7.2现代生物进化理论的主要内容教案高一生物人教版必修二

1 《现代生物进化理论的主要内容》的教学设计 【教材依据】 《现代生物进化理论的主要内容》是人教版生物必修Ⅱ《遗传与进化》第七 章《现代生物进化理论》第二节的内容。 【设计思路】 以解释“长期使用某种农药，X 虫效果下降”这一生活现象，导入教学， 通过设置问题串 “个体死亡后，携带的有利基因后永远消失吗？”“这个种群 繁殖若干代后，亲、子代的基因频率会变化吗？”，“达尔文认为进化的原因是 什么？对于遗传和变异的实质，达尔文并不知道，你知道吗？”“这些变异是不 定向的，能决定生物进化的方向吗？”引出现代进化理论四个观点的探究学习， 即：进化的单位、实质、原材料、方向。其中，重点学习了种群、基因库、基因 频率和基因型频率这四个概念，学会计算种群基因频率。最后，对本节课进行小 结，比较现代进化论和达尔文进化论的异同。再用现代进化论观点解释：长期使 用农药，为何 X 虫效果下降？ 【学情与教材分析】 本节是在学生学习了遗传规律的本质、变异和育种的基础上进一步的教学， 学习好本节内容可以解释生活中的一些现象，有利于形成科学的世界观和人生 观，树立学以致用和唯物辩证主义的观点。 基于本节内容的特点和学生的实际情况，这节课我采用了问题探究式教学 法，在教学中设置好一系列问题串，激发学生的学习兴趣，使新知识与旧知识融 为一体，使学生在步步上升中攀登到知识的顶峰。还采用了自主探究式教学法， 对于重点的突破，我采用了以概念为主，挖掘它的内涵和外延，并针对学生理解 误区上的问题进行辨析和练习 ，及时归纳总结。 对于“计算种群基因频率”这个难点的处理上，我进行了讲练结合法，进行 变式练习、自主探究、合作学习，同时请学生上台进行成果演示。让学生真正成 为学习的主人， 让学生体会知识获得的过程，感悟科学探究的方法，体验同学 间合作的美丽，让学生真正把学习的过程演绎为自主探索，主动求知的过程。同 2 时也体现了“学生为主，教师为导”和“做中学”的新课程理念。 【教学目标】 1.知识与技能： （1）说出种群、基因库、基因频率的概念 （2）阐明现代生物进化理论的主要观点 2.过程与方法 （1）运用数学方法计算种群的基因频率，培养跨学科的分析问题的能力 （2）比较达尔文进化论与现代进化论的异同，提供归纳总结的能力 3.情感、态度与价值观： （1）通过进化实质的探究，承认生物是进化的，树立辩证唯物主义 （2）通过学习现代进化论的观点，认同生物理论是不断完善和总结的 【教学重点】 1. 种群基因频率的计算 2. 进化的实质及种群基因库、基因频率的概念 【教学难点】 种群基因频率的计算 【教学方法】 问题探究法、讲练结合法 【课时安排】 二课时 【教学过程】 第一课时 一．种群基因频率的改变与生物进化 【导入】前面我们学习了达尔文的自然选择学说，请用这个学说解释一下：为什 么长期使用某种农药，X 灭害虫的效果会下降？（学生讨论，请代表回答） 【分析】在使用农药前，害虫就出现了不定向的变异，有抗药的和不抗药的，农 药使用后，将其中的抗药性害虫选择了出来。 3 【总结】先有变异，后有选择。害虫产生抗药性是因为农药对害虫的抗药性变异 作出定向选择的作用。农药只起选择作用，农药不能诱导害虫产生抗药性变异。 【提问】达尔文认为进化的单位是什么？（个体） 【提问】任何个体都会死亡，抗药性害虫死了之后，其携带的抗药性基因会不会 永远消失？ （不会，会随着繁殖，遗传给下一代） 【总结】进化的单位——种群 【学习】一、种群 1. 概念：同一地区，同种生物的所有个体。 【判断】属不属于一个种群 同一池塘的所有鱼（不是，鱼是一类生物，强调 “同一物种”） 一块棉花地的所有幼年棉铃虫（不是，还应包括中年，老年，强调不分年龄） 同一池塘的所有鲤鱼，某片树林的所有桦尺蠖（是） 2. 种群的基因库：一个种群中全部个体所含的全部基因。 【讲述】如果这个桦尺蠖种群中，共有 100 个个体，有三种基因型 AA：30 个， Aa：60 个，aa：10 个。基因库=100×2=200 个 3. 基因频率：某种基因占基因库的比率 A=（30×2+60×1）/(100×2)=60% a=(60×1+10×2)/(100×2)=40% 【探究发现 1】一对等位基因频率之和是 1. 4. 基因型频率：某种基因型的个体占全部个体的比率 AA=30/100=30% Aa=60/100=60% aa=10/100=10% 【探究发现 2】三种基因型频率之和也是 1. 