1、第第 25 课时课时 生物进化的证据生物进化的证据 目标导读 1.结合抗原抗体反应原理，理解生物进化的免疫学证据。2.分析 DNA 和蛋白 质的分子性质，理解生物进化的分子生物学证据。 重难点击 1.抗原抗体反应原理。2.DNADNA 杂交技术。 一 免疫学证据 阅读教材 P104内容，完善家兔抗血清实验，完成下面的思考。 1实验目的：通过血清蛋白的免疫反应了解某种生物与其他几种生物的亲缘关系远近。 2实验原理 (1)每种动物的血清中都含有一系列独特的蛋白质。如果把一种动物的血清(抗原)注射到另一 种动物的体内，这种动物的免疫系统将产生特定的抗体攻击这些抗原，所以血清中存在着大 量的抗体。 (
2、2)当家兔抗血清(含有抗人血清蛋白的抗体)与某种动物的血清混合时，会发生抗原抗体反 应而形成沉淀，不同种动物的血清产生的沉淀数量不同。根据抗原抗体反应原理，可知这 些动物血清中一定含有和人相似的血清蛋白。反应越强烈，沉淀形成就越多，说明该动物的 血清蛋白与人类的越相似，与人类的亲缘关系就越近。 3实验过程(如图) 4实验结果 动物种类 反应强度 人 100% 黑猩猩 97% 大猩猩 92% 长臂猿 79% 狒狒 75% 蜘蛛猴 58% 狐猴 37% 食蚁兽 17% 猪 8% 5.实验结果分析及结论：通过表格中的数据可以看出，不同动物的血清蛋白与家兔抗血清的 反应强度不同，由此可以判断这些动物与
3、人类的亲缘关系远近。数据表明，黑猩猩与人类的 亲缘关系最近。 归纳提炼 如果想通过血清蛋白的免疫反应了解某种动物与其他几种动物的亲缘关系远近，可以将这种 动物的血清注射到另外一种动物体内，这种注射了血清的动物就会产生抗血清，然后用这种 抗血清分别与其他几种动物的血清混合，根据免疫反应的强烈程度即可了解该种动物与其他 几种动物之间的亲缘关系远近。 活学活用 1下列关于家兔抗血清实验的叙述中，不正确的是( ) A将人的血清蛋白注入家兔体内以后，会发生免疫反应，人的血清蛋白相当于抗原 B根据其他动物的血清蛋白与家兔抗血清发生反应的强烈程度可以判断它们与人类亲缘关 系的远近 C家兔抗血清与血清蛋白会发
4、生特异性结合 D因为黑猩猩的血清蛋白与人的完全一样，所以黑猩猩的血清蛋白与家兔抗血清的反应强 度最高 答案 D 解析 人的血清蛋白相当于抗原，注射到家兔体内以后会发生免疫反应，在家兔的血清中会 产生与血清蛋白发生特异性结合的抗体。因为其他动物与人类有共同的祖先，所以它们的血 清蛋白与人类血清蛋白有相似之处，当兔的抗血清与它们的血清混合以后，会发生不同强度 的反应，反应越强烈，说明某动物的血清蛋白与人类血清蛋白越相似，该动物与人类亲缘关 系越近。黑猩猩的血清蛋白与人类的差别最小，所以相比其他动物它与家兔抗血清反应最强 烈，但是这种反应强度并非 100%，表明黑猩猩的血清蛋白与人类血清蛋白有一定的
5、差异， 并非完全一样。 二 分子生物学证据 阅读教材 P105106，完成在进化方面三种分子生物学证据的探索。 1比较 DNA (1)技术方法：DNADNA 杂交技术。 (2)技术原理：DNA 在较高温度下不稳定，规则的双螺旋结构会被打开而变成两条多核苷酸 单链。而在降温以后互补的多核苷酸单链又会重新螺旋。如果先将不同生物的 DNA 加热打 开，然后将不同生物的多核苷酸单链混合在一起，不同生物的 DNA 单链就会发生碱基互补 配对。 凡是互补的碱基序列就会组成DNA双链， 相同的碱基序列就仍然是游离的DNA单链。 如果不同生物的 DNA 单链发生碱基配对的序列越多，说明这两种生物的遗传信息越相
6、似， 它们的亲缘关系也就越近。 (3)技术操作流程 制备单一 DNA 片段。 将 DNA 片段加热制成单链。 将两种生物的 DNA 单链混合后进行分子杂交。 逐步冷却，来自不同物种的 DNA 单链可能发生互补配对。 测定杂种 DNA 的熔解温度(Tm)，了解两种 DNA 的相似程度。 (4)意义：通过 DNADNA 杂交技术可以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。 2基因序列比较 (1)技术方法：DNA 测序技术。 (2)技术原理：比较不同物种的基因序列可以更直观、更有力地说明两种生物之间的亲缘关系 远近，如果基因序列
