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5.5 生物进化与生物多样性

基因突变、基因重组、染色体变异与生物进化 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 研究种群基因频率随时间变化及物种形成机制,解释生物多样性起源与维持的生物学理论体系。

从哪来 本知识点建立在5.5 基因与性状的关系(理解表现型由基因型与环境共同决定,为自然选择提供基础)以及1.4 自由组合定律(理解基因重组产生多样性,为变异来源提供基础)之上。

为什么 生物进化的实质是种群基因频率的改变。 1. 变异提供原料:基因突变和基因重组(基于自由组合定律等)产生不定向的变异,为进化提供原材料。 2. 自然选择定向改变:环境对表现型(基于基因与性状关系)进行筛选,有利基因频率增加,不利基因频率降低。 3. 隔离导致物种形成:地理隔离阻断基因交流,长期积累差异导致生殖隔离,形成新物种。 4. 共同进化维持多样性:生物与生物、生物与环境之间相互影响,协同进化,最终形成复杂的生物多样性。

适合类型:逻辑推理型学生** **核心逻辑:数学模型推导** 1. **引入哈迪-温伯格平衡
假设一个理想种群(无突变、无选择、无迁移、无限大、随机交配),基因频率保持不变。 2. 打破平衡:引入自然选择。例如,AA、Aa、aa的存活率不同。 3. 计算推导:让学生计算一代之后,A和a的基因频率变化。 4. 结论:只要存在自然选择,基因频率就会定向改变,这就是进化。 *强调:进化不是个体的变化,而是种群基因库的变化。*
适合类型:形象思维型学生** **核心逻辑:比喻与类比** 1. **基因库比喻
把种群比作一个“大池塘”,基因是池塘里的“鱼”。 2. 自然选择比喻:环境是“渔网”,网眼大小固定。大鱼(有利性状)能游过,小鱼(不利性状)被留下。 3. 隔离比喻:把池塘分成两个小池子(地理隔离),两边养鱼的人(环境)不同,鱼长得越来越不一样,最后变成两种鱼(生殖隔离)。 4. 多样性比喻:不同池塘养出不同鱼,加上不同池塘之间互相交换鱼苗(共同进化),整个水域生态变得丰富多彩。 *强调:用视觉化的过程帮助学生理解抽象的基因频率变化。*
适合类型:案例探究型学生** **核心逻辑:经典案例复盘** 1. **桦尺蛾案例
展示工业革命前后,浅色和深色桦尺蛾在树干上的存活率数据。 2. 提问:为什么颜色变了?是蛾子主动变黑,还是环境变了? 3. 分析:环境(树干颜色)变了,捕食者(鸟)的选择压力变了,导致深色基因频率上升。 4. 延伸:加拉帕戈斯群岛的达尔文雀,不同岛屿食物不同,喙的形状不同,最终形成不同物种。 *强调:通过真实数据和学生熟悉的案例,建立“环境-选择-基因频率-物种”的因果链。*
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练一道
基础题
某植物种群中,AA占20%,Aa占40%,aa占40%。若该种群随机交配,且无其他因素干扰,下一代中Aa的基因型频率是多少?
变式
在上述种群中,若aa个体在繁殖前全部死亡,AA和Aa个体正常繁殖。求下一代中A的基因频率。
看解答过程
1. 计算亲代基因频率: A的频率 = 20% + 1/2 * 40% = 40% = 0.4 a的频率 = 40% + 1/2 * 40% = 60% = 0.6 2. 根据哈迪-温伯格平衡,随机交配后: Aa的频率 = 2 * A * a = 2 * 0.4 * 0.6 = 0.48 3. 答案:48%
试试手自己判
检测题
一个种群中,基因型AA、Aa、aa的频率分别为0.1、0.2、0.7。若aa个体完全不能存活,AA和Aa个体随机交配,求下一代中Aa的基因型频率。
看答案和判分标准
答案:1. 存活个体:AA(0.1), Aa(0.2)。总存活比例 = 0.3。 2. 存活个体中,AA占 0.1/0.3 = 1/3,Aa占 0.2/0.3 = 2/3。 3. 配子频率: A = 1/3 + 1/2 * 2/3 = 2/3 a = 1/2 * 2/3 = 1/3 4. 下一代Aa频率 = 2 * A * a = 2 * (2/3) * (1/3) = 4/9
判对标准:
- 正确计算存活个体比例(1分)
- 正确计算配子频率(2分)
- 正确应用哈迪-温伯格公式计算Aa频率(2分)
- 最终答案4/9(1分)
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