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歡迎進入生物課堂 新課標人教版課件系列 高中生物 必修2 第七章 現代生物進化理論 教學目標 知識方面1 說明現代生物進化理論的主要內容 2 概述生物進化理論與生物多樣性的形成 情感態(tài)度與價值觀方面1 形成生物進化的觀點 2 探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響 能力方面1 運用數學方法討論種群基因頻率的變化 2 運用生物進化觀點解釋一些生物現象 課時安排第1節(jié) 現代生物進化理論的由來 包括三部分內容 拉馬克的進化學說 達爾文的自然選擇學說和達爾文以后生物進化理論的發(fā)展 其中重點是第二部分 即達爾文的自然選擇學說第2節(jié) 現代生物進化理論的主要內容 包括三小節(jié) 第一小節(jié)是 種群基因頻率的改變與生物進化 第二小節(jié)是 隔離與物種的形成 第三小節(jié)是 共同進化與生物多樣性的形成 其中第一小節(jié)可用2課時教學 第二 三小節(jié)可各用1課時教學 第一節(jié) 現代生物進化理論的由來 第七章 現代生物進化理論 神創(chuàng)論 在當時的西方國家 神創(chuàng)論和物種不滅論占據著統(tǒng)治地位 人們普遍認為所有的物種都是上帝創(chuàng)造的 自古以來既沒有物種的絕滅 也沒有新的物種產生 不同物種之間沒有關聯 一拉馬克的進化學說 1 拉馬克進化學說的主要內容 生物不是神創(chuàng)的 而是由更古老的生物進化而來的 生物是由低等到高等逐漸進化的 生物各種適應性特征的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳 法國博物學家拉馬克 用進廢退 經常使用的器官就發(fā)達 不使用的就退化 獲得性遺傳 由環(huán)境引起或由于用進廢退引起的變化是可以遺傳的 這是拉馬克論述動物進化原因的兩條著名法則 它們是用來解釋生物進化原因的主要原理 舉例 鼴鼠 食蟻獸 食蟻獸的舌頭之所以細長 是長期舔食螞蟻的結果 利用拉馬克的觀點解釋長頸鹿為什么脖子長 思考 你同意拉馬克的觀點嗎 2 局限性 用進廢退和獲得性遺傳的觀點缺少科學證據的支持過于強調環(huán)境的變化直接導致物種的改變 實際上環(huán)境的變化如果未引起遺傳物質的變化 就不會使生物發(fā)生可遺傳的變異 3 意義 第一次提出比較完整的進化學說反對神創(chuàng)論和物種不變論 二達爾文的自然選擇學說 英國博物學家達爾文 1 內容 過度繁殖生存斗爭遺傳變異適者生存 過度繁殖 地球上的各種生物普遍具有很強的繁殖能力 能產生很多后代 一對家蠅繁殖一年 每代如產1000個卵 每世代如為10天 如果后代均不死亡 這一對家蠅一年所產生的后代可以把整個地球覆蓋2 45cm之厚 再如鯽魚 每條雌魚一年所產的卵中大約有3000個可以受精并孵化成魚 一年后小鯽魚成熟 再產生出下一代 按照這個數目計算 經過三年 一對鯽魚繁殖出的后代數目可達6750000000條 因此 如果按照理論上的計算 即使繁殖最慢的生物 也會在不太長的時期內產生出大量的后代占滿整個地球 事實上 自然界各種生物的數量在一定時期內都保持相對穩(wěn)定 生存斗爭 生物個體 同種或異種的 之間的相互斗爭 以及生物與無機自然條件 如干旱 寒冷 之間的斗爭 賴以維持個體生存并繁衍種族的自然現象 就叫生存斗爭 生物過度繁殖使后代的數目急劇增加 而在自然界中 生物賴以生存的生活條件 包括食物和空間等 是有一定限度的 因此 任何生物要生存下去 都要在爭奪有限的生活條件時 進行斗爭 由于生存斗爭 導致生物大量死亡 結果只有少量個體生存下來 遺傳變異 生物界普遍存在著遺傳和變異現象 生物每一代都有變異 親代與子代之間 同一親本產生的各子女之間都存在著差異 生物的變異 有的對生物的生存有利 有利變異 有的對生物的生存不利 不利變異 具有有利變異的個體 即其性狀適應環(huán)境的變異個體 