4.1生物进化理论（第2课时）课件-2025-2026学年高一下学期生物苏教版必修2

该高中生物学课件围绕现代生物进化理论展开，涵盖种群、基因频率、自然选择、隔离等核心知识点，通过细菌抗药性产生的知识回顾导入，强调“变异在前选择在后”，搭建旧知与新知的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过基因频率计算例题（如MN血型、X染色体基因频率）和哈代-温伯格平衡模型培养逻辑推理能力，“积极思维”中桦尺蛾体色变化案例引导探究自然选择作用，对比现代综合进化论与中性学说深化进化与适应的生命观念，帮助学生理解进化实质，为教师提供结构清晰的教学素材。

生物进化理论 第四章 生物的进化 【学习目标】 1.掌握以自然选择为核心的现代生物进化理论 2.理解种群、物种、隔离等基本概念，理解生物进化的本质 3.阐述现代生物进化理论和分子进化的中性学说的区别与联系 知识回顾——细菌抗药性产生 抗药性又称耐药性，是指微生物、寄生虫以及肿瘤细胞对于化疗药物作用的耐受性，耐药性一旦产生，药物的作用就明显下降。 细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异 未使用抗生素时，抗药性强的变异未体现出优势 在使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体就有机会产生更多的后代 一段时间以后，抗生素的效果就会下降 知识回顾——细菌抗药性产生 因此，抗药性的产生是自然（药物）选择的结果 【注意】 变异在前，自然选择在后 变异是不定向的，自然选择是定向的 目 录 02 突变和基因重组提供进化的原材料 01 种群是生物进化的基本单位 03 自然选择决定生物进化的方向 04 隔离是物种形成的必要条件 05 生物进化理论发展的意义 种群是生物进化的基本单位 个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。 研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。 自然选择 根本对象 直接对象 个体的性状（表现型） 种群的基因 “种群” 种群是生物进化的基本单位 1.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 【例】一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 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。 特点：种群是繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位 种群是生物进化的基本单位 2.基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库 注意范围是种群不是物种 基因库包含了种群中全部个体的全部基因，无论“优劣” 3.基因频率 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100% 种群是生物进化的基本单位 4.基因型频率 在一个种群基因库中，某个基因型的个体占个体总数的比值 基因型频率= 某基因型个体总数 种群全部个体数 ×100% 积极思维：如何计算种群内基因频率和基因型频率的变化？ 事实 调查一个由100个个体组成的人群，发现M血型（LMLM）有30人，MN血型（LMLN）有 60 人，N血型（LNLN）有10人 计算该群体中的基因频率和基因型频率，填入表中 种群是生物进化的基本单位 【思考】 1.假设人群中基因型为LNLN的个体因某种原因而无法婚配，那么，人群中LM、LN的基因频率会发生变化吗？为什么？ 2.有两个群体，分别由1000人和 10000人组成，起初两个群体中控制MN血型的基因型频率基本相同，那么这两个群体以后基因型频率的变化也相同吗？ 种群内基因频率和基因型频率一般处于不断的变化之中。只有在一个种群很大、个体间随机交配、种群没有迁移和突变以及没有自然选择的情况下，种群的基因频率和基因型频率才可能不发生明显的变化。 种群是生物进化的基本单位 基因频率的一般计算方法 【例】某昆虫的种群中，决定翅色为绿色的基因为A，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的基因频率分别是多少？ 【定义法】基因频率 = 某基因的数目 / 全部等位基因的总数 就这对等位基因来说，每个个体可以看作含有 2 个基因，那么，这 100 个个体共有 个基因。 A基因的数量=______________ 个 ，a基因的数量=______________个 A基因的频率=______________%，a基因的频率=________________% 2×30+60=120 120÷200=60 2×10+60=80 80÷200=40 200 种群是生物进化的基本单位 通过基因型频率计算 【例】AA基因型频率为30%，Aa基因型频率为60%，aa基因型频率为10%，A和a的基因频率分别是多少？ A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率 a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率 【练习】AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%，A、a的基因频率是多少？ = 纯合体基因型频率 + 1/2杂合子基因型频率 基因频率 = 30%+1/2×60% = 60% = 10%+1/2×60% = 40% 种群是生物进化的基本单位 X染色体上基因频率的计算 【例】在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4人。色盲基因的频率为多少？ Y染色体上没有等位基因！ 基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100% Xb基因频率= 色盲基因的总数 （2×女性个体数+男性个体数） ×100% = 1×2+3+4 100×2+100 ×100% = 3% 种群是生物进化的基本单位 假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因 A 和 a 都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。 亲代 子一代 子二代 子三代 基因型频率 AA 30% Aa 60% aa 10% 基因频率 A 60% a 40% 36% 48% 16% 60% 40% 36% 16% 48% 60% 60% 40% 40% 36% 48% 16% 种群是生物进化的基本单位 当群体满足以下五个条件：①昆虫种群数量非常大；②所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代；③没有迁入和迁出；④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；⑤基因A和a都不产生突变 那么这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是遗传平衡定律，也称哈代-温伯格平衡。 设A的基因频率为p，a的基因频率为q；则有p+q=1，那么 （p+q）2 = p2 + 2pq + q2 ＝ 1 AA=p2 Aa=2pq aa=q2 种群是生物进化的基本单位 导致基因频率改变的原因 种群规模小 基因频率随机变化 出现基因交流 迁入和迁出 基因频率不定向改变 突变和基因重组 非自由交配 有偏好的基因频率改变 自然选择 基因频率定向改变 最终导致基因频率改变 突变和基因重组提供进化的原材料 突变在自然界中是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生改变。 可遗传变异 提供 进化的原材料 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 突变和基因重组提供进化的原材料 可遗传变异的形成、特点和作用 突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料 那么种群基因频率的改变是否也是不定向的？ 基因突变 基因重组 新的等位基因 多种多样的基因型 形成了进化的原材料, 不能决定生物进化的方向 作用 种群中出现大量可遗传的变异 形成 变异是随机的、不定向的 特点 积极思维：不同体色的桦尺蛾数量为什么会变化？ 工业革命后 工业革命前 黑色 桦尺蛾 浅色 桦尺蛾 黑色 桦尺蛾 浅色 桦尺蛾 长满地衣的灰色树干 灰色（ss）桦尺蛾多 S频率低，s频率高 环境污染的黑色树干 黑色（S_）桦尺蛾多 S频率高，s频率低 研究表明，在污染区这种特定的环境中，黑色型桦尺蛾能更好地适应环境而成为该环境中具有优势性状的个体。这是自然选择的结果。 自然选择决定生物进化的方向 变异是不定向的 自然选择是定向的 不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累 种群的基因频率发生定向的改变 生物朝着一定方向缓慢进化 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变 种群基因频率的改变，标志着生物的进化 隔离是物种形成的必要条件 1.物种 具有一定的形态结构和生理功能特征，在自然状态下能够相互交配并繁殖可育后代的一群生物个体，通常称为物种，简称为“种” 【思考】它们是同一个物种吗? 不是，无法产生后代 隔离是物种形成的必要条件 2.隔离 不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象 类型 类型 发生范围 结果 生殖隔离 地理隔离 ①不能相互交配 ②即使交配成功，也不能产生可育后代 使种群间不能发生基因交流 同种生物 不同物种间 隔离是物种形成的必要条件 生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离 【思考】试从染色体组的角度分析，马和驴之间不能发生基因交流的原因。 马和驴的染色体组不同，它们产生的后代骡的细胞中没有同源染色体，在减数分裂时出现联会紊乱，不能形成可育配子。 马 驴 + 骡 不可育 不是同一物种 2n=62 2n=64 32+31=63 隔离是物种形成的必要条件 地理隔离 同种生物由于地理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，叫作地理隔离 地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢? 东北虎 华南虎 隔离是物种形成的必要条件 加拉帕戈斯群岛是太平洋中靠近南美洲的一群火山岛，达尔文在环球考察时曾从这里发现有13种地雀，它们喙的差别很大，不同种之间存在生殖隔离，达尔文推测这些地雀最初来自南美大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。 