生物的進化 1 結(jié)合教材P110 111 說明可遺傳的變異為生物進化提供了原材料 以及自然選擇對生物進化方向的決定作用 2 結(jié)合教材P112 113 闡明物種形成的機制 3 閱讀教材P114 115 概述分子進化的中性學(xué)說以及生物進化理論發(fā)展的意義 目標(biāo)導(dǎo)讀 1 自然選擇決定生物進化的方向 2 物種的形成過程 重難點擊 一生物進化的原材料和進化的方向 二物種的形成機制 當(dāng)堂檢測 生物進化理論 三分子進化的中性學(xué)說及生物進化理論發(fā)展的意義 1 生物進化的原材料 1 現(xiàn)代遺傳學(xué)的研究表明 可遺傳的變異來源于 和 其中 和 統(tǒng)稱為突變 一生物進化的原材料和進化的方向 基因突變 基因重組 染色體變異 基因突變 染色體變異 2 例如 果蠅約有104對基因 假定每個基因的突變率都是10 5 若有一個中等數(shù)量的果蠅種群 約有108個個體 那么每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少呢 答案 3 由 2 說明突變的頻率雖然很低 但一個種群往往由許多個個體組成 而且每一個個體中的每一個細胞都含有成千上萬個基因 所以在種群中每一代都會產(chǎn)生的突變 4 由前面學(xué)過的知識可以知道 基因突變產(chǎn)生的 通過有性生殖過程中的 可以形成多種多樣的基因型 從而使種群中出現(xiàn)大量的可遺傳的變異 大量 等位基因 基因重組 5 綜合 3 4 說明 可產(chǎn)生生物進化的原材料 6 由于突變和基因重組都是 因此它們只是提供了生物進化的原材料 不能生物進化的方向 突變和基因重組 隨機的 不定向的 決定 2 自然選擇決定生物進化的方向 1 影響基因頻率的因素 基因突變 自然選擇 遷移 遺傳漂變 2 自然選擇對種群基因頻率變化的影響 結(jié)合教材P111積極思維 分析下列材料 已知樺尺蛾體色受一對等位基因S和s控制 黑色 S 對淺色 s 是顯性 1870年樺尺蛾的基因型頻率為SS10 Ss20 ss70 在樹干變黑這一環(huán)境條件下 假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存 使得種群中淺色個體每年減少10 黑色個體每年增加10 以后的2 4年內(nèi) 樺尺蛾種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢 將計算結(jié)果和變化特點填入下表 13 1 14 6 升高 26 29 2 升高 60 9 56 1 降低 26 1 29 3 升高 73 9 70 7 降低 在樹干變黑之前 色的樺尺蛾具有保護色 色個體的比例高 基因是有利基因 基因頻率高 在樹干變黑之后 色的樺尺蛾具有保護色 黑色個體的比例高 基因是有利基因 基因頻率高 環(huán)境的變化導(dǎo)致 的改變 環(huán)境直接選擇的是樺尺蛾的型 最終選擇的是 型 淺 淺 s 黑 S 基因頻率 表現(xiàn) 基因 生物進化的實質(zhì)是 自然選擇會使 發(fā)生定向改變 從而保留對個體生存和繁衍后代 的變異 使生物向著的方向發(fā)展 基因頻率的改變 基因 頻率 有利 適應(yīng)環(huán)境 1 自然選擇是環(huán)境條件或其他生物對某種生物的選擇 改變了的環(huán)境 包括無機自然環(huán)境和生物環(huán)境 是一個選擇因素 而不是生物變異的誘變因素 在環(huán)境改變以前 生物就存在變異 2 生物出現(xiàn)的變異由環(huán)境決定其有害或有利 當(dāng)環(huán)境變化后 原來一些適應(yīng)性的性狀可能變得不適應(yīng)了 說明適應(yīng)具有相對性 小貼士 歸納提煉 自然選擇決定生物進化方向的原理 活學(xué)活用 1 根據(jù)現(xiàn)代綜合進化論 下列說法正確的是 A 自然選擇決定了生物變異和進化的方向B 生物進化的實質(zhì)是種群基因型頻率的改變C 種群內(nèi)基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性D 種群內(nèi)基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量的下降而減小 問題導(dǎo)析 1 自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生 從而使生物 所以自然選擇決定了生物進化的方向 生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變 2 種群中基因頻率的改變在世代間具有 