生物的進(jìn)化與變異

生物的進(jìn)化與變異第一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三可遺傳的變異表現(xiàn)型環(huán)境條件不遺傳的變異基因突變基因重組染色體畸變（改變）（改變）（改變）來源誘因基因型基因突變基因重組染色體畸變分子水平的變化，光鏡下看不見細(xì)胞水平的變化，光鏡可可見第二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三1、概念主要指生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合?；蛑亟M主要是通過有性生殖過程實(shí)現(xiàn)的。一、基因重組外源基因的導(dǎo)入。如轉(zhuǎn)基因、細(xì)菌轉(zhuǎn)化。2、來源（原因）非同源染色體上的非等位基因自由組合。同源染色體的非姐妹染色單體之間的交換。改變基因型，未改變基因本身的結(jié)構(gòu)。3、實(shí)質(zhì)第三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三生物多樣性的原因之一，對生物進(jìn)化有重要意義。5、原理的應(yīng)用（育種）方法——雜交育種

基因工程4、意義第四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三

小麥高稈(D)對矮稈(d)顯性，抗銹病(T)對不抗銹病(t)顯性，現(xiàn)有純合高稈抗銹病小麥(DDTT)和矮稈不抗銹病小麥(ddtt)，如何通過雜交育種得到符合人們要求的矮桿抗病的優(yōu)良品種？雜交育種第五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三雜交育種P高抗矮不抗DDTTddtt雜交F１

高抗F２DdTt高抗高不抗矮抗矮不抗自交選擇ddTt矮抗純合化ddTT矮抗ddTT矮抗矮抗矮不抗ddTtddTT連續(xù)自交，選擇能穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。第六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三雜交育種概念：雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。雜交自交(選優(yōu)自交)若干次純種能有目的地將不同親本的性狀集中在一起流程：不能產(chǎn)生新的基因，育種時間長，可供選取的親本范圍有限缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成就：高產(chǎn)矮稈小麥(水稻)、抗病紅果肉番茄基因工程育種：周期短，目的性強(qiáng)，能定向改變生物的遺傳特性，能克服遠(yuǎn)緣雜交的障礙。第七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三1、概念由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，就叫做基因突變。二、基因突變基因結(jié)構(gòu)的改變，產(chǎn)生了新基因(它的等位基因)，改變了基因型，通常會引起一定的表現(xiàn)型的變化。2、實(shí)質(zhì)3、原因由于受到內(nèi)部或外界因素的影響，DNA局部堿基對排列順序改變。第八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三4、基因突變的類型形態(tài)突變：主要影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。果蠅的紅眼突變?yōu)榘籽?。生化突變：影響生物的代謝過程。如苯丙酮尿癥。致死突變：導(dǎo)致個體活力下降，甚至死亡。鐮刀型細(xì)胞貧血癥。

形態(tài)突變和致死突變都伴隨有特定的生化過程改變，因此嚴(yán)格地說，也都是生化突變。第九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三血紅蛋白

正常

異常氨基酸谷氨酸纈氨酸mRNADNACTT突變

紅細(xì)胞

圓餅狀鐮刀型鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因分析GAAGUACATGAAGTA第十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三替換增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGC

GGCG

ATTA

CCGC

GGCG

ATAT

CCGC

GGCG

ATTA

ACCGC

TGGCG

堿基對的增添、缺失或替換，改變了遺傳信息。遺傳信息的改變一定引起密碼子或氨基酸的變化嗎？為什么？第十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三5、意義是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。6、遺傳情況發(fā)生在體細(xì)胞上，一般不傳給后代。發(fā)生在生殖細(xì)胞上，可遺傳給后代。第十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三普遍性低頻性有害性不定向性6、基因突變的特點(diǎn)隨機(jī)性第十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（1）概念：

