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文檔簡(jiǎn)介
緒論
一、生命的特征
1、化學(xué)成分的同一性,遺傳密碼的統(tǒng)一性
2、嚴(yán)整有序的結(jié)構(gòu)
3、新陳代謝
生物是開(kāi)放系統(tǒng),新陳代謝也是嚴(yán)整有序的過(guò)程,是由一系列酶促化學(xué)反
應(yīng)所組成的反映網(wǎng)絡(luò)。
各種生物的基本代謝過(guò)程一般都是同一類(lèi)型的,無(wú)論是動(dòng)物還是植物的細(xì)
胞呼吸,都要經(jīng)過(guò)不需氧的糖酵解和需氧的三竣酸循環(huán)過(guò)程。在代謝過(guò)程中,生
物體內(nèi)的能量總是不斷地轉(zhuǎn)化。
4、生長(zhǎng)發(fā)育
5、繁殖和遺傳:遺傳是相對(duì)和保守的,變異是絕對(duì)和前進(jìn)的。
6、應(yīng)激性和運(yùn)動(dòng)
7、適應(yīng):①生物的結(jié)構(gòu)都適合于一定的功能②生物的結(jié)構(gòu)和功能適合于該
生物在一定環(huán)境條件下的生存和延續(xù)。
8、演變和進(jìn)化:簡(jiǎn)單到復(fù)雜,水生到陸生,低級(jí)到高級(jí),這說(shuō)明生命的存在
有時(shí)間性,是一種不兀逆轉(zhuǎn)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。
第一章細(xì)胞的化學(xué)基礎(chǔ)
第一節(jié):細(xì)胞的元素組成
1、生命元素:地球上100多種元素中在生命體內(nèi)已檢測(cè)出了81種。
2、人體必需元素為27種,再加上硼,生物體必需28種。
3、占生物體質(zhì)量0.01%以上的元素為常量元素:C、H、O、N、P、S、CkK、
Ca、Mg、Na,0.01%以下的是微量元素。
4、人體必需元素:C、H、。、N、P、S、Cl、K、Ca、Mg、Na、F、Fe、Zn、
Cu、Br、As、Se、Mo、Mn、Cr、Si、V、Sn、Ni、I、Co。
5、鈣還有生物信息傳遞的功能,絡(luò)可以協(xié)助胰島素起作用。
第二節(jié):細(xì)胞的分子組成
1、水:通常含量為60%——95%,細(xì)胞中水以游離水和結(jié)合水的形式存在,水
的理化性質(zhì):⑴比熱容大,可以保持機(jī)體的體溫。⑵較大的表面張力。⑶一定的
極性。
2、無(wú)機(jī)鹽:一種以游離態(tài)離子形式存在,一種則與有機(jī)物結(jié)合,以結(jié)合態(tài)存在,
組成具m寺殊性質(zhì)的蛋白質(zhì)或作為酶的輔助因子。
3、糖類(lèi):?jiǎn)翁恰㈦p糖、多糖
⑴常見(jiàn)雙糖有蔗糖、乳糖、麥芽糖等,在細(xì)胞內(nèi)成為糖類(lèi)貯藏形式。
⑵半纖維素和幾丁質(zhì)都是多糖。多糖在細(xì)胞中用途廣泛,可以作為貯存物質(zhì)或結(jié)
構(gòu)物質(zhì)。
⑶幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁以及昆蟲(chóng)等節(jié)肢動(dòng)物外骨骼的主要成分之一。
4、脂質(zhì):主要由C、H、O、N、P組成,細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)分為貯存脂質(zhì)、結(jié)構(gòu)指質(zhì)
和功能脂質(zhì)。
貯存脂質(zhì)如斤油脂,包括常溫下呈固態(tài)的脂肪和呈液態(tài)的油等。
結(jié)構(gòu)脂質(zhì)如蠟和磷脂等,蠟主要是構(gòu)成生物體表面的保護(hù)層。
功能脂質(zhì)(赭類(lèi)和固醉類(lèi))如VA、VD、各種類(lèi)固醇激素等生理活性物質(zhì),它們
對(duì)機(jī)體的正常代謝起調(diào)節(jié)作用。
5、蛋白質(zhì):分為結(jié)合蛋白、酶蛋白和貯藏蛋白三類(lèi)(按功能分)
蛋白質(zhì)還參與基因表達(dá)的調(diào)節(jié),以及細(xì)胞中氧化還原反應(yīng)、電子傳遞、神經(jīng)傳遞
乃至學(xué)習(xí)和記憶等多種生命活動(dòng)過(guò)程。
6、核酸
7、生理活性物質(zhì):活性多肽、維生素、激素、抗生素等,量少、分子量小但具
有重要的生理功能。
8、1—7的成分在細(xì)咆中構(gòu)成了原生質(zhì),原生質(zhì)是一種無(wú)色、半透明、半流動(dòng)
的親水性膠體,具有新陳代謝的能力,有溶膠和凝膠之間的互相變化。
第二章、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能
第一節(jié)細(xì)胞的形態(tài)和類(lèi)型
一、細(xì)胞的大小和形狀:
㈠大?。褐睆酱蠖嘣?0—100之間,高等動(dòng)物細(xì)胞一般比植物細(xì)胞小,支原體
是最小的細(xì)胞,0"m
㈡形狀:下姿百態(tài),形狀與其所執(zhí)行的生理功能和所處的環(huán)境條件有關(guān)。
二、細(xì)胞類(lèi)型:原核與真核
第二節(jié)真核細(xì)胞的結(jié)溝和功能
一、細(xì)胞表面
㈠細(xì)胞膜(或稱(chēng)質(zhì)膜)
1、電鏡下,細(xì)胞膜切面圖呈暗(電子密度高)一明(電子密度低)——暗三
層結(jié)構(gòu)。
2、有“單位膜”模型和“流動(dòng)鑲嵌”模型,后者被廣泛采用。
3、“流動(dòng)鑲嵌”模型指出細(xì)胞膜具有流動(dòng)性和不對(duì)稱(chēng)性。蛋白質(zhì)在膜上的分布
也是不對(duì)稱(chēng)的,有的附在磷脂分子層的內(nèi)外表面,稱(chēng)外在蛋白或膜周邊蛋白,
有的則橫穿腴層,稱(chēng)膜內(nèi)在蛋白。嵌入的蛋白質(zhì)分r可以進(jìn)行側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)
或垂直上下運(yùn)動(dòng)。
4、在細(xì)胞膜下,具有與各種免疫活性蛋白相連的,由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),
稱(chēng)為膜骨架。膜骨架參與了維持質(zhì)膜的形狀以及協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。
5、細(xì)胞膜的功能:
(1)物質(zhì)運(yùn)輸:
被動(dòng)運(yùn)輸,不耗能,分為自由擴(kuò)散(不要載體)和促進(jìn)擴(kuò)散(要載體)
膜動(dòng)運(yùn)輸,耗能,分為主動(dòng)運(yùn)輸、胞吐、內(nèi)吞
內(nèi)吞和外排:大分子物質(zhì)不能滲透的以形成小泡的方式進(jìn)出細(xì)胞。
內(nèi)吞的物質(zhì)為固體的稱(chēng)為吞噬,為液體的稱(chēng)為胞飲。
⑵信息傳遞
(3)細(xì)胞識(shí)別及免疫。
㈡細(xì)胞壁:植物細(xì)胞存在質(zhì)壁分離現(xiàn)象
1、細(xì)胞壁的分層:
⑴胞間層:位于兩相鄰細(xì)胞之間,主要由果膠質(zhì)組成,是細(xì)胞分裂中最早形成
的。
⑵初生壁:位于胞間層的內(nèi)側(cè),主要由纖維素和果膠質(zhì)組成。薄而有彈性,是
在細(xì)胞初期形成的。
⑶次生壁:位于初生壁的內(nèi)側(cè),主要由木質(zhì)素和纖維素組成。厚而硬,無(wú)伸縮
性,是在細(xì)胞停止生長(zhǎng)后形成的。
一般植物細(xì)胞都具有胞間層和初生壁,而只有那些在生理上分化成熟原生質(zhì)體消
失的細(xì)胞才在分化過(guò)程中產(chǎn)生次生壁,如植物的纖維、導(dǎo)管、管胞等。
2、細(xì)胞壁的特化:細(xì)胞壁形成過(guò)程中滲入其他特殊物質(zhì),改變細(xì)胞壁的性質(zhì)的
現(xiàn)象
(1)木質(zhì)化:滲入了木質(zhì)素,增加了細(xì)胞壁的硬度
⑵角化:滲入了角質(zhì)索,使細(xì)胞壁不透水、不透氣
⑶栓化:滲入了木栓質(zhì),使細(xì)胞壁具有了水光包三不透的性質(zhì),細(xì)胞壁的保護(hù)
作用更強(qiáng)
(4)礦化:滲入了礦物質(zhì),增加了細(xì)胞壁的硬度,如果滲入的是二氧化硅則成為
硅化
⑸粘液化:細(xì)胞壁中的果膠質(zhì)和纖維素發(fā)生了水解。
3、初生紋孔場(chǎng):初生壁上未增厚的區(qū)域
紋孔:次生壁上未增厚的區(qū)域
胞間連絲和紋孔的存在使植物細(xì)胞可以進(jìn)行物質(zhì)交換,形成一個(gè)完整統(tǒng)一的
有機(jī)體。
二、細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)骨架
細(xì)胞質(zhì)包括細(xì)胞器、細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)沒(méi)有特
化的部分,細(xì)胞器是由原生質(zhì)特化而來(lái)。
㈠內(nèi)膜系統(tǒng):內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和核膜有序地連接溝通,在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)內(nèi)
膜系統(tǒng)。
1、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER):是細(xì)胞質(zhì)中由單層生物膜圍成的管狀或扁囊狀結(jié)構(gòu),互相連
