6.1生物进化的证据(共40张PPT)

(共40张PPT)
第一节　生物进化的证据
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位
1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先。
2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识,说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。
素养阐释
1.基于生物进化的证据,形成生物的进化与适应观。
2.针对生物的进化和适应,能通过观察、提问、设计、搜集和分析各种进化的证据、结果的交流讨论等科学探究活动,阐述丰富多彩的现存物种是由共同的祖先经过长期进化形成的。
自主预习 新知导学
一、生物具有共同的祖先
1.化石方面的证据
(1)化石:保存在地层中的古代生物的遗体或遗迹等,经过漫长的地质年代被矿物质填充、取代而逐渐石化形成的。
(2)种类:化石分为遗体化石、模铸化石、遗物化石和遗迹化石。
(3)化石在地层中的存在规律:不同的地质年代,生物明显不同。越是年代久远的化石,其生物的类型就越低等;越是在较近地质年代形成的地层里,越是能找到高等生物的化石。
(4)结论:化石记载着生物的特征和相关的地质年代信息,是生物进化历程的缩影。各种现存的生物是由共同的祖先进化而来的。
2.比较解剖学的证据
(1)同源器官:具有共同演化起源的器官称为同源器官。
(2)结论:不同生物同源器官的排列和结构组成具有一定的相似性,说明这些生物在进化上具有共同祖先。
3.胚胎学的证据
(1)证据:各类脊椎动物在胚胎发育早期都会出现鳃裂、脊索、背神经管和肛后尾,而且水生的鱼类和部分两栖类动物终生具有鳃裂,肛后尾是所有脊椎动物共有的特性。
(2)结论:脊椎动物之间有一定的亲缘关系,它们很可能由共同的祖先进化而来。
4.总结:化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同祖先。
二、生物具有许多共同特征
1.DNA分子方面的证据
(1)证据:人、黑猩猩、恒河猴与兔4种哺乳动物编码血红蛋白基因的DNA序列的碱基排列顺序相似程度非常高。
(2)结论:当今生物在DNA的结构与功能方面有许多共同特征。
(3)规律:编码蛋白质的基因的碱基组成差异越大,其编码的氨基酸序列差异也就越大,蛋白质的结构与功能差异也就越大;反之,蛋白质的结构与功能越相近。两种生物的亲缘关系越近,它们的形态结构及功能越相近,蛋白质的结构与功能也就越相近。
(4)运用DNA-DNA分子杂交技术比较不同生物DNA序列的相似性,进而判断不同生物的亲缘关系。
2.新陈代谢方面的证据
(1)证据:①绝大多数生物都是依靠有氧呼吸分解葡萄糖等有机物来供能的。②有氧呼吸释放能量以后,细胞利用ATP分子作为直接能源,为生物体提供直接能量。
(2)结论:不同生物之间具有共同的代谢特征。
3.总结:由细胞生物学和分子生物学等证据可见,当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。
【预习检测】
1.判断正误。
(1)古代生物所留下的足迹形成的化石属于模铸化石。(　　)
(2)较古老的地层中成为化石的生物较低等、较简单。(　　)
(3)中华龙鸟化石证明现存鸟类起源于现存爬行动物。(　　)
(4)同源器官是比较解剖学为生物进化提供的重要证据。(　　)
(5)人和鸡的早期胚胎都有鳃裂,说明人和鸡的共同祖先生活在水中。
(　　)
×
√
×
√
√
(6)不同种类的哺乳动物的前肢在形态上差别很大,说明这些哺乳动物不是由共同祖先进化来的。(　　)
