2019-2020年高中生物 自然選擇對基因頻率的影響 教案1.doc
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2019-2020年高中生物 自然選擇對基因頻率的影響 教案1 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 知識方面 ⑴解釋種群、種群基因庫、基因頻率等概念。 ⑵說明現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容。 ⑴運(yùn)用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化。 ⑵運(yùn)用生物進(jìn)化觀點(diǎn)解釋一些生物現(xiàn)象。 二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn) (1)種群、物種、基因頻率、隔離等概念。 (2)突變和基因重組、自然選擇、隔離在生物進(jìn)化過程中的作用。 2.教學(xué)難點(diǎn) (1)基因頻率的概念。 (2)自然選擇對種群基因頻率的影響。 (3)隔離在物種形成中的作用。 三、板書設(shè)計(jì): 一、遺傳平衡定律 1、基因頻率 2、基因庫 3、平衡定律的內(nèi)容 二、平衡定律的計(jì)算 四、教學(xué)過程: 導(dǎo)入: 引導(dǎo)組織學(xué)生回答 〖提示〗一個基因所控制的性狀,對個體生存和繁殖后代的貢獻(xiàn)越大,擁有該基因的個體就可能越多。 ⑴種群是生物進(jìn)化的基本單位 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要觀點(diǎn),下面請同學(xué)們依據(jù)該學(xué)說的基本觀點(diǎn),分析下面的情境: 情景1:如果在灰色翅(基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅(Aa)的變異個體,且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。 1. 〖問〗根據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點(diǎn),該綠色個體能被選擇下來嗎? 2. 如果該綠色基因能很好的生活下來,他體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代? 〖總結(jié)性講述〗討論發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)有利變異個體內(nèi)的有利基因只有在群體中,通過有性生殖才能世代延續(xù),另外有利變異體的后代不一定能真實(shí)遺傳。因此,研究生物的進(jìn)化,僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的,還需要研究群體的基因組成的變化,這個群體就是種群。 〖問〗怎樣的一群生物個體可以稱為種群呢? 一個生物的“種”或“物種”與種群又有什么區(qū)別呢? 〖問〗性狀是由基因控制的,研究生物的進(jìn)化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化呢?由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。什么是基因庫?基因頻率的含義是什么? 某昆蟲種群中,綠色翅的基因?yàn)锳, 褐色翅的基因位a,調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率是多少? 〖提示〗1.(1)A配子占60%,a配子占40%。 (2)子代基因型頻率:AA占36%;Aa占48%;aa占16%。 (3)子代種群的基因頻率:A占60%;a占40%。 (4)填表略。種群的基因頻率會同子一代一樣。 2.對自然界的種群來說,這五個條件不可能同時都成立。例如,翅色與環(huán)境色彩較一致的,被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會就少些。 3.突變產(chǎn)生新的基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?;駻2的頻率是增加還是減少,要看這一突變對生物體是有益的還是有害的。 思考回答 只有通過有性生殖,才能將基因傳給子代,將基因A保留下來。物種可以分布在自然界不同的區(qū)域,只有在可以發(fā)生隨機(jī)交配、繁衍,使基因能夠世代傳遞的一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個體的集合才是一個種群。 ⑵突變和基因重組為生物進(jìn)化提供原材料 1、回憶變異類型 ________ 變異 突變 ________ ________ ________ ________ 2、所有的變異都能導(dǎo)致基因頻率的變化嗎? 只有________________________________。 3、突變和基因重組對于種群遺傳組成的改變一樣嗎?為什么? ________。因?yàn)橹挥衉_______才能出現(xiàn)新基因,才能豐富基因庫,改變基因頻率。________可以增加基因型的種類。 4、在自然情況下,突變的頻率很低,且多數(shù)有害,對生物進(jìn)化有重要意義嗎? 例如:每個果蠅約有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),請同學(xué)們計(jì)算出每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少? 基因突變數(shù)是________________________ 這說明種群中每代產(chǎn)生的基因突變的數(shù)量是很大的,并通過繁殖得到積累,成為基因頻率改變的基礎(chǔ)。而且突變的有利或有害并不是絕對的,它取決于生物的________。 5、突變和基因重組產(chǎn)生的變異有方向嗎? 由于突變和基因重組都是________、________,因此它們只是提供了________,不能決定生物進(jìn)化的方向。 〖提示〗 1.樹干變黑會影響樺尺蠖種群中淺色個體的出生率,這是因?yàn)樵S多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。 2.是表現(xiàn)型。比如,天敵看到的是樺尺蠖的體色而不是控制體色的基因。 (3)基因庫 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。一個個體所含的基因僅僅是種群中基因庫的小小組成部分。 例如,我們知道多指為顯性基因控制的遺傳病,而絕大多數(shù)人表現(xiàn)為正常。白化病是隱性基因控制的遺傳病,但絕大多數(shù)人表現(xiàn)正常。 以上事實(shí)說明不同的基因在種群的基因庫中所占的比例是不同的。 (4)基因頻率和基因型頻率 A、某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例叫做基因頻率。 怎樣才能知道某種基因的基因頻率呢?可以通過抽樣調(diào)查的方法獲得。 例如,從某種種群中隨機(jī)抽出100個個體測知基因型為AA、As、aa的個體分別為30、60和10,其中A基因頻率為多少?a基因頻率為多少?(課本P60) B、基因型頻率 一個種群中,某種基因型的個體在某個種群中出現(xiàn)的頻率叫基因型頻率。 種群中某基因的頻率是否會發(fā)生變化呢?導(dǎo)致種群中某基因頻率發(fā)生變化的因素又有哪些呢? (5)導(dǎo)致基因頻率改變的因素 英國曼徹斯特地區(qū)樺尺蠖從19世紀(jì)中期到20世紀(jì)中期,淺色型樺尺蠖和黑色型樺尺蠖所占比例發(fā)生劇烈變化的過程。19世紀(jì)中期,長滿地衣的淺色樹干上棲息著的淺色與黑色樺尺蠖的比例為9:1。 因?yàn)闇\色與環(huán)境色彩相似,是樺尺蠖的保護(hù)色。黑色易被天敵捕食,而受到控制。因此,1850年以前該地區(qū)的樺尺蠖以淺色為主,黑色個體很少。調(diào)查發(fā)現(xiàn)淺色基因頻率為95%,黑色基因頻率為5%,這說明黑色基因是突變產(chǎn)生的。 隨著英國工業(yè)的發(fā)展,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色。黑色樹干上棲息著的淺色與黑色樺尺蠖的比例變?yōu)?:9。多數(shù)幸存者的顏色與生存環(huán)境顏色相近。 兩色樺尺蠖數(shù)量變化的根本原因是黑色基因(S)與淺色基因(s)兩種基因出現(xiàn)的頻率發(fā)生了改變,這是長期自然選擇的結(jié)果。 由此可見,種群中的基因頻率是可以改變的,導(dǎo)致基因頻率改變的因素是基因突變、基因重組和自然選擇。 ?。?)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì) 種群中的個體一代一代死亡,但基因庫卻在代代相傳的過程中得以保持和發(fā)展。因此說,生物進(jìn)化的過程實(shí)質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。 所以說,種群是生物進(jìn)化的基本單位。 二、基因頻率的計(jì)算 關(guān)于用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化,可以采用教材“思考與討論”中所設(shè)計(jì)的順序和方式進(jìn)行,也可以先依據(jù)孟德爾遺傳定律,從親代的基因型頻率,計(jì)算子代的基因型頻率和基因頻率,如果時間允許,還可以繼續(xù)計(jì)算子二代、子三代的基因型頻率和基因頻率。