通成網(wǎng),構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)中的扁平囊狀系統(tǒng)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的周邊??煽吹叫∨?,它是一
種由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出的結(jié)構(gòu)。
粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rER):又稱(chēng)顆粒型內(nèi)質(zhì)網(wǎng),是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所和運(yùn)輸通道。
滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER):又稱(chēng)無(wú)顆粒型內(nèi)質(zhì)網(wǎng),具有脂肪和膽固醇的合成、代謝,
糖原的合成分解,某些毒物的解毒等功能。不同細(xì)胞內(nèi)其功能不同。
2、高爾基體:由滑面膜圍成的扁平囊泡狀和泡狀結(jié)構(gòu)組成的。由5-7個(gè)稱(chēng)為
高爾基囊的扁平囊重疊而成,囊中充滿(mǎn)液體,囊間有孔相通,在扁平囊泡周II伸
出許多小管或小泡。高爾基體是一個(gè)動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu),表現(xiàn)有極性,凸出的面是形成
面,凹入的面是成熟面。
植物細(xì)胞中呈分散狀,動(dòng)物細(xì)胞中聚在一起。
高爾基體與細(xì)胞內(nèi)某些物質(zhì)的積累、加工和分泌顆粒的形成、轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。在植物
細(xì)胞分裂時(shí)對(duì)細(xì)胞板的形成有一定的作用。
3、核糖體:由核糖體核糖核酸(rRNA)和蛋白質(zhì)構(gòu)成的略呈球形的顆粒狀小
體。每個(gè)核糖體由大小兩個(gè)亞基組成,依照核糖體的沉降系數(shù)不同,分為70S型
(原核細(xì)胞)和80s型(真核細(xì)胞)。
(-)液泡系統(tǒng)
1、溶酶體:一種單層膜的球形小泡。
(1)內(nèi)含多種酸性水解酸,能水解蛋白質(zhì)、核酸和多糖,起溶解和消化作用。
⑵溶酶體破裂后,其內(nèi)的酶可以溶解細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì),故稱(chēng)為“自殺袋”。
(3)分為初級(jí)溶酶體和次級(jí)溶酶體,后者的酶具有消化作用。
2、微體:一種由單位膜圍成的圓形或卵圓形的細(xì)胞器。
⑴含有過(guò)氧化氫酶、乙醇酸氧化酶和尿酸酶。
⑵.主要有過(guò)氧化酶體和乙醛酸循環(huán)體(僅發(fā)現(xiàn)=植物細(xì)胞)。
3、液泡:
⑴液泡膜也具有選擇透過(guò)性,一般高于質(zhì)膜。
⑵具有滲透調(diào)節(jié)、貯藏和消化的功能。
⑶液泡的內(nèi)含物有些還有保護(hù)作用。
㈢能量轉(zhuǎn)換器:
1、質(zhì)體:
⑴葉綠體:含有葉綠素、葉黃素和胡蘿卜素???綠體中的類(lèi)囊體分為基粒類(lèi)囊
體和基質(zhì)類(lèi)囊體。
⑵白色體:為球形或紡錘形的無(wú)色質(zhì)體,不含可見(jiàn)色素,常存在于植物的幼嫩
部位,其主要功能與物質(zhì)的貯藏有關(guān),包括貯藏淀粉的造粉體,貯藏脂肪的造油
體和貯藏蛋白質(zhì)的造蛋白體等。
(3)有色體:含有葉黃素和類(lèi)胡蘿卜素。
以上三種質(zhì)體均可以由前質(zhì)體發(fā)育而來(lái)。在一定條件下,這幾種質(zhì)體還可以相互
轉(zhuǎn)化。
2、線粒體:
⑴線粒體受高溫、低滲溶液、酸、堿的作用很容易變形。
⑵線粒體崎上有很多小的球形小體(ATP酶復(fù)合體)稱(chēng)線粒體基粒。
㈣細(xì)胞骨架:原核細(xì)胞沒(méi)有。
在真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中普遍存在由蛋白質(zhì)纖維組成的三維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)
纖維包括微管、微絲和中間纖維。它們通過(guò)磷酸化和去磷酸化而具有自裝配和去
裝配的功能,這也是一個(gè)信息傳遞的過(guò)程。細(xì)胞質(zhì)中各種細(xì)胞器、酶和很多蛋白
都是固定在細(xì)胞質(zhì)骨架上,使之能有條不紊地執(zhí)行各自的功能,互不干擾。細(xì)胞
骨架網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)于細(xì)胞形態(tài)構(gòu)建、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、
細(xì)胞分化和細(xì)胞轉(zhuǎn)化等都起著重要作用。
1、微管:中空的圓筒狀結(jié)構(gòu),筒壁由13條原纖維圍成,組成原纖維的結(jié)構(gòu)單
位是微管蛋白。微管蛋白有"和§兩個(gè)亞基。微管有單管、二聯(lián)管和三聯(lián)管三
種形式。微管對(duì)細(xì)胞起一種骨架作用,細(xì)胞有絲分裂時(shí)所出現(xiàn)的紡錘絲也是
由許多微管聚集而成的。
2、微絲:主要成分是肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白。主要與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān),如胞質(zhì)玖流、
變形運(yùn)動(dòng)和肌肉收縮等,細(xì)胞分裂時(shí)細(xì)胞中央的橫縊也是由微絲收縮產(chǎn)生的。
秋水仙素只破壞微管,但不影響微絲。而細(xì)胞松弛素B只破壞微絲,而對(duì)微
管不起作用。
3、中間纖維:其組成成分比微管和微絲復(fù)雜。按其組織來(lái)源及免疫原性可分為
5類(lèi):角蛋白纖維、波形纖維、結(jié)蛋白纖維、神經(jīng)元纖維和神經(jīng)膠質(zhì)纖維。
三、細(xì)胞核:主要山核被膜、核仁、染色質(zhì)和核骨架構(gòu)成。
1、核被膜:有兩層膜組成,兩層膜之間有一10-30nm的間隙和核周腔。內(nèi)膜
光滑,外膜靠細(xì)胞質(zhì)一側(cè)附有許多核糖體。核膜上的核孔是由RNA和蛋白質(zhì)組
成的絲狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)封在其上,這是一種兼具被動(dòng)擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶厥饪缒み\(yùn)輸
蛋白復(fù)合體,成為核孔復(fù)合體。
2、核纖層:是緊貼內(nèi)核膜的一層厚度為20—50nm的纖維蛋白片層或纖維網(wǎng)格,
由核纖層蛋白組成。
3、核仁:細(xì)胞核內(nèi)周期性出現(xiàn)的致密團(tuán),核仁分為內(nèi)外兩個(gè)區(qū)域,內(nèi)區(qū)呈絲團(tuán)
狀,外周為顆粒區(qū),都是有核糖核酸和蛋白質(zhì)結(jié)合而成。
4、染色質(zhì)和染色體:間期核的染色質(zhì)經(jīng)固定染色后呈現(xiàn)出深淺不同的兩種區(qū)域,
著色較深,處于螺旋緊縮態(tài),在光鏡下呈深藍(lán)色顆粒狀或塊狀的稱(chēng)異染色質(zhì);著
色淺的,染色質(zhì)處于松開(kāi)狀態(tài)的稱(chēng)常染色質(zhì)。常染色質(zhì)為功能活躍的部分,可進(jìn)
行復(fù)制和依賴(lài)DNA的RNA合成,而異染色質(zhì)是功能不活躍的部分。
5、核質(zhì):間期核內(nèi)非染色的活染色很淺的基質(zhì),核質(zhì)是膠狀液體。
6、核骨架:是存在于真核細(xì)胞核內(nèi)的以蛋白成分為主的纖維網(wǎng)架體系。
四:細(xì)胞間的連接:植物細(xì)胞靠胞間連絲,動(dòng)物細(xì)胞有三種連接方式:緊密連接、
錨定連接和通訊連接。
第三節(jié)細(xì)胞的增殖
一、細(xì)胞周期:
㈠間期:
1、DNA合成前期(G1期):主要進(jìn)行RNA、蛋白質(zhì)和酶的合成,為S期的DNA
合成做準(zhǔn)備,特別是能量的儲(chǔ)備,DNA前身物質(zhì)及DNA聚合酶等的合成。
2、DNA合成期或DNA復(fù)制期(S期):DNA復(fù)制加倍,為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備的
時(shí)期,是細(xì)胞增殖周期中最關(guān)鍵的一個(gè)時(shí)期。
3、DNA合成后期(G2期):比較短暫,其主要活動(dòng)是為分裂期做好準(zhǔn)備。
㈡分裂期(M期):
二、細(xì)胞分裂:
㈠無(wú)絲分裂:最簡(jiǎn)單的分裂方式,常見(jiàn)的有:橫縊、二分裂、出芽分裂、碎裂、
劈裂等。不出現(xiàn)紡錘體、紡錘絲,速度快、耗能少。如:胚乳的形成、愈傷組織
的細(xì)胞分裂、原核細(xì)胞分裂等。
㈡有絲分裂:
1、前期:染色體的濃縮、分裂極的確立,核仁的解體和核膜的消失。
2、中期:紡錘體的形成和染色體排列在赤道面上。此時(shí)期是研究染色體的最好
時(shí)期。
3、后期:染色體從著絲粒分開(kāi),并分別從赤道面移向兩級(jí)。
4、末期:形成兩個(gè)子核,母細(xì)胞分裂為兩個(gè)子細(xì)胞。
㈢數(shù)分裂:
1、減數(shù)分裂T:
⑴前期1:分為細(xì)線期、偶線期(此時(shí)期出現(xiàn)聯(lián)會(huì))、粗線期、雙線期(此時(shí)
期出現(xiàn)同源染色體非姐妹染色單體的交叉互換,即基因重組)和終變期(此時(shí)期