導(dǎo)致生物不斷進化 3 種群中基因頻率改變的偶然性隨種群數(shù)量下降而 定向改變 定向進化 連續(xù)性 增大 解析生物變異是多方向的 而自然選擇是定向的 故自然選擇決定了生物進化的方向 生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變 而不是種群基因型頻率的改變 種群基因頻率改變的偶然性是隨著種群數(shù)量的下降而增大的 答案C 二物種的形成機制 基因頻率的改變并不意味著新物種的產(chǎn)生 結(jié)合下列內(nèi)容探究物種的形成機制 1 物種 1 概念 分布在一定的自然區(qū)域 具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能特征 而且在狀態(tài)下能夠相互并能繁殖后代的一群生物稱為一個物種 簡稱 種 自然 交配 可育 2 一般情況虎和獅是不可能相遇的 也不能自然雜交 但在動物園里可生產(chǎn)出虎獅獸 但虎獅獸不育 據(jù)此分析 虎獅獸 是 不是 一個新物種 原因是 虎和獅雜交不是在自然狀態(tài)下 不是 虎獅獸不育 不 能產(chǎn)生后代 2 隔離 1 地理隔離 同一種生物由于 使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象 如東北虎和華南虎 地理上的障礙 2 生殖隔離 不同種群的個體不能自由交配 即使能交配也不能產(chǎn)生 的現(xiàn)象 如馬和驢雖然能生下騾 如圖所示 但騾是不育的 可育 3 一般來說 長期的隔離最終可能導(dǎo)致隔離 后代 地理 生殖 3 物種形成的過程突變和基因重組 自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié) 通過它們的綜合作用 種群產(chǎn)生分化 最終導(dǎo)致新物種的形成 如圖所示 突變和基因重組 地理隔離 時間 生殖隔離 物種形成 二倍體生物經(jīng)人工誘導(dǎo)染色體加倍后形成四倍體 四倍體與原二倍體雜交產(chǎn)生的三倍體是不育的 這說明四倍體與原二倍體之間已形成了生殖隔離 四倍體為一個新物種 小貼士 歸納提煉 物種形成與生物進化的區(qū)別和聯(lián)系 2 如圖是物種形成的一種模式 物種a因為地理障礙分隔為兩個種群a1和a2 經(jīng)過漫長的進化 分別形成新物種b和c 在此進程中的某一時刻 a1種群的部分 活學(xué)活用 群體越過障礙外遷與a2同域分布 向d方向進化 下列有關(guān)敘述正確的是 A b和d存在地理隔離 所以一定存在生殖隔離B c和d不存在地理隔離 卻可能存在生殖隔離C a1中的外遷群體與當(dāng)時留居群體的基因頻率相同 則b和d是同一物種D a1中的外遷群體與當(dāng)時a2種群的基因頻率不同 則c和d是不同物種 問題導(dǎo)析 1 明確 區(qū)分物種的關(guān)鍵是看是否存在 存在的不同種群 可能屬于不同物種 也可能屬于同一物種 b和d存在 達到生殖隔離 由于a1和a2的地理隔離 d和c存在生殖隔離 生殖 隔離 地理隔離 地理隔離 不一定 有可能 2 理解 是生物進化的實質(zhì) 而不是形成新物種的標(biāo)志 a1中外遷群體與當(dāng)時留居群體的基因頻率不一定相同 a1中外遷群體與當(dāng)?shù)豠2種群的基因頻率不一定相同 但如果只發(fā)生地理隔離 而沒有發(fā)生生殖隔離 則c和d可能是一個物種 種群基因頻率改變 解析A項中 b和d不一定達到生殖隔離 B項中 由于a1和a2的地理隔離 d和c有可能存在生殖隔離 C項中 a1中外遷群體與當(dāng)時留居群體的基因頻率不一定相同 D項中 a1中外遷群體與當(dāng)?shù)豠2種群的基因頻率不一定相同 但如果只發(fā)生地理隔離 而沒有發(fā)生生殖隔離 則c和d可能是一個物種 答案B 三分子進化的中性學(xué)說及生物進化理論發(fā)展的意義 現(xiàn)代綜合進化論伴隨著生物科學(xué)和其他相關(guān)科學(xué)的發(fā)展在不斷完善和發(fā)展 請分析以下內(nèi)容 1 分子進化的中性學(xué)說 1 生物進化的主導(dǎo)因素不是 而是的隨機固定 自然選擇 中性突變 2 每種生物的信息大分子都有一定的 例如 血紅蛋白的氨基酸每年按約10 9的速率發(fā)生置換 細胞色素c的氨基酸置換率約為血紅蛋白的1 3 3 DNA分子產(chǎn)生的突變大部分是的 對生物的生存 當(dāng)這些隨機漂變?nèi)辗e月累 使同種生物的不同種群間出現(xiàn)巨大差異 形成不同的物種 進化速率 中性 既無利也無害 4 當(dāng)積累導(dǎo)致生物性狀出現(xiàn)差異之后 