第25課時(shí)生物進(jìn)化的證據(jù)[目標(biāo)導(dǎo)讀]1.結(jié)合抗原—抗體反應(yīng)原理，理解生物進(jìn)化的免疫學(xué)證據(jù)。2.分析DNA和蛋白質(zhì)的分子性質(zhì)，理解生物進(jìn)化的分子生物學(xué)證據(jù)。[重難點(diǎn)擊]1.抗原—抗體反應(yīng)原理。2.DNA—DNA雜交技術(shù)。一免疫學(xué)證據(jù)閱讀教材P104內(nèi)容，完善家兔抗血清實(shí)驗(yàn)，完成下面的思考。1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^血清蛋白的免疫反應(yīng)了解某種生物與其他幾種生物的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。2．實(shí)驗(yàn)原理(1)每種動(dòng)物的血清中都含有一系列獨(dú)特的蛋白質(zhì)。如果把一種動(dòng)物的血清(抗原)注射到另一種動(dòng)物的體內(nèi)，這種動(dòng)物的免疫系統(tǒng)將產(chǎn)生特定的抗體攻擊這些抗原，所以血清中存在著大量的抗體。(2)當(dāng)家兔抗血清(含有抗人血清蛋白的抗體)與某種動(dòng)物的血清混合時(shí)，會(huì)發(fā)生抗原－抗體反應(yīng)而形成沉淀，不同種動(dòng)物的血清產(chǎn)生的沉淀數(shù)量不同。根據(jù)抗原－抗體反應(yīng)原理，可知這些動(dòng)物血清中一定含有和人相似的血清蛋白。反應(yīng)越強(qiáng)烈，沉淀形成就越多，說明該動(dòng)物的血清蛋白與人類的越相似，與人類的親緣關(guān)系就越近。3．實(shí)驗(yàn)過程(如圖)4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果動(dòng)物種類反應(yīng)強(qiáng)度人100%黑猩猩97%大猩猩92%長臂猿79%狒狒75%蜘蛛猴58%狐猴37%食蟻獸17%豬8%5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論：通過表格中的數(shù)據(jù)可以看出，不同動(dòng)物的血清蛋白與家兔抗血清的反應(yīng)強(qiáng)度不同，由此可以判斷這些動(dòng)物與人類的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。數(shù)據(jù)表明，黑猩猩與人類的親緣關(guān)系最近。歸納提煉如果想通過血清蛋白的免疫反應(yīng)了解某種動(dòng)物與其他幾種動(dòng)物的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，可以將這種動(dòng)物的血清注射到另外一種動(dòng)物體內(nèi)，這種注射了血清的動(dòng)物就會(huì)產(chǎn)生抗血清，然后用這種抗血清分別與其他幾種動(dòng)物的血清混合，根據(jù)免疫反應(yīng)的強(qiáng)烈程度即可了解該種動(dòng)物與其他幾種動(dòng)物之間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近?；顚W(xué)活用1．下列關(guān)于家兔抗血清實(shí)驗(yàn)的敘述中，不正確的是()A．將人的血清蛋白注入家兔體內(nèi)以后，會(huì)發(fā)生免疫反應(yīng)，人的血清蛋白相當(dāng)于抗原B．根據(jù)其他動(dòng)物的血清蛋白與家兔抗血清發(fā)生反應(yīng)的強(qiáng)烈程度可以判斷它們與人類親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近C．家兔抗血清與血清蛋白會(huì)發(fā)生特異性結(jié)合D．因?yàn)楹谛尚傻难宓鞍着c人的完全一樣，所以黑猩猩的血清蛋白與家兔抗血清的反應(yīng)強(qiáng)度最高答案D解析人的血清蛋白相當(dāng)于抗原，注射到家兔體內(nèi)以后會(huì)發(fā)生免疫反應(yīng)，在家兔的血清中會(huì)產(chǎn)生與血清蛋白發(fā)生特異性結(jié)合的抗體。因?yàn)槠渌麆?dòng)物與人類有共同的祖先，所以它們的血清蛋白與人類血清蛋白有相似之處，當(dāng)兔的抗血清與它們的血清混合以后，會(huì)發(fā)生不同強(qiáng)度的反應(yīng)，反應(yīng)越強(qiáng)烈，說明某動(dòng)物的血清蛋白與人類血清蛋白越相似，該動(dòng)物與人類親緣關(guān)系越近。黑猩猩的血清蛋白與人類的差別最小，所以相比其他動(dòng)物它與家兔抗血清反應(yīng)最強(qiáng)烈，但是這種反應(yīng)強(qiáng)度并非100%，表明黑猩猩的血清蛋白與人類血清蛋白有一定的差異，并非完全一樣。