是觀察染色體構(gòu)型的適宜時(shí)期)o
⑵中期I:形成紡錘體,排列在赤道面上,此時(shí)期也是觀察和研究染色體的適
宜時(shí)期。
⑶后期I:兩條同源染色體分開(kāi),移向兩級(jí),每個(gè)分離的染色體均含有兩條染
色單體。
(4)末期I
2、減數(shù)分裂11:存在前期、中期、后期和末期。減1后有一個(gè)很短的分裂間期,
在此間期仍可以看到染色體的圖像。
三、細(xì)胞增殖的調(diào)控與癌變
紫外線、高劑量的電離輻射等能控制間期細(xì)胞的DNA合成,抗菌素能抑制蛋白
質(zhì)的合成,放線菌素D可抑制以DNA為模板的RNA的合成,秋水仙堿能抑制
紡錘體形成并促其解體等。
第四節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化
一、細(xì)胞的生長(zhǎng):細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí)細(xì)胞增大而不增數(shù),細(xì)胞的體積增大和重量增加。
二、細(xì)胞的分化:具有普遍性、穩(wěn)定性、可逆性(脫分化)。
三、細(xì)胞的全能性:在一個(gè)有機(jī)體內(nèi)每一個(gè)生活細(xì)胞均具有同樣的或基本相司的
成套的遺傳物質(zhì),而且具有發(fā)育成完整有機(jī)體或分化為任何細(xì)胞所必需的全部基
因。
水蛇、魚(yú)類(lèi)和兩棲類(lèi)的孤雌生殖說(shuō)明r低等動(dòng)物的細(xì)胞也具有細(xì)胞全能性。
高等動(dòng)物則一般僅早期胚胎細(xì)胞具有全能性。
第五節(jié)細(xì)胞的衰老與死亡
一、細(xì)胞的衰老:表現(xiàn)為:細(xì)胞核的增大、核膜內(nèi)折、染色質(zhì)固縮、粗面內(nèi)質(zhì)
網(wǎng)減少、線粒體變大且數(shù)量減少、膜滲透增加、細(xì)胞骨架體系改變、產(chǎn)生
致密體、膜常處于凝膠相或固相、細(xì)胞間叵隙連接減少、組成間隙連接的
膜內(nèi)顆粒聚集體變小等。
二、細(xì)胞死亡:一種是意外性死亡或壞死性死亡,另一種是編程性死亡,即凋亡。
㈠細(xì)胞壞死:表現(xiàn):細(xì)胞膜的通透性增加、細(xì)胞吸水膨脹、細(xì)胞外形發(fā)生不規(guī)則
變化、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、細(xì)胞核染色質(zhì)不規(guī)則的位移、線粒體及細(xì)胞核腫脹、溶酶體
破壞、細(xì)胞膜破裂、細(xì)胞內(nèi)容物外溢。
最顯著特點(diǎn):引發(fā)炎癥反應(yīng)。
㈢細(xì)胞凋亡:是一種自然的生理學(xué)過(guò)程,是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束
的生命過(guò)程。
細(xì)胞凋亡在形態(tài)學(xué)上分三個(gè)階段:1、凋亡的開(kāi)始2、凋亡小休的形成3、凋亡小
體的消失。
細(xì)胞凋亡的過(guò)程中不會(huì)導(dǎo)致機(jī)體的炎癥反應(yīng)。
第四章孟德?tīng)栠z傳定律
第一節(jié)分離定律(遺傳學(xué)第一定律)
一、所選實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn):1、豌豆是嚴(yán)格的自花授粉植物,其雄蕊被花瓣所包
圍,外來(lái)花粉不容易混雜進(jìn)來(lái),使雜交試驗(yàn)的結(jié)果不致因有他鐘花粉而受
到干擾。2、不同品系的碗豆常具有對(duì)比鮮明、易于區(qū)分的相對(duì)性狀。3、不
同品系的豌豆可以雜交,所得雜種完全可育,并且生長(zhǎng)期短、易于栽培。4、
由于自花授粉,所得都是純系。
二、幾個(gè)基本概念:
1、性狀:生物體所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理生化等特征的總和。
2、單位性狀:任一生物體的性狀可以分為很多單位,稱(chēng)為單位性狀。如種子的
形狀、花的顏色等。
3、相對(duì)性狀:不同的個(gè)體在每個(gè)單位性狀上具有不同的表現(xiàn),稱(chēng)為相對(duì)性狀。
4、座位:基因在染色體上的位置叫座位。每個(gè)基因在染色體上都有一個(gè)座位。
5、回交:子一代植株與親代植株雜交。
三、分離定律:一對(duì)基因在雜合狀態(tài)下保持相對(duì)的獨(dú)立性,當(dāng)配子形成時(shí),成對(duì)
的基因相互分離。核心是等位基因的分離。
第二節(jié):自由組合定律(遺傳學(xué)第二定律)
內(nèi)容:控制不同相對(duì)性狀的等位基因在配子形成的過(guò)程中,等位基因各自分離,
非等位基因彼此自由組合。
第三節(jié)孟德?tīng)柖傻臄U(kuò)展
一、孟德?tīng)柕脑囼?yàn)中需要特定的條件:1、雜交的雙親必須是純系。2、在有性染
色體分化的生物中,決定性狀的基因位于常染色體上且相對(duì)基因要完全顯
性。3、各種類(lèi)型配子隨機(jī)結(jié)合,且存活率相當(dāng)。4、所有的雜種后代都應(yīng)該
處于比較一致的環(huán)境中且存活率相同。5、供實(shí)驗(yàn)的群體要大。
二、顯隱性關(guān)系的相對(duì)性:
㈠顯性現(xiàn)象的表現(xiàn):
1、完全顯性:就是正常的現(xiàn)象。
2、不完全顯性:比如紅色與白色的純系親本雜交后代全為粉紅色。
3、共顯性或稱(chēng)并顯性:如:正常人紅細(xì)胞呈碟形,鐮狀細(xì)胞貧血患者為鐮刀形,
二者后代的紅細(xì)胞既有碟形也有鐮刀形。
4、鑲嵌顯性:雙親的性狀在后代的同一個(gè)體不同部位表現(xiàn)出來(lái),形成鑲嵌國(guó)式
的現(xiàn)象。
5、超顯型:F1代的表現(xiàn)超過(guò)親本的現(xiàn)象。
㈡顯性與環(huán)境的影響:顯隱性關(guān)系有時(shí)受到環(huán)境的影響,或者為其他生理因素如
年齡、性別、營(yíng)養(yǎng)、健康狀況等左右。由于環(huán)境的影響,顯性可以從一種性狀表
現(xiàn)為另一種性狀表現(xiàn),這種現(xiàn)象稱(chēng)為條件顯性。
生物的顯隱性表現(xiàn)在同一世代個(gè)體不同的發(fā)育時(shí)期還可以發(fā)生變化。
三、復(fù)等位基因
指在同源染色體的相同位點(diǎn)上,存在三個(gè)或者三個(gè)以上的等位基因,如人類(lèi)的
ABO血型遺傳。
另一復(fù)等位現(xiàn)象就是植物的自交不親和。
四、致死基因
包括顯性致死基因和隱形致死基因。
隱形致死基因只有在隱形純合時(shí)才能使個(gè)體死亡,如植物的白化苗;顯性致死基
因在雜合體狀態(tài)時(shí)就可導(dǎo)致個(gè)體死亡,如人類(lèi)的神經(jīng)膠癥基因。
五、非等位基因間的相互作用(重點(diǎn))即基因互作
㈠互補(bǔ)作用:表現(xiàn)型為9:7
兩對(duì)獨(dú)立遺傳基因分別處于純合或共同雜合狀態(tài)時(shí),共同決定一種性狀的發(fā)育.當(dāng)
只有一對(duì)基因是顯性,或兩對(duì)基因都是隱形時(shí),則表現(xiàn)另一種性狀。
親本:白花CCppX白花ccPP
Fl代紫花CcPp
I自交
F2代9紫花(C_P_):7白花(3C_pp+3ccP_+1ccpp)
㈡累加作用:表現(xiàn)型為:9:6:1
兩種顯性基因同口寸存在時(shí)產(chǎn)生一種性狀,單獨(dú)存在時(shí)能表現(xiàn)相似的性狀,兩種顯
性基因均不存在時(shí)乂表現(xiàn)第三種性狀。
㈢重疊作用:表現(xiàn)型:15:1
當(dāng)多對(duì)基因共同對(duì)某一性狀起到?jīng)Q定作用時(shí),不論顯性基因多少,都影響同一性
狀的發(fā)育,只有隱性純合體才表現(xiàn)相應(yīng)的隱性性狀。
即JF2彳弋中:15(9A_B_+3A_bb+3aaB_):laabb
㈣顯性上位作用:表現(xiàn)型:12:3:1
兩對(duì)獨(dú)立遺傳基因共同對(duì)一對(duì)性狀發(fā)生作用,而且其中一對(duì)基因?qū)α硪粚?duì)基因的
表現(xiàn)有遮蓋作用,這種情形稱(chēng)為上位性。反之,后者被前者遮蓋,稱(chēng)為下位性。
起遮蓋作用的基因如果是顯性基因,稱(chēng)為顯性上位基因。
如:影響西葫蘆的顯性白皮基因曲對(duì)顯性黃皮基因Y有上位作用。當(dāng)W基因存
在時(shí)能阻礙Y基因的作用,表現(xiàn)為白色;缺少W時(shí),Y基因表現(xiàn)其黃色作用;
如果W和Y都不存在,則表現(xiàn)y基因的綠色。
即:F2代中:12白皮(9W_Y_+3W_yy):3黃皮(\vwY_):1綠皮wwyy
㈤隱形上位作用:表現(xiàn)型:934
在兩對(duì)互作的基因中,其中一對(duì)隱性基因?qū)α硪粚?duì)基因起上位性作用
即例F2代中:9紫色(C_P_):3紅色(C_pp):4白色(3ccP_+lccpp)
因抑制作用:表現(xiàn)型:13:3
在兩對(duì)獨(dú)立基因中,其中一對(duì)顯性基因,本身并入控制性狀的表現(xiàn),但對(duì)另一對(duì)
基因的表現(xiàn)有抑制作用。例:
親本:歐洲白繭版一黃繭iiYY
Fl代白繭liYy
I自交
F2代13白繭(9I_Y_+3I_yy+liiyy):3黃繭iiY_
當(dāng)I基因存在時(shí),抑制了Y基因的作用,只有I基因不存在時(shí),Y基因的作用才
能表現(xiàn)出來(lái)。
注意:1、上位作用和壺性作用不同,上位作用發(fā)生于兩對(duì)不同等位基因之間,
而顯性作用則發(fā)生于同一對(duì)等位基因的兩個(gè)成員之間。
