2022年一基因頻率的改變和生物進(jìn)化教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案第 7 章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第 2 節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一 種群基因頻率的轉(zhuǎn)變與生物進(jìn)化（第 25 課時(shí)）【教學(xué)目標(biāo)】學(xué)問(wèn)與技能1. 說(shuō)明種群,種群基因庫(kù)、基因頻率的概念； 2. 運(yùn)用數(shù)學(xué)方法爭(zhēng)論基因頻率的變化； 3. 說(shuō)明突變和基因重組為生物進(jìn)化供應(yīng)原材料的緣由；4舉例說(shuō)明自然挑選作用可以使種群基因頻率發(fā)生定向轉(zhuǎn)變過(guò)程與方法采納互動(dòng)式教學(xué)模式,以老師供應(yīng)爭(zhēng)論素材,組織引導(dǎo)同學(xué)討論、活動(dòng),最終由師生共同總結(jié)的形式進(jìn)行；情感、態(tài)度、價(jià)值觀通過(guò)引導(dǎo)同學(xué)分析調(diào)查或試驗(yàn)所取的數(shù)據(jù),培育同學(xué)以事實(shí)或試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)得出結(jié)論的科學(xué)態(tài)度；通過(guò)教學(xué)活動(dòng), 培育同學(xué)“ 生物是進(jìn)化來(lái)的”

2、 、“ 生物的進(jìn)化與環(huán)境親密相關(guān)” 的思想觀念,幫忙 同學(xué)樹(shù)立辯證唯物主義的熟悉觀；【教學(xué)重點(diǎn)】1基因頻率的概念；2突變和基因重組、自然挑選在生物進(jìn)化過(guò)程中的作用；【教學(xué)難點(diǎn)】1基因頻率的概念和運(yùn)算方法；2自然挑選對(duì)種群基因頻率的影響；【學(xué)情分析】依據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求, 本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是讓同學(xué)懂得并應(yīng)用基因頻率 的運(yùn)算及運(yùn)用數(shù)學(xué)方法爭(zhēng)論種群基因頻率的轉(zhuǎn)變；同學(xué)已經(jīng)知道了孟德 爾遺傳定律的主要內(nèi)容,只是認(rèn)知水平仍有所欠缺,所以在教學(xué)中老師 只要引導(dǎo)同學(xué)懂得新的基因型是由不同的雌雄配子結(jié)合后而形成的就可 以了；所以本節(jié)課的重點(diǎn)是種群、基因頻率概念；突變和基因重組、自 然挑選在進(jìn)化中的作用；關(guān)于種群的

3、概念在生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中已經(jīng)有所 介紹了,因此難點(diǎn)部分只是基因頻率概念；突變和基因重組、自然挑選名師精編 優(yōu)秀教案在進(jìn)化中的作用；【教學(xué)過(guò)程】導(dǎo)入：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了達(dá)爾文自然挑選學(xué)說(shuō)的主要觀點(diǎn),下面請(qǐng)同學(xué) 們依據(jù)該學(xué)說(shuō)的基本觀點(diǎn),分析下面的情境： “ 假如在灰色翅（基 因型為 aa）昆蟲(chóng)的群體中偶然顯現(xiàn)一只綠色翅（基因型為 Aa）的 變異個(gè)體,且綠色比灰色更不易被捕食；那么,昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？”師結(jié)合同學(xué)的爭(zhēng)論進(jìn)一步提出問(wèn)題：1. 該變異對(duì)于昆蟲(chóng)的存活有什么影響？2. 該綠色個(gè)體能始終生存下去嗎？3. 該綠色個(gè)體怎樣才能把它體內(nèi)的基因A傳遞下去？4. 假如該個(gè)體與其他個(gè)體交配生殖,后代仍是綠

4、色翅嗎？生爭(zhēng)論回答：1. 該變異有利于昆蟲(chóng)逃避天敵,增加生存并繁衍后代的機(jī)會(huì)；2. 生物個(gè)體總會(huì)由于各種各樣的緣由死亡,例如天敵的捕食、疾 病、衰老等等；3. 生物只有通過(guò)生殖繁衍后代才能將自己的基因傳遞下來(lái)；概括：個(gè)體的生命周期是有限的,沒(méi)有哪個(gè)個(gè)體可以長(zhǎng)生不老,但有利 于變異的基因只有在群體中通過(guò)生殖才能連續(xù)；因此爭(zhēng)論生物的 進(jìn)化,僅僅爭(zhēng)論個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的,仍需要爭(zhēng)論整個(gè)群體基因組成的變化,這個(gè)群體就是種群；一、種群是生物進(jìn)化的基本單位（一）種群 1、種群概念：生活在肯定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體；強(qiáng)調(diào)對(duì)該概念的懂得：（1）兩個(gè)要素：“ 同種” 和“ 全部”（2）一個(gè)條件