7、越相似，则说明两种生物的遗传信息越相似，它们的亲缘关系就越近。 (3)从教材 P106表 72 中可以看出，人类与猩猩的血红蛋白基因序列相似程度最高，表明猩 猩与人类的亲缘关系较近。 3比较蛋白质 (1)原理：蛋白质是生命活动的主要承担者，是生物性状的直接表现者。所以可以比较同一 蛋白质中不同氨基酸的数量来得知不同生物的遗传信息的相似程度。如果两种生物由共同祖 先分歧后经过的时间越长，它们的蛋白质发生改变的可能性就越大。 (2)实例：细胞色素 c 是细胞质中与呼吸作用有关的一种蛋白质，其功能是传递电子。人类的 细胞色素 c 包含 112 个氨基酸。与人类的细胞色素 c 相比较，黑猩猩与人类完全
8、一样，恒河 猴仅有一个氨基酸不同，而鸡却有 13 个氨基酸不同(如下表)。 不同生物细胞色素 c 中氨基酸的比较 物种 与人类细胞色素 c 相比，氨基酸的差异数 黑猩猩 0 恒河猴 1 鲸 10 鸡 13 金枪鱼 21 小麦 35 从表格中可以看出，黑猩猩的细胞色素 c 与人的氨基酸完全一样，所以黑猩猩与人的亲缘关 系最近，而小麦的与人的氨基酸相差最多，表明小麦与人类的亲缘关系较远。 归纳提炼 1DNADNA 杂交技术 DNADNA 杂交技术具有广泛的应用，比如亲子鉴定，就是将亲代和子代的 DNA 双链先打 开，然后降温使两个人的 DNA 单链重新互补配对，根据互补配对的程度可以判断二者是否
9、具有血缘关系。 2基因序列比较 无论是比较 DNA 还是比较基因序列，都是比较的同一类 DNA 或基因。不同类的 DNA 和基 因进行比较不能说明两种生物的亲缘关系远近。 3比较蛋白质 决定蛋白质多样性的根本原因是 DNA 的多样性。所以通过比较蛋白质的差异可以间接知道 两个物种的遗传信息的差异程度。 活学活用 2 在分子生物学方面， 可以通过比较不同物种生物的_、 _、 _ 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_，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
10、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_来判断亲缘关系的远近。 答案 DNA 基因序列 蛋白质 DNADNA杂交 相似程度 DNA测序 基因序列 发 生改变的可能性 观察到的差异大小 1用哪种方法寻找生物进化的证据时需要测定遗传物质中的碱基序列( ) A家兔的抗血清实验 B比较猩猩、恒河猴、兔和人类的基因序列 C比较多种生物的蛋白质 D比较 DNA 答案 B 解析 比较基因序列需要先对基因的碱基序列进行测定，其他几项不需测定碱基序列。 2下列哪项不能说明生物具有共同的祖先( ) A不同生
11、物的 DNA 具有能互补配对的碱基序列 B不同生物的基因具有相似的碱基序列 C不同生物的无机盐等小分子物质相同 D不同的生物具有相似的蛋白质分子 答案 C 3下列有关生物进化证据的叙述，错误的是( ) A黑猩猩与大猩猩相比，黑猩猩的血清与家兔抗血清反应更强烈，说明黑猩猩与人类亲缘 关系更近 B在进行 DNADNA 分子杂交时运用了 DNA 的热变性原理 C通过对比不同物种的基因序列，可推断不同物种的进化关系 D生物进化的证据只有免疫学证据和分子生物学证据 答案 D 解析 生物进化除得到免疫学证据、分子生物学证据外，还得到了化石记录、比较解剖学、 比较胚胎学等方面的证据。 4运用下图提供的各种动物 DNA 的碱基顺序与人类相比较的数据以及你已有的知识，回答 下面的问题： (1)哪一种灵长动物与人类亲缘关系最密切？为什么？ _ _。 (2)解释为什么黑猩猩、人类和大猩猩能够产生有相同氨基酸顺序的酶和激素？ _ _。 答案 (1)黑猩猩；因为黑猩猩的碱基顺序与人类的最相似 (2)因为黑猩猩、人类和大猩猩的基因的碱基顺序绝大多数相同，所以能产生有着相同氨基酸 顺序的酶和激素。其原理是：基因的碱基顺序氨基酸顺序蛋白质(酶、激素等)种类