2、上位作用和抑制作用不同,抑制基因本身不能決定性狀,而顯性上位基因除
遮蓋其他基因的表現(xiàn)外,本身還能決定性狀。
六、多因一效和一因多效
多因一效:許多基因影響同一個(gè)性狀的表現(xiàn)。
一因多效:一個(gè)基因也可以影響許多性狀的發(fā)育。
從生物個(gè)體發(fā)育的整體觀念出發(fā),多因一效和一因多效不難理解。一方面,一個(gè)
性狀的發(fā)育是由許多基因所控制的許多生化過(guò)程連續(xù)作用的結(jié)果。另一方面,如
果某一個(gè)基因發(fā)生了改變,其影響雖然只是一個(gè)以該基因?yàn)橹鞯纳^(guò)程,但會(huì)
影響與該生化過(guò)程有聯(lián)系的其他生化過(guò)程,從而影響其他性狀的發(fā)育。
第四節(jié):細(xì)胞質(zhì)遺傳
細(xì)胞質(zhì)遺傳乂名:母系遺傳、核外遺傳、非孟德?tīng)栠z傳、非染色體遺傳、染色體
外遺傳。
一、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn):
1、一般表現(xiàn)為母系遺傳,正交與反交子代的表現(xiàn)型不一致,F(xiàn)1通常只表現(xiàn)母本
性狀。
2、遺傳方式是非孟德?tīng)柺降模s種后代的遺傳行為不符合孟德?tīng)栠z傳定律,雜
交后代一般不出現(xiàn)一定的分離比例。
3、通過(guò)連續(xù)回交能將母本的核基因幾乎全部置換,甚至可以用核移植技術(shù)將母
本核基因全部置換,但母本細(xì)胞質(zhì)基因及其所控制的性狀不會(huì)消失。
4、具有細(xì)胞質(zhì)異質(zhì)性與細(xì)胞質(zhì)分離和重組。同一細(xì)胞內(nèi)含有不同基因型的細(xì)胞
器(如線粒體或葉綠體)的現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)異質(zhì)性,不同基因型細(xì)胞器的分配過(guò)
程稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)分配和重組。
二、植物雄性不育的遺傳
根據(jù)發(fā)生的遺傳機(jī)制不同,分為核不育型和核質(zhì)互作不育型。
核質(zhì)互作不育型:細(xì)胞核中的可育基因是RK不育基因是此Rf對(duì)油是顯性;
細(xì)胞質(zhì)中的可育基因是N,不育基因是S。雄性不育性是不育細(xì)胞質(zhì)S加上純合
隱性不育核基因rfrf造成的后果,遺傳型為S(+f)。Rf基因可使具有細(xì)胞質(zhì)雄
性不育基因的個(gè)體恢復(fù)雄性可育。當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基因?yàn)镹時(shí),無(wú)論核基因如何,均
表現(xiàn)為雄性可育。
核基因RfRfRfrfrfrf
細(xì)胞質(zhì)正常NN:RfRf)可育N(Rfrf)瓦育N(rfrf)可育
基因不育SS(RfRf)可育S(Rfrf)可育S(rfrf)不育
植物雄性不育可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的利用。
第五章染色體遺傳學(xué)說(shuō)
第一節(jié)染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目
一、染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)
1、真核生物的染色體由DNA、RNA和組蛋白等組成的復(fù)合體。由一條DNA
雙螺旋長(zhǎng)鏈分子螺旋纏繞在8個(gè)組蛋白分子外,形成核小體。核小體之訶有
一段連接DNA,在連接DNA上結(jié)合另一組蛋白分子,形成一條伸展的染色
質(zhì)絲。染色質(zhì)絲再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步螺旋纏繞形成二級(jí)。三級(jí)。四級(jí)結(jié)構(gòu),成為染
色單體,從而構(gòu)成染色體。
2、染色體復(fù)制后,含有縱向并列的兩條染色單體。兩條染色單體由著絲粒連在
一起。著絲粒將染色體分成兩臂。各個(gè)染色體的著絲粒位置是恒定的,著絲粒的
位置直接關(guān)系到染色體的形態(tài)表現(xiàn)。根據(jù)著絲粒的位置可以將染色體進(jìn)行分類(lèi):
(1)中部著絲粒染色體:著絲粒位于染色體的中間,染色體兩臂大致等長(zhǎng)。
⑵近中部著絲粒染色體:著絲粒較近于染色體的一端,形成一個(gè)長(zhǎng)臂和一個(gè)短
臂。
⑶近端部著絲粒染色體:著絲??拷旧w末端,形成一個(gè)長(zhǎng)臂和一個(gè)極短的
臂。
⑷端部著絲粒染色體:著絲粒就在染色體末端,染色體只有一個(gè)臂。
3、著絲粒所在地方常出現(xiàn)一個(gè)縊痕,又稱(chēng)為初級(jí)縊痕。許多染色體上還有一個(gè)
次級(jí)縊痕,次級(jí)縊痕的另一端的染色體稱(chēng)為隨體。具有隨體的染色體稱(chēng)為隨
體染色體。在細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí),總是在次級(jí)縊痕這個(gè)地方出現(xiàn)核仁,rRNA
就是在核仁這個(gè)地區(qū)合成的。
二、染色體的數(shù)目
1、一種生物的體細(xì)胞的一定數(shù)目、大小、形態(tài)的染色體特征的總和稱(chēng)為核型。
2、被子植物常比裸子植物的染色體數(shù)目多些,但染色體數(shù)目的多少并不反映物
種的進(jìn)化程度。
第二節(jié)連鎖與交換定律(遺傳學(xué)第三定律)
一、連鎖
1、連鎖遺傳:原來(lái)為同一親木所具有的兩個(gè)性狀,在F2中常常有聯(lián)系在一起遺
傳的傾向,這種現(xiàn)象稱(chēng)為連鎖遺傳,即在同一同源染色體上的非等位基因連在一
起而遺傳。
2、相引組(相引相):甲乙兩個(gè)顯性性狀聯(lián)系在一起遺傳,而甲乙兩個(gè)隱性性狀
聯(lián)系在一起遺傳是雜交組合。
3、相斥組(相斥相):甲顯性性狀和乙隱性性狀聯(lián)系在一起遺傳,而乙顯性性狀
和甲隱性性狀聯(lián)系在一起遺傳的雜交組合。
4、完全連鎖:在同一同源染色體上的兩個(gè)非等位基因之間不發(fā)生非姊妹染色單
體之間的交換,則這兩個(gè)非等位基因是100%聯(lián)系在一起而遺傳的。
5、不完全連鎖:同源染色體上的兩個(gè)非等位基因之間或多或少地發(fā)生非姐妹染
色單體之間的交換,測(cè)交后代中大部分為親本類(lèi)型,少部分為重組類(lèi)型。
6、完全連鎖的情形是極少見(jiàn)的,一般的情形都是不完全連鎖。
二、交換和重組值
1、重組:同源染色體的非姊妹染色單體之間的對(duì)應(yīng)片段的交換,從而引起相應(yīng)
基因間的交換與重新組合。
2、在配子形成過(guò)程中,并不是所有的性母細(xì)胞在這兩個(gè)基因間都發(fā)生交換,所
以形成的四種配子中總是親本組合多于重組組合。一般是兩個(gè)基因在染色體上的
距離越遠(yuǎn),其互換的比率越大,距離越近,互換率越小。
3、交換值:同源染色體在非姐妹染色單體間有關(guān)基因的染色體片段發(fā)生交換的
頻率。其大小就可以用來(lái)表示基因間的距離的長(zhǎng)短。
就一個(gè)很短的交換染色體片段來(lái)說(shuō),交換值就等于交換型配子(重組型配子)占
總配子數(shù)的百分率即重組率。但在較大的染色體區(qū)段內(nèi),由于雙交換或多交換常
可發(fā)生,因而用重組率來(lái)估計(jì)交換值往往偏低。一般說(shuō),估算交換值用:
交換值(%)=重組型配子數(shù)/總配子數(shù)X100
三、交換值的測(cè)定
1、測(cè)交法
用測(cè)交法測(cè)定交換值,是使雜種F1與隱性純合體測(cè)交,然后根據(jù)測(cè)交后代
的表現(xiàn)型和數(shù)目,來(lái)計(jì)算重組型配子的數(shù)目。
2、自交法
交換值的幅度經(jīng)常變動(dòng)在(—50%之間。交換值越接近0,說(shuō)明連鎖強(qiáng)度越
大,兩個(gè)連鎖的非等位基因之間發(fā)生交換的胞母細(xì)胞數(shù)越少。當(dāng)交換值越近50%,
說(shuō)明連鎖基因越小,兩個(gè)連鎖的非等位基因之間發(fā)生交換的胞母細(xì)胞數(shù)越多。所
以當(dāng)非等位基因不完全連鎖遺傳時(shí),交換值總是大于0,小于50%。
交換值因某種外界和內(nèi)在條件的影響而發(fā)生變化。如:性別、年齡、溫
度等條件對(duì)某些生物的連鎖基因間的交換值都會(huì)有影響;雄性果蠅和雌蠶根本不
發(fā)生交換;染色體的部位不同、染色體發(fā)生畸變等也會(huì)影響交換值。
四、基因定位與連鎖遺傳圖
1、基因定位就是確定基因在染色體上的位置。主要是確定基因之間的距離和順
序。
2、準(zhǔn)確地估算出交換值,據(jù)此可以把染色體上的基因順序排列起來(lái),繪制出連
鎖遺傳圖或稱(chēng)遺傳圖。方法主要是兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)和三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)。
3、兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn):指每次只測(cè)定兩個(gè)基因間的遺傳距離,是基因定位最基本的一種
方法。它首先通過(guò)一次雜交和一次用雙隱性親本測(cè)交來(lái)確定兩對(duì)基因是否連鎖,
然后再根據(jù)其交換值來(lái)確定他們?cè)谕蝗旧w上的位置。