(7)人编码血红蛋白的基因序列和黑猩猩的高度相似,说明人是由黑猩猩进化来的。(　　)
(8)比较不同生物蛋白质氨基酸序列和DNA碱基序列的相似性,都是分子生物学为生物进化提供的证据。(　　)
(9)不同生物有氧呼吸的场所不完全相同,说明生物不具有共同的祖先。
(　　)
×
×
√
×
2.下列关于化石在地层中分布规律的说法,正确的是(　　)。
A.在古老地层中形成化石的生物大多复杂
B.在古老地层中可以找到高等生物化石
C.在古老地层中形成化石的生物大多陆生
D.晚期地层中可以找到低等生物化石
答案:D
合作探究 释疑解惑
知识点一
生物具有共同的祖先
问题引领
1.图Z6-1-1为四种哺乳动物的前(上)肢骨骼比较示意图,回答下列问题。
图Z6-1-1
据图观察,人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手,它们在结构组成方面相同吗 这说明了什么 它们在形态方面一样吗 这又说明了什么
提示:人的上肢、猫的前肢、鲸的胸鳍和蝙蝠的翼手,它们在结构组成方面相同,说明人、猫、鲸和蝙蝠这些生物是由共同的原始祖先演化而来的。它们在形态方面不一样,体现了结构对功能的一种适应,说明了这些有共同祖先的生物生活在不同的环境中,向着不同的方向进化。
2.图Z6-1-2为人和其他几种脊椎动物不同时期胚胎的比较,据图可以看出,人和其他脊椎动物在胚胎发育初期,不仅外形像鱼,在结构上都有鳃裂和尾,这说明了什么 到了胚胎发育晚期,除鱼之外,人和其他脊椎动物的鳃裂都消失了,人的尾也消失了,这又说明了什么
图Z6-1-2
提示:这些生物都起源于共同的原始祖先,并且它们的共同祖先生活在水中。当生物不再需要某种结构的功能时,这种结构就会退化,比如鳃裂的退化消失。体现了生物对环境的一种适应,说明了生物是不断进化的。
归纳提升
1.化石是生物具有共同祖先的直接证据
(1)化石为什么能作为研究生物进化的证据
①利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。从动物的牙齿化石推测它们的饮食情况;从动物的骨骼化石推测其体型大小和运动方式;从植物化石推测它们的形态、结构和分类地位。
②化石记录着地球和生物进化的历史。
(2)化石揭示的进化规律
①已经发现的大量化石证据,证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
②越是年代久远的化石,其生物的类型就越低等;越是在较近地质年代形成的地层里,越是能找到高等生物的化石。还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。
2.比较解剖学证据
(1)解剖学为生物进化提供的最重要的证据是同源器官。
(2)同源器官是指起源相同,结构和部位相似,而形态和功能不同的器官。同源器官的存在,证明了凡是有同源器官的生物,都是由共同的原始祖先进化而来的,只是在进化的过程中,由于生活环境不同,同源器官适应了不同的生活环境,逐渐出现了形态和功能上的不同。
特别提醒 注意同源器官与同功器官的区别
同功器官是功能上相同,来源与基本结构不同的器官。例如蝶翼与鸟翼均为飞行器官,但蝶翼是膜质结构,由皮肤扩展形成,而鸟翼是由脊椎动物前肢形成的,内有骨骼外有羽毛。
3.胚胎学也为生物进化提供重要的证据
(1)一切高等动物的胚胎发育都是从一个受精卵开始的,说明高等生物起源于单细胞低等生物。
(2)胚胎发育早期有鳃裂,古代脊椎动物原始祖先生活在水中。
(3)人胚胎发育早期有尾,人是从有尾动物进化而来的。
(4)在胚胎发育过程中,高等动物胚胎发育阶段经历了低等动物胚胎发育阶段。
