遺傳變異和生物進化

遺傳變異和生物進化一、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)（1）證明DNA是主要遺傳物質(zhì)的兩個經(jīng)典實驗過程；（2）DNA、RNA的分子結(jié)構(gòu)；（3）DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。第2頁,共47頁，2024年2月25日，星期天1、遺傳相關(guān)物質(zhì)的種類及它們之間的關(guān)系圖第3頁,共47頁，2024年2月25日，星期天a．肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)實驗（1）兩種肺炎雙球菌：S型：R型：（2）過程：（使用對照實驗方法）。(a)R型肺炎雙球菌感染，小鼠不死亡(b)S型肺炎雙球菌感染，小鼠死亡(c)滅活S型肺炎雙球菌感染小鼠，小鼠不死亡(d)R型活細菌＋滅活S型細菌感染小鼠，小鼠死亡（3）結(jié)論：滅活的S型菌含有“轉(zhuǎn)化因子”，使R型活細菌轉(zhuǎn)化成S型菌2、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗第4頁,共47頁，2024年2月25日，星期天b．艾弗里等人的實驗(e)R型活細菌＋S型細菌DNA→有S型細菌(f)R型活細菌＋S型細菌蛋白質(zhì)→只有R型細菌(g)R型活細菌＋S型細菌莢膜多糖→只有R型細菌結(jié)論：DNA是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定性遺傳變化的物質(zhì)，所以DNA是遺傳物質(zhì)第5頁,共47頁，2024年2月25日，星期天c．噬菌體染細菌的實驗（使用了放射性同位素標記法）（1）噬菌體的結(jié)構(gòu)：外殼是

，核心是

。（噬菌體的P主要存在于DNA分子中，蛋白質(zhì)極少）（2）侵染過程：吸附在細菌表面→注入噬菌體DNA→合成噬菌體DNA和蛋白質(zhì)→釋放新的噬菌體（3）結(jié)論：

。d．絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

，少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

。綜合a－d，可得結(jié)論：

第6頁,共47頁，2024年2月25日，星期天（3）DNA的粗提取與鑒定a．實驗原理：b．方法步驟（1）制備雞血：加檸檬酸鈉溶液（防止血液凝固）（2）獲得雞血細胞：離心或靜止（3）獲得雞血細胞核物質(zhì)：提取核物質(zhì)

溶解

析出

溶解

析出（4）DNA鑒定：用二苯胺（水浴加熱）c．實驗結(jié)論：DNA是構(gòu)成細胞的成分第7頁,共47頁，2024年2月25日，星期天2、DNA的分子結(jié)構(gòu)和復制（1）DNA分子的化學組成（2）DNA分子的空間結(jié)構(gòu)（3）DNA分子結(jié)構(gòu)的特點123a．DNA分子是由兩條反向平行的

盤繞而成的規(guī)則的

結(jié)構(gòu)、b、分子中的

與

交替連接，排列在外側(cè)；堿基按照“堿基互補配對原則”通過

連結(jié)成對排列在內(nèi)側(cè)。c．堿基互補配對原則：

。

a．DNA分子的結(jié)構(gòu)具有多樣性

b．DNA分子具有特異性

c．DNA分子結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定性第8頁,共47頁，2024年2月25日，星期天(4)染色體、DNA、基因之間的關(guān)系

染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在不同細胞時期的不同形態(tài)，二者的化學組成均為DNA和蛋白質(zhì)；

基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷，因此每個DNA分子上有許多個基因；

每條染色體上也有許多個基因，且基因在染色體呈直線排列。a．從細胞水平看：基因存在于染色體上，并且在染色體上呈

排列。b．從分子水平看：基因是具有遺傳效應(yīng)的

片段。c．從功能看：基因是控制

的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。第9頁,共47頁，2024年2月25日，星期天(5)DNA的復制a.概念：b．時間c．場所d．條件e．過程：局部解旋（可以多點復制）→復制→母、子鏈盤繞直至形成新的DNA分子。f．原理：（1）DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)能為復制提供精確的模板；（2）堿基具有相互配對的能力g．特點：邊解旋邊復制，半保留復制第10頁,共47頁，2024年2月25日，星期天證明DNA半保留復制的實驗