通過(guò)重組值確定基因在染色體上的排列順序和相對(duì)位置而繪制的線性示意
圖,稱(chēng)為基因作圖。兩個(gè)基因之間的距離用圖距來(lái)表示,1%的重組值等于一個(gè)
圖距單位,圖距單位用厘摩(cM)來(lái)表示,IcM即為1%重組值去掉百分比的數(shù)
值。如果兩對(duì)連鎖基因之間的距離超過(guò)5個(gè)遺傳單位,兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)法便不如三點(diǎn)測(cè)
驗(yàn)法的準(zhǔn)確度高。
4、三點(diǎn)測(cè)驗(yàn):是通過(guò)一次雜交和一次用隱性親本測(cè)交,同時(shí)確定三對(duì)基因在染
色體上的位置,是基因定位最常用的方法。采用三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)可以達(dá)到兩個(gè)目的:一
是糾正兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)的缺點(diǎn),使估算的交換值更加準(zhǔn)確;二是通過(guò)一次試驗(yàn)同時(shí)確定
三對(duì)連鎖基因的位置。
步驟:⑴根據(jù)三點(diǎn)測(cè)交結(jié)果確定親本組合和雙交換,實(shí)得數(shù)最多的兩種表型
為親本組合,實(shí)得數(shù)最少的兩種表型為雙交換。⑵比較雙交換與親本組合,確定
三個(gè)基因的順序。⑶計(jì)算基因間的重組值。⑷染色體連鎖圖的繪制。
5、通過(guò)兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)或三點(diǎn)測(cè)驗(yàn),即可將一對(duì)同源染色體上的各個(gè)基因的位置確定
下來(lái),繪制成圖,稱(chēng)連鎖遺傳圖,又稱(chēng)遺傳圖譜。存在于同一染色體上的基因群,
稱(chēng)為連鎖群。一種生物的連鎖群的數(shù)目與染色體的對(duì)數(shù)是一致的。即有n對(duì)染色
體就有n個(gè)連鎖群。連鎖群的數(shù)目也一般不會(huì)超過(guò)染色體的對(duì)數(shù)。
五、連鎖遺傳規(guī)律的應(yīng)用:連鎖遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn),證實(shí)了染色體是控制性狀遺傳
的基因的載體。
第三節(jié)性別決定和伴性遺傳
一、性別決定:
㈠基因型性別決定類(lèi)型
1、性染色體決定性別:主要有XY型、ZW,型和X。型。
⑴XY型:人類(lèi)、所有哺乳類(lèi)、某些兩棲類(lèi)和爬行類(lèi)動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、很多昆蟲(chóng)和雌
雄異株的植物屬于這一類(lèi)型。雄性個(gè)體是異配子性別,雌性個(gè)體是同配子性別。
⑵ZW型:鱗翅目昆蟲(chóng)、某些兩棲類(lèi)和爬行類(lèi)動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)(包括雞、鴨等)等屬
于這一類(lèi)型。雌性個(gè)體是異配子類(lèi)型,即Z*,雄性個(gè)體的同配子類(lèi)型,即ZZ。
⑶XO型:直翅目昆蟲(chóng)(蟋蟀蝗蟲(chóng)蟀螂等)屬于這一類(lèi)型。雌性的染色體是XX,
雄性的只有一條X。
2、性指數(shù)決定性別:例:果蠅
性指數(shù):X染色體和常染色體組數(shù)的比值。
性指數(shù)為0.5時(shí),表現(xiàn)為雄性;為1時(shí),表現(xiàn)為雌性;介于0.5和1之間時(shí),表
現(xiàn)為雌雄兼性;小于0.5時(shí),表現(xiàn)為變態(tài)雄性或超雄;大于1時(shí),表現(xiàn)為變態(tài)雌
性或超雌。超雄或超姓個(gè)體的生活力都很低,而且高度不育。
3、染色體組的倍數(shù)決定性別
蜜蜂、螞蟻等膜翅目昆蟲(chóng)性別決定于染色體組的倍數(shù)。例:蜜蜂,正常受精卵發(fā)
育成二倍體雌蜂,孤姓生殖發(fā)育成單倍體雄峰。
㈡環(huán)境性別決定類(lèi)型
指卵細(xì)胞在受精后,其子代性別由環(huán)境中的因子(如卵周?chē)臏囟?、濕度、PH、
激素等)作用來(lái)決定。
植物的性別分化也受環(huán)境條件的影響,如:化肥。
總:1、性別同其他形狀一樣,受遺傳物質(zhì)的控制;但有時(shí)候環(huán)境條件可以影響
甚至轉(zhuǎn)變性別,但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)決定性別的遺傳物質(zhì)。
2、環(huán)境條件所以能夠影響甚至轉(zhuǎn)變性別,是以性別有向兩性發(fā)育的自然性
為前提條件的。
3、遺傳物質(zhì)在性刑決定中的作用是多種多樣的。有時(shí)是通過(guò)性染色體的組
成,有時(shí)是通過(guò)性染色體與常染色體兩者之間的平衡關(guān)系,也有的是通過(guò)整套染
色體的倍數(shù)性。其中性染色體組成據(jù)頂性別發(fā)育方向的較為普遍。
二、伴性遺傳
1、雞的伴性遺傳:位二Z染色體上的基因的行為類(lèi)似于X染色體連鎖基因的遺
傳,例如Z連鎖隱性基因因純合體的雄性的雌性后代一定表現(xiàn)這種隱性特征。
2、限性遺傳:是位于Y染色體(XY型)或W染色體(ZW,型)上的基因所控
制的遺傳性狀只局限于雄性或雌性上表現(xiàn)的現(xiàn)象。
3、從性遺傳:又稱(chēng)性影響遺傳,是指不含有X及Y染色體上及基因所控制的性
狀,而是因?yàn)閮?nèi)分泌及其他因素使某些形狀或只出現(xiàn)于雌方或雄方;或在一方為
顯性另一方為隱性的現(xiàn)象。
第四節(jié)染色體變異
一、染色體數(shù)目的變異
㈠染色體組及染色體數(shù)目變異的類(lèi)型
1、染色體組的最基本恃征:同一個(gè)染色體組的冬個(gè)染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和連鎖
群都彼此不同,但他們卻構(gòu)成一個(gè)完整而協(xié)調(diào)的體系,缺少其中的任何一個(gè)都會(huì)
造成不育或性狀的變異。
2、分類(lèi):一種是染色體組數(shù)目的增減產(chǎn)生的變異,稱(chēng)為整倍體變異,包括單倍
體、二倍體和多倍體。另一種是染色體組內(nèi)個(gè)別染色體數(shù)目的增減產(chǎn)生的變異,
稱(chēng)為非整倍體變異,包括單體、缺體、雙單體、三體、四體和雙三體等。
3、通常把單體、缺體、雙單體等少一至數(shù)條染色體的個(gè)體稱(chēng)為亞倍體,把三體、
四體、雙三體等多一至數(shù)條染色體的個(gè)體稱(chēng)為超倍體。
㈡整倍體
1、單倍體:體細(xì)胞中具有本物種配子染色體數(shù)n的個(gè)體。分為單元單倍體和多
元單倍體。單元單倍體是指由二倍體物種產(chǎn)生的單倍體,具有一個(gè)染色體組,與
一倍體。多元多倍體是由多倍體物種產(chǎn)生的單倍體,有兩個(gè)或多個(gè)染色體組。
2、多倍體:體細(xì)胞具有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體。,動(dòng)物很少。分為司源
多倍體和異源多倍體。異源多倍體又分為偶倍數(shù)異源多倍體和奇倍數(shù)異源多倍
體。
㈢非整倍體
非整倍體的出現(xiàn),表明上幾代曾經(jīng)發(fā)生減數(shù)分裂或有絲分裂的不止常"其中最
主要的是減數(shù)分裂時(shí)的分離或提早解離,致使配子染色體數(shù)少于或多于n0
1、單體:二倍體中缺少了一條染色體稱(chēng)為單體,多存在動(dòng)物中。人類(lèi)的如Turner
綜合征。
2、缺體:二倍體中缺少了一對(duì)染色體。缺體的存在時(shí)異源多倍體的特征。利用
單體和缺體能將一個(gè)特定的基因定位于某一染色體上。
3、三體:體細(xì)胞中多了一條染色體的個(gè)體。如人類(lèi)中的21三體綜合征。
4、四體:體細(xì)胞中多了一對(duì)染色體的個(gè)體。
二、染色體結(jié)構(gòu)的變異
㈠缺失:缺失的區(qū)段發(fā)生在染色體兩臂的內(nèi)部,稱(chēng)為中間缺失;缺失的區(qū)段在染
色體的一端,稱(chēng)為末端缺失。染色體也可能缺失一個(gè)整臂,成為端著絲粒染色體。
體細(xì)胞內(nèi)某一對(duì)同源染色體中一條正常另一條缺失,稱(chēng)為缺失雜合體;某個(gè)體的
缺失染色體是成對(duì)的,稱(chēng)為缺失純合體。人類(lèi)中的常見(jiàn)缺失綜合征是貓叫綜合征。
㈡重復(fù)
重復(fù)是染色體上增加了相同的某一區(qū)段。分為:
順接重復(fù):重復(fù)的染色體片段以相同的序列鄰接到原來(lái)的位置上。
反接重復(fù):以顛倒的序列鄰接到原來(lái)的位置上。
錯(cuò)接重復(fù):額外重復(fù)的染色體片段出現(xiàn)在同一條染色體的其他地方。
㈢倒位:對(duì)生物進(jìn)化有重要作用
分為臂內(nèi)倒位:即涉及染色體的一個(gè)臂;臂間倒位:涉及兩個(gè)臂。
倒位純合體同為發(fā)生倒位的正常生物體比較,倒位區(qū)段內(nèi)的各個(gè)基因與倒位區(qū)段
外的各個(gè)基因之間的交換值改變了。
㈣易位
分為相互易位、單向易位(非相互易位)和染色體內(nèi)易位。
在單向易位中如果染色體片段插入另一非同源染色體的非末端區(qū)域中,稱(chēng)為轉(zhuǎn)
座。例:假設(shè)ab?cde和wx-yz是兩個(gè)非同源染色體,wx,ydez就是轉(zhuǎn)座染色