二分子生物學(xué)證據(jù)閱讀教材P105～106，完成在進(jìn)化方面三種分子生物學(xué)證據(jù)的探索。1．比較DNA(1)技術(shù)方法：DNA—DNA雜交技術(shù)。(2)技術(shù)原理：DNA在較高溫度下不穩(wěn)定，規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)會(huì)被打開而變成兩條多核苷酸單鏈。而在降溫以后互補(bǔ)的多核苷酸單鏈又會(huì)重新螺旋。如果先將不同生物的DNA加熱打開，然后將不同生物的多核苷酸單鏈混合在一起，不同生物的DNA單鏈就會(huì)發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)。凡是互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)組成DNA雙鏈，相同的堿基序列就仍然是游離的DNA單鏈。如果不同生物的DNA單鏈發(fā)生堿基配對(duì)的序列越多，說明這兩種生物的遺傳信息越相似，它們的親緣關(guān)系也就越近。(3)技術(shù)操作流程①制備單一DNA片段。②將DNA片段加熱制成單鏈。③將兩種生物的DNA單鏈混合后進(jìn)行分子雜交?！苤鸩嚼鋮s，來自不同物種的DNA單鏈可能發(fā)生互補(bǔ)配對(duì)。⑤測(cè)定雜種DNA的熔解溫度(Tm)，了解兩種DNA的相似程度。(4)意義：通過DNA—DNA雜交技術(shù)可以了解兩種生物基因組的相似程度，從而判斷出它們之間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，了解兩個(gè)物種的共同祖先生活在距今多遠(yuǎn)的年代里。2．基因序列比較(1)技術(shù)方法：DNA測(cè)序技術(shù)。(2)技術(shù)原理：比較不同物種的基因序列可以更直觀、更有力地說明兩種生物之間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，如果基因序列越相似，則說明兩種生物的遺傳信息越相似，它們的親緣關(guān)系就越近。(3)從教材P106表7－2中可以看出，人類與猩猩的血紅蛋白基因序列相似程度最高，表明猩猩與人類的親緣關(guān)系較近。3．比較蛋白質(zhì)(1)原理：蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，是生物性狀的直接表現(xiàn)者。所以可以比較同一蛋白質(zhì)中不同氨基酸的數(shù)量來得知不同生物的遺傳信息的相似程度。如果兩種生物由共同祖先分歧后經(jīng)過的時(shí)間越長，它們的蛋白質(zhì)發(fā)生改變的可能性就越大。(2)實(shí)例：細(xì)胞色素c是細(xì)胞質(zhì)中與呼吸作用有關(guān)的一種蛋白質(zhì)，其功能是傳遞電子。人類的細(xì)胞色素c包含112個(gè)氨基酸。與人類的細(xì)胞色素c相比較，黑猩猩與人類完全一樣，恒河猴僅有一個(gè)氨基酸不同，而雞卻有13個(gè)氨基酸不同(如下表)。不同生物細(xì)胞色素c中氨基酸的比較物種與人類細(xì)胞色素c相比，氨基酸的差異數(shù)黑猩猩0恒河猴1鯨10雞13金槍魚21小麥35從表格中可以看出，黑猩猩的細(xì)胞色素c與人的氨基酸完全一樣，所以黑猩猩與人的親緣關(guān)系最近，而小麥的與人的氨基酸相差最多，表明小麥與人類的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。歸納提煉1．DNA—DNA雜交技術(shù)DNA—DNA雜交技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用，比如親子鑒定，就是將親代和子代的DNA雙鏈先打開，然后降溫使兩個(gè)人的DNA單鏈重新互補(bǔ)配對(duì)，根據(jù)互補(bǔ)配對(duì)的程度可以判斷二者是否具有血緣關(guān)系。2．基因序列比較無論是比較DNA還是比較基因序列，都是比較的同一類DNA或基因。不同類的DNA和基因進(jìn)行比較不能說明兩種生物的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。3．比較蛋白質(zhì)決定蛋白質(zhì)多樣性的根本原因是DNA的多樣性。所以通過比較蛋白質(zhì)的差異可以間接知道兩個(gè)物種的遺傳信息的差異程度?；顚W(xué)活用2．在分子生物學(xué)方面，可以通過比較不同物種生物的____________、__________、__________來判斷親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。