高三復(fù)習(xí)學(xué)程變異與進(jìn)化

高三生物大單元整體學(xué)習(xí)學(xué)程第七單元變異與進(jìn)化班級(jí)：小組：姓名：第七單元變異與進(jìn)化——探究變異與進(jìn)化的實(shí)質(zhì)與應(yīng)用一、單元概述在生命的延續(xù)過(guò)程中，遺傳和變異是一對(duì)矛盾。由基因突變、基因重組和染色體變異引起的變異是可遺傳的?？蛇z傳的變異可能帶來(lái)生存和繁殖優(yōu)勢(shì)，有利于生物適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，而遺傳有利于有利變異的積累。在本單元的學(xué)習(xí)中，將會(huì)運(yùn)用觀察、比較、歸納、模型與建模等科學(xué)研究方法，體會(huì)科學(xué)理論在爭(zhēng)論中向前發(fā)展。在本單元的學(xué)習(xí)中，通過(guò)分析遺傳與變異、生物與環(huán)境、生物的多樣性和統(tǒng)一性的關(guān)系等，學(xué)會(huì)辯證思考生命的過(guò)程、結(jié)果和意義，進(jìn)而辯證地認(rèn)識(shí)自然和社會(huì)。通過(guò)深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，并辯證分析達(dá)爾文生物進(jìn)化論的巨大貢獻(xiàn)和局限性，確立正確的進(jìn)化觀。運(yùn)用變異和進(jìn)化的觀念指導(dǎo)健康生活和育種實(shí)踐，參與癌癥防治、抗生素使用等社會(huì)議題的討論。二、單元要素（一）單元內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)概念3遺傳信息控制生物性狀,并代代相傳3.3由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的生物變異概念4生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果4.1地球上的現(xiàn)存物種豐富多樣,它們來(lái)自共同祖先4.2適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果（二）本單元包括基因突變、基因重組、染色體變異、達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論?？疾橹卦诟拍罾斫馀c實(shí)際問(wèn)題的解決，對(duì)基因重組及其意義、基因突變的特征和原因、生物的進(jìn)化的要求是理解所列知識(shí)和其他相關(guān)知識(shí)之間的聯(lián)系和區(qū)別，并能在較復(fù)雜的情境中綜合運(yùn)用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)，試題設(shè)計(jì)重點(diǎn)體現(xiàn)考查學(xué)生的科學(xué)思維過(guò)程；而進(jìn)化部分的基因頻率的計(jì)算是難點(diǎn)之一，但較少以獨(dú)立的非選題出現(xiàn)，而常作為選擇題的一個(gè)選項(xiàng)分析。試卷分值題型核心知識(shí)核心素養(yǎng)2022山東T22單選基因突變科學(xué)思維—通過(guò)分析題干，了解基因突變可導(dǎo)致蛋白質(zhì)的表達(dá)可能發(fā)生改變，引起性狀的變化2020山東T62單選染色體結(jié)構(gòu)的變異；染色體數(shù)目的變異科學(xué)思維—通過(guò)分析分裂過(guò)程中染色單體連接在一起，形成“染色體橋”，導(dǎo)致染色體的數(shù)目和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，解釋性狀發(fā)生改變的原因2020山東T173不定項(xiàng)基因突變科學(xué)思維—通過(guò)分析家族系譜圖，推測(cè)患者的發(fā)病原因，進(jìn)而通過(guò)分析電泳條帶確定是否是發(fā)生了基因突變2020山東T203不定項(xiàng)基因突變科學(xué)思維—通過(guò)分析菌種是否正常發(fā)育為菌落，推測(cè)兩菌種之間的相互影響（三）單元學(xué)習(xí)目標(biāo)1.構(gòu)建思維導(dǎo)圖，初步建立可遺傳變異與進(jìn)化、生產(chǎn)生活的聯(lián)系；說(shuō)明可遺傳變異及進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論解釋物種的形成。2.