才會發(fā)生作用而導(dǎo)致表現(xiàn)型進化 中性突變 自然選擇 中性突變對生物既無利又無害的原因 1 同義突變 遺傳密碼具有簡并性 即決定一個氨基酸的密碼子有兩個或多個 簡并性使得那些即使密碼子中堿基被改變 仍然能編碼原來氨基酸的可能性大為提高 2 非功能性突變 DNA分子中有些不轉(zhuǎn)錄的序列等 小貼士 3 不改變功能的突變 結(jié)構(gòu)基因的一些突變 雖然改變了由它編碼的蛋白質(zhì)分子的氨基酸組成 但不改變蛋白質(zhì)原來的功能 如不同生物的細胞色素c的氨基酸組成有一些是置換的 但它們的生理功能卻是相同的 2 生物進化理論發(fā)展的意義是什么 答案生物進化理論對人類從事控制和改造生物的實踐活動具有重要意義 生物進化理論對優(yōu)良品種的培育 作物的栽培 動物的飼養(yǎng)提供了理論依據(jù) 指導(dǎo)生物新品種的培育 如雜交水稻和雜交玉米等作物的培育等 歸納提煉 3 下列有關(guān)敘述符合中性學(xué)說的是 A 中性突變一般不引起生物性狀的改變 因此中性突變不是突變B 當(dāng)自然選擇作用于中性突變時 有利的變異被積累C 當(dāng)環(huán)境惡劣時 中性突變的進化速率加快了D 中性學(xué)說并沒有否認(rèn)選擇的作用 承認(rèn)形態(tài) 行為和生態(tài)性狀 即生物的表現(xiàn)型是在自然選擇下進化的 活學(xué)活用 問題導(dǎo)析 1 中性學(xué)說認(rèn)為多數(shù)或絕大多數(shù)突變都是 的 即無所謂 因此對于這些中性突變發(fā)生自然選擇與適者生存的情況 2 突變大多在種群中 而不是 的 答案D 中性 有利或有害 不會 隨機地被固定或消失 通過選 擇才被保留或淘汰 課堂小結(jié) 種群 突變和基因重組 自然選擇 隔離 中性突變 當(dāng)堂檢測 1 下列屬于同一物種的是 A 生活在同一片森林中的所有食草動物B 生活在某一地區(qū)的白種人 黃種人和黑種人C 種植在同一塊地里的二倍體水稻和四倍體水稻D 培養(yǎng)在同一培養(yǎng)皿中的大小兩種草履蟲解析物種是指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物 B 1 2 3 4 2 生殖隔離的形成包括 動物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配 植物因開花季節(jié)和形態(tài)不同而不能交配 動物胚胎發(fā)育早期死亡 產(chǎn)生的雜種后代沒有生育能力A B C D 1 2 3 4 解析生殖隔離包括動物因求偶方式 繁殖期不同 植物因開花季節(jié)和花的形態(tài)不同而造成不能自由交配 即使能交配 但也會在胚胎發(fā)育的早期死亡 或產(chǎn)生的雜種后代無生殖能力 這都屬于生殖隔離 答案D 1 2 3 4 3 下列哪項不是生物進化的原材料 A 基因突變B 基因重組C 不遺傳的變異D 染色體變異解析突變和基因重組為生物進化提供了原材料 其中突變又包括基因突變和染色體變異 C 1 2 3 4 4 下圖是某一條大河兩岸物種演化的模型 圖中上為河?xùn)| 下為河西 甲 乙 丙 丁為4個物種及其演化關(guān)系 請據(jù)圖回答 1 2 3 4 1 由甲物種進化為乙 丙兩個物種的兩個外部條件是 和 2 河?xùn)|的乙物種迂回河西后 不與丙物種進化為同一物種的內(nèi)部條件是 不同 外部條件是存在 1 2 3 4 3 假如迂回河西的乙物種進化為丁物種 你判斷丁物種是否是不同于乙物種的新品種的依據(jù)和方法是什么 1 2 3 4 解析同一自然區(qū)域中的甲物種 由于大河的阻隔 有的生活在河西 有的生活在河?xùn)| 因河?xùn)| 河西的環(huán)境條件不同 使得同一物種的兩個種群的基因頻率發(fā)生不同的定向改變 由于地理隔離 河?xùn)|生活的種群 不能與河西生活的種群自由交配 使不同種群的基因庫各不相同 并逐漸出現(xiàn)生殖隔離 經(jīng)過長期的自然選擇 原屬于同一個物種的生物就進化 1 2 3 4 成了兩個不同的物種 因此 當(dāng)乙物種迂回到河西后 不會再和丙物種共同進化為一個相同的新物種 而是各自獨立進化 迂回河西的乙物種是否進化成為丁物種 就要看乙物種和丁物種之間是否已經(jīng)形成生殖隔離 即看丁物種能不能與乙物種自由交配 并產(chǎn)生可育的后代 1 2 3 4 答案 1 自然選擇地理隔離 2 種群的基因頻率 或種群的基因庫 生殖隔離 3 依據(jù) 不同物種間存在生殖隔離 方法 觀察兩個物種的生物能否自由交配 并產(chǎn)生可育的后代 1 2 3 4