高中生物人教版 (新課標(biāo))必修2《遺傳與進化》第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用教學(xué)ppt課件

這是一份高中生物人教版 (新課標(biāo))必修2《遺傳與進化》第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用教學(xué)ppt課件，共58頁。PPT課件主要包含了激趣導(dǎo)學(xué)，目標(biāo)導(dǎo)學(xué)，導(dǎo)思點撥，種群概念，判斷下列是否屬于種群，種群的特點，種群的基因庫，基因頻率，p+q1，物種的概念等內(nèi)容，歡迎下載使用。
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你看過《自私的基因》這本書嗎？作者為什么用這樣的標(biāo)題呢？虎有成千上萬個基因，有的決定牙齒的銳利程度，有的決定肌肉的粗壯程度……把自己想象成虎體內(nèi)的一個基因，你不僅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想讓越來越多的虎擁有自己的拷貝，怎樣才能達到這一目的呢？
1.運用聯(lián)系和對比等方法解釋種群、基因庫、基因頻率的概念。 2．運用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化和相關(guān)計算。 3．通過教材的實例分析得出生物進化的實質(zhì)。 4．以加拉帕戈斯群島上13種地雀的形成為例，理解物種的概念，以及新物種形成的環(huán)節(jié)。
一、種群基因頻率的改變與生物進化（一）種群是生物進化的基本單位1、種群的概念 2、基因庫3、基因頻率4、進化的實質(zhì)（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料（三）自然選擇決定生物進化的方向二、隔離與物種的形成（一）物種的概念（二）隔離在物種形成中的作用三、共同進化與生物多樣性的形成
（一）種群是生物進化的基本單位
生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。
一、種群基因頻率的改變與生物進化
（1）一個池塘中的全部魚 （2）一個池塘中的全部鯉魚（3）兩個池塘內(nèi)的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿
人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個概念呢？
自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關(guān)系和物種的變化帶來了方便。
種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。
思考：同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上有可能會發(fā)生變化嗎？
一個種群中全部個體所含有的全部基因。
在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。
種群個體多，個體差異大，基因庫越大。
例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?
=純合子頻率+1/2雜合子頻率
種群中一對等位基因基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。
伴性遺傳中的基因頻率計算：
某學(xué)校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，求XB、Xb的基因頻率。
假設(shè)該種群滿足以下五個條件： ①昆蟲群體數(shù)量足夠大 ②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代 ③沒有遷入與遷出 ④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同 ⑤A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。
在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件，討論：(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少?(2)子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少?
公式：AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率在“自由交配”的情況下：
由此可見，如果滿足上述五個條件，種群的基因頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。子代基因型頻率也不發(fā)生變化。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。
總結(jié)：在一個大的群體中，沒有自然選擇，沒有突變，沒有遷入遷出，無論自交和自由交配多少代種群基因頻率不變，自由交配子代基因型比例也不變，但自交基因型比例會改變。
滿足五個假設(shè)條件的種群是理想的種群，在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化。
思考1：上述結(jié)論是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？ 特別是如果第⑤點假設(shè)（⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學(xué)的基因突變的哪個特性相違背？
思考2：如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因（A2），種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？
基因突變突變產(chǎn)生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化。 基因A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。
生物進化的實質(zhì)： 種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。
通過討論基因頻率的變化可以認識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。
（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料
影響種群基因頻率的因素有哪些呢？
基因突變、染色體變異、自然選擇、遷入遷出、遺傳漂變
其中突變和基因重組是產(chǎn)生進化的原材料，生物自發(fā)突變的頻率很低，而且突變大多是有害的，基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。
（三）自然選擇決定生物進化的方向
在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代，基因頻率會不斷提高，相反，不利變異的個體留下后代的機會少，因此，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化。
兩個組合是否為同一個物種，判斷的依據(jù)是什么？
物種：在自然狀態(tài)下能互相交配，并產(chǎn)生出可育后代的一群生物個體。如：全世界的人都是一個物種，無論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代。再如：所有的馬是一個物種，所有的驢也是一個物種。但馬和驢不是一個物種，因為馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力。
隔離：不同種群個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。隔離分為地理隔離和生殖隔離。
地理隔離：同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。
生殖隔離：不同物種之間的個體不能自由交配或交配后不能產(chǎn)生可育的后代的現(xiàn)象。
隔離和物種的形成又有何關(guān)系呢？
3、隔離在物種形成中的作用
閱讀教材P120資料回答下列問題：
1.不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎？
2.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有無差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？
3.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎?