體。
第六章基因及其表達(dá)與調(diào)控
第一節(jié)基因的本質(zhì)
一、格里菲斯和艾弗里的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),證明:DNA是生命的遺傳物
質(zhì),蛋白質(zhì)不是。
二、噬菌休感染實(shí)驗(yàn)。
第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)
一、DNA分子的化學(xué)組成
1、四種堿基是腺喋吟A、鳥(niǎo)口票吟G、胸腺嗑陡T、胞嗒嚏C。前兩種都是雙環(huán)
堿,稱(chēng)為嗯吟堿;后兩種都是單環(huán)堿,稱(chēng)為喀嚏堿。
2、對(duì)應(yīng)的四種脫氧核甘酸是脫氧胞喀咤核甘酸dCMP、脫氧鳥(niǎo)噤吟核甘酸dGMP、
脫氧胸腺嗦唾核甘酸dTMP、脫氧腺喋吟核甘酸dAMPo這些核甘酸的脫氧核糖
的3'位和5'位的碳原子通過(guò)磷酸二酯鍵連接起來(lái),形成DNA分子。
3、在DNA分子的一端即末端核甘酸的第5位碳原子上有一個(gè)磷酸基團(tuán),另一
端即末端核甘酸的第3位碳原子上有一個(gè)游離羥基。習(xí)慣上把DNA分子序列上
含有游離磷酸基的末端核甘酸寫(xiě)在左邊,因此就把接在某個(gè)核甘酸左邊的序列叫
做5’方向或上游,而把接在右邊的序列叫做3,方向或下游。
二、DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)
DNA分子的基本單位是堿基對(duì)。A與T通過(guò)2個(gè)氫鍵結(jié)合在一起,C與G通過(guò)
3個(gè)氫鍵結(jié)合在一起。因此G—C堿基對(duì)比A—T堿基對(duì)牢固,這就使DNA雙
螺旋的不同區(qū)域牢固程度不同。
三、DNA分子的功能單位
基因組除了含有遺傳信息的編碼序列以外,在編碼序列的兩端還接有調(diào)節(jié)基因活
性的側(cè)翼序列。
第三節(jié)DNA的復(fù)制
一、半保留復(fù)制的證明
DNA合成的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)
二、DNA的復(fù)制過(guò)程
1、DNA雙鏈解旋:
在DNA回旋酶的作用下將DNA雙鏈之間的氫鍵打開(kāi),DNA雙鏈解旋,此
時(shí)單鏈DNA結(jié)合蛋白較牢固地與DNA單鏈結(jié)合使DNA雙鏈分開(kāi)。DNA雙鏈
解旋處雙鏈分離呈圈套狀,并形成復(fù)制叉。
2、DNA復(fù)制需要RNA片段作為引物
3、復(fù)制叉處形成的兩條新鏈?zhǔn)遣粚?duì)稱(chēng)的:
解旋后形成的兩條是是相反的,一條為5'-3',另一條是3,一5"。由于
DNA聚合酶III只能將游離的核甘酸加到新鏈的3'端一OH(而絕不是5'端),
因此以3'-5,鏈為模板復(fù)制5'-3,時(shí),新鏈可以連續(xù)進(jìn)行,這條新鏈稱(chēng)為
前導(dǎo)鏈;以5'-3’曾為模板復(fù)制3'-5’時(shí),復(fù)制和延伸不可連續(xù)進(jìn)行,而
是分段(岡崎片段)進(jìn)行的。
4、DNA復(fù)制時(shí)雙向進(jìn)行的
第四節(jié)RNA的結(jié)構(gòu)與功能
一、RNA分子的結(jié)構(gòu)
1、RNA也是通過(guò)四種核甘酸的3'和5'磷酸二酯鍵連接在一起。
2、RNA與DNA的差別:
⑴RNA大多是單鏈分子。
⑵含核糖而不是脫氧核糖
⑶4種核甘酸中,不含T而含U
3、RNA通常以單鏈分子存在,在其分子內(nèi)某些區(qū)域的堿基具有互補(bǔ)性,它們之
間能通過(guò)氫鍵連接而形成發(fā)夾和主干結(jié)構(gòu)。
4、RNA分子中有時(shí)G也與U配對(duì),但是沒(méi)有A-U和G—C的牢固。
二、細(xì)胞中主要的RNA
1、mRNA是遺傳信息的攜帶者。
2、tRNA是含有80個(gè)左右核甘酸的小分子,局部成雙鏈,在其3'、5’端的相
反一端的環(huán)上具有由3個(gè)核甘酸組成的反密碼子。tRNA起識(shí)別密碼子和攜帶相
應(yīng)氨基酸的作用。
3、在核糖體上具有附著mRNA模板鏈的位置,還有兩個(gè)tRNA附著的位置,分
別稱(chēng)為A位即氨酰基位點(diǎn)和P位即肽基位點(diǎn)。A位供攜帶一個(gè)新氨基酸的tRNA
進(jìn)入并停留,P位供攜帶待延長(zhǎng)的多肽鏈的tRNA停留。
4、除了mRNA、tRNA和rRNA外,還有小核RNA,它是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工
過(guò)程中RNA剪接體的主要成分;還有端粒的RNA,它與染色體末端的復(fù)制有關(guān);
以及反義RNA,它參與基因表達(dá)調(diào)控。
第五節(jié)遺傳信息的表達(dá)
一、中心法則與基因表達(dá)
轉(zhuǎn)錄翻譯
DNA自我復(fù)制》RNA*蛋白質(zhì)
RNA自我復(fù)制DNA
反轉(zhuǎn)錄
基因表達(dá):遺傳信息從基因流向RNA又流向蛋白質(zhì)的過(guò)程。
二、轉(zhuǎn)錄
1、轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程
轉(zhuǎn)錄開(kāi)始時(shí),DNA分子首先局部解開(kāi)為兩條單鏈,雙鏈DNA中只有其中一
條單鏈成為新鏈RNA合成的模板,這條鏈稱(chēng)為模板鏈,又稱(chēng)為負(fù)鏈。在RNA
聚合酶的作用下,游離的核糖核甘酸以氫鍵與模板DNA上互補(bǔ)的堿基配對(duì)并連
接成鏈,然后新的單鏈從模板上解離下來(lái)。另一條未被轉(zhuǎn)錄的DNA鏈,由于除
了以胸腺嗑咤代替尿喀咤外,它的堿基序列與RNA相同,因此成為編碼鏈,乂
稱(chēng)正鏈。
在細(xì)胞中,轉(zhuǎn)錄的開(kāi)始是由DNA鏈上的轉(zhuǎn)錄起始信號(hào)——啟動(dòng)子(一段特
定的核苜酸序列)控制的。啟動(dòng)子正好位于被轉(zhuǎn)錄基因的開(kāi)始位置。新的RNA
鏈的合成與延伸也是由5,一3'方向進(jìn)行的。在轉(zhuǎn)錄的最后階段,終止RNA新
鏈合成是由?段稱(chēng)為終止子的核甘酸序列控制的。當(dāng)RNA聚合酶移行到DNA
上的終止子時(shí),轉(zhuǎn)錄便停止下來(lái)。
2、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工
真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄后合成的mRNA是未成熟的mRNA,又稱(chēng)為前體mRNA或核不
均一RNAo這些RNA需要進(jìn)一步加工成有活性的成熟mRNA,大致包括三個(gè)過(guò)
程:⑴加帽⑵加尾⑶拼接。
三、翻譯
1、在全部64個(gè)密碼子中,61個(gè)密碼子負(fù)責(zé)20種氨基酸的翻譯,1個(gè)是起始密
碼,3個(gè)是終止信號(hào)。
2、翻譯的過(guò)程(即多肽鏈的合成)包括起始、多肽鏈延長(zhǎng)和翻譯終止3個(gè)階段。
第六節(jié)基因表達(dá)的調(diào)控
一、原核生物的基因調(diào)控——乳糖操縱子學(xué)說(shuō)
操縱子:由啟動(dòng)子、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因共同構(gòu)成的基因簇單位。
二、真核生物的基因調(diào)控
1、真核生物基因調(diào)控的特點(diǎn):⑴真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核,轉(zhuǎn)錄發(fā)生
在核中,翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。⑵真核生物基因數(shù)多于原核,大多數(shù)基因除了有
不起表達(dá)作用的內(nèi)含子,另外還有更多調(diào)節(jié)基因表達(dá)的非編碼序列,真核生物所
轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必須經(jīng)過(guò)加工成熟后才能進(jìn)入表達(dá)階段。⑶染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)對(duì)
基因的表達(dá)起總體控制作用,染色質(zhì)處于更開(kāi)放、解折疊的常染色質(zhì)狀態(tài)更有利
于基因的轉(zhuǎn)錄。⑷化學(xué)信號(hào)包括某些激素對(duì)基因的表達(dá)可以起到重要的誘導(dǎo)控制
作用。⑸基因組內(nèi)DNA的化學(xué)修飾(如甲基化和去甲基化)也可改變基因的表
達(dá)。⑹真核生物細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中具有高度分化的機(jī)制,這種細(xì)胞分化特別需要
對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行選擇性地控制。
2、真核生物基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在不同的水平上,包括:⑴轉(zhuǎn)錄水平的控
制。⑵對(duì)前體mRNA的加工。⑶mRNA穿過(guò)核膜向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)輸?shù)目刂啤"仍诩?xì)
胞質(zhì)中mRNA的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)。⑸mRNA的選擇性翻譯。⑹蛋白質(zhì)產(chǎn)物的修飾、