第11頁,共47頁，2024年2月25日，星期天3、基因的表達

（1）DNA分子具有雙重功能：①遺傳信息的傳遞②遺傳信息的表達（即轉(zhuǎn)錄和翻譯）一方面通過DNA的復制，遺傳信息前后代間傳遞；另一方面在個體發(fā)育中，遺傳信息以一定方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上，使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。第12頁,共47頁，2024年2月25日，星期天復制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄時間地點模板原料產(chǎn)物復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較間期合成蛋白時合成蛋白時細胞核細胞核細胞質(zhì)細胞質(zhì)DNA雙鏈DNA單鏈mRNARNA脫氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸脫氧核苷酸DNARNA蛋白質(zhì)DNA條件

上述過程均需相應(yīng)的酶進行催化；均需ATP供能；均通過堿基互補原則實現(xiàn)遺傳信息的從DNA到RNA精確傳遞，實現(xiàn)從DNA到RNA的精確轉(zhuǎn)錄，以及由RNA到蛋白質(zhì)的精確翻譯。第13頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

通過表達，基因?qū)崿F(xiàn)了對蛋白質(zhì)合成的控制。那么，蛋白質(zhì)又是如何控制生物的性狀呢？第14頁,共47頁，2024年2月25日，星期天4、基因的分離定律、自由組合定律

孟德爾是遺傳學奠基人，1865年他發(fā)表了《植物雜交試驗》論文，揭示出基因的分離定律和自由組合定律。

孟德爾獲得成功的原因：選用豌豆作實驗材料；一對一對相對性狀進行研究；對研究的數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計學分析。第15頁,共47頁，2024年2月25日，星期天分離定律與自由組合定律的比較比較內(nèi)容基因的分離定律基因的自由組合定律相對性狀F1表現(xiàn)型等位基因一對兩對或兩對以上顯性親本性狀顯性親本性狀兩種，比例為3：1四種，比例為9：3：3：1相對性狀數(shù)目F2表現(xiàn)型位于一對同源染色體相同座位上位于一對同源染色體相同座位上等位基因位置圖解第16頁,共47頁，2024年2月25日，星期天分離定律與自由組合定律的比較（續(xù)1）比較內(nèi)容基因的分離定律基因自由組合定律等位基因等位基因的數(shù)量

非等位基因在染色體上位置等位基因的行為非等位基因的行為F1基因型一對兩對或兩對以上無非等位基因在非同源染色體上等位基因分離等位基因分離無非等位基因非等位基因自由組合一種，為雜合子一種，為雜合子兩種；比例為1：1四種，比例為1：1：1：1三種；比例為1：2：1九種F1產(chǎn)生配子F2基因型第17頁,共47頁，2024年2月25日，星期天分離定律與自由組合定律的比較（續(xù)2）基因的分離定律基因自由組合定律F1測交

遺傳實質(zhì)

共同基礎(chǔ)均為兩種，比例均為1：1均為四種，比例均為1：1：1：1F1產(chǎn)生配子時，等位基因獨立存在，等位基因隨同源染色體的分開而分離，分別進入不同的配子中。F1產(chǎn)生配子時，等位基因獨立存在，等位基因隨同源染色體的分開而分離，分別進入不同的配子中；同時，非等位基因隨非同源染色體的自由組合而隨機組合。

減數(shù)分裂中染色體的行為是這兩個遺傳定律的共同基礎(chǔ)。通過減數(shù)分裂形成配子時，位于同源染色體上的等位基因分離，它們的行為是獨立的，互不影響的；非等位基因則表現(xiàn)出自由組合的行為。第18頁,共47頁，2024年2月25日，星期天5、性別決定和伴性遺傳

染色體組型也稱核型，是指某一種生物體細胞中全部染色體的數(shù)目、大小和形態(tài)特征。

根據(jù)染色體組型可知，生物細胞中的染色體可分性別決定無關(guān)的常染色體和決定性別的性染色體。生物的性別通常由性染色體決定，決定方式有兩種，一種是XY型，另一種是ZW型。第19頁,共47頁，2024年2月25日，星期天首先判定顯隱性關(guān)系1、顯性遺傳：后代連續(xù)遺傳，患者多。2、隱性遺傳：后代隔代遺傳，患者少。1、伴性遺傳：與性別有關(guān)，男女患者不均等。2、常染色體遺傳：與性別無關(guān)，男女患者均等。判定染色體類別

