高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 基因工程及其应用教学ppt课件

这是一份高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 基因工程及其应用教学ppt课件，共58页。PPT课件主要包含了激趣导学，目标导学，导思点拨，种群概念，判断下列是否属于种群，种群的特点，种群的基因库，基因频率，p+q1，物种的概念等内容，欢迎下载使用。
人民教育出版社 高中 | 必修2
你看过《自私的基因》这本书吗？作者为什么用这样的标题呢？虎有成千上万个基因，有的决定牙齿的锐利程度，有的决定肌肉的粗壮程度……把自己想象成虎体内的一个基因，你不仅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想让越来越多的虎拥有自己的拷贝，怎样才能达到这一目的呢？
1.运用联系和对比等方法解释种群、基因库、基因频率的概念。 2．运用数学方法讨论种群基因频率的变化和相关计算。 3．通过教材的实例分析得出生物进化的实质。 4．以加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成为例，理解物种的概念，以及新物种形成的环节。
一、种群基因频率的改变与生物进化（一）种群是生物进化的基本单位1、种群的概念 2、基因库3、基因频率4、进化的实质（二）突变和基因重组产生进化的原材料（三）自然选择决定生物进化的方向二、隔离与物种的形成（一）物种的概念（二）隔离在物种形成中的作用三、共同进化与生物多样性的形成
（一）种群是生物进化的基本单位
生活在一定区域的同种生物的全部个体。
一、种群基因频率的改变与生物进化
（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿
人们为什么要提出“种群”这个概念呢？
自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。
种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
思考：同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上有可能会发生变化吗？
一个种群中全部个体所含有的全部基因。
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
种群个体多，个体差异大，基因库越大。
例:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?
=纯合子频率+1/2杂合子频率
种群中一对等位基因基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
伴性遗传中的基因频率计算：
某学校男女各有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的基因频率。
假设该种群满足以下五个条件： ①昆虫群体数量足够大 ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代 ③没有迁入与迁出 ④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同 ⑤A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。
在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，讨论：(1)该种群产生的A配子和a配子的比率各是多少?(2)子代基因型的频率各是多少?(3)子代种群的基因频率各是多少?
公式：AA= p2 Aa= 2pq aa=q2
P表示基因A的频率，q表示基因a的频率在“自由交配”的情况下：
由此可见，如果满足上述五个条件，种群的基因频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。子代基因型频率也不发生变化。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。
总结：在一个大的群体中，没有自然选择，没有突变，没有迁入迁出，无论自交和自由交配多少代种群基因频率不变，自由交配子代基因型比例也不变，但自交基因型比例会改变。
满足五个假设条件的种群是理想的种群，在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化。
思考1：上述结论是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？ 特别是如果第⑤点假设（⑤基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？
思考2：如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
基因突变突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。 基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这往往取决于生物生存的环境。
生物进化的实质： 种群的进化过程就是种群基因频率发生变化的过程。
通过讨论基因频率的变化可以认识到，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
（二）突变和基因重组产生进化的原材料
影响种群基因频率的因素有哪些呢？
基因突变、染色体变异、自然选择、迁入迁出、遗传漂变
其中突变和基因重组是产生进化的原材料，生物自发突变的频率很低，而且突变大多是有害的，基因突变产生的等位基因，通过有性生殖中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。
（三）自然选择决定生物进化的方向
在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，基因频率会不断提高，相反，不利变异的个体留下后代的机会少，因此，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
两个组合是否为同一个物种，判断的依据是什么？
物种：在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物个体。如：全世界的人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。再如：所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。
隔离：不同种群个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。隔离分为地理隔离和生殖隔离。
地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
生殖隔离：不同物种之间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代的现象。
隔离和物种的形成又有何关系呢？
3、隔离在物种形成中的作用
阅读教材P120资料回答下列问题：
1.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
2.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有无差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
3.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗?