利用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)生物發(fā)生變異，并從變異后代中選育新品種的過程。（2）原理：基因突變、染色體畸變。（3）常用方法：輻射誘變、化學(xué)誘變。8、誘變育種物理因素化學(xué)因素變異類型優(yōu)良品種選擇培育生物第十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（4）優(yōu)點(diǎn)：提高突變頻率，產(chǎn)生多種多樣新類型。加速育種過程，改良作物品質(zhì)。（5）缺點(diǎn)：有利變異少，需大量處理供試材料，有一定的盲目性。（6）成功的例子：早熟的秈稻種子、抗性強(qiáng)的“太輻一號”小麥、青霉素的高產(chǎn)菌株、雌雄可辨的蠶(常染色體上卵色基因片段易位到W染色體上)。第十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三三、染色體畸變1、概念生物細(xì)胞中染色體在數(shù)目和結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化。2、原因受某些因素的影響，染色體發(fā)生斷裂后，在斷裂處發(fā)生錯誤連接或染色體數(shù)目出現(xiàn)增加或減少。第十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三染色體畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)變異染色體數(shù)目變異缺失重復(fù)倒位易位非整倍體變異（個別染色體的增加或減少）整倍體變異（以染色體組的形式成倍地增加或減少）：染色體中某一片段的缺失：染色體中增加了某一片段：染色體中某一片段的位置顛倒了180°：染色體中某一片段移接到另一條非同源染色體上

3、類型第十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三4、實(shí)質(zhì)染色體結(jié)構(gòu)變異使位于染色體上的基因的數(shù)目和排列順序也發(fā)生改變。大多數(shù)的染色體結(jié)構(gòu)變異對生物體是不利的，甚至?xí)?dǎo)致生物體死亡。染色體數(shù)目變異，使基因的數(shù)量發(fā)生改變，可改變基因型，而引起表現(xiàn)型的改變。第十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三5、染色體數(shù)目的變異（1）染色體組細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息，這樣的一組染色體就叫做一個染色體組。第十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三雄果蠅的染色體組圖解第二十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三染色體組特點(diǎn)：（1）都是非同源染色體（2）不同生物的一個染色體組所含的染色體數(shù)目可不同（3）攜帶控制一種生物的全部遺傳信息某種生物一套完整的非同源染色體染色體組（沒有性染色體的生物一個染色體組就是一個基因組）人的單倍體基因組由幾條染色體組成?(研究幾條染色體?)水稻的單倍體基因組研究幾條染色體?第二十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三說一說以下細(xì)胞圖中有幾個染色體組？AaaBBbABCDE3個1個4個2個3個AaaBBb第二十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三一倍體：只有一個染色體組的細(xì)胞或體細(xì)胞中含有一個染色體組的個體。二倍體(2n)：由合子發(fā)育形成的，具有兩個染色體組的細(xì)胞或體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體，叫做二倍體。

幾乎全部動物和過半數(shù)高等植物都是二倍體。多倍體：由合子發(fā)育形成的，體細(xì)胞中含有三個或三個以上染色體組的生物，叫做多倍體。被子植物中有1/3或更多的物種是多倍體植物。