加拉帕格斯群島不同種地雀形成圖解
分布于不同島嶼上（地理隔離）
各地雀種群出現(xiàn)不同突變和基因重組
不同種群基因頻率發(fā)生不同變化
各島嶼環(huán)境不同，自然選擇導(dǎo)致不同種群的基因頻率改變有所差異
長此以往，不同種群基因庫形成明顯差異
最終產(chǎn)生生殖隔離，物種形成
物種形成的方式有多種，經(jīng)過長期地理隔離而達到生殖隔離是比較常見的方式。
物種的形成都需要地理隔離嗎？如：二倍體西瓜和四倍體西瓜因此隔離是物種形成的必要條件。
三、共同進化與生物多樣性的形成
不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化。
資料1：達爾文發(fā)現(xiàn)一種蘭花長著細長的花矩，花矩的頂端貯存著花蜜，可以為傳粉的昆蟲提供食物。他認為這種花的形成絕不是偶然的，肯定存在這樣的昆蟲，它們生有同樣細長的吸管似的口器，可以從花矩中吸到花蜜。否則這種花就不能很好地完成傳粉，這一物種也就不可能存在。50年后，研究人員發(fā)現(xiàn)了這樣的蛾類昆蟲。
資料2：動物學(xué)家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進行研究時發(fā)現(xiàn)，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分鐘竟快13米。為何差距如此之大？ 經(jīng)過觀察和科學(xué)實驗，動物學(xué)家終于明白，東岸的羚羊之所以強健，是因為它們附近有一個狼群，生存時時處于危險之中。 捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？
捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發(fā)展的作用；而且捕食者一般不能將所有的獵物都吃掉，否則自己也無法生存，這就是所謂的“精明的捕食者”策略。 生物的進化與無機環(huán)境的變化也是相互影響的。
共同進化： 不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展的現(xiàn)象。 通過漫長的共同進化過程，地球上形成了千姿百態(tài)的物種，多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。
（二）生物多樣性的形成
生物多樣性的內(nèi)容：基因多樣性——物種的個體數(shù)量多，個體 之間的差異大，構(gòu)成基因庫的基因種類多。物種多樣性——地球上已經(jīng)被人類記錄的物種約有200萬種左右。估計現(xiàn)在全世界生存著約500~1000萬種生物，許多還沒有被人類所發(fā)現(xiàn)。生態(tài)系統(tǒng)多樣性——不同物種需要不同的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性是物種多樣性的重要條件。
1、最早的生物化石是距今35億年前的古細菌化石。2、在距今35~15億年前，地球上的生物 主要是海洋中的種數(shù)不多的藍藻和細菌，都是原核生物。3、在距約今15億年前，真核生物出現(xiàn)，出現(xiàn)了有性生殖，生物實現(xiàn)了基因的重組，增強了生物變異的多樣性，生物進化的速度明顯加快。
4、在距今約5.7~5.0億年前的寒武紀，海洋中有大量的無脊椎動物物種爆發(fā)迅速形成，這就是著名的寒武紀大爆發(fā)。大量的動物構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費者，使生態(tài)系統(tǒng)更加復(fù)雜，也促進了植物的進化。
5、大約在距今4億年前，一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活，形成原始的陸生植物，主要是蕨類植物。隨后才出現(xiàn)了適應(yīng)陸地生活的動物——原始的兩棲類。6、生物的登陸改變著陸地的環(huán)境，陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物的進化提供了廣闊的舞臺，裸子植物和被子植物先后扮演生產(chǎn)者的主角，鳥類、哺乳類等成為地球占優(yōu)勢的動物類群，逐漸形成復(fù)雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)。
仔細觀察下圖，討論以下問題。