如果采用后一種方式,在計(jì)算后,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從中概括出:依據(jù)孟德爾遺傳法則,一個種群的等位基因頻率,在上下代是穩(wěn)定不變的,也就是說種群是穩(wěn)定不變的。這種現(xiàn)象在自然界的種群中會發(fā)生嗎?由此引發(fā)學(xué)生討論。在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,教師和學(xué)生共同得出,自然界中種群的基因頻率要穩(wěn)定不變(不進(jìn)化),必須滿足以下幾點(diǎn):①該種群非常大;②所有的雌雄個體都能自由交配;③沒有遷入和遷出;④自然選擇對不同表現(xiàn)型的個體沒有作用;⑤這對基因不發(fā)生突變,并且攜帶這對基因的染色體不發(fā)生變異。顯然,同時滿足以上5個條件是不可能的,即使前4個條件可以滿足,基因突變和染色體變異總會發(fā)生的。通過討論基因頻率的變化可以認(rèn)識到,自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化,也就是說種群的進(jìn)化是必然的。(第一課時可到此結(jié)束) 第二課時的引入,可以從復(fù)習(xí)在自然界中影響種群基因頻率的因素入手,引出變異和自然選擇對基因頻率的影響。 關(guān)于突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)只有可遺傳的變異,才對生物進(jìn)化產(chǎn)生影響。讓學(xué)生回答可遺傳變異的來源,即基因突變、基因重組和染色體變異。教師可以舉幾個典型實(shí)例,介紹三種變異的特點(diǎn),以及對基因頻率的影響。在這里還應(yīng)該強(qiáng)調(diào),突變和重組都是隨機(jī)的、不定向的,因此,它們可以改變基因頻率,但不能決定基因頻率改變的方向,也就是說,它們只是提供了生物進(jìn)化的原始材料,不能決定生物進(jìn)化的方向。生物進(jìn)化方向又是由什么因素決定的呢?(引入自然選擇的作用) 探究“自然選擇對種群基因頻率變化的影響”是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師可以依據(jù)教學(xué)班的實(shí)際情況,以方便學(xué)生討論為原則,將教學(xué)班分成若干個小組。關(guān)于探究活動的教學(xué),教師應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 1.指導(dǎo)學(xué)生閱讀樺尺蠖種群變化的資料(教師可以導(dǎo)讀教材相關(guān)部分),依據(jù)這些事實(shí)明確提出問題。 2.作出假設(shè)。針對事實(shí)和問題,依據(jù)學(xué)生已有的知識背景提出假設(shè)。在這里,假設(shè)可以是:黑褐色的生活環(huán)境,不利于淺色樺尺蠖的生存,對黑色樺尺蠖生存有利,這種環(huán)境的選擇作用使該種群的S基因的頻率越來越低,即自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變。 3.制定探究方案,可以根據(jù)學(xué)生情況靈活處理。一般情況下,可以直接使用教材提供的問題情境??梢韵戎笇?dǎo)學(xué)生,依據(jù)假設(shè)計(jì)算第2年的基因型頻率和基因頻率,即:如果第1年種群個體數(shù)為100個,當(dāng)黑色 (表現(xiàn)型) 個體每年增加10%時,基因型為SS (黑色) 個體第2年將會增加到11個,基因型為Ss (黑色) 個體第2年將增加到22個,基因型為ss (淺色) 個體第2年將減少到63個。第2年種群個體總數(shù)為96個,基因型SS的頻率是1196=11.5%;基因型Ss的頻率是2296=22.9%;基因型ss的頻率是6396=65.6%。在學(xué)生理解了計(jì)算方法后,可獨(dú)立計(jì)算以后年份的基因型頻率和基因頻率,從中找出規(guī)律。 4.在分析計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,應(yīng)要求學(xué)生討論教材中設(shè)置的兩個討論題。使學(xué)生理解,在黑色背景下,淺色樺尺蠖被天敵發(fā)現(xiàn)和捕食的幾率大于黑色的樺尺蠖,但不影響樺尺蠖的生存和繁殖,直接受選擇的是表現(xiàn)型。 探究之后,教師應(yīng)強(qiáng)調(diào),在自然選擇的作用下,可以使基因頻率發(fā)生定向改變,決定生物進(jìn)化的方向。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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