(2)一倍體、二倍體、多倍體第二十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三紡錘體形成受破壞不能分裂成2個子細(xì)胞溫度驟變等正常的有絲分裂2n4n4n4n2n形成染色體數(shù)目加倍的組織或個體（3）多倍體①產(chǎn)生的原因細(xì)胞分裂時紡錘體的形成受到破壞第二十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三減數(shù)分裂染色體加倍2n4n體細(xì)胞體細(xì)胞2n配子受精4n合子發(fā)育個體四倍體2nn3n三倍體問:若細(xì)胞減數(shù)分裂時紡錘體的形成受到破壞,配子及合子的染色體能否加倍?第二十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三②植株特點(diǎn)莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子比較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量多，抗逆性強(qiáng)。但有的多倍體(同源多倍體)結(jié)實(shí)率較低，發(fā)育延遲。③多倍體育種（應(yīng)用）染色體變異用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。秋水仙素的作用機(jī)理當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時，能抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致著絲粒能分裂，而染色體不分離，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。還有其他方法獲得多倍體嗎？原理方法第二十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三二倍體秋水仙素四倍體二倍體父本母本果實(shí)種子三倍體母本二倍體父本三倍體果實(shí)授粉三倍體無籽西瓜的培育花粉刺激聯(lián)會紊亂(四倍體)(三倍體)第二十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三染色體數(shù)目不平衡的異常配子正常的配子聯(lián)會紊亂第二十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三基因型AAaa產(chǎn)生的正常配子種類及比例如何？AaAa1234AaAaAaAaAAaa123413142324配子1：1：4第二十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（4）單倍體①概念體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。②形成原因配子未受精直接發(fā)育成個體。③植株特點(diǎn)弱小、高度不育。人工獲得單倍體的方法花藥離體培養(yǎng)：花粉?！鷨伪扼w植株第三十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三概念利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的可育純合子的育種方法?？s短育種年限；排除顯隱性干擾，提高效率。染色體數(shù)目變異原理優(yōu)點(diǎn)過程④單倍體育種第三十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三思考由高稈抗病(DDTT)和矮稈易感病(ddtt)小麥品種培育矮稈抗病新品種，通過常規(guī)雜交育種至少需要多少年可選出純合子？通過單倍體育種呢？(如果從播種到收獲要一年）第三十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓第1年↓×選育出需要的矮抗品種F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗雜交育種第2年第3年×生長ddTTF3減數(shù)分裂花粉DTDtdTdt單倍體DTDtdTdt↓花藥離體培養(yǎng)↓秋水仙素第1年第2年第4年單倍體育種DDttddTTddtt純合體DDTT矮抗第三十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三生物的進(jìn)化第三十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三生物界動物界植物界真菌界原生生物界原核生物界1、生物的多樣性一、生物的多樣性和統(tǒng)一性生物多樣性地球上所有的植物、動物和微生物,它們所擁有的全部基因以及各種各樣的生態(tài)系統(tǒng),共同構(gòu)成了生物的多樣性.第三十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三包括遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性不同物種的生物在結(jié)構(gòu)、功能、行為、生活方式上都有各自的特點(diǎn)，甚至存在巨大的差異，但物種之間在生命更基本的層次上卻存在著驚人的統(tǒng)一性。第三十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（1）個體層次某些物種在部分身體結(jié)構(gòu)上有相同的結(jié)構(gòu)模式，如同樣類型的骨骼組成，相似的肌肉和血管等，在胚胎發(fā)育階段，它們都是從相同的胚胎組織發(fā)育而來。2、生物的統(tǒng)一性（2）細(xì)胞層次

都有相似的基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核第三十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三細(xì)胞生物遺傳物質(zhì)都是DNA、共用一套遺傳密碼主要的直接能源都是ATP組成DNA、RNA、蛋白質(zhì)的單體及連接方式是相同的組成的元素種類大致相同等（3）分子層次第三十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三二、生物的進(jìn)化理論1、達(dá)爾文的“自然選擇”學(xué)說主要內(nèi)容包括：過度繁殖生存斗爭遺傳和變異適者生存第三十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三自然選擇學(xué)說的主要觀點(diǎn)3、

是生物進(jìn)化的內(nèi)在因素1、

為生物進(jìn)化提供了原始的選擇材料2、

使有利變異在后代里得到積累和加強(qiáng)5、

是生物進(jìn)化的動力8、

決定著生物進(jìn)化的方向7、變異是

的，自然選擇是

的。9、生物發(fā)生變異以后，由

決定其生存或淘汰10、生物發(fā)生變異以后，由

決定其有利或不利11、

是自然選擇的結(jié)果6、

的過程叫做自然選擇。變異遺傳遺傳和變異可遺傳的變異選擇不定向定向自然選擇環(huán)境適應(yīng)適者生存，不適者被淘汰定向的自然選擇4、進(jìn)化性變化得以發(fā)生的前提條件是

。第四十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三自然選擇學(xué)說認(rèn)為生物的進(jìn)化過程變異微小的有利變異顯著的有利變異生物新類型生存斗爭選擇遺傳逐代積累對自然選擇學(xué)說的評價產(chǎn)生科學(xué)性方面能科學(xué)地解釋生物進(jìn)化的原因。能解釋生物的多樣性和適應(yīng)性。不足之處不能科學(xué)地解釋遺傳和變異的本質(zhì)，自然選擇如何對遺傳和變異起作用。解釋進(jìn)化局限于個體水平，不能解釋物種大爆發(fā)等現(xiàn)象。第四十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三種群指生活在同一地點(diǎn)的同種生物的一群個體，彼此可以交配產(chǎn)生后代。是生物繁殖的基本單位.物種是指分布在一定的自然區(qū)域，具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，而且在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖，并能夠產(chǎn)生出可育后代的一群生物個體。（1）基本概念2、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第四十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三基因庫一個種群的全部個體所含有的全部基因?；蝾l率某種等位基因的數(shù)目在某個種群中可能出現(xiàn)的所有等位基因總數(shù)的比例。基因型頻率某種基因型在某個種群中出現(xiàn)的比例。第四十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（2）影響基因頻率變化的因素基因突變?nèi)旧w變異自然選擇遷移遺傳漂變（小種群）不隨機(jī)交配等第四十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（3）遺傳平衡定律(哈代—溫伯格定律)一個理想的種群：①種群極大；②交配隨機(jī)；③沒有突變；④無遷移，沒有新基因加入；⑤沒有自然選擇。則種群的基因頻率可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。

