專題八生物的變異與進(jìn)化

1、JLSSYBYH專題八 生物的變異與進(jìn)化1CCTGAGGTCGGACTCCAGCCTGTGGTCGGACACCAGCCTGACGGTCGGACTGCCAGCCTG GGTCGGAC CCAG替換增添缺失DNA基因突變的概念DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。2基因重組概念：在生物進(jìn)行有性生殖過程中,控制不同性狀的基因的自由組合.3染色體結(jié)構(gòu)的變異缺失重復(fù) 易位 倒位染色體數(shù)目變異染色體個(gè)別數(shù)目變化染色體數(shù)目以染色體組為單位成倍增加或減少染色體變異4比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異概念DNA 分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變在生物體進(jìn)行有性

2、生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合因染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而導(dǎo)致生物性狀發(fā)生變異發(fā)生時(shí)間主要是 DNA 復(fù)制時(shí)(主要是細(xì)胞分裂間期)減數(shù)分裂四分體時(shí)期和減數(shù)第一次分裂后期細(xì)胞分裂期三種可遺傳變異的比較5比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異適用范圍生物種類所有生物自然狀態(tài)下，真核生物有性生殖過程中真核生物生殖類型無性生殖、有性生殖有性生殖(自然狀態(tài)下)無性生殖、有性生殖產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生新的基因及基因型產(chǎn)生新的基因型但不產(chǎn)生新的基因不產(chǎn)生新的基因，基因數(shù)目或順序發(fā)生變化主要類型自然突變誘發(fā)突變交叉互換自由組合基因工程(人工條件)染色體結(jié)構(gòu)變異染色體數(shù)目變異6比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異鑒

3、定方法光學(xué)顯微鏡下無法檢出，可根據(jù)是否有新性狀或新性狀組合確定光學(xué)顯微鏡可檢出應(yīng)用誘變育種雜交育種和基因工程育種單倍體育種、多倍體育種與進(jìn)化的關(guān)系三種可遺傳的變異都為生物的進(jìn)化提供了原材料基因突變可產(chǎn)生新的基因，為進(jìn)化提供了最初的原材料，是生物變異的根本來源基因重組的變異頻率高，為進(jìn)化提供了廣泛的選擇材料，是形成生物多樣性的重要原因之一人工誘導(dǎo)多倍體有可能快速形成生殖隔離，產(chǎn)生新物種7比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異8比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異9比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異10比較項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異11基因突變與生物性狀的表現(xiàn)1當(dāng)基因發(fā)生突變時(shí)，其性狀未必改變(1)

4、當(dāng)基因發(fā)生突變時(shí)，引起mRNA上密碼子改變，但由于密碼子的簡并性，改變后的密碼子若與原密碼子仍對應(yīng)同一種氨基酸，此時(shí)突變基因控制的性狀不改變。(2)若基因突變?yōu)殡[性突變，如AA中的一個(gè)Aa，此時(shí)性狀也不改變。(3)某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的個(gè)別位置的種類，但并不影響該蛋白質(zhì)的功能。(4)由于性狀的多基因決定，某基因改變，但共同作用于此性狀的其他基因未改變，其性狀也不會(huì)改變。(5)體細(xì)胞中某基因發(fā)生改變，生殖細(xì)胞中不一定出現(xiàn)該基因，或若為父方細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的DNA上某個(gè)堿基對發(fā)生改變，則受精后一般不會(huì)傳給后代。(6)性狀表現(xiàn)是遺傳基因和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，在某些環(huán)境條件下，改變了的基因可

5、能并不會(huì)在性狀上表現(xiàn)出來。122有些情況下基因突變會(huì)引起性狀的改變。如顯性突變：即aa中的一個(gè)a突變?yōu)锳，則直接引起性狀的改變。3基因突變產(chǎn)生的具有突變性狀的個(gè)體能否把突變基因穩(wěn)定遺傳給后代，要看這種突變性狀是否有很強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境能力。若有，則為有利突變，可通過繁殖穩(wěn)定遺傳給后代，否則為有害突變，會(huì)被淘汰掉。1314染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異染色體結(jié)構(gòu)變異類型及圖解1516染色體組與幾倍體的區(qū)別1. 單倍體、二倍體和多倍體的區(qū)別區(qū)別的方法可簡稱為“二看法”：一看是由受精卵還是由配子發(fā)育成的，若是由配子發(fā)育成的個(gè)體，是單倍體；若是由受精卵發(fā)育成的個(gè)體，二看含有幾個(gè)染色體組，就是幾倍體。2單倍體植株、