位于性染色體上的基因，它的遺傳方式與性別緊密聯(lián)系，原因是：某些基因，如人的紅綠色盲基因和血友病基因在只在X染色體上有，而Y染色體上沒有其等位基因；但這些位于性染色體上的基因，其行為是符合基因的分離規(guī)律的。第20頁,共47頁，2024年2月25日，星期天遺傳方式一般性判斷具體判斷伴X隱性遺傳隔代遺傳，男多女少女性患者→子必患，男性正?！卣閄顯性遺傳連續(xù)遺傳，女多男少男性患者→女必患，女性正?！颖卣Ｈ旧w隱性遺傳隔代遺傳，男女均等雙親正常，女患病常染色體顯性遺傳連續(xù)遺傳，男女均等雙親患病，生女正常伴Y遺傳父親—兒子—孫子第21頁,共47頁，2024年2月25日，星期天6、基因突變、染色體變異

基因突變的特點：普遍、隨機、不定向、有害、頻率低

染色體變異包括染色體結(jié)構(gòu)變異和染色數(shù)目變異，其中前者主要有缺失、增添、顛倒和易位四種方式。注意染色體組的概念和應(yīng)用第22頁,共47頁，2024年2月25日，星期天染色體數(shù)目變異多倍體單倍體發(fā)生時期是否產(chǎn)生新基因生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用基因重組、基因突變、染色體變異的比較有性生殖間期有絲分裂期單性生殖時減數(shù)分裂和受精作用堿基順序改變分裂受阻配子直接發(fā)育沒有產(chǎn)生產(chǎn)生沒有產(chǎn)生沒有產(chǎn)生雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種基因突變基因重組發(fā)生機理第23頁,共47頁，2024年2月25日，星期天類型原理方法主要特點不同育種方法比較基因自由組合定律具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本雜交為常規(guī)育種，成功率高；但育種周期長基因突變用物理或化學方法處理大幅度改良某些性狀；但突變率低染色體數(shù)目變異花藥離體培養(yǎng)育種周期短；但過程較復雜染色體數(shù)目變異秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗植株莖桿粗壯，種子和果實驗均較大，且營養(yǎng)物質(zhì)含量高；但結(jié)實率低。雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種第24頁,共47頁，2024年2月25日，星期天7、基因突變、基因重組、有性生殖與生物進化之間存聯(lián)系

有性生殖的出現(xiàn)使生物的進化速度明顯加快。②有性生殖還促進了有利突變在種群中的傳播

其原因是：①有性生殖過程中基因的重組，從而使后代產(chǎn)生變異，使有性生殖產(chǎn)生的后代更加適應(yīng)多變的環(huán)境第25頁,共47頁，2024年2月25日，星期天8、相關(guān)計算：（1）關(guān)于堿基互補配對規(guī)律的有關(guān)計算規(guī)律一：DNA雙鏈中的兩種互補的堿基相等；任意兩個不互補的堿基之和相等，占堿基總數(shù)的50%。例：構(gòu)成DNA的堿基有四種，下列哪項堿基的數(shù)量比因生物種類不同而異？A、A＋C/T+G

B、A+G/T+C

C、A+T/G+C

D、C/G規(guī)律二：在DNA雙鏈中，一條鏈上中的A+G/C+T的比值與另一條互補鏈上的相同堿基的比值互為倒數(shù)；一條鏈中的A+T/C+G的比值等于另一條互補鏈上的相同堿基的比值。例：DNA的一條鏈中的G+T/C+A為0.5，A+T/C+G為2，則該DNA分子中另一條鏈上同樣的堿基比為多少？A、0.5和2

B、2和0.5

C、0.5和0.5

D、2和2第26頁,共47頁，2024年2月25日，星期天規(guī)律三：DNA雙鏈中，單鏈中的堿基A、T、C、G所占的比值，與另一條互補鏈相對應(yīng)的堿基T、A、G、C的比值是相等的，而整個DNA分子中的A、T、C、G所占的比值為兩條單鏈中相同堿基的比例的平均值。例：某DNA分子的一單鏈中，A占20％，T占30％，則DNA分子中的C占全部堿基的百分之多少？A．50％

B．25％

C．20％

D．30％規(guī)律四：在雙鏈DNA及其轉(zhuǎn)錄的RNA之間有下列關(guān)系：互補堿基的和如（A+T或C+G）占全部堿基的比等于其任何一條鏈中這兩種堿基比例的比值，且等于其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA的堿基的比例。例：某一DNA分子的堿基中含有20％的G＋C，那么由它轉(zhuǎn)錄成的RNA堿基中的G＋C應(yīng)為百分之多少？A．20％

