一、自然选择与进化
化石为生物进化提供了证据,进化论已经普遍被人们接受;讲解动物化石形成的过程。
动物化石形成过程如下:
(1) 当动物死后落入水底时,形成化石过程就开始了; (2) 动物尸体上的肌肉开始糜烂,露出骨骼;
(3) 水带来了泥土和沙子,掩埋了这些骨骼;
(4) 接着,水渗进骨中,将无机盐沉淀在里面,就形成了化石;
(5) 沙或泥土继续堆积,慢慢地形成沉积物,如石灰岩,化石就保存在其中; (6) 某些岩石层又回到地面,在风或不的侵蚀下,露出了化石。
1、乔治·布丰(George Buffon,1717-1788),法国人,是第一个提出广泛而具体的进化学说的博物学家。布丰收集了不少有关自然科学的材料,编写了《博物学》。在书中,他提出了进化论点,认为物种是可变的,特别强调环境对生物的直接影响,当物种生存环境的改变,尤其是气候与食物性质的变化,可引起生物机体的改变。
2、拉马克(Jean-Baptiste de Lamarck,1744-1829)是法国伟大的博物学家,较早期的进化论者之一。于1778年出版了3卷集的《法国植物志》,这时,他已是一位有成就的植物学家,也是现代博物馆标本采集原理的创始人之一。他的代表作是《无脊椎动物系统》(1810)和《动物学哲学》(1809),在这两本巨著中拉马克提出了有机界发生和系统的进化学说。 “用进废退”:现存的生物,包括人类都是由其化物种变化而来的,现存的生物都有各自的祖先;物种的变异是一个连续的过程,自然界的它生物存在着由低级到高级、简单到复杂的一系列种类;物种进化的原因是生物本身存在着一种由低级向高级发展的力量。
3、达尔文(Charles Darwin,1809——1882)是英国著名生物学家。19岁,达尔文的家人把它送到剑桥(Cambridge)去学习神学,希望他成为一个乡村牧师,但是达尔文对自然历史的兴趣变得越加浓厚,完全放弃了对神学的学习。在剑桥(Cambridge)期间,达尔文结识了当时著名的植物学家亨斯洛(Henslow)和著名地质学家塞维克(Sedgwick),并接受了植物学和地质学研究的科学训练。1859年发表了《物种起源》一书,用大量的事实证明了生物变异的普遍性、变异与遗传的关系,提出了自下而上竞争和自然选择学说,系统地论述了物种形成的机制。该书的发表标志着现代生物进化理论的形成,引发了近代最重要的一次科学革命,因而达尔文被称为生物进化论的奠基人。 生物进化的原因:自然选择 二、进化与遗传
性状:我们知道,不同种类的生物有不同的形态特征、生理特性,就是同一种生物的不同个体在这些方面也会有所不同。这些特征,也就是生物体的形态特征或生理特性称为性状。 性状例举:高与矮,胖与瘦,有无酒窝等。性状成双存在,又称相对性状。 1、遗传现象:
生物体通过生殖产生子代,子代和亲代,子代和子代之间的性状都很相似,这种现象就是遗传。如性状与父母相同,或者与父母之一相同现象。用生物学的术语叙述遗传这一概念,遗传是指生物的性状传给后代的现象。
概念要点解释。
问题:具有遗传相似性的生物个体间是否存在性状差异性呢?
2、变异的现象:自然界普遍存在着遗传现象,每一种生物都能通过生殖细胞把性状传递给后代。但是,我们也知道,自然界中不存在两个完全一样的个体。子女与父母之间,兄弟姐妹之间,在相貌上总会有些差异。
生物的亲代与子代之间,以及子代的个体之间在性状上的差异,就叫做变异。同遗传现象一样,变异现象在生物界中也是普遍存在的。
问题1:每一个生物体都有许多性状,这些性状是如何传给后代的?
二、遗传物质的传递:
讲述:在了解人的生殖和发育过程时已经知道,每个人都是由受精卵发育形成的,而每个受精卵又是由卵细胞和精子融合而成的。即
从生殖发育的过程看,联系父母与子女的结构是生殖细胞。所以,我们可以说父母的性状是通过生殖细胞——卵细胞和精子传给后代的。同样,各种生物也是通过生殖细胞把性状传给后代的。 17世纪时,有学者认为在人的精子或卵子中有父母性状的缩影,使得由受精卵发育成的子代个体具有双亲的遗传性状。然而,随着显微镜的发明,人们并没有在人的精子或卵子中发现丝毫人的形象。
问题2:一个小小的生殖细胞,为什么能够担负起这么复杂的遗传功能呢?