就容易在生存斗爭中獲勝而生存下去 反之 具有不利變異的個體 即其性狀不適應環(huán)境的變異個體 則容易在生存斗爭中失敗而死亡 因此變異是不定向的 適者生存 達爾文指出 物種之所以不會數量大增 乃是由于生存斗爭 所有生物都永遠處于生存斗爭之中 或者與同種的個體斗爭 種內斗爭 或者與其他種生物斗爭 種間斗爭 或者與物理的生活條件斗爭 總之 生存斗爭是時刻在進行著的 并且是十分錯綜復雜的 通過生存斗爭 有些生物活下來了 有許多生物被淘汰或消滅了 凡是生存下來的生物都是適應環(huán)境的 而被淘汰的生物都是不適應環(huán)境的 這就是適者生存 達爾文把這種適者生存 不適者被淘汰的過程叫做自然選擇 事實1 生物都有過度繁殖的現象 事實2 物種內的個體總能保持穩(wěn)定 事實3 資源是有限的 推論1 個體間生存斗爭存在 事實4 個體間存在差異 事實5 許多變異是可以遺傳的 推論2 具有有利變異的個體生存并留下后代的機多會 推論3 有利變異逐代積累 生物不斷進化出新類型 結合自然選擇學說的解釋模型 利用達爾文的自然選擇學說的觀點解釋長頸鹿為什么脖子長 達爾文認為長頸鹿的進化原因是 長頸鹿產生的后代超過環(huán)境承受能力 過度繁殖 它們都要吃樹葉而樹葉不夠吃 生存斗爭 它們有頸長和頸短的差異 遺傳變異 頸長的能吃到樹葉生存下來 頸短的卻因吃不到樹葉而最終餓死了 適者生存 結合自然選擇學說的解釋模型 利用達爾文的自然選擇學說的觀點解釋細菌產生抗藥性的因 細菌在繁殖過程中會產生各種可遺傳的變異 其中就有抗藥性強的變異 未使用抗生素時 抗藥性強的變異不是有利變異 這樣的個體在生存斗爭中不占優(yōu)勢 在使用抗生素以后 抗藥性弱的個體大量死亡 抗藥性強的個體就有機會產生更多的后代 一段時間以后 抗生素的效果就會下降 結合自然選擇學說的解釋模型 利用達爾文的自然選擇學說的觀點解釋以下現象 1 1937年 有人把丹麥的白三葉草移到瑞典 這里氣候寒冷 最初白三葉草的單位面積產量很低 若干年后 白三葉草的產量大大提高 為什么 2 生活在馬德拉群島上的550種昆蟲 有蝶類 蠅類 蚊類等23個屬共200多種昆蟲因為翅膀殘缺而不能飛翔 為什么 2 內在聯系 過度繁殖為自然選擇提供更多的選擇材料 加劇了生存斗爭 變異是不定向的 具有有利變異的個體通過遺傳在后代中得到積累和加強 產生適應環(huán)境的新類型 這是生物多樣性和適應性形成的原因 因此遺傳和變異是生物進化的內在因素 基礎 自然選擇是通過生存斗爭來實現的 生存斗爭是生物進化的動力 適者生存是自然選擇的結果 注意 變異是不定向的 自然選擇是定向的 決定著生物進化的方向 古爾德 著名進化論者 古生物學家 科學史學家和科學散文學家 自達爾文以后 世界就不同了 達爾文故居 3 意義 達爾文創(chuàng)立的進化論從豐富的事實出發(fā) 論證了生物是不斷進化的 并且對生物進化的原因提出了合理的解釋 這就使生物學第一次擺脫了神學的束縛 走上了科學的軌道 揭示了生命現象的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有共同的祖先 生物的多樣性是進化的結果 它揭示了生物界千差萬別的種類之間有一定的聯系 從而大大促進了生物學各個分支學科的發(fā)展 它給予神創(chuàng)論和物種不變論以致命的打擊 為辯證唯物主義世界觀提供了有利的武器 4 局限性 對于遺傳和變異的本質 達爾文還不能做科學的解釋 他對生物進化的解釋也局限于個體水平 達爾文強調物種的形成都是漸變的結果 不能很好的解釋物種大爆發(fā)等現象 思考 達爾文的自然選擇學說是完美的嗎 三達爾文以后進化理論的發(fā)展 隨著生物科學的發(fā)展 關于遺傳和變異的研究 已經從性狀水平深入到基因水平 人們逐漸認識到遺傳和變異的本質 獲得性遺傳的觀點被擯棄 關于自然選擇的作用等問題的研究 已經從生物個體為單位 發(fā)展到以種群為基本單位 這樣就形成了以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論 