比較DNA時(shí)，可通過__________________技術(shù)了解兩種生物基因組的__________，從而判斷出它們之間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，了解兩個(gè)物種的共同祖先生活在距今多遠(yuǎn)的年代里；由于________________技術(shù)的進(jìn)步和普及，人們可直接對(duì)比不同物種的______________，從而推斷出物種之間的進(jìn)化關(guān)系。在蛋白質(zhì)分子方面，如果兩種生物由共同祖先分歧后經(jīng)過的時(shí)間越長，它們的蛋白質(zhì)________________________就越大。因此，可以根據(jù)兩種生物的相應(yīng)蛋白質(zhì)中______________________來判斷親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。答案DNA基因序列蛋白質(zhì)DNA—DNA雜交相似程度DNA測(cè)序基因序列發(fā)生改變的可能性觀察到的差異大小當(dāng)堂檢測(cè)1．用哪種方法尋找生物進(jìn)化的證據(jù)時(shí)需要測(cè)定遺傳物質(zhì)中的堿基序列()A．家兔的抗血清實(shí)驗(yàn)B．比較猩猩、恒河猴、兔和人類的基因序列C．比較多種生物的蛋白質(zhì)D．比較DNA答案B解析比較基因序列需要先對(duì)基因的堿基序列進(jìn)行測(cè)定，其他幾項(xiàng)不需測(cè)定堿基序列。2．下列哪項(xiàng)不能說明生物具有共同的祖先()A．不同生物的DNA具有能互補(bǔ)配對(duì)的堿基序列B．不同生物的基因具有相似的堿基序列C．不同生物的無機(jī)鹽等小分子物質(zhì)相同D．不同的生物具有相似的蛋白質(zhì)分子答案C3．下列有關(guān)生物進(jìn)化證據(jù)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．黑猩猩與大猩猩相比，黑猩猩的血清與家兔抗血清反應(yīng)更強(qiáng)烈，說明黑猩猩與人類親緣關(guān)系更近B．在進(jìn)行DNA—DNA分子雜交時(shí)運(yùn)用了DNA的熱變性原理C．通過對(duì)比不同物種的基因序列，可推斷不同物種的進(jìn)化關(guān)系D．生物進(jìn)化的證據(jù)只有免疫學(xué)證據(jù)和分子生物學(xué)證據(jù)答案D解析生物進(jìn)化除得到免疫學(xué)證據(jù)、分子生物學(xué)證據(jù)外，還得到了化石記錄、比較解剖學(xué)、比較胚胎學(xué)等方面的證據(jù)。4．運(yùn)用下圖提供的各種動(dòng)物DNA的堿基順序與人類相比較的數(shù)據(jù)以及你已有的知識(shí)，回答下面的問題：(1)哪一種靈長動(dòng)物與人類親緣關(guān)系最密切？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)解釋為什么黑猩猩、人類和大猩猩能夠產(chǎn)生有相同氨基酸順序的酶和激素？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)黑猩猩；因?yàn)楹谛尚傻膲A基順序與人類的最相似(2)因?yàn)楹谛尚?、人類和大猩猩的基因的堿基順序絕大多數(shù)相同，所以能產(chǎn)生有著相同氨基酸順序的酶和激素。其原理是：基因的堿基順序→氨基酸順序→蛋白質(zhì)(酶、激素等)種類課時(shí)作業(yè)基礎(chǔ)過關(guān)知識(shí)點(diǎn)一免疫學(xué)證據(jù)1．用人的血清作為抗原注射到家兔體內(nèi)，再用這種家兔的抗人血清來檢查人和其他哺乳動(dòng)物的血清反應(yīng)，下列有關(guān)敘述中不正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是抗原—抗體的特異性反應(yīng)B．注射人血清后提取的家兔的抗血清中含有抗人血清蛋白的抗體C．將家兔抗血清與不同動(dòng)物血清混合后，反應(yīng)越強(qiáng)烈，沉淀形成就越多，說明這種動(dòng)物的血清蛋白和人類的越相似D．注射人血清后，家兔的體內(nèi)只能產(chǎn)生一種特定種類的抗體答案D2．下列關(guān)于生物免疫反應(yīng)與生物進(jìn)化的關(guān)系的敘述中，不正確的是()A．將不同動(dòng)物的血清蛋白注射到同一種動(dòng)物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生完全相同的抗體B．如果比較a、b、c三種動(dòng)物與人類的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，可以先將人的血清蛋白注射到家兔體內(nèi)，再將提取出的兔抗血清與三種動(dòng)物的血清混合C．家兔抗血清實(shí)驗(yàn)其實(shí)比較的是多種動(dòng)物與人的血清蛋白的相似程度D．