B．40％

C．60％

D．80％第27頁,共47頁，2024年2月25日，星期天（2）DNA半保留復制的計算規(guī)律：規(guī)律一：每次復制的子代DNA中各有一條鏈是其上一代DNA分子中的，即有一半被保留。一個DNA分子復制n次則形成2n個DNA，但含有最初母鏈的DNA分子有2個，可形成2ⅹ2n條脫氧核苷酸鏈，含有最初脫氧核苷酸鏈的有2條。例：一個由15N標記的DNA分子，放在沒有標記的環(huán)境中培養(yǎng)，復制5次后標記的DNA分子占DNA分子總數(shù)的多少？A．1/10

B．1/5

C．1/16

D．1/25第28頁,共47頁，2024年2月25日，星期天規(guī)律二：設(shè)一條DNA分中有某堿基數(shù)量為m，則該DNA分子復制n次后形成子代DNA分子需要游離的此堿基的數(shù)量為（2n－1）m個例如：某DNA分子中有1000個脫氧核糖，其中腺嘌呤300個，該DNA分子連續(xù)復制兩次，需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸

A、600個

B、800個

C、1200個

D、1600個

第29頁,共47頁，2024年2月25日，星期天規(guī)律一：基因控制蛋白質(zhì)合成的過程中，基因、mRNA的堿基、蛋白質(zhì)中的氨基酸之間的數(shù)量計算。基因（DNA）堿基:mRNA的堿基:氨基酸＝6n∶3n∶1n例：一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA和用來轉(zhuǎn)錄該信使RNA的基因分子分別至少有堿基多少個？

A.3000個和3000個B.1000個和3000個

C.1000個和4000個

D.3000個和6000個（3）基因控制蛋白質(zhì)合成過程的有關(guān)計算規(guī)律二：肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)目—肽鏈數(shù)。

規(guī)律三：蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量＝氨基酸的平均分子質(zhì)量×氨基酸數(shù)量－失去的水分子數(shù)量×18第30頁,共47頁，2024年2月25日，星期天（4）遺傳學基本規(guī)律解題方法綜述

A、仔細審題：明確題中已知的和隱含的條件，不同的條件、現(xiàn)象適用不同規(guī)律：

1、基因的分離規(guī)律：A、只涉及一對相對性狀；

B、雜合體自交后代的性狀分離比為3∶1；C、測交后代性狀分離比為1∶1。2、基因的自由組合規(guī)律：

A、有兩對（及以上）相對性狀（兩對等位基因在兩對同源染色體上）

B、兩對相對性狀的雜合體自交后代的性狀分離比為

9∶3∶3∶1C、兩對相對性狀的測交后代性狀分離比為1∶1∶1∶1。3、伴性遺傳：A已知基因在性染色體上

B、♀♂性狀表現(xiàn)有別、傳遞有別

C、記住一些常見的伴性遺傳實例：紅綠色盲、血友病、鐘擺型眼球震顫（X-顯）、佝僂病（X-顯）等

第31頁,共47頁，2024年2月25日，星期天b、掌握基本方法：1、最基礎(chǔ)的遺傳圖解必須掌握：一對等位基因的兩個個體雜交的遺傳圖解（包括親代、產(chǎn)生配子、子代基因型、表現(xiàn)型、比例各項）

例：番茄的紅果—R，黃果—r，其可能的雜交方式共有以下六種，寫遺傳圖解：

P①RR×RR②RR×Rr③RR×rr④Rr×Rr⑤Rr×rr⑥r(nóng)r×rr★注意：生物體細胞中染色體和基因都成對存在，配子中染色體和基因成單存在▲一個事實必須記?。嚎刂粕锩恳恍誀畹某蓪蚨紒碜杂H本，即

一個來自父方，一個來自母方。2、關(guān)于配子種類及計算：

A、一對純合（或多對全部基因均純合）的基因的個體只產(chǎn)生一種類型的配子

B、一對雜合基因的個體產(chǎn)生兩種配子（DdD、d）且產(chǎn)生二者的幾率相等

。C、

n對雜合基因產(chǎn)生2n種配子，配合分枝法

即可寫出這2n種配子的基因。例：AaBBCc產(chǎn)生22=4種配子：ABC、ABc、aBC、aBc。第32頁,共47頁，2024年2月25日，星期天3、計算子代基因型種類、數(shù)目：

后代基因類型數(shù)目等于親代各對基因分別獨立形成子代基因類型數(shù)目的乘積（首先要知道：一對基因雜交，后代有幾種子代基因型？）例：AaCc×aaCc其子代基因型數(shù)目？