從而極大地豐富和發(fā)展了達爾文的自然選擇學說 1 拉馬克進化論的內容2 達爾文的自然選擇學說的要點及內在聯系3 達爾文的自然選擇學說的貢獻和局限性4 會用自然選擇學說解釋生物進化現象 本節(jié)聚焦 生命現象的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有共同的祖先 生物的多樣化是進化的結果 生物界千差萬別的種類之間有一定的內在聯系 變異是不定向的 而自然選擇是定向的 自然選擇的結果是適應 遺傳變異是自然選擇的基礎 是進化的內因 生存斗爭是生物進化的外因 自然選擇是通過生存斗爭來實現的 生物進化的方向是由定向的自然選擇決定的 有關自然選擇學說的幾個結論 課堂鞏固 1 用達爾文進化學說的觀點來判斷下列敘述 其中正確的是 A 長頸鹿經常努力伸長頸和前肢去吃樹上的葉子 因此頸和前肢都變得很長 B 北極熊生活在冰天雪地的環(huán)境里 它們的身體產生了定向的白色變異 C 野兔的保護色和鷹銳利的目光 是他們長期互相選擇的結果 D 在長期有毒農藥的作用下 農田害蟲產生了抗藥性 C 2 下列表述中哪一項不是拉馬克的觀 A 生物的種類是隨著時間的推移而變化的 B 生物的種類從古到今是一樣的 C 環(huán)境的變化使生物出現新的性狀 并且將這些性狀遺傳給后代 D 生物的某一器官發(fā)達與否取決于用與不用 B 3 農業(yè)生產中長期使用某種殺蟲劑后 害蟲的抗藥性增強 殺蟲效果下降 原因是 A 殺蟲劑誘發(fā)了害蟲抗藥性基因的產生B 殺蟲劑對害蟲具有選擇作用 使抗藥性害蟲的數量增加C 殺蟲劑能誘導害蟲分解藥物的基因大量表達D 抗藥性強的害蟲所產生的后代具有很強的抗藥性 B 4 對生物進化的方向起決定作用的是 A 基因重組B 基因突變C 染色體變異D 自然選擇5 自然選擇的動力是 A 過度繁殖B 遺傳變異C 生存斗爭D 適者生存6 下列敘述 不符合達爾文自然選擇學說 A 生物的變異是不定向的 自然選擇是定向的B 生物進化的實質是基因頻率的改變C 生物的適應性是自然選擇的結果D 生存斗爭導致多數個體死亡 少數生存 D C B 7 現代進化理論與達爾文進化論的不同點是 A 變異是自然選擇的原材料B 個體是生物進化的基本單位C 種群是生物進化的基本單位D 適者生存 不適者被淘汰8 某植物單植年產百粒種子 其中大部分被鳥所食或因氣候 土壤 水分等原因不能在第二年長成成株 按達爾文的觀點 這一現象說明 A 物種是可變的 B 過渡繁殖 生存斗爭 C 選擇的不定向性 D 用進廢退 獲得性遺傳 C B 第二節(jié) 現代生物進化理論的主要內容 第七章 現代生物進化理論 種群 基因庫 基因頻率 一個種群的全部個體所含有的全部基因 叫做這個種群的基因庫 一定時間內 生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體 叫做種群 種群是生物繁殖的基本單位 某種基因在某個種群中出現的比例 叫做基因頻率 種群是生物進化的基本單位 每一個種群都有它自己的基因庫 種群中的個體一代一代地死亡 但基因庫卻在代代相傳的過程中保持和發(fā)展 所以 生物進化的單位不是個體 而是種群 基因頻率的計算 例 某昆蟲種群中 綠色翅的基因為A 褐色翅的基因位a 調查發(fā)現AA Aa aa的個體分別占30 60 10 那么A a的基因頻率是多少 A 60 a 40 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 60 40 若親代昆蟲中的種群滿足以下五個條件 昆蟲種群數量足夠大 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代 沒有遷入與遷出 自然選擇對A a控制的翅型性狀沒有作用 也沒有基因突變和染色體變異 用數學方法討論基因頻率的變化 哈迪 溫伯格定律 1908年 英國數學家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別提出關于基因穩(wěn)定性的見解 他們指出 