生物進(jìn)化學(xué)案

1、年級下冊7.3.2生物進(jìn)化的歷程學(xué)習(xí)導(dǎo)引重點(diǎn)和難點(diǎn)本節(jié)的重點(diǎn)是舉例說出研究生物進(jìn)化的方法，列舉證據(jù)說明生物是進(jìn)化的，概述生物進(jìn)化的主要?dú)v程；難點(diǎn)是形成生物進(jìn)化的基本觀點(diǎn)。研究進(jìn)化生物學(xué)的比較方法比較是指根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，把彼此有某種聯(lián)系的事物加以對照，確定它們的相同和不同之處。通過對各個事物特征的比較，可以把握事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，認(rèn)識事物的本質(zhì)。選擇哪些特征作比較，在分析比較時需強(qiáng)調(diào)哪些特征，處理這些問題時要盡量避免個人主觀因素。研究生物進(jìn)化時，可通過不同年代化石的縱向比較推測生物進(jìn)化的歷程，也可通過現(xiàn)存生物種類的特征“橫向”比較分析而追溯“縱向”的進(jìn)化關(guān)系?；C據(jù)要研究生物進(jìn)化的問題，首先要

2、了解過去的生物。但遠(yuǎn)古的生物大部分都已消失，只有少數(shù)以化石的形式保存了下來，成為人類認(rèn)識古生物的重要依據(jù)?；潜４嬖诘貙又械墓派镞z體、遺物和生活遺跡，為研究生物進(jìn)化提供了直接的證據(jù)。各類生物的化石在地層里是按照一定順序出現(xiàn)的?？茖W(xué)家通過縱向比較不同地層中的生物化石，不僅可證明生物是進(jìn)化的，而且可以了解這些生物的進(jìn)化過程?；@示：在形成越早、離現(xiàn)在越久遠(yuǎn)的地層中，形成化石的生物越低等、結(jié)構(gòu)越簡單，生物的種類也越少；在形成越晚、離現(xiàn)在越近的地層中，形成化石的生物越高等、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生物的種類也越多?？茖W(xué)家在地層中還發(fā)現(xiàn)了一些中間過渡類型的化石，這些化石揭示了不同生物之間的進(jìn)化關(guān)系。例如在德國

3、發(fā)現(xiàn)的始祖鳥化石，在我國遼寧發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥、孔子鳥等大量的古鳥化石，這些化石證實(shí)鳥類起源于古代的爬行動物。還有其他證據(jù)來研究生物進(jìn)化，如科學(xué)家通過橫向比較現(xiàn)存生物的身體結(jié)構(gòu)、胚胎發(fā)育、蛋白質(zhì)以及DNA等的相似性，來確定它們之間的進(jìn)化關(guān)系。生物進(jìn)化的大致歷程植物進(jìn)化的歷程大致是：生活在海洋中的原始藻類植物，經(jīng)過極其漫長的年代，逐漸進(jìn)化成為適應(yīng)陸地生活的原始的苔蘚植物和蕨類植物，但是，它們的生殖都需要有水的環(huán)境。后來，一部分原始的蕨類植物進(jìn)化成為原始的種子植物，包括原始的裸子植物和被子植物，它們的生殖完全脫離了水的限制，更加適應(yīng)陸地生活。動物進(jìn)化的歷程大致是：生活在海洋中的原始單細(xì)胞動物，經(jīng)過極其

4、漫長的年代，逐漸進(jìn)化成為種類繁多的原始的無脊椎動物，包括扁形動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物和節(jié)肢動物等。地球上最早出現(xiàn)的脊椎動物是古代的魚類。以后，某些魚類進(jìn)化成為原始的兩棲類，某些兩棲類進(jìn)化成為原始的爬行類，某些爬行類又進(jìn)化成為原始的鳥類和哺乳類?？傊?，生物進(jìn)化的主要趨勢為：生物的種類由少到多，生活環(huán)境由水生到陸生，身體的結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜、由低等向高等發(fā)展。知識闖關(guān)1下列關(guān)于生物進(jìn)化的敘述，正確的是：A化石是研究地球上生物進(jìn)化的最主要、最可靠的證據(jù)；B生物進(jìn)化的每個環(huán)節(jié)都有化石證據(jù)；C越晚形成的地層中，形成化石的生物結(jié)構(gòu)越簡單、越低等；D在最古老的地層中也有生物化石。答2生物學(xué)家在研究生物進(jìn)化時，