【规律 1】A=AA+1/2Aa a=aa+1/2Aa （已知基因型可求基因频率） 【规律 2】已知 A+a=1，AA+Aa+aa=1， 推出 (A+a)2=AA+Aa+aa=1。（原因稍后揭晓） 【课堂练习 1】已知 AA=30%, Aa=60%; aa=10%,则 A 和 a 分别是多少？ （练习规律 1，将简单的事情做好，就是不简单） 【课堂练习 2】扶风高中所有高二学生有 1000 人，男女各 500 人，男生中 5 人 为红绿色盲，女生中有 1 人红绿色盲，有 6 人是携带者。请算出色盲基因频率。 （增加难度，提高学习兴趣） 4 雄配子 雌配子 【互动】Xb =(5+1×2+6)/(500+500×2) （注意分母中基因库的正确计算，Y 染色体上没有色盲基因和其等位基因） 【讲述】一个种群中的个体可以自由交配，所以繁殖的单位也是种群。 【提问】繁殖若干代后，种群的基因频率还会变化吗？ 【探究活动 1】计算基因频率 P：AA：30% Aa：60% aa：10% 亲代的基因频率：A：60% a:40% 亲代产生的配子频率：A：30%×1+60%×1/2=60% a=10%×1+60%×1/2=40% 若亲代自由交配，子代的基因型频率 A=60% a=40% A=60% AA=36% Aa=24% a=40% Aa=24% Aa=16% F1 的基因型频率：AA=36%，Aa=48%，aa=16% F1 的基因频率：A=60%；a=40% 得出：子代与亲代的基因频率不变 【讲述】上述计算过程能成立，种群必须具备哪些条件？（种群大，自由交配， 无自然选择，无基因突变和染色体变异，无迁入和迁出） 【提问】这样的种群存在吗？（不存在，因为变异和选择一定会存在的。比如， 基因突变具有普遍性） 【探究发现 3】看来生物一定会进化。而且生物进化的实质：种群基因频率的改 变 【探究发现 4】进化了，一定会改变；改变了，一定会进化；没进化，一定没改 变：没改变，一定没进化。 【总结】二、进化的实质——种群基因频率的改变。 【过渡】达尔文的自然选择学说认为，进化的内因是遗传和变异，但不知道实质 【学习】三、进化的原材料——可遗传变异。 【提问】可遗传变异包括哪三种来源？（基因突变、染色体变异和基因重组） 不可遗传变异能为进化提供原材料吗？（不能） F1 5 【探究发现 5】现代进化论认为：突变和基因重组为进化提供原材料。突变包括 基因突变和染色体变异。 【过渡】自然选择直接选择的是个体的基因型还是表现型？（表现型，从而保留 有利基因，使其基因频率增大） 【提问】变异是不定向的，能决定进化的方向吗？（不能） 【学习】四、进化的方向——自然选择决定。 【探究活动 2】已知镰刀型细胞贫血症的遗传方式是常染色体隐性遗传，写出患 者和正常人的基因型。患者：aa,正常:AA、Aa。 【情景创设】AA、Aa 都去非洲，非洲是疟疾流行的地区。谁适应环境的能力更 强？其实是 Aa，因为他既不患贫血症，还能抗疟疾。而 AA 虽然不患贫血症，却 往往死于疟疾。疟疾是由疟原虫感染引起的传染病，症状为忽冷忽热，俗称“打 摆子”，人经不起折腾，折腾久了就死了。发现在疟疾流行的非洲，这个杂种他 是镰刀型细胞贫血症基因的携带者，适应性更强，这体现了杂种优势。 【探究发现 6】变异的有害和有利是相对的，取决于生物生存的环境。 在疟疾的选择下，a 的基因频率增大；最近这一年非洲人应该感谢中国人，因为 中国科学家发现了抗疟疾的药物——青蒿素，谁呢？屠呦呦。如果投入青蒿素那 么 AA 的个体又能生存下去了，那么 A 的基因频率就会上升。 【规律 3】自然选择使种群基因频率定向改变，从而决定进化的方向。 【总结】在自然选择的作用下，种群的基因频率定向改变这就是进化。 【课堂练习 3】下列哪个观点是在达尔文进化理论的基础上进一步的完善？ ① 种群是进化的单位 ②种群基因频率的改变是进化的实质③可遗传的变异是 进化的原材料④突变和基因重组是进化的原材料⑤自然选择决定进化的方向 【分析】①②④是对达尔文进化学说的进一步完善，即属于现代进化论的观点。 ③⑤属于达尔文进化学说。 【课堂训练】4.已知亲代种群中 AA=0.3，Aa=0.6，aa=0.1，若亲代自交后，子代 的基因型频率。此种群发生进化了吗？为什么？ 5.