典型例题
蟒蛇外形上没有四肢,但它的体内还保留着后肢骨的残余结构,说明蟒蛇是起源于有四肢的动物。这属于生物进化的(　　)。
A.胚胎学证据
B.比较解剖学证据
C.生物学证据
D.古生物化石证据
答案:B
【变式训练】
下列各组器官在结构上相似的是(　　)。
A.人的手和蝙蝠的翼手
B.鱼的鳍和鲸的鳍
C.蝗虫的翅和家鸽的翼
D.猫的前肢和马的前肢
答案:D
解析:人的手和蝙蝠的翼手不属于同源器官,人的上肢和蝙蝠的翼手属于同源器官,A项错误。鱼的鳍和鲸的鳍结构不同,功能相同,属于同功器官,B项错误。昆虫的翅和鸟的翼结构不同,功能相同,属于同功器官,C项错误。猫的前肢和马的前肢起源相同,结构和部位相似,属于同源器官,D项正确。
知识点二
生物具有许多共同特征
问题引领
细胞色素c是细胞内参与某氧化还原反应的蛋白质,下表是10种生物的细胞色素c与人细胞色素c的氨基酸序列差异,请回答下列问题。
(1)表中所列生物,你认为哪种生物与人亲缘关系最近 哪种生物与人亲缘关系最远
提示:表格中黑猩猩与人的亲缘关系最近,幽门螺杆菌与人的亲缘关系最远。
(2)通过比较分析10种生物与人的细胞色素c的氨基酸序列差异,你发现了什么规律
提示:细胞色素c的氨基酸序列差异越小,生物亲缘关系越近。反之,亲缘关系越远。也就是说亲缘关系越近的生物,其蛋白质分子的相似性越多;亲缘关系越远的生物,其蛋白质分子的差别就越大。
归纳提升
判断生物亲缘关系的方法
(1)比较DNA
①DNA-DNA分子杂交技术
大致步骤:
②DNA分子测序技术:通过对比
不同生物
的基因序列,便可推断生物之间
的亲缘关系。
(2)比较蛋白质:通过比较不同生物
某蛋白质的氨基酸序列差异,也可
推断生物之间的亲缘关系。
典型例题
DNA-DNA分子杂交技术可比较不同生物DNA序列的相似性。将来自不同种生物的两条DNA单链进行杂交,两种生物的DNA分子碱基序列越相似,形成杂合双链区的部位就越多。某人用甲、乙、丙三种生物的DNA单链进行杂交实验,结果如图Z6-1-3所示。
图Z6-1-3
图Z6-1-4
据图判断,下列叙述正确的是(　　)。
A.游离的单链所对应的原物种DNA片段均不含遗传信息
B.游离区域的两条链控制合成的氨基酸序列一定不同
C.甲与乙的亲缘关系比甲与丙的亲缘关系远
D.甲与丙的亲缘关系比乙与丙的亲缘关系近
答案:C
解析:游离单链的存在是因为两种生物的DNA分子在该区域的碱基不能配对,无法形成杂合双链区,所对应的原物种DNA片段仍然含有遗传信息,A项错误。密码子具有简并性,所以虽然游离区域的两条链的碱基序列不同,但表达出的氨基酸序列可能相同,B项错误。形成杂合双链区的部位越多,说明这两种生物的亲缘关系越近,甲与乙形成的杂合双链区的部位比甲与丙的少,故甲与乙的亲缘关系比甲与丙的亲缘关系远,C项正确。甲与丙形成的杂合双链区的部位比乙与丙的少,所以甲与丙的亲缘关系比乙与丙的亲缘关系远,D项错误。
【变式训练】
根据所学知识,填写下面的空格。
在分子生物学方面,可以通过比较不同物种生物的DNA、基因序列、蛋白质来判断亲缘关系远近。比较DNA时,可通过　　　　　　　　　　技术了解两种生物基因组的相似程度,从而判断出它们之间亲缘关系的远近,了解两个物种的共同祖先生活在距今多远的年代里;由于　　　　　　技术的进步和普及,人们可直接对比不同物种的　　　　　　,从而推断出物种之间的进化关系。在蛋白质分子方面,如果两种生物由共同祖先分歧后经过的时间越长,它们的蛋白质　　　　　　　　就越大。因此,可以根据两种生物的相应蛋白质中观察到的差异大小来判断亲缘关系的远近。
答案:DNA-DNA分子杂交　DNA测序　基因序列　结构与功能差异
[素养提升]
用血清法鉴别亲缘关系的原理分析