黑猩猩的血清蛋白與家兔抗血清的反應(yīng)強(qiáng)度大，說明黑猩猩與人類的親緣關(guān)系較近答案A解析免疫學(xué)證據(jù)是生物進(jìn)化的重要證據(jù)之一。這種比較方法是：先將某種生物(如人類)的某種大分子物質(zhì)(相當(dāng)于抗原，如血清蛋白)注射到某種動(dòng)物體內(nèi)，這種動(dòng)物的體內(nèi)就發(fā)生了免疫反應(yīng)，在血清中產(chǎn)生了能與抗原相結(jié)合的抗體。然后用含有抗體的血清(抗血清)與參與比較的幾種動(dòng)物的同一類大分子物質(zhì)(如血清蛋白)分別混合，觀察每種動(dòng)物的大分子物質(zhì)(相當(dāng)于抗原)與抗血清發(fā)生反應(yīng)的強(qiáng)烈程度，就可以比較出每種動(dòng)物與最初的那種動(dòng)物(如人類)的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。知識(shí)點(diǎn)二分子生物學(xué)證據(jù)3．除下列哪項(xiàng)外，其余都可以為生物進(jìn)化提供證據(jù)()A．古生物學(xué) B．比較解剖學(xué)C．比較胚胎學(xué) D．生態(tài)學(xué)答案D解析古生物學(xué)可以為生物進(jìn)化提供化石等證據(jù)。比較解剖學(xué)和比較胚胎學(xué)也可以為生物進(jìn)化提供生物形態(tài)、結(jié)構(gòu)和發(fā)育方面的證據(jù)。4．下列關(guān)于基因序列比較的敘述中，不正確的是()A．基因序列指的是基因中的堿基序列B．通過比較不同生物的同一類基因(如血紅蛋白基因)中的堿基序列可以得知它們的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近C．比較豬的胰島素基因和人的胰高血糖素基因序列也可以了解人與豬的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近D．必須先將不同生物的基因序列進(jìn)行測(cè)序，才能將基因中的遺傳信息進(jìn)行比較答案C解析基因序列其實(shí)就是基因中的遺傳信息，它指的是基因中的堿基排列順序。只有比較同一種基因才可以了解不同生物的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。即便都是人類，胰島素基因和胰高血糖素基因的堿基序列也不相同，比較豬的胰島素基因和人的胰高血糖素基因的堿基序列不能說明它們的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。能力提升5．下列關(guān)于蛋白質(zhì)、DNA和生物進(jìn)化證據(jù)的敘述中，不正確的是()A．蛋白質(zhì)和DNA都是大分子物質(zhì)，都可以為研究生物進(jìn)化提供證據(jù)B．蛋白質(zhì)和DNA都是遺傳信息的貯存者，所以可以通過比較不同生物的蛋白質(zhì)和DNA來確定不同生物的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近C．通過比較蛋白質(zhì)中的氨基酸差異程度可以得知相關(guān)DNA片段中遺傳信息的差異程度D．兩種生物的共同祖先生活的年代距今越早，這兩種生物的蛋白質(zhì)和DNA的差異可能就越大答案B解析蛋白質(zhì)和DNA都是大分子物質(zhì)，都可以反映不同物種的相似程度。其中DNA是遺傳信息的貯存者，其中的遺傳信息的差異程度直接就反映了兩個(gè)物種的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。蛋白質(zhì)是基因表達(dá)的結(jié)果，所以比較蛋白質(zhì)的差異可間接得知DNA中遺傳信息的差異。兩種生物的共同祖先生活的年代距今越早，這兩種生物的蛋白質(zhì)和DNA產(chǎn)生差異的時(shí)間也越早，差異性可能越大。6．下列有關(guān)DNA分子作為生物進(jìn)化證據(jù)的說法中，錯(cuò)誤的是()A．可以應(yīng)用DNA—DNA雜交技術(shù)，根據(jù)不同DNA分子間的雜合程度判斷物種間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近程度來判斷物種間的親緣關(guān)系B．不能根據(jù)某生物DNA分子的數(shù)量來判斷物種的親緣關(guān)系C．可以根據(jù)DNA分子的堿基序列的相似程度來判斷物種間的親緣關(guān)系D．可以根據(jù)DNA分子的脫氧核糖核苷酸的數(shù)量和種類來判斷物種間的親緣關(guān)系答案D7．如圖為四個(gè)物種的進(jìn)化關(guān)系樹(圖中百分?jǐn)?shù)表示各物種與人類的DNA相似度)。DNA堿基進(jìn)化速率按1%/百萬年計(jì)算，下列相關(guān)論述合理的是()A．