第五章 第二节 进化性变化是怎么发生的 一、教学目标： 知识目标（1）概述自然选择是生物进化的动力。（2）举例说明种群基因频率的平衡。（3）简述影响基因频率变化的因素。（4）举例说明自然选择导致生物的适应。（5）举例说出异地的和同地的物种的形成过程。 情感态度与价值观认同变异、选择和生殖隔离导致了新物种的形成，树立质量互变的观点。 能力目标尝试用数学的方法讨论基因频率和基因型频率的变化。二、教学重、难点： （1）教学重点 （2）教学难点 进化论角度解释生物的多样性与统一性。三、教学过程教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图引入新课【导入】前面提到的加拉帕戈斯群岛上13种地雀，由于不同的生活环境，使得它们的喙差别很大，以适应不同的环境，我们将这种变化称之为进化性变化，这种进化性变化是怎样发生的呢？接下来，我们一起学习第二节：进化性变化是怎样发生的。思考讨论提出问题，激发兴趣。一、选择是进化的动力我们的生活中也不乏进化性变化的例子，比如人类忠诚的朋友狗。以狗的品种为例，介绍人工选择。【提问】1、这四种不同的家犬是否属于同一个物种？他们有共同的祖先么？是谁？ （属于同一个物种，有共同的祖先狼）2、狼为什么会出现这么多不同类型的品种呢？变异3、变异产生的类型都是我们需要的么？（不是）人们根据自己需要挑选合乎要求的变异个体，淘汰其它。3、人类在这一过程当中起了什么作用？ 选择4、经过一次变异，一次选择会产生这么显著的差异么？不会，因为一次变异的差异是很微小的5、如何才能产生这么显著的差异呢？通过数代选择，有利变异不断积累，从而培育出新品种【总结】变异是前提，是不定向的，而我们人类在这个过程当中只是起了选择作用。【过渡】人工选择为自然界中生物的进化提供了重要的参考信息，达尔文深受启发。【讲述】在这次航行中，达尔文曾经到过叫克格伦岛的海岛上，在海岛上他发现有一种昆虫，非常奇怪的是要么就是翅膀异常强壮，飞行能力非常强，要么就是无翅或残翅，不会飞甚至在地上爬？这是为什么呢？【讲述】由于变异应该有多种类型，变异是不定向的。大风大浪起什么作用（自然选择）【总结】自然选择的机制：可遗传变异（生物进化的前提）（不定向） 自然选择（生物进化的重要动力和机制）（定向） 有利变异逐渐积累新类型、新物种产生思考并回答问题，归纳新物种形成过程、可遗传变异及自然选择在进化中的作用。从生活实际出发，过渡至自然选择，易于学生接受。二、种群的变异性【过渡】在达尔文看来，在种群中普遍存在可遗传变异是自然选择的前提，也是生物进化的前提。可对于可遗传变异如何产生如此多的变异类型，达尔文还不能做出科学的解释，而现代生物进化理论从遗传学的角度给出了答案。【讲解】生物通过变异产生新的基因，通过基因重组产生形形色色的基因型。基因座位：一个特定基因在染色体上的位置。基因型种类多样原因（以人为例）：1、23对染色体，35000对左右基因，每种生物个体平均约10杂合，每一物种平均30左右杂合。2、等位基因通过有性生殖形成数目巨大的基因型。一对等位基因形成3种基因型，n对等位基因形成3*n种基因型。人的基因型的数目就约为3*10500.思考并计算基因型数目。通过基因型种类的分析，理解种群变异多样性的原因。三、种群基因频率的平衡和变化【讲述】可见，研究生物的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应时不够的，更应该考虑决定表现型的基因在群体世代中的传递和分配以及基因型变化的规律，这是达尔文限于当时的科学水平而没有考虑的。接下来，我们就从基因水平来探讨生物的进化。