公式

(p+q)2=p2+2pq+q2(p+q=1)第四十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（4）隔離指不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。地理隔離分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能交配。生殖隔離種群間的個體不能自由交配，或者交配后不能產(chǎn)生出可育的后代。包括受精前隔離和受精后隔離(雜種不活、雜種不育等)。第四十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三受精前隔離：如動物的求偶方式、繁殖期不同；植物的開花季節(jié)、花的形態(tài)不同。受精后隔離：如雜種不活（山羊和綿羊的雜種不活）、雜種不育（馬和驢的雜種不育）、雜種敗育(雜種子代生存能力差,可育性低)等。

第四十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三地理隔離自然選擇方向不同

不同種群的遺傳組成朝著不同的方向發(fā)展

種群基因庫的差異達(dá)到一定程度

達(dá)到生殖隔離種群基因庫差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因。為什么長期地理隔離可能會達(dá)到生殖隔離呢？產(chǎn)生生殖隔離的根本原因是什么？第四十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三基因頻率定向改變形成新物種生殖隔離選擇突變、重組物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)是：

突變和基因重組、自然選擇及隔離。（5）物種形成的常見方式：長期的地理隔離生殖隔離達(dá)到新物種物種形成的常見過程：地理隔離第四十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三（6）現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要觀點(diǎn)1、

是生物進(jìn)化的基本單位；2、

是繁殖的基本單位；7、生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群

的過程；3、

產(chǎn)生進(jìn)化的原材料；4、突變有害還是有利取決于

；6、

決定生物進(jìn)化的方向；8、

是新物種形成的必要條件。5、生物的變異是不定向的，而自然選擇導(dǎo)致種群的

發(fā)生定向的改變；從而導(dǎo)致生物朝一定方向進(jìn)化。9、物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)是：

、

及

。種群種群突變和基因重組生物的生存環(huán)境基因頻率自然選擇基因頻率發(fā)生改變隔離突變和基因重組自然選擇隔離第五十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三自然選擇學(xué)說與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論相同的觀點(diǎn)1、遺傳和變異是生物進(jìn)化的內(nèi)在因素3、選擇是生物進(jìn)化的動力4、定向的自然選擇決定著生物進(jìn)化的方向5、變異是不定向的，自然選擇是定向的6、生物發(fā)生變異以后，由自然選擇決定其生存或淘汰7、生物發(fā)生變異以后，由環(huán)境決定其有利或不利2、自然選擇通過生存斗爭來實(shí)現(xiàn)第五十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三自然選擇學(xué)說觀點(diǎn)1、變異為生物進(jìn)化提供了原始的選擇材料2、遺傳使有利變異在后代里得到積累和加強(qiáng)1、種群是生物進(jìn)化的基本單位；2、種群是繁殖的基本單位；3、生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生改變的過程；4、突變和重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料；5、隔離是新物種形成的必要條件。6、自然選擇導(dǎo)致種群的基因頻率發(fā)生定向的改變；7、物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)是：突變和基因重組、自然選擇及隔離?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論觀點(diǎn)第五十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三第五十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三AabBAaBb第五十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三基因重組染色體畸變第五十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三苯丙酮尿癥第五十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三苯丙氨酸酪氨酸3，4二羥苯丙氨酸黑色素苯丙氨酸羥化酶酪氨酸酶苯丙酮酸基因P基因A尿黑酸乙酰乙酸，進(jìn)一步氧化分解尿黑酸酶基因C苯丙氨酸代謝過程：（損害神經(jīng)系統(tǒng)）第五十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三開花結(jié)果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵植物的個體發(fā)育過程基因突變可能發(fā)生在個體發(fā)