借助遺傳定律分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證變異的類型；分析變異和進(jìn)化原理在人工育種中的應(yīng)用，根據(jù)需求設(shè)計(jì)育種方案。3.從與生產(chǎn)生活的聯(lián)系角度拓展變異與進(jìn)化單元結(jié)構(gòu)體系，指導(dǎo)健康生活與育種實(shí)踐，參與癌癥防治、抗生素使用、生物多樣性保護(hù)等社會(huì)議題的討論。（四）單元學(xué)習(xí)計(jì)劃學(xué)習(xí)階段主要學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)時(shí)安排整體建構(gòu)構(gòu)建單元思維導(dǎo)圖，通過(guò)識(shí)圖區(qū)分三種可遺傳變異，計(jì)算基因頻率，用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論說(shuō)明物種形成過(guò)程2學(xué)時(shí)探究遷移設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證變異類型，設(shè)計(jì)育種方案，解釋變異和進(jìn)化原理的應(yīng)用實(shí)例2學(xué)時(shí)拓展過(guò)關(guān)搜集資料說(shuō)明遺傳學(xué)手段在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，單元過(guò)關(guān)，運(yùn)用進(jìn)化觀念分析癌癥防治、抗生素使用、保護(hù)生物多樣性等生活實(shí)例2學(xué)時(shí)（五）單元學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)階段資源類別（課件、微課、素材、資源包（視頻、音頻、圖片）、習(xí)題、教案）資源分層（A、B、C、T）整體建構(gòu)活動(dòng)2三種可遺傳變異拓展視頻活動(dòng)2染色體組拓展視頻活動(dòng)3自交與自由交配的區(qū)別拓展素材活動(dòng)4舌尖上的進(jìn)化史拓展素材TTTT探究遷移活動(dòng)5生物遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)拓展素材活動(dòng)6各國(guó)育種新研究成果拓展素材TT拓展過(guò)關(guān)單元拓展雄性不育水稻拓展素材單元過(guò)關(guān)題目拓展TT（六）單元學(xué)習(xí)目標(biāo)追求三、單元學(xué)習(xí)內(nèi)容（一）整體建構(gòu)變異與進(jìn)化——探究可遺傳變異與生物進(jìn)化的關(guān)系了解可遺傳變異1859年，達(dá)爾文提出了轟動(dòng)世界的生物進(jìn)化理論，但是，他自己也清楚地認(rèn)識(shí)到，關(guān)于生物的進(jìn)化，還有許多問(wèn)題沒有解決，比如不能科學(xué)的解釋遺傳和變異的本質(zhì)。隨著生物科學(xué)的發(fā)展，關(guān)于遺傳和變異的研究，已經(jīng)從性狀水平深入到基因水平，人們逐漸認(rèn)識(shí)到遺傳和變異的本質(zhì)。遺傳學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)理論運(yùn)用到生物進(jìn)化的研究，使得人類對(duì)進(jìn)化的解釋逐漸接近本質(zhì)。那么遺傳與變異之間有什么關(guān)系？我們所說(shuō)的可遺傳變異實(shí)質(zhì)是什么？變異對(duì)進(jìn)化又存在什么意義呢？【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.圍繞變異類型及生物進(jìn)化過(guò)程構(gòu)建思維導(dǎo)圖，說(shuō)出可遺傳變異在進(jìn)化上的意義及與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。2.辨別三種可遺傳變異，通過(guò)計(jì)算基因頻率判斷種群基因庫(kù)的變化，闡明變異和自然選擇對(duì)生物進(jìn)化的意義。3.用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論解釋物種形成過(guò)程，建立生物的進(jìn)化和適應(yīng)觀?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)】學(xué)習(xí)活動(dòng)1：構(gòu)建變異與進(jìn)化思維導(dǎo)圖以可遺傳變異、自然選擇與物種形成為主線構(gòu)建思維導(dǎo)圖，嘗試構(gòu)建遺傳變異原理與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。