1.辨析几个概念
(1)血清:血液凝固析出的淡黄色透明液体。
(2)抗原:引起生物体发生特异性免疫反应的外来物质。
(3)抗体:在抗原刺激下产生的能与特定抗原发生特异性结合的蛋白质。
2.原理
血清鉴别是一个经典的实验。其依据是不同动物之间的“抗原-抗体反应”:在生物体内或体外发生的抗原与相应抗体之间的特异性结合反应。抗原、抗体的结合会出现凝聚成团等现象。根据其沉淀的情况,来测定各种生物之间的亲缘关系。
3.基本做法(以推断动物和人的亲缘关系为例)
取人的血清作抗原→注入家兔体内→刺激家兔产生抗人血清的抗体→提取家兔抗人血清→分别与不同动物的血清反应→观察沉淀情况→推断被实验的动物与人之间的亲缘关系,沉淀愈多,与人的亲缘就愈近;反之,则愈远。示意图见图Z6-1-5。
图Z6-1-5
血清鉴别亦可应用于植物方面,一般取不同植物的蛋白质进行比较。其方法是用一种植物的蛋白质浸液注入兔(或其他动物)的体内,经过一定时间使兔的身体对此种蛋白质有反应后,即取出其血液制成血清;对另一种植物亦同样处理。再将两种血清混合,根据其沉淀反应,确定其亲缘关系。
红细胞表面存在多种能与相应抗体结合的蛋白质,从而发生凝集现象。科学家进行了如下免疫学实验:
实验一,提取健康家兔的血清与人的红细胞混合,红细胞不发生凝集现象;
实验二,用长臂猿的红细胞重复多次注射到实验一的家兔体内,再次提取家兔的血清与人的红细胞混合,红细胞凝集成细胞集团;
实验三,用实验二的家兔血清分别与其他7种动物的红细胞反应,其结果如下表。
家兔抗长臂猿红细胞血清与人及几种动物红细胞的反应强度
生物 反应强度/% 生物 反应强度/%
长臂猿 100 蜘蛛猴 97
大猩猩 87 狐猴 94
黑猩猩 82 食蚁兽 53
人 79 猪 46
请回答下列问题。
(1)实验二中长臂猿红细胞作为　　　　　　刺激家兔产生免疫反应。受到长臂猿红细胞刺激的家兔血清中存在　　　　　　　　　　　。
(2)设置实验一起到了对照作用,具体说明了　　　　　　　　。
(3)从免疫学角度看,实验二的实验结果表明人的红细胞与长臂猿红细胞 　 。
(4)表中每一种生物的红细胞都能与家兔的血清发生一定程度的反应,说明什么 　　 　　。
(5)根据表中数据判断,与长臂猿亲缘关系最近的动物是　　　　　　　,与长臂猿亲缘关系最远的灵长类动物是　　　　　　。
答案:(1)抗原　与长臂猿红细胞发生凝集反应的抗体
(2)正常家兔血清中没有与人红细胞发生凝集现象的抗体
(3)具有相同的蛋白质
(4)这些生物红细胞中的蛋白质与长臂猿红细胞中的蛋白质有一定的相似度,生物具有共同特征
(5)蜘蛛猴　人
解析:(1)对于家兔来说,长臂猿红细胞可以作为抗原刺激家兔产生免疫反应。家兔受到长臂猿红细胞的刺激后产生大量的抗体,抗体进入血清,与长臂猿红细胞发生凝集反应。
(2)人的红细胞相当于抗原,抗原能与相应的抗体发生凝集现象,而实验一中提取健康家兔的血清与人的红细胞混合,红细胞不发生凝集现象,说明家兔血清中没有与人红细胞发生凝集现象的抗体。
(3)长臂猿的红细胞相当于抗原,用长臂猿的红细胞重复多次注射到实验一的家兔体内,家兔会产生相应的抗体,再次提取家兔的血清与人的红细胞混合,人红细胞凝集成细胞集团。表明人的红细胞与长臂猿红细胞具有相同的蛋白质。
(4)表中每一种生物的红细胞都能与家兔的血清发生一定程度的反应,说明表中生物的红细胞中都含有与家兔血清抗体发生反应的蛋白质,这些生物红细胞中的蛋白质与长臂猿红细胞中的蛋白质有一定的相似度。
(5)蛋白质相同部分越多,反应强度越大,与长臂猿的亲缘关系越近,反之越远;表中属于灵长类的动物有大猩猩、黑猩猩、人、长臂猿、蜘蛛猴、狐猴,因此与长臂猿亲缘关系最远的灵长类动物是人。
课堂小结
本 课 结 束