2019-2020年高中生物《現(xiàn)代生物進化理論的主要內容》教案3 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中生物現(xiàn)代生物進化理論的主要內容教案3 新人教版必修2教學目的1. 解釋種群，種群基因庫、基因頻率的概念。2.運用數(shù)學方法討論基因頻率的變化。3.說明突變和基因重組為生物進化提供原材料的原因。4.說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內容。5.了解隔離的概念和類型，以及隔離與物種形成的關系，生物多樣性形成的原因。教學重點1基因頻率的概念。2突變和基因重組、自然選擇、隔離在生物進化過程中的作用。3隔離的概念和類型，以及物種形成的方式。教學難點1基因頻率的概念和計算方法。2自然選擇在生物進化過程中的作用。3.隔離在物種形成過程中的作用。教學用具1非洲野牛遷徒生活的錄像片斷。2英國曼徹斯特地區(qū)18世紀中期到20世紀中期淺色型和黑色型樺尺蠖數(shù)量變化的CAI課件。3加拉帕克斯島地雀演化的CAI課件。教學方法教師講述，學生歸納，探究相結合。課時安排二課時教學過程第二課時二.隔離導致物種的形成引言：我們已經知道了：（1）生物進化的實質是種群基因頻率的改變。（2）種群是生物進化的單位。（3）影響種群基因頻率改變的因素有基因突變、基因重組、自然選擇。提問：基因突變與基因頻率的改變有什么關系呢？（回答：基因突變是可遺傳變異的根本來源。這是因為基因突變可產生新基因（等位基因），是基因頻率改變的基礎。）提問：基因突變有什么特點？回答：基因突變的特點有：（1）普遍存在的；（2）隨機發(fā)生的；（3）突變頻率是很低的；（4）多數(shù)對生物體是有害的；（5）不定向的。講述：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。提問：為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？回答：這是因為種群都由許多個體組成，每個個體都有成千上萬個基因，雖然每個基因的突變率很低，但每個種群的每一代都會產生大量的突變基因。講述：例如，果蠅約有104萬對基因，假定每個基因的突變率都是105，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），請同學們計算出每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少？（由學生計算得出結論）每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是107個。說明種群中每一代產生的基因突變的數(shù)量是很大的，并通過繁殖得到積累是基因頻率改變的基礎。突變有利有害不是絕對的，是相對的。這取決于生物的生存環(huán)境。再次出示英國曼徹斯特地區(qū)19世紀中期到20世紀中期淺色樺尺蠖和黑色樺尺蠖比例變化的畫面，引導學生答出（S）黑色基因是基因突變產生的，對樺尺蠖的生存是有害的，但隨著英國工業(yè)的發(fā)展，樺尺蠖生存環(huán)境的改變，有害的基因（S）變?yōu)橛欣幕?。因此說，突變基因的有害與有利是相對的，不是絕對的。提問：基因重組與基因頻率的改變有什么關系？回答：由于基因突變是不定向的，突變的結果可產生相應的等位基因。如前所述，假如人的23對同源染色體上都有一對等位基因，通過減數(shù)分裂和受精作用，在后代中則可產生6107個以上基因重組類型，使種群中出現(xiàn)大量的可遺傳變異，從而使突變基因頻率擴增。由于這些變異的產生是不定向的，無法定向改變基因頻率。設問：生物進化的方向是如何決定的呢？請同學們閱讀課文P66頁（第二段）P67（第一段），同時回憶CAI課件所展示的結果，四人一組討論，從宏觀（性狀）和微觀（基因）兩個方面分析英國曼徹斯特地區(qū)從19世紀中期到20世紀中期，樺尺蠖比例的變化，說明樺尺蠖進化過程的原因。講述：1從宏觀（性狀）上來看進化過程為： 19世紀中期樺尺蠖的淺色性狀與環(huán)境色彩相似，屬于保護色，較能適應環(huán)境而大量生存；黑色性狀與環(huán)境色彩差異很大，不能適應環(huán)境，易被捕食者捕食，因此，突變產生后，后代的個體數(shù)受到限制。19世紀中期到20世紀中期，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）來看進化過程為： 19世紀中期以前，由于黑色基因（S）為不利變異基因，控制的性狀不能適應環(huán)境而受到限制，因此，當時種群中淺色基因（s）的頻率為95，黑色基因（S）的頻率為5。