5、最主要的依據(jù)是：A現(xiàn)代生物的特征；B現(xiàn)代生物生存的環(huán)境；C古代生物的化石；D生物遺傳物質(zhì)的相似性。 答3生物化石之所以能證明生物的進(jìn)化，其根本原因是：A化石是保存在地層中的生物遺體或生活遺跡；B地殼巖石形成有一定順序；C化石是生物的祖先；D各類生物化石在地層中出現(xiàn)有一定的順序。答4關(guān)于地層中生物化石分布情況的敘述，正確的是：A在地質(zhì)年代較近的地層中不可能找到低等生物的化石；B地質(zhì)年代古老的化石一定是低等生物的化石；C在最古老的地層中存在著大量的低等生物化石；D地質(zhì)年代越久遠(yuǎn)的化石一定埋藏得越深。答5下頁圖分別為魚、蠑螈、龜、雞、豬等脊椎動物和人的胚胎發(fā)育的比較，它們的早期胚胎都有鰓裂和尾。這說

6、明：A它們的早期胚胎都有游泳能力；B脊椎動物和人的早期胚胎用鰓呼吸；C它們的胚胎相似；D脊椎動物和人都是由古代原始的有鰓有尾的共同祖先進(jìn)化來的。答6證明鯨的原始祖先是水生動物的證據(jù)是：A鯨早期胚胎有尾；B鯨早期胚胎有鰓裂；C鯨生活在水中；D鯨的鰭和魚的鰭的結(jié)構(gòu)相同。答7始祖鳥化石可以證明：A鳥類起源于現(xiàn)代爬行類；B始祖鳥是鳥類和爬行類的共同祖先；C鳥類和爬行類是同時出現(xiàn)的；D鳥類起源于古代爬行動物。答8下列不能用來作為生物進(jìn)化的證據(jù)的是：ADNA序列；B細(xì)胞色素C的氨基酸差異數(shù)；C身體的大??；D身體結(jié)構(gòu)的相似性。答9生殖過程完全擺脫了對水的依賴的植物是：A苔蘚植物；B多細(xì)胞植物；C蕨類植物；D

7、種子植物。 答10下列關(guān)于生物進(jìn)化趨勢的敘述中，不合理的是：A單細(xì)胞生物多細(xì)胞生物；B體形小的生物體形大的生物；C結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復(fù)雜；D低等生物高等生物。答11下圖是四種脊椎動物前肢骨和人的上肢骨，通過比較可以發(fā)現(xiàn)它們在外形和功能上差異很大，但骨骼的基本組成卻相同，而且排列方式也基本一致。一、鳥二、蝙蝠三、鯨四、馬五、人1肱骨2橈骨3尺骨4腕骨5掌骨指骨（1）可以證明這些生物：A可能具有較近的親緣關(guān)系；B它們的生活環(huán)境相同；C胚胎發(fā)育早期是相同的；D具有相同的骨骼。答（2）這一證據(jù)來自：A胚胎學(xué)；B比較解剖學(xué)；C遺傳學(xué)；D分子生物學(xué)。 答（3）你可以推測出它們的生存環(huán)境嗎？12判斷下列說法是否正

8、確，正確的畫“”，錯誤的畫“”。（1）化石是證明生物進(jìn)化的唯一證據(jù)。（）（2）過去發(fā)現(xiàn)的生物化石都是低等生物的化石，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的化石都是高等生物的化石。 （）（3）現(xiàn)今地球上的蕨類植物是由古代蕨類植物進(jìn)化來的。（）13化石在地層中的存在有一定的順序，在越古老的地層中，成為化石的生物越_、越_，在越新近形成的地層中成為化石的生物越_、越_。探究樂園泄漏天機(jī)的分子問題：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)如何揭示出不同生物在進(jìn)化上的親緣關(guān)系？實(shí)驗(yàn)步驟：（1）仔細(xì)看下面這張表，它顯示了同一種蛋白質(zhì)（細(xì)胞色素C）的某個區(qū)域在5種不同動物中的氨基酸序列。不同字母代表不同的氨基酸。（2）先預(yù)測一下，哪一種動物和黑猩猩的親緣關(guān)系最近，