隔离是物种形成的必要条件 （1）隔离是物种形成的必要条件 （2）地理隔离——物种形成的质变阶段 （3）生殖隔离——量变时期、物种形成的关键和标志 地雀祖先 突变 基因重组 突变 基因重组 种群基因频率定向改变 种群基因频率定向改变 自然选择 岛屿1 岛屿2 地理隔离 地雀1 地雀2 生殖隔离 隔离是物种形成的必要条件 物种形成的三个基本环节 （1）突变和基因重组提供原材料 （2）自然选择使基因频率发生改变 （3）隔离是物种形成的必要条件 地雀祖先 突变 基因重组 突变 基因重组 种群基因频率定向改变 种群基因频率定向改变 自然选择 岛屿1 岛屿2 地理隔离 地雀1 地雀2 生殖隔离 隔离是物种形成的必要条件 新物种形成的方式 （1）渐变式 新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果 原物种 种群1 种群2 地理隔离 变异1 变异2 自然选择1 自然选择2 变异类型1 变异类型2 新物种1 新物种2 生殖隔离 基因频率定向改变 基因库的差异累积 隔离是物种形成的必要条件 （2）爆发式——多倍体育种 无需地理隔离，短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成 物种A 物种B 杂交 杂种植物 （不育） 异源多倍体 （可育） 染色体加倍 隔离是物种形成的必要条件 比较内容 生物进化 物种形成 标志 所需条件 二者的关系 种群基因频率改变 生殖隔离出现 可遗传变异 自然选择 可遗传变异 自然选择 隔离 ① 生物进化时新物种形成的前提 ② 新物种形成则说明生物发生了进化 物种形成与生物进化的比较 生物进化理论发展的意义 1.分子进化的中性学说 （1）提出者 日本科学家木村资生 （2）内容 生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。在进化过程中，核酸、蛋白质等分子的碱基、氨基酸会发生一定的置换，通常用它们的置换率来计算相应分子的进化速率 生物进化理论发展的意义 中性学说解释表型进化的过程 中性 自然选择 生物进化理论发展的意义 2.现代综合进化论和中性学说的区别与联系 （1）不同点 现代综合进化论揭示了种群进化的规律：通过自然选择淘汰不利变异，保留有利变异，即适者生存，不适者被淘汰，使生物不断进化；而中性学说揭示了分子水平的进化规律 （2）联系 两者并不矛盾，更不对立，只是各自的侧重点不同。现代综合进化论侧重于个体、群体，即分子水平；中性学说侧重于分子，即微观水平， 两者相互补充，更好地阐述了生物进化的本质 生物进化理论发展的意义 3.生物进化理论对生物学的发展具有重要影响 生物进化理论对整个生物界的发生和发展做出了符合唯物史观的解释，把发展变化的思想引入生物学研究，使生物学发生了革命性的变化 4.生物进化理论对人们的思想观念具有重要影响 （1）颠覆了“创世说”的统治地位。突破了目的论和决定论的束缚，为我们提供了新的思维方式，对破除迷信、解放思想和形成科学的自然观和世界观很有帮助 （2）促进了生态伦理的发展。对确立以人与自然和谐共处为核心的生态伦理具有重要意义 课堂小结 突变和 基因重组 自然选择 种群基因频率 基因库的差别 种群间 生殖隔离 新物种产生 进化原材料 进化方向 时间 地理隔离 决定 提供 改变 累积 扩大 导致 导致 标志着 课堂练习 1.为控制某森林区域害虫的数量，林业部门在森林边缘向外0~10km范围内（区域B）定期喷洒农药。该方法能减少农药用量，阻止害虫从外部侵入。已知某种害虫的Res基因与其农药抗性相关。下列相关叙述，正确的是( ) A.在农药的诱变作用下，害虫基因突变产生了具有抗药性的Res基因 B.在区域B中由于农药的选择作用，害虫种群中Res基因频率可能会增加 C.距森林边缘向外0~50km区域内，害虫受到农药的选择压力是均匀分布的 D.区域B内的害虫种群将因为农药的选择作用迅速进化成新物种 解析：A、基因突变是生物种群中自然存在的现象，农药只是对这些已经存在的突变进行了选择，A错误；B、在区域B中，具有农药抗性的害虫(即携带Res基因的害虫)更有可能在这种选择压力下生存和繁殖。随着时间的推移，Res基因在害虫种群中的频率可能会持续增大，B正确；C、在靠近森林边缘的区域B内，农药的浓度较高，因此害虫受到的选择压力更大。在10～50km范围内，随着距离的增加，农药的浓度逐渐降低，选择压力也会逐渐减小，C错误；D、新物种的形成是一个复杂而漫长的过程，通常需要经历生殖隔离的形成。仅仅因为害虫在区域B中受到了农药的选择，并不能说明它们将迅速演化成新物种，D错误。 B 课堂练习 2.在生产实践中，人们通过对原鸡长时间的人工选择，分别培育出卵用的芦花鸡、药用的乌骨鸡卵用的北京白鸡、观赏用的长尾鸡和斗鸡等不同品种。下列说法错误的是( ) A.上述各品种鸡的人工选择过程说明产生生殖隔离不一定要经过地理隔离 B.原鸡出现不同的性状是因为在繁殖过程中发生了不定向变异 C.自然选择保存适应环境的变异，人工选择保留人类所需的变异 D.在人工选择过程中，直接受选择的是不同原鸡变异后代的表现型 解析：人工选择获得的不同品种的鸡属于同一物种,不同品种的鸡之间没有生殖隔离,A错误。 A 课堂练习 3.现代生物进化理论与中性学说的区别在于( ) A.现代生物进化理论没有从根本上揭示生物进化的实质 B.中性学说与现代生物进化理论有着根本上的区别，中性学说否定了自然选择 C.中性学说完全推翻了现代生物进化理论 D.中性学说侧重于微观水平，现代生物进化理论侧重于宏观水平 解析：现代生物进化理论侧重于在个体以及群体水平研究生物进化，揭示了种群进化规律；中性学说侧重于分子水平研究，揭示了分子水平的进化规律，两者是相互补充的关系，更好地阐述了生物进化的本质，D正确。 D 谢谢观看 THANKS $