5、：“ 肯定區(qū)域”（3）兩個(gè)方面：種群是生物繁衍的基本單位；種群是生物進(jìn)化的基本單位；（4）種群的特點(diǎn)：種群的個(gè)體之間具有年齡和性別的差別,并不是 機(jī)械地結(jié)合在一起；個(gè)體之間彼此可以交配,并通過(guò)繁衍將各自的基因 傳遞給后代；2、舉例判定名師精編 優(yōu)秀教案（1）一個(gè)池塘中的全部鯉魚(yú)；是（3）一片草地上的全部植物；不是（2）一個(gè)池塘中的全部魚(yú)；不是 4）一片草地上的全部蒲公英；是過(guò)渡： 種群個(gè)體間具有年齡和性別的差異,并不是機(jī)械的結(jié)合在一起；彼此可以交配實(shí)現(xiàn)基因溝通,并通過(guò)繁衍將各自的基因傳遞給后 代；爭(zhēng)論生物的進(jìn)化必需爭(zhēng)論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(kù)和

6、基因頻率的概念；什么是基因庫(kù)？基因頻率的含義是什么？（二）種群基因頻率的變化 1、基本概念（1）基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因,叫做這個(gè)種群的 基因庫(kù)；（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數(shù)的比 率,叫做基因頻率；（3）基因型頻率：在一個(gè)種群中,某種基因型個(gè)體在某種群中顯現(xiàn)的頻 率；提問(wèn)：對(duì)于一個(gè)種群如何得以知道某個(gè)基因頻率的大小呢？2、基因頻率的有關(guān)運(yùn)算基因頻率的運(yùn)算往往采納抽樣統(tǒng)計(jì)的方法；師供應(yīng)例題,引導(dǎo)同學(xué)運(yùn)算；（1）已知調(diào)查的各種基因型的個(gè)數(shù)運(yùn)算基因頻率例 1：假設(shè)從某個(gè)昆蟲(chóng)種群中隨機(jī)抽取100 個(gè)個(gè)體,測(cè)得基因型為 AA、Aa、aa 的個(gè)體分別是 3

7、0、60、10,運(yùn)算基因的頻率；A基因的數(shù)量 =2 30+60=120個(gè)；a 基因的數(shù)量 =2 10+60=80個(gè) A基因的頻率 =（60+60）/200=60%；a 基因的頻率 =（20+60）/200=40%；某種基因的頻率 =該種群中此基因的數(shù)量 數(shù)的總和（2）已知基因型頻率求基因頻率/ 該種群中此基因和等位基因抽樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果的出現(xiàn)方式有兩種；一種以基因型個(gè)數(shù)的方式出現(xiàn),仍 有一種以基因型的頻率顯現(xiàn)（說(shuō)明基因型頻率的概念）；師提出問(wèn)題：如 何依據(jù)基因型頻率運(yùn)算基因頻率？例 2 假設(shè)某個(gè)昆蟲(chóng)種群中有 因的頻率；30%的 AA、60% 的 Aa、10%的 aa,運(yùn)算基A基因頻率 =30+1/2

8、 60=60a基因頻率 =10+1/2 60=40名師精編 優(yōu)秀教案師對(duì)同學(xué)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)判,并引導(dǎo)同學(xué)歸納運(yùn)算的方法和公式：某種基因頻率 =該基因純合體基因型的頻率+該基因雜合體基因型的頻率 1/2 ；種群中一對(duì)等位基因的頻率之和為 1 3、用數(shù)學(xué)方法爭(zhēng)論基因頻率的變化遺傳平穩(wěn)定理基因可以通過(guò)繁衍實(shí)現(xiàn)前后代基因的傳遞,那么,在繁衍傳遞過(guò)程中,基因頻率會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？有哪些因素能引起基因頻率和基因型頻率 的轉(zhuǎn)變呢？（引入教材摸索與爭(zhēng)論）例 1：假設(shè)從某個(gè)昆蟲(chóng)種群中隨機(jī)抽取100 個(gè)個(gè)體,測(cè)得基因型為 AA、Aa、aa 的個(gè)體分別是 30、60、10,運(yùn)算基因的頻率；A基因頻率 = ；a基因頻