9、哪一種最遠(yuǎn)？（3）比較黑猩猩和羅猴的氨基酸序列。這兩種動物的氨基酸序列之間有幾個氨基酸不一樣？在筆記本上記下這個數(shù)字。（4）再比較一下黑猩猩和其余動物的氨基酸序列，然后記錄有差異的氨基酸數(shù)目。各種動物的細(xì)胞色素C的部分區(qū)域氨基酸位置（示第x位）動物名稱4041424344454647484950515253黑猩猩TGQAPGYSPTAANK羅猴TGQAPGYSYTAANK狗TGQAPGFSYTDANK龜TGQAEGFSYTEANK鯨TGQAVGFSYTDANK分析與結(jié)論：（1）哪一種動物的氨基酸序列和黑猩猩的最為相似？其他動物的氨基酸序列和黑猩猩相比又如何？（2）基于這些數(shù)據(jù)，哪一種動物和黑猩

10、猩的親緣關(guān)系最近，哪一種最遠(yuǎn)？（3）對于整個細(xì)胞色素C來說，黑猩猩和其他動物之間有差異的氨基酸數(shù)目如下：與羅猴相比的差異數(shù)為1個，與狗相比的差異數(shù)為11個，與龜相比的差異數(shù)為15個，與鯨相比的差異數(shù)為10個。由整個蛋白質(zhì)氨基酸序列得出的親緣關(guān)系與你得到的結(jié)果相比有區(qū)別嗎？（4）為什么氨基酸序列能為確定生物的進(jìn)化關(guān)系提供線索？課堂延伸1魚類氮代謝的終產(chǎn)物是氨，兩棲類動物成體氮代謝的終產(chǎn)物是尿素，鳥類氮代謝的終產(chǎn)物主要是尿酸。在雞的胚胎發(fā)育過程中，最初幾天氮代謝的終產(chǎn)物是氨，過幾天變成了尿素，最后以尿酸為主。（1）這一證據(jù)屬于：A胚胎學(xué)證據(jù)；B比較解剖學(xué)證據(jù)；C遺傳學(xué)證據(jù)；D分子生物學(xué)證據(jù)。答（2

11、）雞的早期胚胎像_，過幾天像_，最后才像_。（3）從雞的氮代謝終產(chǎn)物的變化可以看出高等動物是由_進(jìn)化而來的，進(jìn)化方向是_。2閱讀資料，回答問題。始祖鳥化石是鳥類從爬行動物進(jìn)化而來的最好的古生物證據(jù)，這種鳥類身披現(xiàn)代鳥類的羽毛，生活在距今大約15億年前的晚侏羅紀(jì)，在骨骼特征上和爬行動物沒什么兩樣。從晚侏羅紀(jì)開始的5億年漫長的鳥類進(jìn)化歷史，大體可以分為以下幾個重要階段：（1）晚侏羅紀(jì)；（2）早白堊紀(jì)（距今144億099億年）；（3）晚白堊紀(jì)（距今099億065億年）；（4）新生代（距今065億年至今）。迄今為止，晚侏羅紀(jì)的鳥類化石只有始祖鳥一種；晚白堊紀(jì)的鳥類化石表明，此時鳥類已經(jīng)是比較進(jìn)步的類型

12、；新生代的鳥類已經(jīng)相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步。然而，從19世紀(jì)末開始直到20世紀(jì)70年代，人們對于早白堊紀(jì)的鳥類的情況幾乎一無所知。也就是說，距今15億年到8000萬年之間鳥類進(jìn)化的歷史始終是個空白。始祖鳥復(fù)原圖1982年甘肅玉門偶然發(fā)現(xiàn)的一件中生代鳥類化石，拉開了我國中生代鳥類研究的序幕。這件僅僅保存了一側(cè)不完整的后肢的古鳥類化石，在1984年被命名為“甘肅鳥”?；唤?jīng)發(fā)現(xiàn)，便開始受到國際上同行的關(guān)注。然而，真正填補(bǔ)了這一早期鳥類進(jìn)化歷史空白的，是從20世紀(jì)80年代末開始的來自遼西的一系列重要的化石發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家根據(jù)“甘肅鳥”化石繪制的復(fù)原圖（據(jù)新華社電）中美科學(xué)家于2006年6月15日在華盛頓宣布，在甘肅