學(xué)習(xí)活動(dòng)2：辨析可遺傳變異的類型許多人類遺傳病都是由可遺傳變異引起的，如鐮狀細(xì)胞貧血、囊性纖維病、貓叫綜合征、21三體綜合征等。這些遺傳病的發(fā)生機(jī)制分別屬于哪些類型的可遺傳變異？這些變異的本質(zhì)是什么？讓我們一起研究可遺傳變異的機(jī)制，用科學(xué)守護(hù)基因、維護(hù)健康。1.（1）物種的穩(wěn)定取決于染色體數(shù)目穩(wěn)定。生物如果丟失或增加一條或幾條染色體就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重疾病甚至死亡。而雄蜂是由卵細(xì)胞發(fā)育來(lái)的，其體細(xì)胞的染色體數(shù)目減少了一半，但仍能正常生活。根據(jù)這一現(xiàn)象概括染色體組的概念，嘗試區(qū)分單體、單倍體。（2）人是二倍體，體細(xì)胞中有2個(gè)染色體組，共46條染色體，所以人的染色體組成可以記做2N=46。判斷下列細(xì)胞的染色體組數(shù)，并類比寫出它們的染色體組成?！究偨Y(jié)】染色體組數(shù)的判斷方法。2.判斷下圖分別屬于哪種可遺傳變異，并總結(jié)變異類型的判斷方法。【總結(jié)】項(xiàng)目基因突變基因重組(除基因工程)染色體結(jié)構(gòu)變異鏡檢結(jié)果變異實(shí)質(zhì)適用范圍生物種類生殖類型變異結(jié)果學(xué)習(xí)活動(dòng)3：計(jì)算種群基因頻率1.若家蠅的長(zhǎng)翅(T)對(duì)殘翅(t)為顯性,長(zhǎng)肢(R)對(duì)短肢(r)為顯性,在隨機(jī)交配后,表現(xiàn)型比例為長(zhǎng)翅長(zhǎng)肢63%、長(zhǎng)翅短肢21%、殘翅長(zhǎng)肢12%、殘翅短肢為4%,則基因型為__RR和ttRR的個(gè)體所占的比例分別是多少？2.調(diào)查發(fā)現(xiàn)，某昆蟲種群中AA和aa的基因型頻率分別為2%和90%，使用殺蟲劑后，該種群中AA和aa的基因型頻率分別為80%和2%，通過(guò)計(jì)算判斷該昆蟲種群是否進(jìn)化，寫出遺傳平衡的種群需滿足的條件。3.在非洲人群中，每10000人中有1人患囊性纖維原瘤，該病屬常染色體遺傳。一對(duì)健康夫婦生有一患病的孩子，此后，該婦女與另一健康男性再婚，他們?nèi)羯⒆?，患此病的概率是多少？【總結(jié)】基因頻率計(jì)算方法【拓展】若時(shí)間單位為年,在某年時(shí),甲種群AA、Aa和aa的基因型頻率分別為10%、30%和60%,則此時(shí)A基因頻率是多少？現(xiàn)假設(shè)甲種群所生存的環(huán)境發(fā)生了一種新的變化,使得生存能力AA=Aa>aa,其中aa個(gè)體每年減少10%,而AA和Aa個(gè)體每年均增加10%,則下一年時(shí)種群中的aa的基因型頻率約為多少？那該種群會(huì)不會(huì)發(fā)生進(jìn)化呢？學(xué)習(xí)活動(dòng)4：解釋生物進(jìn)化過(guò)程1.地球上現(xiàn)存的生物有共同的祖先，那現(xiàn)存生物的多樣性和適應(yīng)性是如何形成的呢？以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對(duì)生物進(jìn)化提供了科學(xué)的解釋。歸納達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容，說(shuō)出自然選擇學(xué)說(shuō)的意義和局限性。2.近些年，隨著抗生素的人均用量增多，細(xì)菌耐藥率也逐年提高。耐藥性一旦產(chǎn)生，藥物的治療作用就明顯下降。為探究抗生素對(duì)細(xì)菌的選擇作用，科研人員做了如下實(shí)驗(yàn):步驟一:取少量含金黃色葡萄球菌的培養(yǎng)液，均勻涂在培養(yǎng)基平板上，再放上4片含有青霉素的圓形濾紙片，在無(wú)菌且適宜條件下培養(yǎng)12~16h，濾紙片周圍出現(xiàn)抑菌圈（如圖）。測(cè)量并記錄抑菌圈的直徑并取平均值，記為N1。步驟二:從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細(xì)菌，接種到液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后重復(fù)上述步驟，培養(yǎng)至第五代。測(cè)量并記錄每一代抑菌圈直徑的平均值（N2~N5）。請(qǐng)思考并回答以下問(wèn)題:（1）細(xì)菌的耐藥性變異是如何產(chǎn)生的？