1、最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？它們生活在什么環(huán)境中？ 厭氧的單細胞生物，它們生活在海洋中。2、多細胞生物大約是什么時期出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境中？ 在寒武紀出現(xiàn)的，它們生活在海洋中。3、最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？ 植物，否則動物登陸后就會餓死。
4、同今天你所看到的地球相比，寒武紀時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點？ 當(dāng)時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。5、恐龍是什么時候絕滅的？物種絕滅對生物多樣性會產(chǎn)生怎樣的影響？ 恐龍是在中生代后期絕滅的。物種絕滅對生物多樣性的影響是復(fù)雜的?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛。
（三）生物進化理論在發(fā)展
關(guān)于自然選擇的作用還存在爭論：1、有人主張，決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累；2、但更多的學(xué)者認為，基因突變并不是都是中性的，有些基因突變反映在個體的性狀上，與環(huán)境相適應(yīng)的程度有差異，因此，不能否認自然選擇的作用。 關(guān)于物種的形成是否是漸變也還存在著爭議。
1、種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變；2、突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)，通過它們的綜合作用，種群產(chǎn)生分化，最終導(dǎo)致新物種的形成；3、突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。
4.生物多樣性 遺傳多樣性:指遺傳信息的總和,包括地球上所有動物?植物?微生物個體的基因 物種多樣性:指地球上生命有機體的多樣性,目前被描述的物種約175萬種 生態(tài)系統(tǒng)多樣性:指生物圈中生態(tài)環(huán)境?生物群落和生態(tài)過程的多樣性
(1)根本原因：基因(DNA分子結(jié)構(gòu))的多樣性。不同DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目、種類、排列順序不同決定了DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性。(2)直接原因：蛋白質(zhì)的多樣性。蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者和體現(xiàn)者。組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)四個因素決定了蛋白質(zhì)的多樣性。(3)從生物進化的角度看，生物的多樣性是多種多樣的環(huán)境對生物的不定向變異進行定向選擇的結(jié)果。
2.生物進化的總趨勢簡單→復(fù)雜，低等→高等，水生→陸生，異養(yǎng)→自養(yǎng)，厭氧→需氧，原核生物→真核單細胞生物→多細胞生物，無性生殖→有性生殖。
1.下列關(guān)于種群的說法不正確的是（ ） A.種群是生物進化的基本單位B.種群是生物繁殖的基本單位 C.中國大陸上所有老虎是一個種群 D.同一種群的個體可以自由交配
2.下列關(guān)于基因庫的敘述正確的是 ( ) A.一個種群中一個個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫 B.一個種群中全部個體所含有的顯性基因叫做這個種群的基因庫 C.一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫 D.一個種群的基因庫會隨著種群中一代一代的死亡而消減和滅亡
3.某海島上生活著一種昆蟲，經(jīng)調(diào)查翅的長度和個體數(shù)的關(guān)系（縱坐標(biāo)為個體數(shù)量，橫坐標(biāo)為翅的長度）。后來該小島上經(jīng)常刮大風(fēng)，若干年后再進行調(diào)查，你認為最能代表此時情況的曲線是( )
4.蟲媒花與某些能夠傳粉的昆蟲表現(xiàn)出了驚人的相互適應(yīng)，形成這種現(xiàn)象的原因是（ ） A.種內(nèi)斗爭的結(jié)果 B.定向變異的結(jié)果 C.種間互助的結(jié)果 D.共同進化的結(jié)果
5.關(guān)于共同進化的表述，正確的是（ ）A.物種可以單獨進化B.捕食者的存在對被捕食者無害C.物種之間的共同進化是通過種間互助實現(xiàn)的D.一個物種的形成或絕滅會影響其他若干物種的進化