13、省玉門附近的昌馬鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了生活在約11億年前的“甘肅鳥”的較完整化石，分析顯示這種有翅的鳥能像鴨子一樣潛水。這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了鳥類進(jìn)化樹的空白，也為現(xiàn)代鳥類水棲起源的觀點(diǎn)提供了有力佐證。次日出版的美國科學(xué)雜志刊登了有關(guān)論文。論文分析了5具“甘肅鳥”化石：其身體上半部結(jié)構(gòu)表明它能從水面起飛；后腿和蹼足的細(xì)節(jié)顯示，它可能是靠足推進(jìn)的潛水鳥，很像現(xiàn)代的鴨子，但能力稍遜。另外，“甘肅鳥”骨骼中空程度低，因此較重也較笨拙。“甘肅鳥”是今鳥類（今鳥類是包括所有現(xiàn)存鳥類在內(nèi)的具有進(jìn)步飛行特征的鳥類的統(tǒng)稱）已知最古老的成員。2006年6月21日的新聞聯(lián)播也對此進(jìn)行了報道。（2005年11月18日，東北新聞網(wǎng)報道）昨

14、日，4件據(jù)估計生活于12億年前的孔子鳥的化石，與其他2360件遼西古物化石由沈陽市海關(guān)移交給遼寧省國土資源管理局。這宣告轟動一時的“古生物化石走私第一案”徹底終結(jié)?？鬃峪B、華夏鳥等中生代化石，是此次移交中最為珍貴的化石，將為研究鳥類起源、飛行起源及羽毛起源，提供寶貴的實(shí)物依據(jù)?？鬃峪B化石及復(fù)原圖12億歲的孔子鳥回家（2005年7月24日，新華網(wǎng)遼寧頻道）自20世紀(jì)90年代以來，遼寧西部陸續(xù)出土了20余個門類成千上萬件的精美古生物化石，其中既包括古植物化石，也包括腹足類、昆蟲類、魚類、兩棲類、爬行類（龜、蜥蜴、恐龍等）、鳥類和原始哺乳類等動物化石。其分布之廣、數(shù)量之大、種類之多、保存之好、信息之

15、全轟動了世界，“遼西熱河生物群”已成為世界級化石寶庫。美國著名古生物學(xué)家奧斯特羅姆感嘆道：“世界上沒有其他地方在如此關(guān)鍵的時間，保存如此完好的、如此多的化石群！”但是，遼西古生物化石在給中華民族帶來喜悅的同時，也帶來了憂慮。私挖盜采屢禁不止，偽造走私愈演愈烈，以“化石入股”與外商合資更引來一片質(zhì)疑。除了非法盜挖濫采，一些獲得了合法發(fā)掘權(quán)的部門單位，因?yàn)槿鄙賹I(yè)人員和專業(yè)知識，也造成新的化石資源破壞，“合法發(fā)掘”中的破壞令人痛心。遼西化石產(chǎn)地（1）為什么“甘肅鳥”化石的發(fā)現(xiàn)引起了全世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注？（2）為什么遼西古生物化石在給中華民族帶來喜悅的同時，也帶來了憂慮？（3）閱讀了以上資料，你對化石的價值有什么新的認(rèn)識？談?wù)勀銓ΡＷo(hù)古生物化石的建議或意見。參考答案知識闖關(guān)1A2C3A4B5D6B7D8C9D10B11（1）A；（2）B；（3）鳥、蝙蝠能在空中飛行，鯨生活在水中，馬生活在陸地（草原）上；12（1）（2）（3）13簡單低等復(fù)雜高等探究樂園（1）羅猴（只有一個氨基酸不同）狗、龜、鯨與黑猩猩的氨基酸差異數(shù)分別為3、4、4個；（2）基于這些數(shù)據(jù)，羅猴與黑猩猩的親緣關(guān)系最近，龜和鯨與黑猩猩的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)；（3）有差異，如由整個蛋白質(zhì)氨基酸序列可發(fā)現(xiàn)黑猩猩與龜?shù)挠H緣關(guān)系要比與鯨的親緣關(guān)系遠(yuǎn)；（4）蛋白質(zhì)是組成細(xì)胞的一類重要物質(zhì)，它也經(jīng)歷了進(jìn)化的歷程，