生物进化理论发展的意义优秀教案设计

《种群基因频率的改变与生物进化》教案

【教学目标】

1.知识目标

（1）使学生能够解释种群、基因库、基因频率、基因型频率等基本概念。

（2）理解种群、突变和基因重组、自然选择在生物进化中的作用

（3）学会用数学方法探究种群基因频率的改变与生物进化的关系，理解生物进化的本质

（4）能够说明现代生物进化理论的主要内容

其中重点是理解种群、突变和基因重组、自然选择在生物进化中的作用，难点是种群基因频率的改变与生物进化的关系，理解生物进化的本质。

2.能力目标

运用数学方法探究种群基因频率的改变与生物进化的关系，理解生物进化的本质，培养学生自我探究的能力。

3.情感目标

通过生物进化知识的讲解，让学生知道生物与环境的关系，以建立保护环境的意识。同时能够联想到自己，应该努力学习，以适应不断变化的社会。

【教学过程】

导入：通过上一节课的学习，我们知道现代生物进化理论是由达尔文的自然选择学说为核心发展而来的！还记得达尔文的自然选择学说内容吗？

学生：每种的生物都具有很强的繁殖能力，有限的生存资源导致生存斗争，由于个体间存在差异，在斗争中具有有利变异的个体会有更多的生存机会，这种有利的变异会通过遗传逐代积累，推动生物向前进化。

老师：达尔文认为，自然选择是一个长期的、缓慢的、连续的过程

，使得物种变异被定向着向一个方向积累，于是性状逐渐和原来祖先不同了，这样物种形成了。

真所谓：“物竞天择，适者生存。”

达尔文的自然选择为何要发展？局限性？

1、对生物进化的解释局限于个体水平

2、对遗传和变异本质不能做出科学解释

3、强调物种形成是渐变的结果，不能解释物种大爆发

过渡：进化的单位为何不是个体，而是种群？

遗传和变异的本质是什么？这对解释进化有何帮助？

好！我们今天就一起来学习现代生物进化理论的主要内容之种群基因频率的改变与生物的进化。

我们从一个案例开始现代生物进化理论的学习。

案例：在某一昆虫种群中，突变出少量的绿色昆虫，那么绿色会随着绿色昆虫的死亡而消失吗？

一般不会，绿色会随着绿色昆虫的交配行为将绿色这样一个优良性状在种群中保留下来。

所以进化的基本单位是种群，而是不个体。讨论个体的进化是没有任何意义的。有利性状会随着个体的死亡而消失，而种群则可以生生不息！

老师：讲解种群

种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体。

学生：结合自己生活实践举例

判断：①池塘中所有的鱼

②在繁殖的季节里，某池塘里的所有青蛙

思考：若种群中没有变异，从进化角度会出现什么现象？

过渡：没有变异就没有进化，变异为进化提供了可能。准确的讲：突变和基因重组为进化提供原材料。

疑问一：基因突变的频率很低，为什么可以为生物进化提供原材料？

解答：也许这道数学计算题可以解答我们的疑问。

果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体)，那每一代出现基因突变数是多少呢？

疑问二：基因突变大多是有害的，为什么可以为生物进化提供原材料？

解答：突变的有害、有利并不是绝对的，它取决于生物所处的生物环境。如经常刮海风的岛上，具有残翅的昆虫反而是纱裙优势的。

总结过渡：突变和基因重组为进化提供原材料，这里原材料就是指变异产生的各种性状，有有利的，有不利的，所以变异是不定向，但是环境只会选择其中有利的性状，所以自然选择是定向的，这种有利的变异在自然选择的推动下，通过遗传逐代积累，实现生物进化。

所以，自然选择决定生物进化的方向。

至此，我们已经从表面上了解现代生物进化理论的主要内容，下面我们由表及里地去了解进化的本质是什么？

为了更好地探究生物的本质我先来介绍一组概念。

1、

基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因

2、

基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率

3、

基因型频率：在一个种群中，某种基因型个占这个种群个体数的比率

例题讲解：某昆虫种群100个体，其中翅色为绿色的AA30个，

Aa 60个，褐色的aa10个，请求出相应基因（型）频率

学生计算：基因型频率：AA％=30 ÷100=30％

Aa:60％,aa:30 ％

基因频率：A=（30*2+60）÷（100*2）=60％

A=40％

所以，基因频率与基因型频率不是一个概念。

学生探究一：在理想的状态下，种群的基因频率变化吗？

假设某昆虫种群中，翅色绿色（A）和褐色（a）为一对相对性状，且符合以下五个条件，（1）非常大、（2）所有雌雄个体之间都能自由交配产生后代、（3）没有迁入和迁出、（4）自然选择对该性状不起作用、（5）基因A和a不发生突变，根据孟德尔的分离定律计算，完成表格：

亲代基因AA（36%）

Aa（48%）

aa（16%）

型的频率

配A（

）

A（

）

a（

）

a（

）

子的合并A（

）、a（

）

比率

子一代基AA（

）

Aa（

）

aa（

）

因型频率

子一代基A（

）

a（

）

因频率

思考1：子二代种群中基因频率与子一代有变化吗？子三代呢？若干代后呢？

思考2：上述计算结果是建立在五个假设条件基础上的，对于自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？这会意味着什么呢？

学生探究二：

背景信息：19世纪时，曼彻斯特的工业不怎么发达，树干上长满了地衣。到了20世纪时工业发达了，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。在19C中叶以前，桦尺蠖几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5﹪以下。到了20C中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见的类型，S基因的频率上升到95﹪以上。

创设情境：1870年，桦尺蠖种群的基因型频率如下：SS是10%，Ss是20%，ss是70%。在树干变黑这一环境条件下，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2—10年间，该种群每年的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？将计算结果填入下表：

第一年

第二年

第3年

第4年

SS

10%

基因型

Ss

20%

频率

ss

70%

S

基因

频率

……