到20世紀中期由于黑色基因（S）控制的性狀能適應環(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環(huán)境而大量被淘汰，使后代數(shù)量大量減少。淺色基因（s）的頻率下降為5，黑色基因（S）的頻率上升為95。結果是淘汰了不利變異的基因并保留了有利變異基因，通過遺傳逐漸積累。由此可見，種群產生的變異是不定向的，經過長期的自然選擇和種群的繁殖使有利變異基因不斷積累，不利變異基因逐代淘汰，使種群的基因頻率發(fā)生了定向改變，導致生物朝一定方向緩慢進化。因此，定向的自然選擇決定了生物進化的方向。請根據樺尺蠖的進化過程分析：（1）是否產生了新的物種，為什么？回答：沒有產生新的物種，因為曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖是一個種群，個體之間彼此可以自由交配，實現(xiàn)基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代。提問：（2）什么是物種？物種又是如何形成的？（板書）回答：物種是指分布在一定的自然區(qū)域內，具有一定的形態(tài)結構和生理功能，而且在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖，并能夠產生可育后代的一群生物個體。即物種是代代相傳保持一個共同基因庫的群體。提問：騾子是怎樣產生的？能否傳種接代？說明什么問題？回答：騾子是馬和驢的雜交后代，不能繁殖，原因是馬和驢是兩個物種。講述：這一事實說明不同物種之間不能交配，或即使交配成功，也不能產生可育的后代，該現(xiàn)象稱之為生殖隔離。請分析說明：區(qū)分物種的主要依據是什么？回答：區(qū)分物種的主要依據是有無生殖隔離。提問：生殖隔離（物種）形成的主要原因是什么？觀看：演示CAI課件，給出加拉帕戈斯群島的地圖。請同學們用地理知識估算島與島之間的距離。再出示不同島上的植被情況（突出果實的大?。?，讓學生了解各島嶼的生存條件。最后出示有不同特征的地雀，特別突出地雀喙形大小的特征，然后讓學生根據地雀的特征和島嶼生存條件將地雀安放在適宜的島上（放錯會發(fā)出鳴響）。講述：加拉帕戈斯群島上的14種地雀都起源于同一個物種，是南美雀類的后代。請同學們分析，它們形態(tài)特征形成顯著差異的原因是什么？提問：加拉帕戈斯群島之間的水域起了什么作用。回答：起到地理隔離的作用。講述：一個種群由于地理環(huán)境原因被分割成了許多個小的種群這種隔離稱為地理隔離。被地理條件隔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。提問：根據基因突變的隨機性的特點，長期的隔離對不同島嶼上地雀小種群的基因組成有什么影響？回答：由于突變是隨機的，被分割的小種群可能會出現(xiàn)完全不同的突變。由于地理隔離，各種群間沒有基因交流，因此一個種群中的突變自然不會引起另一種群的改變。提問：根據不同島嶼的生態(tài)環(huán)境特點分析14種地雀形成顯著差異的根本原因是什么？回答：由于地理隔離，各種群生活在不同的生態(tài)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。講述：經過長期地理隔離，不同種群在形態(tài)特征。生活習性上有了顯著的差異，若再次相遇仍能交配和繁殖可育后代，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，使不同種群個體之間形成生殖隔離（不能發(fā)生基因交流）。新物種就產生了，如，加拉帕戈斯群島上的14種地雀的形成過程，就是長期的地理隔離導致生殖隔離的結果。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基本環(huán)節(jié)綜合作用的結果。不同新物種形成的過程進行的十分緩慢，往往需要成千上萬代甚至更長。小結：現(xiàn)代生物進化理論的基本觀點是：進化的基本單位是種群進化的實質是種群基因頻率的改變物種形成的基本環(huán)節(jié)是：突變和基因重組提供進化的原材料自然選擇基因頻率定向改變，決定進化的方向。隔離物種形成的必要條件三.共同進化與生物多樣性的形成1.共同進化概念：不同物種之間，生物與環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。范圍：物種之間，生物與環(huán)境之間2.生物多樣性的形成內容層次：基因多樣性，物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性.鞏固練習：（課后習題）