細(xì)菌耐藥率逐年提高的原因是什么（2）根據(jù)抑菌圈大小可判定藥物的抑菌效果，抑菌圈越小，那抑菌作用會(huì)有什么改變？隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加，抑菌圈的直徑會(huì)發(fā)生什么變化？（3）人類不斷研發(fā)新的抗生素，細(xì)菌對(duì)新藥的耐藥性也在不斷提高，甚至出現(xiàn)了無(wú)藥可治的“超級(jí)細(xì)菌”。請(qǐng)用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論觀點(diǎn)解釋“超級(jí)細(xì)菌”出現(xiàn)的原因是什么？【總結(jié)】根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論歸納總結(jié)新物種的形成機(jī)制。（二）探究遷移變異與進(jìn)化應(yīng)用變異、進(jìn)化原理人工培育新品種變異的相對(duì)性細(xì)胞分裂中染色體的平均分配和DNA復(fù)制的精確性都是相對(duì)的，偶爾也會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤;對(duì)個(gè)體來(lái)說(shuō)，“錯(cuò)誤”帶來(lái)的后果有時(shí)是災(zāi)難性的;但從整體和長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,“錯(cuò)誤”可能讓生物形成新的適應(yīng)性特征,“錯(cuò)誤”造成的突變?yōu)檫M(jìn)化提供了原材料。嘗試辯證地分析生命的過(guò)程、結(jié)果和意義，進(jìn)而辯證地認(rèn)識(shí)自然和社會(huì)?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.說(shuō)出三種可遺傳變異的特點(diǎn)和生物進(jìn)化的過(guò)程，闡明變異和自然選擇對(duì)生物進(jìn)化的意義。2.分析變異本質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究變異類型，應(yīng)用變異和進(jìn)化原理培育新品種。3.運(yùn)用遺傳與變異的觀點(diǎn)，解釋常規(guī)遺傳學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，形成合理使用科學(xué)技術(shù)造福人類的意識(shí)?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)】學(xué)習(xí)活動(dòng)5：實(shí)驗(yàn)探究變異類型幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖所示。(1)圖示果蠅發(fā)生的變異類型是什么？(2)白眼雌果蠅(XrXrY)最多能產(chǎn)生哪四種類型的配子？若該果蠅與紅眼雄果蠅(XRY)雜交，那么推斷子代中紅眼雌果蠅的基因型是什么？(3)用紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)為親本雜交，在F1群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅(記為“M”)。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能：第一種是環(huán)境改變引起表型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時(shí)X染色體不分離。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的雜交實(shí)驗(yàn)，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期結(jié)果。學(xué)習(xí)活動(dòng)6：應(yīng)用變異、進(jìn)化原理培育新品種1.我國(guó)是最早養(yǎng)殖和培育金魚的國(guó)家。金魚的祖先是野生鯽魚。在飼養(yǎng)過(guò)程中，野生鯽魚產(chǎn)生基因突變，人們選擇喜歡的品種培養(yǎng)，并進(jìn)行人工雜交。例如，將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到了五花魚；將朝天眼和水泡眼的金魚雜交，得到了朝天泡眼。正是因?yàn)榛蛲蛔?