资源简介

(共16张PPT)
种群基因组成的变化
高一生物组
教材分析
课标对本节的要求是“说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境”。通过本节课的学习，学生应能够根据现代生物进化理论，运用统计与概率相关知识，从分子水平解释生物进化的原因、预测生物进化的方向。
对接生物学核心素养
2科学思维（基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法探讨，阐释生命现象及规律）
4社会责任 (基于生物学认识，参与个人与社会事务的讨论，做出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力)
教学重点和难点
1.各个概念以及之间的联系
2.明确自然选择对基因频率的影响
教学思路
本节将桦尺蛾作为情境载体，以探究不同环境 条件下种群基因频率的变化为情境主线，带领学生体会“选择模型表征方式—构建模型—修正模型— 应用模型”的模型建构过程，深化概念的理解领悟进化的实质
问题探讨
19世纪中叶以前英国的曼彻斯特地区，山清水秀，森林里有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾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。生物学家来考察发现大多数桦尺蛾几乎都是浅色型的，只有少数是黑色的，这些黑色的桦尺蛾是浅色桦尺蛾在自然条件下的变异类型。
100年以后，随着工业的发展，曼彻斯特地区已经成为了一个工业城市，这里工厂林立，烟雾弥漫，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。这时，生物学家来考察，让人惊讶的是，这里的黑色的桦尺蛾变成了常见类型，而浅色的桦尺蛾却成了少数。
长满地衣的树干上的桦尺蠖
黑色树干上的桦尺蠖
问题探讨
思考 讨论：
（1）导致桦尺蛾出现“黑化”现象的原因是什么？
（2）自然选择直接作用的是生物的个体，还是群体？
（3）在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
　
（4）研究进化，仅研究个体和表型是否就可以？为什么？　
种群
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
概念——理解概念，做好建模准备
以下属于种群的是？
（A）一个池塘中的全部鱼
（B）一个池塘中的全部鲤鱼
（C）两个池塘内的全部青蛙
（D）一片草地上的成年梅花鹿
庙里的一群和尚也属于种群吗 ？农贸市场上售卖的一群鸡？
种群
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
概念——理解概念，做好建模准备
种群中的个体可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
种群是生物繁殖和进化的基本单位
特点
桦尺蛾出现“黑化”现象的根本原因，如果污染继续保持该种群会如何进化？
长满地衣的树干上的桦尺蠖
黑色树干上的桦尺蠖
如何更加准确地描述种群基因的变化？
理解概念，做好建模准备
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因库
在一个种群中，某基因型个体占种群内全部个体的比值
基因型频率
基因型频率 =
某基因型个体总数
种群全部个体数
× 100%
公式：
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值
基因频率
公式：基因频率 =
某基因的总数
该对等位基因的总数
× 100%
思考 讨论：在某桦尺蛾种群中，决定体色为黑色的基因是S，决定体色为褐色的基因是s，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为SS、Ss和ss的个体分别是10、20和70个，求S和s的基因频率。
假设：
①上述桦尺蛾种群非常大；
②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入和迁出；
④不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的；
⑤基因S和s都不产生突变。
P基因型的频率 SS （10%） Ss（20%） ss
(70%)
配子的比值 S( ) S( ) s( ) s( )
F1基因型频率 SS( ) Ss( ) ss( )
F1基因频率 S( ) s( ) F2基因型频率 SS( ) Ss( ) ss( )
F2基因频率 S( ) s( ) 10%
10%
10%
70%
4%
32%
64%
20%
80%
4%
32%
64%
20%
80%
用数学方法讨论基因频率的变化——构建模型，体验搭建过程
子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率与子一代一样。
用数学方法讨论基因频率的变化——构建模型，体验搭建过程
思考 讨论：在某桦尺蛾种群中，决定体色为黑色的基因是S，决定体色为褐色的基因是s，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为SS、Ss和ss的个体分别是10、20和70个，求S和s的基因频率。并构建出数学模型。
满足五个条件：
遗传平衡定律
①上述桦尺蛾种群非常大；
②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；
③没有迁入和迁出；
④不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的；
⑤基因S和s都不产生突变。
这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。
在现实生活中，自然界当中的种群能否同时满足这5个条件？
现实条件下种群基因频率必然会发生变化，但变化的方向不确定。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响——修正模型，培养批判思维
探究自然选择对种群基因频率变化的影响——修正模型，培养批判思维
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天休息在树干上。杂交实验表明，其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。
19世纪中叶以前，树干上长满了浅色的地衣，桦尺蛾几乎都是浅色的，该种群中黑色（S）的基因频率很低，在5%以下。
20世纪中叶，工厂排放的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，黑色（S）基因的频率上升到95%以上。
黑色桦尺蛾越来越多的可能原因是什么？
探究自然选择对种群基因频率变化的影响——修正模型，培养批判思维
教师补充实验证据（表3），引导学生基于 生物学事实和实验结果，修正假设，形成观点：自然选择导致黑色桦尺蛾越来越多。
探究自然选择对种群基因频率变化的影响——修正模型，培养批判思维
假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为：SS10%，Ss20%，ss70%，S基因的频率为20%。假如树干变黑使得浅色型个体每年减少10%，黑色个体增加10%。在第2～10年间，该种群的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？　　
提示：不同年份该种群个体总数可能有所变化。
自然选择的直接作用对象是个体，那么自然选择如何影响种群的基因频率？
第1年 第2年 第3年 第4年
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S 20% 23%
s 80% 77%
工业革命环境受到污染 之后，英国于1956年出台了《清洁空气法》，有科学 家记录1959—1995年，英国某地区的空气质量和 黑色桦尺蛾出现频率，得到如下的数据（图4）。
图4　1959—1995年英国某地区的SO２年算术平均浓度和黑色蛾出现的频率
生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。
应用模型，内化知识
生物进化的基本单位
生物进化的实质
生物进化的原材料
决定生物进化的方向
种群
自然选择下基因频率的定向改变
突变和基因重组
自然选择
小结

展开更多......

收起↑