6、多倍體植株和雜種植株的區(qū)別(1)單倍體植株：長得弱小，一般高度不育。(2)多倍體植株：莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子比較大，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，但發(fā)育遲緩結(jié)實(shí)率低。(3)雜種植株：一般生長整齊、植株健壯、產(chǎn)量高、抗蟲抗病能力強(qiáng)。17誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)18思考：三倍體植株為什么不能形成種子？二倍體幼苗四倍體植株秋水仙素處理染色體加倍二倍體幼苗二倍體植株發(fā)育授粉(配子)二倍體幼苗二倍體植株發(fā)育花粉誘導(dǎo)（生長素）三倍體種子三倍體無籽瓜三倍體植株發(fā)育第一年第二年19單倍體育種與多倍體育種的比較普通植株減數(shù) 分裂花粉花藥離 體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙 素處理純合子幼苗篩選所需的品種二倍體八倍體四倍體秋水仙素處理秋水仙

7、素處理20 人們常食用的西瓜是二倍體。在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，進(jìn)行雜交，得到的種子細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組。把這些種子種下去就會(huì)長出三倍體植株。由于三倍體植株在減數(shù)分裂過程中，染色體聯(lián)會(huì)會(huì)發(fā)生紊亂，因而不能形成正常的生殖細(xì)胞。當(dāng)三倍體植株開花時(shí)，需要授給普通西瓜(二倍體)成熟的花粉，刺激子房發(fā)育成果實(shí)。因?yàn)榕咧椴荒馨l(fā)育成為種子，所以這種西瓜叫做無子西瓜。21幾種育種方法的比較22232425類型原理常用方法主要優(yōu)點(diǎn)缺陷實(shí)例無性繁殖細(xì)胞的全能性扦插、嫁接、壓條保持親本優(yōu)良性狀后代變異性和生活力較弱扦插雜交育種基因重組先

8、用不同個(gè)體雜交得 F1 后自交篩選自交篩選獲得純合子使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體(即“集優(yōu)”)時(shí)間長,須及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種抗倒伏抗銹病小麥誘變育種基因突變物理方法：激光或輻射等化學(xué)方法：秋水仙素、硫酸二乙酯等處理可以提高變異的頻率等大幅度改良某些性狀，出現(xiàn)新性狀有利變異少，須大量處理實(shí)驗(yàn)材料青霉素高產(chǎn)菌株、太空椒26類型原理常用方法主要優(yōu)點(diǎn)缺陷實(shí)例單倍體育種染色體變異(染色體組數(shù)目成倍減少)花藥離體培養(yǎng)出單倍體，再進(jìn)行人工誘導(dǎo)染色體加倍自交后代不發(fā)生性狀分離明顯縮短育種的年限技術(shù)復(fù)雜且須與雜交育種配合單育 1 號煙草多倍體育種染色體變異(染色體組數(shù)目成倍增加)秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼

9、苗低溫處理培育出自然界沒有的生物新品種，器官大、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富等發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥基因工程育種基因重組提取重裝導(dǎo)入檢測篩選可以按人的意愿改造生物的性狀，目的性強(qiáng)，打破物種界限等技術(shù)復(fù)雜且有可能引起生態(tài)危機(jī)能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌、抗蟲棉27類型原理常用方法主要優(yōu)點(diǎn)缺陷實(shí)例植物體細(xì)胞雜交育種植物細(xì)胞的全能性去壁誘融組培篩選克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，培育出作物新品種等技術(shù)復(fù)雜蘿卜甘藍(lán)動(dòng)物體細(xì)胞克隆育種動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性核移植和胚胎移植培育優(yōu)良品種，保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別動(dòng)物技術(shù)復(fù)雜“多莉”羊28現(xiàn)代進(jìn)化論與達(dá)爾文進(jìn)化論的比較(1)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說有四個(gè)要點(diǎn)

10、：生物有很強(qiáng)的繁殖能力；生存斗爭；遺傳變異(變異是不定向的)；適者生存。(2)現(xiàn)代進(jìn)化論的觀點(diǎn)：生物進(jìn)化的單位是種群；生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群內(nèi)基因頻率的改變；物種形成有如下三個(gè)環(huán)節(jié)：突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料；自然選擇決定生物進(jìn)化的方向；隔離導(dǎo)致物種的形成。29現(xiàn)代進(jìn)化論要點(diǎn)1物種與種群物種是自然狀態(tài)下能相互交配并產(chǎn)生可育后代的一群生物。一個(gè)/物種，包括了分布于地球上屬于該物種的所有種群。2基因庫和基因頻率基因庫是指一個(gè)種群所含的全部基因。每個(gè)個(gè)體所含有的基因只是種群基因庫中的一個(gè)組成部分。每個(gè)種群都有它獨(dú)特的基因庫，種群中的個(gè)體一代一代地死亡，但基因庫卻代代相傳，并在傳遞過程中得到保持和發(fā)