∵Aa×aaF是Aa和aa共2種，Cc×CcF是CC、Cc、cc共3種∴答案=2×3=6種

（請寫圖解驗證）

4、計算表現(xiàn)型種類：

子代表現(xiàn)型種類的數(shù)目等于親代各對基因分別獨立形成子代表現(xiàn)型數(shù)目的乘積例：bbDd×BBDd，子代表現(xiàn)型=1×2=2種

，

bbDdCc×BbDdCc，子代表現(xiàn)型=2×2×2=8種。第33頁,共47頁，2024年2月25日，星期天2、典型例題分析【例1】表示用同位素分別標記噬菌體和大腸桿菌的DNA和蛋白質(zhì)，然后進行“噬菌體侵染細菌的實驗”，侵染后產(chǎn)生的子噬菌體與母噬菌體形態(tài)完全相同，而子代噬菌體的DNA分子與蛋白質(zhì)分子應(yīng)含有的標記元素是（）。A.31P、32P、32SB.31P、32P、35SC.31P、32P、32S

、35SD.32P、32S

、35SB

第34頁,共47頁，2024年2月25日，星期天【例2】將15N標記的一個DNA分子放入含14N的培養(yǎng)基中，連續(xù)復制2次，其后代DNA分子中含15N的單鏈數(shù)與含14N的單鏈數(shù)的比值為（）

A、3：1B、4：1C、1：3D、1：4C【例3】一個DNA分子中腺嘌呤占堿基總數(shù)的30%，由此可知該分子中一條鏈上鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的（）

A、20%B、30%C、40%D、70%C第35頁,共47頁，2024年2月25日，星期天【例4】人、噬茵體、煙草花葉病毒體內(nèi)的堿基種類依次是()A、4、4、4B、5、4、4C、8、8、4D、8、4、4B【例5】一條多肽鏈中有氨基酸500個，作為合成這條多肽鏈模板的信使RNA分子和用于轉(zhuǎn)錄信使RNA分子的DNA分子分別至少有堿基

個和

個。15003000【例6】某水稻的基因型為Aa，讓它連續(xù)自交，從理論上講，F(xiàn)2的基因型純合體占總數(shù)的比例是()A、1/2B、1/4C、3/4D、1C

第36頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

【例8】假如水稻高稈(D)對矮稈(d)為顯性,抗稻瘟病(R)對易感稻瘟病(r)為顯性，兩對相對性狀獨立遺傳。用一個純合易感病的矮稈品種(抗倒伏)與一個純合抗病高稈品種(易倒伏)雜交,F2代中出現(xiàn)既抗病又抗倒伏類型的基因型及其比例為()A．ddRR,l/8B．ddRr,1/16C．ddRR，1/16和ddRr,1/8D．DDrr,1/16和DdRR,1/8C第37頁,共47頁，2024年2月25日，星期天【例9】血友病的遺傳屬于伴性遺傳。某男孩為血友病患者.但其父母、祖父母、外祖父母都不是患者。血友病基因在該家族中傳遞的順序可能是()A.外祖父——母親——男孩

B.外祖母——母親——男孩

C.祖父——父親——男孩

D.祖母——父親——男孩

B

第38頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

例10：右圖是某家族某種遺傳病的系譜圖，已知控制這對性狀的基因是A、a，則①預(yù)計Ⅲ6是患病女孩的幾率，②若Ⅲ6是患病女孩，Ⅱ3與Ⅱ4又生Ⅲ7，預(yù)計Ⅲ7是患病女孩的幾率（）A.①1/6，②1/2B.①1/3，②1/2C.①1/6，②1/4D.①1/6，②1/24C第39頁,共47頁，2024年2月25日，星期天二、現(xiàn)代生物進化理論

1、種群是生物繁殖的單位，也是生物進化的單位

經(jīng)典的自然選擇理論的基礎(chǔ)是個體選擇，按照此理論，對于個體不利的利他行為應(yīng)被自然選擇所淘汰，那么應(yīng)如何對利他行為的產(chǎn)生進行解釋呢?

多數(shù)學者認為利他行為的產(chǎn)生是群體選擇的結(jié)果，群體選擇學說認為種群是進化單位，這就可以很好地理解利他行為的產(chǎn)生原因了。第40頁,共47頁，2024年2月25日，星期天

2、生物進化的過程上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。

基因頻率是指某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例?；驇焓且粋€種群中全部個體含的全部基因，只要這個種群不消亡，基因庫就能得以保持和發(fā)展；但基因庫中某個基因的基因頻率，卻可由于基因突變、基