一個有性生殖的自然種群中 在符合以下五個條件的情況下 各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的 或者說是保持著基因平衡的 這五個條件是 1 種群很大2 隨機交配3 沒有突變和重組4 沒有個體遷入遷出5 沒有選擇 哈迪 溫伯格定律 處于平衡狀態(tài)的種群 一對等位基因Aa A的頻率為p a的頻率為q 則 AA的機率為p2 Aa的機率為2pq aa的機率為q2 哈迪 溫伯格定律可用數學方程式表示為 p q 2 p2 2pq q2 影響基因頻率的因素 在自然條件下 哈迪 溫伯格定律所需的五個條件是難以滿足的 因而基因頻率總是要發(fā)生改變 也就是說進化在任何種群中都是必然要發(fā)生的 生物進化的實質是基因頻率的改變 表面看 自然選擇是對一個個生物個體的選擇 實質上是對個體所包含的變異進行選擇 從現代分子遺傳水平看 自然選擇實質上是對變異所對應的基因的選擇 從而改變著群體中不同基因的基因頻率 自然選擇對基因頻率變化的影響 P117 物種的概念 在遺傳學和進化論中 把能夠在自然狀態(tài)下相互交配 并能夠產生出可育后代的一群生物稱為一個物種 簡稱 種 即 不同物種之間有生殖隔離 動物因求偶方式不同 繁殖期不同 植物因開花季節(jié) 花的形態(tài)不同 而造成的不能交配等都屬于生殖隔離 隔離 概念 不同種群間的個體 在自然條件下基因不能自由交流的現象 隔離的類型 生殖隔離 地理隔離 例 馬與驢的生殖隔離 馬 驢 騾 例 虎獅獸 例 不同 人種 世界各地的人雖然各有不同 但他們之間可以彼此通婚 并且產生可育的后代 因此 全世界的人在生物學上屬于同一個物種 智人 地理隔離 分布在不同自然區(qū)域的種群 由于高山 河流 沙漠等地理上的障礙 使彼此間無法相遇而不能發(fā)生基因交流 例 東北虎與華南虎 東北虎和華南虎分別生活在我國的東北地區(qū)和華南地區(qū) 這兩個地區(qū)之間的遼闊地帶就起到了地理隔離的作用 經過長期的地理隔離 這兩個種群之間產生了明顯的差異 成為兩個不同的虎亞種 隔離在物種形成中的作用 物種的形成往往是經過長期的地理隔離將不同種群間的差異不斷積累 最后達到生殖隔離 形成新物種 例 加拉帕戈斯群島的地雀 有時無需地理隔離也能形成新物種 在自然界里還存在另一種物種形成方式 它往往只需要幾代甚至一代就完成了 而且不需經過地理隔離 例如 多倍體植物的形成就是如此 自然界里幾平將近一半的被子植物和某些栽培作物就是這樣形成的 總結 種群是生物進化的基本單位 突變和基因重組 自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié) 突變和基因重組產生生物進化的原材料 自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向 隔離是新物種形成的必要條件 生物進化的實質在于種群基因頻率的改變 以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論的基本觀點是 共同進化 任何一個物種都不是單獨進化的 不同物種之間 生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展 這就是共同進化 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老 病弱或年幼的個體 客觀上起到促進種群發(fā)展的作用 精明的捕食者 策略 捕食者一般不能將所有的獵物吃掉 否則自己也無法生存 收割理論 捕食者往往捕食個體數量多的物種 這樣就會避免出現一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面 為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性 捕食者的存在是否對被捕食者有害無益 生物進化與無機環(huán)境變化的關系 例 生物的新陳代謝類型由原始異養(yǎng)厭氧 