【提问】要从基因水平来研究生物的进化，仅关注单个生物个体行吗？绝大多数生物无法靠单个个体完成生殖，即无法实现基因的传递【讲述】那么我们研究的对象就应该是在一定区域中同种生物的全部个体种群，种群是生物繁殖的基本单位。基因库：我们就将一个生物种群的全部等位基因叫做这个种群的基因库。基因频率：在种群中，某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例，即为基因频率。例1:一个豌豆种群全部由白花豌豆组成（紫花对白花为显性），求紫花基因和白花基因的频率各为多少？例2:某小学的小学生中，基因型的比例为XBXB（42.32）、XBXb（7.36）、XbXb（0.32）、XBY（46）、XbY（4），则在该地区XB和Xb的基因频率分别为？【讲述】任何一个生物种群都有由它所包含的各种表现型的个体组成，而表现型又是由基因型决定的，我们就把每种基因型个体数占种群总个体数的比例就叫做基因型频率。例：在某昆虫种群中，决定翅型为长翅为A，残翅为a，从这个种群中国年随机抽取100个个体，测得基因型为AA和Aa的个体分别是30、60个，求aa的基因型频率。【讲述】假设在一个种群中有一对等位基因A和a，基因A的频率为p，基因a的频率为q，则p与q有怎样的关系？pq=1。由这对等位基因构成的基因型有三种，即AA、Aa、aa，其个体数目分别为d、h、r。那么，由这些基因型构成的种群总个体数目N =dhr。AA、Aa、aa的基因型频率分别为D、H、R，三者有什么关系？DHR=1。【学生推算】用N、d、h、r来表示D、H、R、p、q。（5名同学黑板书写），并推算出基因频率和基因型频率的关系。一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率1/2杂合子的频率。【学生活动】通过计算讨论种群中基因型频率和基因频率的变化。【讲解】讲解活动内容，重点强调生殖细胞中的基因频率计算及随机交配下第一代基因型频率。【提问】通过计算能否发现，种群中某个基因发生突变后，经过几代随机交配就可以保持基因型频率和基因频率的稳定？一代，而且在随后的几代中，基因频率和基因型频率都未发生变化。【讲述】这个规律在上个世纪初就已经被发现，称遗传平衡，也称为Hardy-Weinberg平衡。当种群处于遗传平衡时，纯合子和杂合子的比例可以用种群中每个等位基因的频率计算出来D=p2， H=2pq,R=q2，而且p2+2pq+ q2=1。利用这个遗传平衡定律，我们可以快速判断某个种群是否处于遗传平衡状态。 知识迁移 种群11%AA 98% Aa 1%aa 种群264%AA 32% Aa 4%aa【提问】为什么有的种群平衡，有的种群不平衡？什么因素在维持一个种群的平衡？哪些因素又能打破这种平衡？【突变】摩尔根的果蝇，起初时只有红眼，即只有红眼基因，如今种群中为何存在了白眼基因？是什么导致了基因频率的改变，进而打破了遗传平衡？突变。那么请问：突变一定会使种群的基因频率发生改变吗？研究证明，基因突变一个特点是少利多害，大多数突变是有害的，突变基因不会在种群中扩展而会被删除掉。但少数突变基因是有利的，则可能被保留和扩增，从而引起基因库较大的变化。（A-a的同时a-A）因此，遗传平衡定律前提之一是没有突变。【基因迁移】假如摩尔根将其养的一部分果蝇送给了萨顿，该种群的遗传平衡还存在吗？总结：1、单向迁出或迁入：获得或丢失一些等位基因。2、双向迁移：种群间遗传差异的减少，种群内变异量增大。问：基因迁移一定会使种群基因频率发生改变吗？因此，遗传平衡定律前提之二是没有迁移。