9、率 = （1）假設(shè)上述昆蟲(chóng)的種群滿意以下幾點(diǎn) : 該種群特別大； 全部的雌雄個(gè)體都能進(jìn)行自由交配并產(chǎn)生后代； 沒(méi)有遷人和遷出； 自然挑選對(duì)不同表現(xiàn)型的個(gè)體作用等效； 這對(duì)基因不發(fā)生突變, 并且攜帶這對(duì)基因的染色體不發(fā)生變異；（2）依據(jù)孟德?tīng)柕姆謩e規(guī)律運(yùn)算： 從親本到所產(chǎn)生的配子 在有性生殖過(guò)程中, 在滿意上述條件的情形下, 這個(gè)種群產(chǎn)生的 A、a 的雄配子的比例是0.6:0.4 ；這個(gè)種群產(chǎn)生的A、a 的雌配子的比例是0.6:0.4 ；從配子的結(jié)合到子一代的基因型雄配子0.6A 0.4a雌配子0.6A 0.36AA 0.24Aa0.4a0.24Aa 0.16aa 從子一代的基因型到子一代的基因

10、頻率 A=36+1/2 48=60；a=16+1/2 48=40依據(jù)解析完成以下表格：親代基因型的頻率AA30% Aa60% a30% aa10% 配子的比率A30% A30% a10% 子一代基因型頻率AA36% Aa48% aa16% 子一代基因頻率名師精編優(yōu)秀教案a 40 A60% 子二代基因型頻率AA36% Aa48% aa16% 子二代基因頻率A60% a40 因此,通過(guò)運(yùn)算子一代中的基因頻率沒(méi)有轉(zhuǎn)變,假如連續(xù)滿意這五個(gè)條件,那么這個(gè)種群的基因A 和基因 a 的頻率將永久保持不變,基因型的頻率也會(huì)始終保持不變；這就是聞名的 遺傳平穩(wěn)定理也稱哈代溫 伯格定理 由英國(guó)科學(xué)家哈代和德國(guó)科學(xué)

11、家溫伯格分別單獨(dú)提出,在一個(gè)極大 的隨機(jī)交配的種群中,在無(wú)突變、無(wú)自然挑選、無(wú)遷入遷出的條件下,種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳,不發(fā)生變化,保持平穩(wěn)；如種群中,一等位基由于A和 a,設(shè) A的基因頻率為 p,a 的基因頻率為 q,p+q=A%+a%=1,假如這個(gè)種群達(dá)到了遺傳平穩(wěn),那么遺傳平穩(wěn)定律可以寫(xiě)成：（p+q）2=p 2+2pq+q 2=AA%+Aa%+aa%=1 p 2：代表純合子（基因型是2pq: 代表雜合子（基因型是q 2：代表純合子（基因型是AA）的基因型頻率 Aa）的基因型頻率aa）的基因型頻率即： AA=p 2 Aa=2pq aa= q2總結(jié)：遺傳平穩(wěn)所指的種群是抱負(fù)的

12、種群,在自然條件下,同時(shí)滿意以 上 5 個(gè)條件明顯是不行能的,這樣的種群是不存在的,這也從反 面說(shuō)明白,自然界中種群的基因頻率肯定會(huì)發(fā)生變化,也就是說(shuō) 種群的進(jìn)化是必定的；二、突變和基因重組是產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 引入：在自然界中基因頻率總會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變的,在影響種群基因頻率的五 個(gè)因素中,又以變異和自然挑選最為突出,接下來(lái)我們將具體討 論變異和自然挑選對(duì)種群基因頻率是如何影響的；通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入的形式,層層深化講解：（1）全部的變異都能導(dǎo)致基因頻率的變化嗎？為什么？答：只有可遺傳的變異才能影響種群基因的組成,才能轉(zhuǎn)變基因頻率；（2）可遺傳的變異的來(lái)源有哪幾個(gè)方面呢 . 答：基因突變、基因重組和染色體變異

13、；其中,我們把基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變；也就是說(shuō),突變和基因重組引起了可遺傳的變異,對(duì)生物的進(jìn)化起到了特別重名師精編 優(yōu)秀教案要的作用；（3）基因突變與基因頻率的轉(zhuǎn)變有什么關(guān)系呢 . 答：基因突變可以產(chǎn)生新的等位基因,是可遺傳變異的根原來(lái)源,是種群基因頻率轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)；（4）突變和基因重組對(duì)于種群遺傳組成的轉(zhuǎn)變一樣嗎？為什么？答：不一樣,由于只有基因發(fā)生轉(zhuǎn)變才能顯現(xiàn)新基因,才能豐富基 因庫(kù),轉(zhuǎn)變基因頻率；重組可以增加基因型的種類；（5）自然界中生物的自然突變頻率很低,而且一般對(duì)生物體是有害的；為什么仍能夠作為生物進(jìn)化的原材料呢 . 答：由于種群是由很多個(gè)體組成的；每個(gè)個(gè)體都有成千上萬(wàn)個(gè)基因