折疊與活化。
第七節(jié)基因突變與修復(fù)
一、基因突變
DNA序列中涉及單個(gè)核甘酸或堿基的變化稱(chēng)為點(diǎn)突變。通常有兩種情況:一是
一種堿基或核苜酸被另一種堿基和核甘酸所替換;二是堿基的插入和缺失。
點(diǎn)突變的類(lèi)型:
1、同義突變:指堿基被替換后,一個(gè)密碼子變成了另一個(gè)密碼子,但所編碼的
氨基酸還是同一種,實(shí)際上并不發(fā)生突變效應(yīng)。
2、錯(cuò)義突變:指由于某個(gè)堿基對(duì)的改變,使編碼一種氨基酸的密碼子變成編碼
另一種氨基酸的密碼子,結(jié)果是構(gòu)成蛋白質(zhì)的數(shù)百上千的氨基酸中有一個(gè)氨基酸
發(fā)生了變化。
3、無(wú)義突變:指當(dāng)點(diǎn)突變使一個(gè)編碼氨基酸的密碼子變成終止密碼子時(shí),則蛋
白質(zhì)合成進(jìn)行到該突變點(diǎn)時(shí)就會(huì)提前終止,結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)較短的多肽鏈或較小的
蛋白質(zhì)。
4、移碼突變:指在DNA鏈上,有時(shí)一個(gè)或幾個(gè)非3倍數(shù)的堿基的插入或缺失,
比堿基替換突變產(chǎn)生的后果往往更嚴(yán)重。
二、DNA的修復(fù)
1、復(fù)制錯(cuò)誤的校對(duì)修工
2、DNA損傷修復(fù):
⑴直接修復(fù):直接修復(fù)損傷或變異的堿基,此法需要光照的條件。
⑵切除修復(fù):暗修復(fù),此法的修復(fù)過(guò)程不需要光照。
⑶錯(cuò)配修復(fù)
(4)SOS反應(yīng):這是多種酶參與的一種針對(duì)DNA嚴(yán)重?fù)p傷的復(fù)雜應(yīng)急搶救機(jī)制。
第八節(jié)基因與人類(lèi)疾病
一、癌癥的發(fā)生機(jī)制
二、HIV的結(jié)構(gòu)與分子遺傳機(jī)制
第七章生物技術(shù)
第一節(jié)生物技術(shù)的定義和主要內(nèi)容
1、生物技術(shù):即生物工程,是以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手
段和其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理,按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料,為
人類(lèi)生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的一系列技術(shù)。
2、主要內(nèi)容:基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、發(fā)酵工程
第二節(jié)基因工程
一、基因工程的概念:是根據(jù)分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的原理,設(shè)計(jì)并實(shí)施把一個(gè)生
物體中有用的目的DNA轉(zhuǎn)入另一個(gè)生物體中,使后者獲得新的需要的遺傳性狀
或表達(dá)所需要的產(chǎn)物,最終實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)價(jià)值。
二?;蚬こ痰募夹g(shù)路線
1、基因工程的核心技術(shù)就是DNA重組技術(shù),也稱(chēng)基因克隆或分子克隆。
2、DNA重組實(shí)驗(yàn)主要包括五個(gè)步驟:⑴獲得目的基因⑵重組DNA分子⑶轉(zhuǎn)化
⑷轉(zhuǎn)化子篩選和鑒定⑸獲得外源基因的遺傳性狀或需要的產(chǎn)物。
三、基因工程的應(yīng)用
第三節(jié)細(xì)胞工程
一、細(xì)胞工程的概念:是指通過(guò)細(xì)胞水平上的篩選和改造,獲得有商業(yè)價(jià)值的細(xì)
胞株或細(xì)胞系,,再通過(guò)規(guī)模培養(yǎng),獲得特殊商品的技術(shù)與過(guò)程。
二、細(xì)胞工程的主要技術(shù):無(wú)菌操作技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)。
1、細(xì)胞工程的所有實(shí)驗(yàn)都要在無(wú)菌條件下進(jìn)行。
2、細(xì)胞培養(yǎng)的主要步驟:⑴取材、消毒和滅菌。⑵配制培養(yǎng)基,并進(jìn)行滅菌或
除菌。⑶接種于培養(yǎng)基。⑷在培養(yǎng)室或培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。⑸收獲或傳代。
3、細(xì)胞融合技術(shù)的主要過(guò)程:⑴制備原生質(zhì)體。⑵誘導(dǎo)細(xì)胞融合。⑶篩選雜合
細(xì)胞。
三、植物細(xì)胞工程及其應(yīng)用
植物細(xì)胞工程研究主要涉及植物組織培養(yǎng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)和次生代謝物的生產(chǎn)、
植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合、單倍體植物的誘發(fā)和利用以及人工種子的研制等內(nèi)容。
四、動(dòng)物細(xì)胞工程及其應(yīng)用
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、單克隆技術(shù)和抗體工程、動(dòng)物細(xì)胞核移植、動(dòng)物
體細(xì)胞克隆、干細(xì)胞研究。
第四節(jié)蛋白質(zhì)工程和酶工程
一、蛋白質(zhì)工程
蛋白質(zhì)工程就是在對(duì)蛋白質(zhì)的化學(xué)、晶體學(xué)、動(dòng)力學(xué)等結(jié)構(gòu)與功能認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,
對(duì)蛋白質(zhì)人工改造與合成,最終獲得商業(yè)化的產(chǎn)品、其基本內(nèi)容和目的可概括為:
以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能為基礎(chǔ),通過(guò)化學(xué)和物理手段,對(duì)目標(biāo)及陰暗與其設(shè)計(jì)進(jìn)行
修飾和改造,合成新的蛋白質(zhì);對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)加以定向改造、設(shè)計(jì)、構(gòu)建和最
終生產(chǎn)出比自然界存在的蛋白質(zhì)功能更優(yōu)良,更符合人類(lèi)需求的功能蛋白質(zhì)。
二、醐工程
醐工程是研究酶的生產(chǎn)和應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)性學(xué)科,是利用酶催化作用進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)
化技術(shù),將酶學(xué)理論與化工技術(shù)相結(jié)合而形成的新技術(shù)。它包括酶制劑的制備、
酶的固定化、酶的修飾與改造,以及酶反應(yīng)器方面的內(nèi)容。
第五節(jié)發(fā)酵工程
發(fā)酵工程的概念:它是生物代謝、微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、大型發(fā)酵皤或生物反應(yīng)器
研制、化工原理密切結(jié)合和應(yīng)用的結(jié)果。又稱(chēng)為微生物工程。
第六節(jié)人類(lèi)基因組計(jì)劃和水稻基因組計(jì)劃
第七節(jié)生物技術(shù)的安全性及其影響
1、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問(wèn)題。2、克隆人的社會(huì),倫理問(wèn)題。3、個(gè)人基因信息的
隱私權(quán)問(wèn)題。4、基因治療的應(yīng)用范圍問(wèn)題。5、生物武器與人類(lèi)和平的問(wèn)題。6、
生物技術(shù)引發(fā)的其他問(wèn)題。
第八章生命的起源
第一節(jié)對(duì)生命起源的幾種假說(shuō)
原始人的圖騰思辨一神創(chuàng)論一自然發(fā)生學(xué)說(shuō)一生源論一新自然發(fā)生學(xué)說(shuō)一地外
起源論
第二節(jié)化學(xué)進(jìn)化
化學(xué)進(jìn)化的全過(guò)程可劃分為4個(gè)階段:1、非生物(無(wú)生命)合成的簡(jiǎn)單有機(jī)物
分子或單分子體,如氨基酸和核甘酸等的富集。2、有機(jī)單分子在非生物體系中
聚合成多聚體的高分子,即形成核酸、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等生物大分子。3、非生物
產(chǎn)生的多聚體整合成多分子體系顆粒,這些原始的具有某些簡(jiǎn)單生命特征的顆粒
稱(chēng)為原球體,其化學(xué)特性與它自身的環(huán)境不同。4、代謝與遺傳體系的形成和進(jìn)
化到最終產(chǎn)生出最簡(jiǎn)單的生命形式——原核細(xì)胞。
簡(jiǎn)單有機(jī)體的形成->聚合有機(jī)體的形成一多分子體系的形成和原始生命的出
現(xiàn)T代謝系統(tǒng)的進(jìn)化和遺傳系統(tǒng)的起源
第三節(jié)細(xì)胞的形成和進(jìn)化
1、原核細(xì)胞的進(jìn)化:大致經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段:⑴最早的原始細(xì)胞。⑵不產(chǎn)生