(2010·上海卷)某自花传粉植物种群中，亲代中 AA 基因型个体占 30%，aa 基 因型个体占 20%，则亲代 A 的基因频率和 F1 中 AA 的基因型频率分别是（B) A．55%和 32.5% B．55%和 42.5% C．45%和 42.5% D．45%和 32.5% 6 6.假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于 A 和 a 这对等位基因来说只有 Aa 一种基因型。回答下列问题： （1）若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中 A 基因频率：a 基因频 率为 。理论上该果蝇种群随机交配产生的第一代中 AA、Aa 和 aa 的数量比为 ，A 基因频率为 。 （2）若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有 Aa 和 aa 两种基因型， 且比例为 2：1，则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释， 第一代再随机交配，第二代中 Aa 和 aa 基因型个体数量的比例应 为 。 （1）1:1 1:2:1 0.5 （2）A 基因纯合致死 1:1 7.2017 年宝鸡市质检（三）英国曼彻斯特地区的桦尺蠖在 19 世纪中期以前， 体色几乎都是浅色的，在 20 世纪中期，由于环境污染，黑色桦尺蠖却成了常见 类型。杂交实验表明，桦尺蠖的体色受一对等位基因 B 和 b 控制，黑色对浅色 是显性。在 19 世纪以前，桦尺蠖种群中 B 基因频率很低，在 5%以下，而到了 20 世纪则上升到了 95%，根据以上信息分析下列说法正确的是（） A.桦尺蠖种群体色的演变其实质是 B 基因频率的不断增加 B.由于环境污染，B 基因频率由 5%以下上升到了 95%，说明环境污染是发生 生物进化的 根本原因 C.一对黑色亲本杂交产生浅色子代是基因重组的结果 D.自然选择使种群的基因型频率发生改变，决定生物进化的方向 【小结】 1.对于自交种群，直接由亲代基因型求出子代基因型 2.对于自由交配的种群，先算出亲代基因频率，再根据规律求出子代基因型频率 若 A=P，a=q （P+q）2=1， 那么，AA=P2 ，Aa=2pq，aa=q2 1.学习了三个概念（种群基因库、基因频率、基因型频率） 2.会计算基因频率、基因型频率 3.理解并记忆现代进化论的观点（进化单位、实质、原材料、方向） 7 【学以致用】 请用现代进化论观点解释：长期使用农药，为何 X 虫效果下降？ 在农药的选择作用下，害虫的抗药性基因频率上升。 【板书设计】 7-2-1 种群基因频率的改变与生物进化 一、进化的单位——种群 1. 种群：同种 全部个体 2. 基因库：全部基因 3. 基因频率：某基因数/基因库 4. 基因型频率：某基因型个体数/所有个体数 二、进化的实质——种群基因频率的改变 三、进化的原材料——可遗传变异 （基因突变、染色体变异和基因重组。前两个合称为突变） 四、进化的方向——自然选择 【作业布置】 8.某动物种群中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率分别为 0.3、0.4 和 0.3，请回答： （1）该种群中 a 基因的频率为＿＿＿。 （2）如果该种群满足四个基本条件，即种群＿＿＿＿＿、不发生＿＿＿＿＿、 不发生＿＿＿＿＿＿、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种 群的子一代中 aa 的基因型频率为＿＿＿＿；如果该种群的子一代再随机交配， 其后代中 aa 的基因型频率＿＿＿（会、不会）发生改变。 （3）假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基 因型之间进行尊，则理论上该种群的子一代中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率分别为 ＿＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿；如果子一代也同样只发生相同基因型之 间的交配，其后代中 AA、Aa 和 aa 的基因型频率＿＿＿＿＿（会、不会）发生改 变。（1）0.5 （2）足够大 基因突变（或突变） 选择 0.25 不会 （3）0.4 0.2 0.4 会