14、,雖然每個(gè)基因的突變率都很低, 但每個(gè)種群的每一代都會(huì)產(chǎn)生大量 的突變基因,所以對(duì)于種群來(lái)說(shuō)發(fā)生突變的數(shù)量是很大的；例如：10-5；如有一 每個(gè)果蠅約有 10 4對(duì)基因,假定每個(gè)基因的突變率都是 個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群 約有10 8個(gè)個(gè)體 ,請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)算出每一代出 現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少 . 每代顯現(xiàn)基因突變數(shù)是 2 10 4 10-5 10 8=2 l0 7個(gè)；這說(shuō)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(guò)繁衍得 到積存,成為基因頻率轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)；而且突變的有利或有害并不是 肯定的,而是相對(duì)的,它取決于生物的生存環(huán)境；（6）自然界的生物進(jìn)化是有方向的,生物具有普遍的適應(yīng)現(xiàn)象；突變和 基因重組

15、產(chǎn)生的變異有方向嗎？它們會(huì)使生物產(chǎn)生適應(yīng)性嗎？突變和基因重組都是隨機(jī)的,不定向的,它只為進(jìn)化供應(yīng)原材料,不能打算生物進(jìn)化的方向；在突變過(guò)程中產(chǎn)生了很多相應(yīng)的等位基 因；通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組,形成了多種多樣的基因型,從而使種群顯現(xiàn)大量的可遺傳變異；但是,這些變異的產(chǎn)生是不定向的,因此,無(wú)法定向轉(zhuǎn)變基因頻率,也就不能打算生物進(jìn)化的方向；過(guò)渡：生物進(jìn)化的方向是由什么因素打算的呢？請(qǐng)?zhí)骄肯旅娴膯?wèn)題 三、自然挑選打算生物進(jìn)化的方向 探究：自然挑選對(duì)種群基因頻率變化的影響 目的要求 學(xué)會(huì)用數(shù)字化問(wèn)題情境的方法探究自然挑選在生物進(jìn)化中 的作用 方案設(shè)計(jì) 名師精編 優(yōu)秀教案1、提出問(wèn)題樺尺蠖種群中 S

16、基因（打算淺色性狀）的頻率為什么越來(lái)越低呢？2、作出假設(shè)自然挑選使樺尺蠖種群基因頻率 3、設(shè)計(jì)試驗(yàn)_轉(zhuǎn)變；（1）創(chuàng)設(shè)數(shù)字化情形： 1870 年,樺尺蠖種群基因頻率如下：SS 10%、Ss 20%、ss 70%,S 基因頻率為 _%,s 基因頻率為 _%；在樹(shù)干變黑的環(huán)境下,不利淺色樺尺蠖的生存,淺色個(gè)體 每年削減 10%,黑色個(gè)體每年增加 10%；（2）運(yùn)算 210 年間, SS、Ss、ss 三種基因型個(gè)體的相對(duì)數(shù)量變化相對(duì)個(gè)體數(shù)年份第 1 年第 2 年第 3 年第 4 年第 5 年第 6 年基因型SS 10 11 12.1 13.3 14.6 16.1 Ss 20 22 24.2 26.6

17、29.3 32.2 ss 70 63 56.7 51 45.9 41.3 （3）運(yùn)算 SS、Ss、ss 基因型頻率及 S、s 基因頻率 基因型頻率 = 該基因型個(gè)體數(shù) 100% 100% 種群個(gè)體總數(shù) S 基因頻率 = 2SS 相對(duì)個(gè)體數(shù)Ss 相對(duì)個(gè)體數(shù)2種群個(gè)體總數(shù) s 基因頻率 = 1 S基因頻率 4、現(xiàn)象觀看：將運(yùn)算結(jié)果記錄到下表頻率年份第 1 年第 2 年第 3 年第 4 年第 5 年第 6 年基因基因SS 10% 11.5% 13% 14.6% 16.2% 18% 型頻Ss 20% 22.9% 26% 29.2% 32.4% 36% 率ss 70% 65.6% 61% 56.1% 5

