高中生物蘇教版遺傳與進(jìn)化第五章生物的進(jìn)化第二節(jié)生物進(jìn)化和生物多樣性

《種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化》教案周曉強(qiáng)

江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)

【教學(xué)目標(biāo)】1.知識(shí)目標(biāo)（1）使學(xué)生能夠解釋種群、基因庫(kù)、基因頻率、基因型頻率等基本概念。（2）理解種群、突變和基因重組、自然選擇在生物進(jìn)化中的作用（3）學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)方法探究種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化的關(guān)系，理解生物進(jìn)化的本質(zhì)（4）能夠說明現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容其中重點(diǎn)是理解種群、突變和基因重組、自然選擇在生物進(jìn)化中的作用，難點(diǎn)是種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化的關(guān)系，理解生物進(jìn)化的本質(zhì)。2.能力目標(biāo)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法探究種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化的關(guān)系，理解生物進(jìn)化的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生自我探究的能力。3.情感目標(biāo)通過生物進(jìn)化知識(shí)的講解，讓學(xué)生知道生物與環(huán)境的關(guān)系，以建立保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。同時(shí)能夠聯(lián)想到自己，應(yīng)該努力學(xué)習(xí)，以適應(yīng)不斷變化的社會(huì)。【教學(xué)過程】

導(dǎo)入：通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道現(xiàn)代生物進(jìn)化理論是由達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說為核心發(fā)展而來的！還記得達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說內(nèi)容嗎？學(xué)生：每種的生物都具有很強(qiáng)的繁殖能力，有限的生存資源導(dǎo)致生存斗爭(zhēng)，由于個(gè)體間存在差異，在斗爭(zhēng)中具有有利變異的個(gè)體會(huì)有更多的生存機(jī)會(huì)，這種有利的變異會(huì)通過遺傳逐代積累，推動(dòng)生物向前進(jìn)化。老師：達(dá)爾文認(rèn)為，自然選擇是一個(gè)長(zhǎng)期的、緩慢的、連續(xù)的過程

，使得物種變異被定向著向一個(gè)方向積累，于是性狀逐漸和原來祖先不同了，這樣物種形成了。真所謂：“物競(jìng)天擇，適者生存。”達(dá)爾文的自然選擇為何要發(fā)展？局限性？1、對(duì)生物進(jìn)化的解釋局限于個(gè)體水平2、對(duì)遺傳和變異本質(zhì)不能做出科學(xué)解釋3、強(qiáng)調(diào)物種形成是漸變的結(jié)果，不能解釋物種大爆發(fā)過渡：進(jìn)化的單位為何不是個(gè)體，而是種群？

遺傳和變異的本質(zhì)是什么？這對(duì)解釋進(jìn)化有何幫助？

好！我們今天就一起來學(xué)習(xí)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容之種群基因頻率的改變與生物的進(jìn)化。我們從一個(gè)案例開始現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的學(xué)習(xí)。案例：在某一昆蟲種群中，突變出少量的綠色昆蟲，那么綠色會(huì)隨著綠色昆蟲的死亡而消失嗎？一般不會(huì)，綠色會(huì)隨著綠色昆蟲的交配行為將綠色這樣一個(gè)優(yōu)良性狀在種群中保留下來。所以進(jìn)化的基本單位是種群，而是不個(gè)體。討論個(gè)體的進(jìn)化是沒有任何意義的。有利性狀會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，而種群則可以生生不息！老師：講解種群種群:生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。學(xué)生：結(jié)合自己生活實(shí)踐舉例判斷：①池塘中所有的魚

②在繁殖的季節(jié)里，某池塘里的所有青蛙思考：若種群中沒有變異，從進(jìn)化角度會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？過渡：沒有變異就沒有進(jìn)化，變異為進(jìn)化提供了可能。準(zhǔn)確的講：突變和基因重組為進(jìn)化提供原材料。疑問一：基因突變的頻率很低，為什么可以為生物進(jìn)化提供原材料？解答：也許這道數(shù)學(xué)計(jì)算題可以解答我們的疑問。果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10-5，若一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體)，那每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？疑問二：基因突變大多是有害的，為什么可以為生物進(jìn)化提供原材料？解答：突變的有害、有利并不是絕對(duì)的，它取決于生物所處的生物環(huán)境。如經(jīng)常刮海風(fēng)的島上，具有殘翅的昆蟲反而是紗裙優(yōu)勢(shì)的?？偨Y(jié)過渡：突變和基因重組為進(jìn)化提供原材料，這里原材料就是指變異產(chǎn)生的各種性狀，有有利的，有不利的，所以變異是不定向，但是環(huán)境只會(huì)選擇其中有利的性狀，所以自然選擇是定向的，這種有利的變異在自然選擇的推動(dòng)下，通過遺傳逐代積累，實(shí)現(xiàn)生物進(jìn)化。所以，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。至此，我們已經(jīng)從表面上了解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容，下面我們由表及里地去了解進(jìn)化的本質(zhì)是什么？為了更好地探究生物的本質(zhì)我先來介紹一組概念。1、

基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因2、

基因頻率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因的比率3、

基因型頻率：在一個(gè)種群中，某種基因型個(gè)占這個(gè)種群個(gè)體數(shù)的比率例題講解：某昆蟲種群100個(gè)體，其中翅色為綠色的AA30個(gè)，

Aa60個(gè)，褐色的aa10個(gè)，請(qǐng)求出相應(yīng)基因（型）頻率學(xué)生計(jì)算：基因型頻率：AA％=30

÷100=30％

Aa:60％,aa:30

％基因頻率：A=（30*2+60）÷（100*2）=60％

A=40％所以，基因頻率與基因型頻率不是一個(gè)概念。學(xué)生探究一：在理想的狀態(tài)下，種群的基因頻率變化嗎？假設(shè)某昆蟲種群中，翅色綠色（A）和褐色（a）為一對(duì)相對(duì)性狀，且符合以下五個(gè)條件，（1）非常大、（2）所有雌雄個(gè)體之間都能自由交配產(chǎn)生后代、（3）沒有遷入和遷出、（4）自然選擇對(duì)該性狀不起作用、（5）基因A和a不發(fā)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算，完成表格：親代基因型的頻率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）配子的比率A（

）A（

）a（

）a（

）合并A（

）、a（

）子一代基因型頻率AA（

）Aa（

）aa（

）子一代基因頻率A（

）a（

）思考1：子二代種群中基因頻率與子一代有變化嗎？子三代呢？若干代后呢？思考2：上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的，對(duì)于自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？這會(huì)意味著什么呢？學(xué)生探究二：背景信息：19世紀(jì)時(shí)，曼徹斯特的工業(yè)不怎么發(fā)達(dá)，樹干上長(zhǎng)滿了地衣。到了20世紀(jì)時(shí)工業(yè)發(fā)達(dá)了，工廠排出的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。樺尺蠖的體色受一對(duì)等位基因S和s控制，黑色（S）對(duì)淺色（s）是顯性的。在19C中葉以前，樺尺蠖幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5﹪以下。到了20C中葉，黑色型的樺尺蠖卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95﹪以上。創(chuàng)設(shè)情境：1870年，樺尺蠖種群的基因型頻率如下：SS是10%，Ss是20%，ss是70%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下，使得