问题3:遗传物质存在于细胞结构中的哪一部分? 1、染色体:
科学家在研究细胞时发现细胞核中有一种物质,这种物质很容易被碱性染料染成深色,因此,就将这种物质称为染色体。遗传物质就位于染色体上。科学家还发现各种生物的细胞中染色体的形态结构和数目是不同的。每种生物的染色体有自己独特的特点。
提问:人体的每一个体细胞的细胞核中都有这么多染色体,数一数,共是多少条?(46条)这46条染色体具有什么特点呢?
展示几种生物染色体的数目:不同生物染色体数目不同。
提问:从以上四种生物染色体的形态和数目我们可以看到什么?
分析:每一种生物的体细胞内都含有一定数量的染色体。因为遗传物质位于染色体上,所以染色体的数目必须维持恒定,才能保证生物遗传的稳定性。 结论: A、一种生物的体细胞中的染色体数目是一定的;
B、染色体在体细胞中成对存在;
C、不同种生物体细胞数量不同。
2、DNA是主要的遗传物质:
讲述:随着科学的发展,人们认识到染色体的主要成分是蛋白质和DNA。通过实验证明DNA是决定生物体的主要的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质,它能使亲代的性状在子代表现出来。那么,DNA为什么能起遗传作用呢?首先我们来学习DNA的结构。 DNA的双螺旋结构
(1)DNA是由两条向右盘旋的脱氧核苷酸链组成,构成有规则的双螺旋结构,折起来像一个“麻花”,拉直了又像一个长梯子。 (2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连结排列在分子的外侧,构成基本骨架。
(3)碱基排列在骨架的内侧,两链之间相对应的碱基只能通过氢键连结起来,并与主链(骨架)相配合,构成“梯子”的横档。 3、基因:
讲述:如果我们进一步研究,就会发现位于染色体上的遗传物质,可以分成许多小单位,每一个小单位控制着人体的一个具体的性
状。人的上眼睑有双眼皮、单眼皮,是由不同基因决定的。遗传物质中这些决定生物性状的小单位就叫做基因。
提问:基因和遗传物质之间有什么关系? 答:基因是遗传物质上的一个小单位。 提问:遗传物质和染色体具有什么关系? 答:遗传物质位于染色体上。 提问:基因和染色体具有什么关系? 答:基因也位于染色体上。
讲述:基因是染色体上遗传物质的小片段,所以基因也与染色体相同,在体细胞中成对存在,在生殖细胞中只有其中的一个。它们的关系可以这样表示:
成对的基因同成对的染色体一样,也是一个来自父亲,一个来自母亲。所以,后代同时具有父母双方的基因。 1、 基因是DNA分子上的片段 2、基因决定着各种生物的性状
思考:从基因的角度来解释孪生兄弟为什么会长得极其相似?
问:基因突变有何意义?
分析:基因突变是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原材料,是生物进化的内因,没有变异就没有进化,因而在生物进化中具有重要意义。
三、进化理论的发展:
讲述:同一物种不同个体细胞内的基因组成是有差异的,因此,每人表现出的性状也有所不同,所以,同一物种的生物群体中存在多种多样的基因。在代代相传的种族繁衍过程中,这些基因从亲代传递到子代并保持着相对的稳定性,同时也发生着某些变异。 通过科学实验表明,生物群体中不同的基因传递给子代的机会是有差异的,某些基因所控制的生物性状对环境的适应性较强,生物在激烈的生存竞争中,具有有利变异的个体,适应环境能力强,就能在斗争中取胜而生存下去,这就是适者生存,反之,不适者被淘汰,达尔文称之为自然选择。
达尔文的进化理论-----自然选择
自然界中的生物,经过激烈的生存斗争,适应环境的生存下来,不适应环境的被淘汰,这就是自然选择。适者生存,不适者被淘汰,所以目前在地球上生活的各种生物大多是适应环境的。自然界的环境有各种类型,不同类型的环境对生物的差异进行选择,形成了适应不同环境的生物,同时也产生了生物的多样性。
20世纪20年代后,随着遗传学研究的不断深入,人们开始从基因水平上来解释生物进化的原因,达尔文的进化理论不断的被修正,但至今还没有任何新的理论能完全取代它。 四、育种和优生: 1、杂种优势。
