第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（第2课时）
教学目标
1．阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵。
2．运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
3．阐明自然选择对种群基因频率的影响。
4．说明隔离在物种形成中的作用。
教学重难点
【教学重点】
1．种群、物种、基因频率、隔离等概念。
2．变异、选择和隔离在生物进化中的作用。
【教学难点】
1．自然选择对种群基因频率变化的影响。
2．隔离在物种形成中的作用。
教学过程
一、导入新课
复习导入：从上节课大家已经知道，自然界种群的基因频率变化是必然的。能说明原因吗？变异对生物进化会产生何种影响？引出变异和自然选择对种群基因频率的影响。
二、讲授新课
（一）种群基因组成的变化
4．种群基因频率的变化
在三种可遗传的变异来源中，基因突变和染色体变异可以统称为突变。
教师提问：生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？
教师展示资料：例如，果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？（学生通过计算得出：2.6×107个，种群中突变的数很大）
教师提出问题：基因突变一定是有利或有害的吗？
教师展示某海岛上残翅和无翅的昆虫图片和资料，引导学生总结得出：基因突变的有利或有害是取决于环境的。
师生共同总结：种群中突变的特点：突变数很大、随机、不定向；种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向。构建模型：突变→新的等位基因→通过基因重组产生多种基因型→种群中出现大量的可遗传变异→变异是不定向的。
教师提出问题：突变和重组都是随机的、不定向的，种群中基因频率的改变是否也是不定向的呢？引出后续内容。
5．自然选择对种群基因频率变化的影响
教师布置学生阅读教材P112~113“探究自然选择对种群基因频率的影响”的内容，根据问题，作出假设，并通过数学方法来进行探究，完成表格。
教师提出问题：在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？（变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。）
师生共同总结得出：自然选择使基因频率定向改变。
教师提出问题：在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？（天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因。）
师生共同构建模型：变异是不定向的→定向的自然选择使得种群中的不利变异被淘汰，有利变异逐渐激烈→种群基因频率发生定向改变→生物朝一定方向缓慢进化。
教师总结：在自然选择的作用下，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。
（建议下载使用视频：【知识解析】实验：模拟保护色的形成过程）
6．探究抗生素对细菌的选择作用
（1）教学组织
①教师提前查阅资料，并通过预实验掌握所用抗生素的最适浓度。
②合理安排实验进程，包括培养基的用量、接种时间、摇菌时间等。
③前期的准备工作，如培养基的配置、灭菌、倒平板，抗生素溶液和抗生素纸片的制备等，由学生课外分组完成，并用照片或视频记录准备过程。在实验课进行过程中，让做准备工作的同学进行汇报。
（2）操作方法
按照教材的步骤进行操作，需要注意以下几点：
①放置抗生素纸片时需要一步到位，避免在培养基上移动纸片；
②尽量让学生在超净工作台上操作，注意无菌操作的规范性；
③学生操作时应戴好口罩，避免感染；
④实验结束后，应将耐药菌以及用过的培养基、纸片、镊子、涂布器、滴管、棉签等进行灭菌处理；
⑤如果同时做多种抗生素的实验或某种抗生素多个浓度的实验，每次使用镊子时，都要清洗镊子并在酒精灯火焰上灼烧，防止抗生素污染。
三、课堂反馈
1．在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，并把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是（ B ）
A．突变和基因重组是定向的
B．自然选择会改变种群的基因频率
C．特殊的变异类型都是不利的
D．不产生变异的生物才能生存
2．某岛屿上存在着桦尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是（ C ）
A．灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入
B．工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾
C．自然选择作用
D．人工选择的作用
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲，教师边板书，或通过课件展示。
课件27张PPT。第3节 种群基因组成的变化与物种的形成第6章 生物的进化（第2课时）一、导入新课 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变化。 达尔文曾明确指出，可遗传的变异提供了生物进化的原材料。 可遗传变异是怎么产生的呢？一、导入新课变异不可遗传变异可遗传变异基因突变基因重组染色体变异 基因突变和染色体变异统称为突变。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化4．种群基因频率的变化 思考：生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？二、讲授新课（一）种群基因组成的变化4．种群基因频率的变化 例如，果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变率都是10－5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2×1.3×104 × 10－5个体× 108种群=2.6 ×107 （个）二、讲授新课（一）种群基因组成的变化4．种群基因频率的变化 基因突变一定是有利或有害的吗？取决于生物的生存环境。某海岛上残翅和无翅的昆虫二、讲授新课（一）种群基因组成的变化4．种群基因频率的变化基因重组突变新的等位基因多种多样的基因型种群中出现大量可遗传的变异变异是不定向的二、讲授新课（一）种群基因组成的变化4．种群基因频率的变化 突变和重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因
频率的改变是否也是不定向的呢？二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响自然选择可以使种群的基因频率定向改变。问题：桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？
假设：根据前面所学知识的你能做出假设吗？长满地衣的树干上的桦尺蛾黑色树干上的桦尺蛾二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响 1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低 按照种群中浅色（ss）个体每年减少10%，黑色个体（S_）
每年增加10%计算：二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响 思考：在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。自然选择使基因频率定向改变。思考二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？ 天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因。思考二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响变异是不定向的自然选择定向不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化 在自然选择的作用下，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。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化5．自然选择对种群基因频率变化的影响原因：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因。结果：使基因频率定向改变。 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。二、讲授新课【知识解析】实验：模拟保护色的形成过程。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用目的要求 通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤①培养皿分区、标号。③将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放在平板的不同位置。②涂布平板。①②③④二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用实验步骤④将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12~16 h。 ⑥从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养。重复步骤②~⑤。⑤观察细菌的生长状况。是否有抑菌圈？测量、记录。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用结果分析①你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用结果分析②在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？ 在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。二、讲授新课（一）种群基因组成的变化6．探究抗生素对细菌的选择作用结果分析③滥用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。三、课堂反馈1．在一次大风暴后，有人搜集了100只受伤的麻雀，并把它们饲养起来，结果活下来64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型特殊的，下列有关叙述正确的是（ ）
A．突变和基因重组是定向的
B．自然选择会改变种群的基因频率
C．特殊的变异类型都是不利的
D．不产生变异的生物才能生存B三、课堂反馈2．某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这些变化产生的原因是（ ）
A．灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入
B．工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾
C．自然选择作用
D．人工选择的作用C四、课堂小结再见