自養(yǎng)厭氧 自養(yǎng)需氧 生物多樣性的形成 地球上所有的植物 動物和微生物 它們所擁有的全部基因以及各種各樣的生態(tài)系統(tǒng) 共同構成了生物多樣性 簡單 復雜低等 高等原核細胞 真核細胞單細胞 多細胞無性生殖 有性生殖原始異養(yǎng)厭氧 自養(yǎng)厭氧 自養(yǎng)需氧水生 水陸兩棲 陸生 生物多樣性的形成 生物進化理論在發(fā)展 生物的進化如此復雜 現有的進化理論所不能解釋的問題比已經解釋的問題還要多 在這些學說中 以自然選擇為核心的進化理論比其他學說的影響要廣泛而深遠 它仍然是以后各個方面研究的一個基礎 進化理論同其他科學理論一樣 它不會停滯不前 它還在發(fā)展 分子進化與中性學說 這一學說認為 生物體內絕大多數突變都是中性突變 生物體內的大分子都是以一定的速率進化著 這一速率與種群的大小 物種的生殖力以及生物世代的長短都無關 也不受環(huán)境因素的影響 因此對于這些中性突變不會發(fā)生自然選擇與適者生存的情況 生物的進化主要是中性突變在自然群體中進行隨機的 遺傳漂變 的結果 而與選擇無關 也就是說 遺傳漂變才是分子進化的基本動力 基因頻率因偶然的機會 而不是由于選擇 而發(fā)生變化 這種現象稱為遺傳漂變 例 不同生物的細胞色素c與人的比較 從上表中可以看出 黑猩猩與人的親源關系最近 酵母菌與人的親源關系最遠 漸變式進化與跳躍式進化 傳統(tǒng)的進化理論認為生物的進化是漸變式的 但漸變式的進化難以解釋下面兩個問題 問題一 生物化石的記錄所顯示的大多不是漸變式的進化 而是跳躍式的進化 問題二 如果生物演變是漸進的 那么各種適應性的器官結構在尚未發(fā)展完善之前 即在還沒有發(fā)展到有適應功能之前是怎樣逃脫自然選擇的壓力的 所以跳躍式進化理論認為 生物的進化起源于大突變 特別是某些調節(jié)基因的突變 以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論認為 新物種的形成是A 自然選擇的結果B 突變 選擇和遺傳的綜合作用C 用進廢退的結果D 突變和基因重組 自然選擇及隔離的綜合作用下列關于隔離的敘述 不正確的是A 阻止了種群間的基因交流B 對所有的物種來說 地理隔離必然導致生殖隔離C 種群基因庫間的差異是產生生殖隔離的根本原因D 不同的物種之間必然存在著生殖隔離 人類的苯丙酮尿癥是代謝疾病 由隱性基因控制 如果群體的發(fā)病率是1 10000 表現型正常的個體與苯丙酮尿癥患者婚配 生出患苯丙酮尿癥小孩的概率是 在一個種群中隨機抽出一定數量的個體 其中基因型為AA的個體占18 基因型為Aa的個體占78 aa的個體占4 基因A和a的頻率分別是A 18 82 B 36 64 C 57 43 D 92 8 據調查得知 某小學的學生中基因型的比率為 XBXB44 XBXb5 XbXb1 XBY43 XbY7 則Xb的基因頻率是A 13 2 B 5 C 14 D 9 3 某種蠅是家畜的毀滅性寄生物 在一個實驗室里 用殺蟲劑和電離輻射分別處理這種蠅的兩個數量相同的群體 電離輻射的作用是使雄蠅不育 實驗結果如圖 試用學過的生物學知識分析 1 用殺蟲劑處理的那組在處理后的哪一代開始恢復到處理前的狀況 曲線下降為什么不可能達到0 2 在什么時候可以看到用電離輻射比用殺蟲劑消滅這種蠅更成功 曲線回升是通過之間的來實現的 4 根據以上分析 使用殺蟲劑治蟲有其缺點 主要有 針對這種缺點 你認為消滅害蟲應采用的較好方法有 3 殺蟲劑的使用對害蟲起了作用 作用是的 結果導致害蟲抗藥性 1 某工廠有男女職工各200名 對他們進行調查時發(fā)現 女性色盲基因的攜帶者為15人 患者5人 男性患者11人 那么這個群體中色盲基因的頻率是多少 2 一種蛾中控制淺顏色的等位基因是隱性的 控制深顏色的等位基因是顯性的 假設一個種群中有640只淺色的蛾和360只深色的蛾 群體呈遺傳平衡 那么有多少只雜合子的蛾 6 320 再見 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全