成是由于各个岛上的地雀种群被海洋隔开，这样，不同的种群可能会出现不同的突变和基因重组，而一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响。因此，不同种群的基因频率会发