加拉帕格斯群岛不同种地雀形成图解
分布于不同岛屿上（地理隔离）
各地雀种群出现不同突变和基因重组
不同种群基因频率发生不同变化
各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异
长此以往，不同种群基因库形成明显差异
最终产生生殖隔离，物种形成
物种形成的方式有多种，经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式。
物种的形成都需要地理隔离吗？如：二倍体西瓜和四倍体西瓜因此隔离是物种形成的必要条件。
三、共同进化与生物多样性的形成
不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。
资料1：达尔文发现一种兰花长着细长的花矩，花矩的顶端贮存着花蜜，可以为传粉的昆虫提供食物。他认为这种花的形成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的吸管似的口器，可以从花矩中吸到花蜜。否则这种花就不能很好地完成传粉，这一物种也就不可能存在。50年后，研究人员发现了这样的蛾类昆虫。
资料2：动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米。为何差距如此之大？ 经过观察和科学实验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之所以强健，是因为它们附近有一个狼群，生存时时处于危险之中。 捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？
捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用；而且捕食者一般不能将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存，这就是所谓的“精明的捕食者”策略。 生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。
共同进化： 不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的现象。 通过漫长的共同进化过程，地球上形成了千姿百态的物种，多种多样的生态系统。
（二）生物多样性的形成
生物多样性的内容：基因多样性——物种的个体数量多，个体 之间的差异大，构成基因库的基因种类多。物种多样性——地球上已经被人类记录的物种约有200万种左右。估计现在全世界生存着约500~1000万种生物，许多还没有被人类所发现。生态系统多样性——不同物种需要不同的生态环境。生态系统的多样性是物种多样性的重要条件。
1、最早的生物化石是距今35亿年前的古细菌化石。2、在距今35~15亿年前，地球上的生物 主要是海洋中的种数不多的蓝藻和细菌，都是原核生物。3、在距约今15亿年前，真核生物出现，出现了有性生殖，生物实现了基因的重组，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快。
4、在距今约5.7~5.0亿年前的寒武纪，海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发迅速形成，这就是著名的寒武纪大爆发。大量的动物构成了生态系统的第三极——消费者，使生态系统更加复杂，也促进了植物的进化。
5、大约在距今4亿年前，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始的陆生植物，主要是蕨类植物。随后才出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。6、生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台，裸子植物和被子植物先后扮演生产者的主角，鸟类、哺乳类等成为地球占优势的动物类群，逐渐形成复杂多样的陆地生态系统。
仔细观察下图，讨论以下问题。
1、最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？ 厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中。2、多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？ 在寒武纪出现的，它们生活在海洋中。3、最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？ 植物，否则动物登陆后就会饿死。
4、同今天你所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？ 当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。5、恐龙是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？ 恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
（三）生物进化理论在发展
关于自然选择的作用还存在争论：1、有人主张，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累；2、但更多的学者认为，基因突变并不是都是中性的，有些基因突变反映在个体的性状上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认自然选择的作用。 关于物种的形成是否是渐变也还存在着争议。
1、种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；2、突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成；3、突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。
4.生物多样性 遗传多样性:指遗传信息的总和,包括地球上所有动物､植物､微生物个体的基因 物种多样性:指地球上生命有机体的多样性,目前被描述的物种约175万种 生态系统多样性:指生物圈中生态环境､生物群落和生态过程的多样性
(1)根本原因：基因(DNA分子结构)的多样性。不同DNA分子中脱氧核苷酸的数目、种类、排列顺序不同决定了DNA分子结构的多样性。(2)直接原因：蛋白质的多样性。蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构四个因素决定了蛋白质的多样性。(3)从生物进化的角度看，生物的多样性是多种多样的环境对生物的不定向变异进行定向选择的结果。
2.生物进化的总趋势简单→复杂，低等→高等，水生→陆生，异养→自养，厌氧→需氧，原核生物→真核单细胞生物→多细胞生物，无性生殖→有性生殖。
1.下列关于种群的说法不正确的是（ ） A.种群是生物进化的基本单位B.种群是生物繁殖的基本单位 C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D.同一种群的个体可以自由交配
2.下列关于基因库的叙述正确的是 ( ) A.一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 B.一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库 C.一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 D.一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡
3.某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是( )
4.虫媒花与某些能够传粉的昆虫表现出了惊人的相互适应，形成这种现象的原因是（ ） A.种内斗争的结果 B.定向变异的结果 C.种间互助的结果 D.共同进化的结果
5.关于共同进化的表述，正确的是（ ）A.物种可以单独进化B.捕食者的存在对被捕食者无害C.物种之间的共同进化是通过种间互助实现的D.一个物种的形成或绝灭会影响其他若干物种的进化