【遗传漂变】学生计算并列表对比：从图表中的对比我们可以发现：在一个比较小的种群中，一起偶然的事件往往可以引起种群基因频率发生较大的改变。这种现象叫做遗传漂变，且种群越小，遗传漂变越显著。因此，遗传平衡定律前提之三是种群足够大。【非随机交配】提问：豌豆是闭花授粉植物，这样几代后基因型频率会有何变化？纯合子越来越多。像这样，在一个种群中，相邻的两个个体最可能发生交配，这种趋势助长了近亲交配，使杂合的基因型减少，纯合的基因型增加。请问：这一现象导致基因频率发生改变了吗？虽然基因频率未发生改变，但隐性性状往往对个体存活合生殖能力是不利的，这就会进一步影响下一代种群基因库的基因频率和基因型频率。因此，遗传平衡定律前提之四是随机交配。【自然选择】从自然选择的角度分析基因频率的变化。有利性状被保留，也就伴随着有利的基因相对多的留给了后代，不利性状的基因被淘汰。由此，基因频率相应的发生改变。因此，遗传平衡定律前提之五是没有选择。【归纳概念】因此，哈迪温伯格定律完整的定义即为：在一个大的随机交配的种群中，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化。（满足五个因素）【提问】在满足遗传平衡的条件下，生物世世代代下去，和原来相比，将会有什么变化？ 【归纳】也就是说，生物没有进化性改变。而在自然界里，多数种群都不能能满足这5个条件。因此种群的基因频率和基因型频率是在不断发生变化的。经过世世代代的积累，这些微小的变化就会积累成显著的变异。也就表现为生物的进化。 因此，从基因水平来看，生物进化的实质是什么？生物进化的过程实质就是种群的基因频率发生变化的过程。 所以种群不仅是生殖的单位，也是生物进化的单位。思考并回答问题，动手操作计算，理解并学会应用遗传平衡定律。分析影响遗传平衡定律因素。使学生在自主探究过程中发现遗传平衡定律 。通过数学计算让学生体会学科间综合的科学研究方法。 领会遗传平衡的含义。培养学生从生物学现象中发现生物学规律的能力。四、自然选择导致适应【过渡】接下来，我们放松一下，考考大家的眼力。【讲述】桦尺蠖体色有两种表现型，野生型蛾子是灰色（aa），突变型是黑色（AA、Aa）。请找出这幅图中黑色桦尺蠖和白色桦尺蠖。该图为在没有受工业污染的森林里，桦尺蠖生长的环境。【提问】从基因频率的角度，接下来该种群两种桦尺蠖数目的变化？由于自然选择，使得基因A的基因频率降低。灰色的野生型占绝对优势。【讲述】后来，工业污染使地衣消失，请预测种群两种桦尺蠖的发展趋势？自然选择的方向发生了变化，这种变化使得种群更适应环境。【总结】我们将这种进化现象称之为适应性进化，这种进化性变化是自然选择造成的。因此，自然选择不是进化的唯一因素，但确是适应进化的唯一因素。【其他实例】金黄色葡萄球菌的抗药性。小资料：抗生素列为处方药。五、异地的和同地的物种形成【提问】种群发生了进化一定导致新物种的形成吗？东北虎和华南虎异地物种的形成：以加拉帕戈斯群岛的地雀为例同地物种的形成：以二倍体和四倍体无籽西瓜为例【对比】物种形成与生物进化的关系。总结生物进化的基本单位种群生物进化的原材料可遗传变异生物进化的方向自然选择生物进化的实质种群基因频率的改变四、板书设计：任务型阅读在江苏高考英语试题中占有较大比重,考题形式以表格形和树状形为主,文章体裁以议论文、说明文为主,文章篇幅往往较长,阅读量大,但结构清晰。该题型综合性很强,思维含量较高,答案既要忠实于原文,又要不局限于原文,原词填空题和词性、词形变换题在逐渐减少,通过归纳总结得出答案的题逐渐增多,另外还有推断作者意图和态度的考题,这必将增加该题型的难度,所以得分一直偏低7