讲述:长期以来,人类应用人工选择和杂交育种等方法逐渐改良动物、植物的遗传性状,已取得了巨大的成功。绝大多数家养动物和栽培植物品种都是应用一定的技术陪育而成的。
举例:1、我国20世纪50年代推广杂交玉米,使玉米产量大幅度提高。
2、在畜牧业,人们将驴和马杂交,得到了比驴和马更健壮有力的骡。
说明:杂种的生命力比双亲强的现象,叫做杂种优势。
例如:“杂交水稻之父”。
2、转基因技术
讲述:随着生物学的发展,人类对基因的认识也越来越深入,人们设想用一些优良的基因组合起来,创造出一些有优良性状的新生物。这种完全按照人的意思重新组合基因的技术叫基因工程。
转基因技术是指利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中,改造生物的遗
传物质,使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。 新的基因工程提供了一种更直接改造动物、植物遗传物质的技术。例如:应用转基因技术,可使动物、植物按照人类的要求定向产生新的性状。
举例:1、转基因鼠。
2、世界上第一种转基因植物是一种含有抗生素药类抗体的烟草,1983年培育成
功。
3、世界上第一种转基因食品是1993年投放美国市场的转基因晚熟西红柿。 4、转基因绵羊能生产人的一种蛋白酶,而且利用转基因猪的器官进行人类器官移植
也已经列入科学家的探讨范围。
讨论:你赞成利用基因工程进行人类自身的遗传改良吗?为什么?
分析:第一种转基因生物问世,人类有关转基因技术和转基因食品的争论就从未停止。对转基因技术的主要担心有:含有抗虫害基因的食品是否会威胁人类健康;转基因产品对环境的影响;转基因产品是否会破坏生物多样性;转基因产品带来的伦理问题等等。
3、遗传病
讲述:禁止近亲结婚是我国婚姻法的规定。为什么将遗传病与婚姻法的规定联系起来?我们首先要了解什么是遗传病。
出示:先天性愚型病患者图
讲述:先天性愚型病是一种遗传病。这种病人的患病特征主要是天生智力低下,发育迟缓,坐、立、走都很晚,只会说“爸”、“妈”单音节词,有的缺少抽象思维的能力。这种疾病是天生的,但得这种病的孩子的父母可能是正常的。那么,患者患病的原因到底是什么?经过研究发现,患者的父母产生的生殖细胞中遗传物质发生变化,使患者一生下来就有这种疾病,这就是我们所说的遗传病。是由于患儿细胞中第21号染色体多了一条而引起的
遗传病:由于遗传物质发生变化引起的疾病为遗传病。
遗传病是遗传物质变化引起的,不具有传染性。目前,已经了解的人类遗传病有4000余种,如白化病、色盲、血友病等。其中一些遗传病直接影响患者的正常生活,甚至造成死亡。遗传病一般是无法治疗的。但是我们可以通过一定的措施减少遗传病的发生。这些疾病的患者给家庭带来了精神、经济负担,也对社会造成一定的影响。为提高整个民族的素质,我们应该尽量减少遗传病的发生。如何减少遗传病的发生? 读图:哪些亲戚属于近亲?
禁止
近亲结婚:
根据统计发现,近亲结婚,如表兄妹、表姐弟结婚,婚后所生子女遗传病发生的几率高于非近亲结婚。如白化病,近亲结婚子女患病的可能性是非近亲结婚子女患病可能性的13.5倍;全色盲,近亲结婚子女患病的可能性是非近亲结婚子女患病可能性的17.9倍。我们国家某地有一个山村,由于近亲结婚的人多,出现了许多傻子,被称为“傻子村”。
为提高整个民族的素质,也为了减少遗传病给家庭、个人带来的痛苦,我国婚姻法明确规定,禁止近亲结婚。表兄妹、表姐弟结婚是违反法律的行为,是不允许的。
隐性遗传病的近亲结婚和非近亲结婚的发病率:
隐形遗传病的发病率 表兄妹结婚发此病患者中
疾病名称 病率为非近亲表兄妹结婚
非近亲结婚 表兄妹结婚
结婚的倍数 所占%
色素性干皮肤 1:23 000 1:2 200 10.5 40 白化病 1:40 000 1:3 000 13.5 46 全色盲
黑蒙性白痴
1:73 000 1:310 000
1:4 100 1:8 600
17.5 35.5
53 70