11、展?；蝾l率是指某個(gè)基因在某個(gè)種群基因庫中占全部等位基因數(shù)的比率。 30 3突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 突變和基因重組都屬于可遺傳的變異。它們都可以發(fā)生在生殖細(xì)胞形成過程中，可以遺傳給后代，導(dǎo)致后代發(fā)生變異。實(shí)際上任何種群基因的組成總是要發(fā)生改變的。種群基因頻率的改變?yōu)樽匀贿x擇提供了大量產(chǎn)生變異的個(gè)體，即提供了選擇的原材料。有變異才會(huì)有選擇，有選擇才會(huì)可能有進(jìn)化。雖然突變頻率針對每一個(gè)基因很低，但在一個(gè)種群中突變總量仍很大；同時(shí)突變的有害、有利是相對的，取決于突變后個(gè)體的生存環(huán)境；基因突變、基因重組使種群出現(xiàn)大量不定向可遺傳變異，為生物進(jìn)化提供原材料。314隔離在進(jìn)化中的作用一定的地理隔離

12、及相應(yīng)區(qū)域的自然選擇，可使分開的小種群朝著不同方向進(jìn)化，形成各自的基因庫和基因頻率，產(chǎn)生同一物種的不同亞種。不同亞種之間不存在生殖隔離，如東北虎和華南虎。由于各方面的原因，使親緣關(guān)系接近的類群之間在自然條件下不交配，即使能交配也不能產(chǎn)生后代或不能產(chǎn)生可育性后代的隔離機(jī)制，便稱為生殖隔離。若隔離發(fā)生在受精以前，就稱為受精前的生殖隔離，其中包括地理隔離、生態(tài)隔離、季節(jié)隔離、生理隔離、形態(tài)隔離和行為隔離等；若隔離發(fā)生在受精以后，就稱為受精后的生殖隔離，其中包括雜種不活、雜種不育和雜種衰敗等。325物種的形成與生物進(jìn)化生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，當(dāng)基因頻率的改變形成生殖隔離后，方可形成新的物種

13、。因此隔離是物種形成的必要條件，而不是生物進(jìn)化的必要條件?；蝾l率的大小，能反映生物進(jìn)化的方向，即在進(jìn)化過程中，某基因的頻率如果逐漸增大，反映該基因控制的性狀對環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。33自然選擇學(xué)說的內(nèi)容34現(xiàn)代生物進(jìn)化理論35達(dá)爾文自然選擇學(xué)說與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的比較36 1自然選擇的對象 (1)直接對象是生物的變異性狀(表現(xiàn)型)。 (2)間接對象是相關(guān)的基因型。 (3)根本對象是與變異性狀相對應(yīng)的基因。即自然選擇的實(shí)質(zhì)是環(huán)境對變異所對應(yīng)的基因的選擇，因而可以改變種群的基因頻率。 2.自然選擇的動(dòng)力：生存斗爭。 (1)類型：包括種內(nèi)斗爭、種間斗爭(競爭、捕食等)、生物與無機(jī)環(huán)境之間的斗爭。 (

14、2)意義：生存斗爭對生物的某些個(gè)體的生存不利，但對物種的生存是有利的，并能推動(dòng)生物的進(jìn)化。37(1)突變對基因頻率的影響從進(jìn)化的角度看，基因突變是新基因的唯一來源，是自然選擇的原始材料；即使沒有選擇作用的存在，突變對基因頻率的影響也是巨大的。研究突變對遺傳結(jié)構(gòu)的影響時(shí)，仍然假定是一個(gè)無限大的隨機(jī)婚配群體，除了突變以外沒有其他因素的作用。(2)選擇對基因頻率的影響比較適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體生育率高，可以留下較多的后代，這樣下一代群體中這一類基因型及相關(guān)基因的頻率就會(huì)增加；反之，生育率低的個(gè)體留下的后代較少，下一代中有關(guān)的基因頻率就會(huì)降低。因此，自然選擇的結(jié)果總是使群體向著更加適應(yīng)于環(huán)境的方向發(fā)展改變基因頻率的因素38基因頻率計(jì)算方法的歸納39 生物的進(jìn)化是通過自然選擇決定的，無論進(jìn)化地位的高低，都是與某一個(gè)環(huán)境相適應(yīng)，與其他環(huán)境不相