、基因重組以及人工選擇，才會(huì)出現(xiàn)色彩斑斕、形態(tài)各異的金魚，極大地豐富了人們的生活。思考：（1）有實(shí)驗(yàn)證明，任何一種金魚都可以與野生鯽魚雜交，其后代都能正常繁殖。這說(shuō)明金魚與野生鯽魚之間存在什么關(guān)系？（2）金魚的性別決定類型是XY型。金魚育種者培育了名為“藍(lán)劍”的新品種，只有雄魚表現(xiàn)出該品種特有的性狀，經(jīng)檢測(cè)該品種雄魚性染色體組成為XXY“藍(lán)劍”新品種的產(chǎn)生屬于哪一種變異類型？你能分析其產(chǎn)生的原因嗎？2.普通小麥?zhǔn)悄壳笆澜绺鞯卦耘嗟闹匾Z食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過(guò)程，如圖所示(其中A、B、D分別代表不同物種的一個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組均含7條染色體)。在此基礎(chǔ)上，人們又通過(guò)雜交育種培育出許多優(yōu)良品種。回答下列問(wèn)題:(1)在普通小麥的形成過(guò)程中，雜種一是高度不育的，原因是什么？已知普通小麥?zhǔn)请s種二染色體加倍形成的，多倍體普通小麥體細(xì)胞中有多少條染色體？一般來(lái)說(shuō)，與二倍體相比，多倍體的優(yōu)點(diǎn)是哪些？(2)若要用人工方法使植物細(xì)胞染色體加倍，可采用的方法是什么？(3)現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)普通小麥品種(純合體)，甲的表現(xiàn)型是抗病易倒伏，乙的表現(xiàn)型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得抗病抗倒伏且穩(wěn)定遺傳的新品種，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路?！究偨Y(jié)】實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某變異性狀是否為可遺傳變異的基本方法（三）拓展過(guò)關(guān)變異與進(jìn)化——拓展體系過(guò)關(guān)檢測(cè)遺傳變異的應(yīng)用可遺傳變異引發(fā)人類遺傳病的同時(shí)，也可以造福人類，比如作物育種、產(chǎn)量提高等等方面?？蛇z傳變異在新品種培育方面提供了多方面的理論依據(jù)，例如水稻的培育。中國(guó)水稻育種經(jīng)歷了多次改進(jìn)，從水稻矮化育種一直到綠色超級(jí)稻培育。中國(guó)水稻產(chǎn)量不斷提高，品質(zhì)不斷提升。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.從變異和進(jìn)化原理在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用角度，拓展變異與進(jìn)化的單元結(jié)構(gòu)體系。2.運(yùn)用變異和進(jìn)化原理解釋生物的多樣性和適應(yīng)性的形成，分析人類活動(dòng)對(duì)生物多樣性的影響。3.運(yùn)用進(jìn)化觀念指導(dǎo)健康生活，參與癌癥防治、抗生素使用、保護(hù)生物多樣性等社會(huì)議題的討論?！締卧卣埂咳惦s交稻的研究我國(guó)雜交水稻之父袁隆平于1964年率先提出通過(guò)培育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢復(fù)系的三系法途徑來(lái)培育雜交水稻。不育系的花粉不育，這種雄性不育由細(xì)胞質(zhì)基因(ms)控制，不育系為生產(chǎn)大量雜交種子提供了可能性。保持系能保持不育系的細(xì)胞質(zhì)雄性不育性，其細(xì)胞質(zhì)基因(Ms)正?？捎?，能夠自交結(jié)實(shí)，借助保持系來(lái)繁殖不育系?；謴?fù)系(代號(hào)R)含有能恢復(fù)細(xì)胞質(zhì)雄性不育性的核基因——恢復(fù)基因(Rf)，與不育系雜交產(chǎn)生的三系雜交稻正?？捎揖哂须s種優(yōu)勢(shì)，即用恢復(fù)系給不育系授粉來(lái)生產(chǎn)雄性恢復(fù)且有優(yōu)勢(shì)的雜交稻。1、水稻的育性由一對(duì)等位基因M、m控制，基因型為MM和Mm的個(gè)體可產(chǎn)生正常的雌、雄配子，基因型為mm的個(gè)體只能產(chǎn)生正常的雌配子，表現(xiàn)為雄性不育，基因M可使雄性不育個(gè)體恢復(fù)育性。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技