18、1.1% 46.1% 基因S 20% 23% 26% 29.3% 32.6% 35.9% 頻率S 80% 77% 74% 70.7% 67.4% 64% 5、試驗(yàn)結(jié)論自然挑選使樺尺蠖種群中基因頻率_轉(zhuǎn)變； 誤區(qū)警示 每年的種群個(gè)數(shù)總數(shù)是變化的,所以運(yùn)算式的分母并非總是名師精編 優(yōu)秀教案200,應(yīng)當(dāng)用個(gè)體相對(duì)數(shù)量表中的當(dāng)年總數(shù)代入公式； 問(wèn)題探究 1 、樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蠖種群中淺色個(gè)體的誕生率嗎？為什 么？答：不影響；誕生率是指種群中單位數(shù)量個(gè)數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生新個(gè)體的數(shù)目取決于種群個(gè)體的繁衍才能與樹(shù)干變黑無(wú)關(guān)；2、在自然挑選中,直接受挑選的是基因型仍是表現(xiàn)型？為什么？答：表現(xiàn)型；表現(xiàn)型是基因

19、型的外在表現(xiàn)與環(huán)境直接作用；總結(jié)：從宏觀 性狀 和微觀 基因 兩方面分析生物進(jìn)化的緣由；1. 從宏觀 性狀 上看進(jìn)化過(guò)程為： 19世紀(jì)中期樺尺蠖的淺色性狀與 環(huán)境顏色相像,屬于愛(ài)護(hù)色,較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；黑色性狀與環(huán)境顏色差異很大,不能適應(yīng)環(huán)境,易被捕食者捕食；因此,突變產(chǎn)生后,后代的個(gè)體數(shù)受到限制；19世紀(jì)中期到 20世紀(jì)中期,由于地衣死亡,樺尺蠖棲息的樹(shù)干暴露并被煙熏黑,使得黑色性狀與環(huán)境顏色相像而大量 生存；淺色性狀與環(huán)境顏色差異很大,易被捕食者捕食而大量被剔除；表現(xiàn)為適者生存,不適者被剔除；2從微觀 基因 來(lái)看進(jìn)化過(guò)程為： 19世紀(jì)中期以前,由于黑色基因 S 為不利變異基因,掌握的

20、性狀不能適應(yīng)環(huán)境而受到限制,因此,當(dāng)時(shí) 種群中淺色基因 s 的頻率為 95,黑色基因 S 的頻率為 5；到20世紀(jì) 中期由于黑色基因 S 掌握的性狀能適應(yīng)環(huán)境而大量生存并繁衍后代,淺 色基因 s 掌握的性狀不能適應(yīng)環(huán)境而大量被剔除,使后代數(shù)量大量減 少；結(jié)果淺色基因 s 的頻率下降為 5,黑色基因 S 的頻率上升為 95；結(jié)果是剔除了不利變異的基因,而保留了有利變異基因,通過(guò)遺傳逐步 積存；結(jié)論：由此可見(jiàn), 種群中產(chǎn)生的變異是不定向的,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然挑選,其中的不利變異被不斷剔除,有利變異就逐步積存,從而使種群 的基因頻率發(fā)生定向轉(zhuǎn)變, 導(dǎo)致生物朝著肯定的方向緩慢地進(jìn)化；因此,生物進(jìn)化的方向是

21、由自然挑選打算的；【課堂檢測(cè)】1. 以下生物屬于種群的是 A、一塊水田里全部的水稻、水草、魚(yú)、蝦及其他生物 B、一塊朽木上的全部真菌 C、一塊棉田中全部的幼蚜、有翅、無(wú)翅的成蚜 D、一個(gè)池塘中全部的魚(yú)名師精編 優(yōu)秀教案2. 對(duì)生物進(jìn)化的方向起打算作用的是 A、基因重組 B、基因突變 C、染色體變異 D、自然挑選3. 曾經(jīng)有一種治療感冒的新藥問(wèn)世時(shí),療效很高,幾年后療效漸低,因?yàn)楦忻安《揪哂辛丝顾幮?其根本緣由可能是 A、病毒接觸了藥物后,緩慢的產(chǎn)生了抗藥性B、病毒為了適應(yīng)環(huán)境產(chǎn)生了抗藥性的變異C、抗藥性的顯現(xiàn)是挑選的結(jié)果D、后來(lái)藥量用少了,所以產(chǎn)生了抗藥性的變異4. 在一個(gè)種群中,隨機(jī)抽出肯定