氧氣的自養(yǎng)細(xì)胞。⑶產(chǎn)生氧氣的光合自養(yǎng)細(xì)胞。⑷耐氧和好養(yǎng)細(xì)胞。
2、真核細(xì)胞的起源假說(shuō)一般有三種:漸進(jìn)說(shuō)、內(nèi)共生說(shuō)和分子進(jìn)化中性理論。
第四節(jié)對(duì)地外生命的探索
第九章生命的進(jìn)化
第一節(jié)生物進(jìn)化的理論
一、達(dá)爾文以前的進(jìn)化思想:拉馬克進(jìn)化理論。
二、達(dá)爾文的進(jìn)化論:
1、主要內(nèi)容是:⑴生物種群中的不同個(gè)體之間廣泛存在可遺傳的變異。
⑵生物物種通常繁殖能力都很強(qiáng),而種群受環(huán)境資源限制,只
能維持一定數(shù)目個(gè)體的生存,會(huì)出現(xiàn)繁殖過(guò)剩。
⑶種群內(nèi)的個(gè)體之間必然相互競(jìng)爭(zhēng)有限的資源,存在生存斗爭(zhēng)。
⑷具有更適應(yīng)環(huán)境性狀的個(gè)體將有更多的機(jī)會(huì)生存到成熟和繁
殖更多的后代,即適者生存。
2、達(dá)爾文主義包括兩個(gè)方面的基本含義:⑴現(xiàn)代的所有生物都是從過(guò)去的生物
進(jìn)化而來(lái)。⑵自然選擇是生物適應(yīng)環(huán)境而進(jìn)化的原因。
三、達(dá)爾文之后的進(jìn)化理論:
1、魏斯曼修正的達(dá)爾文學(xué)說(shuō)稱(chēng)為“新達(dá)爾文主義”。
2、“現(xiàn)代綜合論”。
3、間斷平衡理論:⑴生物形態(tài)變化往往是快速出現(xiàn)的。⑵新物種通常是由小群
體的大變化而產(chǎn)生的,因此新物種與原物種有很大的不同。⑶經(jīng)過(guò)爆發(fā)式變化形
成新物種后,物種可能在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)基本保持原樣。
4、中性突變和隨機(jī)漂變學(xué)說(shuō):DNA中發(fā)生的突變大多數(shù)是中性的,它們對(duì)生物
的生存不表現(xiàn)明顯的有利或是有害性,因此,自然選擇對(duì)這些基因不起作用。中
性突變基因主要通過(guò)隨機(jī)漂變?cè)诜N群中固定和積累的。
第二節(jié)生物進(jìn)化的證據(jù)
一、古生物學(xué)的證據(jù):化石
二、生物地理學(xué)的證據(jù)
三、比較胚胎學(xué)的證據(jù):生物重演律:個(gè)體發(fā)生重演它的系統(tǒng)發(fā)生過(guò)程。
四、比較解剖學(xué)的證捱:退化器官與同源器官(在一些不同的種群生物中,某些
位置相當(dāng)?shù)钠鞴伲M管在外形上和功能上有很大差異,但其內(nèi)部解剖構(gòu)造上具有
相同或相似性,反映了這些生物之間的親緣關(guān)系和從某一個(gè)共同祖先進(jìn)化過(guò)來(lái)的
痕跡。
五、細(xì)胞生物學(xué)的證據(jù)
六、發(fā)育生物學(xué)的證據(jù):同源異型基因的調(diào)控
七、分子生物學(xué)的證據(jù)
第三節(jié)生物進(jìn)化的機(jī)制
一、物種的概念和進(jìn)化圖譜
1、物種:常是指一類(lèi)形態(tài)和遺傳組成相似的生物群體,有生殖能力的個(gè)體之間
在自然條件下能夠相互交配產(chǎn)生正常的個(gè)體后代。區(qū)別物種的根據(jù)最主要的是有
無(wú)生殖隔離。
2、物種的生殖隔離:生殖隔離機(jī)制分為交配前的生殖隔離和交配后的生殖隔離。
交配前的生殖隔離主要包括:生態(tài)隔離、季節(jié)性隔離、行為隔離、形態(tài)隔離或機(jī)
械隔離。交配后的生殖隔離主要包括:配子隔離、雜種不活和雜種不育。
3、生物進(jìn)化譜系
有的物種隨著時(shí)間的推移明顯地發(fā)生了改變,主要有三種情況:⑴一個(gè)物種發(fā)生
了顯著的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變,從一個(gè)物種演變成了另一個(gè)物種。⑵原始種群產(chǎn)生了
劇烈的形態(tài)結(jié)構(gòu)的歧化,由一個(gè)物種演變出兩個(gè)以至更多的物種來(lái)。⑶在歷史的
演進(jìn)過(guò)程中,這個(gè)物種滅絕消失了。
二、生物種群的遺傳變異與小進(jìn)化
1、生物種群
對(duì)群體來(lái)說(shuō),它的性狀的演變趨勢(shì)是由種群整體遺傳結(jié)構(gòu)決定的。因此,生物的
進(jìn)化是群體或種群的進(jìn)化,個(gè)體是談不上進(jìn)化的。一個(gè)種群或一個(gè)物種基因頻率
的變化稱(chēng)為小進(jìn)化,一個(gè)種群以上水平的進(jìn)化稱(chēng)為大進(jìn)化。
2、生物種群的遺傳變異
一個(gè)種群全部個(gè)體所帶有的全部基因(包括全部等位基因)的總和就是該種群的
基因庫(kù)。種群基因庫(kù)遺傳變異的大小取決于種群的大小和種群中個(gè)體的基因雜合
率。如果種群的基因組雜合子基因位點(diǎn)比例較高,種群的遺傳變異程度就相應(yīng)較
大,否則反之。遺傳變異低,種群數(shù)量很少,沒(méi)有足夠的遺傳變異使其具備相應(yīng)
的進(jìn)化潛力,其生存環(huán)境因素中的任何一?種變化,很可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)物種的迅速
滅絕。
3、遺傳平衡
哈辿——溫伯格定律,指出,在一個(gè)有性生殖的自然種群中,在種群大、種群個(gè)
體間隨機(jī)交配、無(wú)突變發(fā)生、無(wú)新基因加入和無(wú)自然選擇這5個(gè)條件下,各等位
基因的頻率和等位基因的基因型頻率將穩(wěn)定不變地代代相傳,即保持著基因平
衡。
4、小進(jìn)化:一定時(shí)間內(nèi)群體基因庫(kù)的變化,即表現(xiàn)為生物種群的進(jìn)化。
對(duì)小進(jìn)化產(chǎn)生影響的5種因素:
⑴基因突變:通常由于突變的偶發(fā)性和無(wú)方向性,突變對(duì)遺傳平衡的影響并不大,
但突變能產(chǎn)生供后代選擇積累的新等位基因。
⑵基因流動(dòng):隨遷移規(guī)模大小的不同,基因流動(dòng)的影響可以是很小的也可能是巨
大的。
⑶遺傳漂變:在小群體中,由于隨機(jī)事件的影響,等位基因頻率從上一代到下一
代容易發(fā)生波動(dòng)。
影響生物種群進(jìn)化的遺傳漂變還有兩種特殊形式:
①瓶頸效應(yīng):一場(chǎng)自然災(zāi)害使某個(gè)種群的大多數(shù)個(gè)體死亡,幸存的少數(shù)個(gè)體常常
不可能完全保存原有種群豐富的遺傳變異,會(huì)丟失一些等位基因,這個(gè)殘余小群
體于是成為種群遺傳多樣性的瓶頸,即限制群體。雖然以后仍可以通過(guò)繁殖使群
體數(shù)量迅速恢復(fù),但同樣大小的群體中遺傳變異會(huì)變小,種群的遺傳多樣性會(huì)較
小或有效群體較小。
②建立者效應(yīng):當(dāng)少數(shù)個(gè)體從大群體中分離,到另一個(gè)地方建立一個(gè)新群體后。
該新群體后代受這些祖先小群體的影響,其基因庫(kù)的基因頻率可能偏離原始大群
體。
⑷非隨機(jī)交配
協(xié)調(diào)交配是一種非隨機(jī)交配,并不直接影響種群的等位基因的頻率,指往往具有
相同特性的雌雄雙方容易形成一對(duì)配偶。
性選擇是另一種重要的非隨機(jī)交配現(xiàn)象,它將影響種群的等位基因頻率,指生物
常常根據(jù)某些體貌特征或行為特征選擇配偶,而不在乎這些特征是否適應(yīng)環(huán)境和
有利于生存。
⑸自然選擇在選擇中實(shí)際上受選擇的是表現(xiàn)型,表現(xiàn)型的選擇改變了基因型的
頻率,而基因型頻率的改變,乂引起基因頻率的改變。
自然選擇是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,根據(jù)選擇的結(jié)果,可以把自然選擇歸納為①定向性選
擇:最常見(jiàn)的選擇,它的選擇結(jié)果是選擇了種群中的極端類(lèi)型。②穩(wěn)定性選擇:
是對(duì)基因突變和遺傳漂變的選擇,其結(jié)果是選擇了中間類(lèi)型二淘汰兩極端類(lèi)型。
③中斷性選擇:比較少見(jiàn),它是淘汰中間類(lèi)型,而保留或選擇兩極端類(lèi)型。
5、生物適應(yīng)
適應(yīng)指某生物個(gè)體或物種群體與環(huán)境(包括其他生物種群)間的協(xié)調(diào)程度,它是
通過(guò)生物個(gè)體或物種群體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能、行為反應(yīng)、生活習(xí)性表達(dá)出來(lái)
的。
三、物種的形成與大進(jìn)化
物種以上生物分類(lèi)單元的進(jìn)化稱(chēng)為大進(jìn)化。新物種的產(chǎn)生是大進(jìn)化的關(guān)鍵問(wèn)題。
1、物種形成:物種形成的方式根據(jù)其進(jìn)化節(jié)奏可劃分為漸進(jìn)式和跳躍式兩類(lèi);
根據(jù)其起源種群的地理隔離狀況可劃分為異域物種形成、鄰域物種形成和同域物
種形成。
⑴漸進(jìn)式物種形成:外界物理因素等常常可以起到阻止種群間基因交流的作用,
從而促進(jìn)種群間遺傳差異的緩慢積累,最終導(dǎo)致種群間完全生殖隔離的產(chǎn)生和新
物種的形成。
一般認(rèn)為地理隔離導(dǎo)致的漸進(jìn)式物種形成時(shí)新物種產(chǎn)生最普遍的方式。
異域物種形成可能是t然界物種形成的主要途徑。
⑵跳躍式物種形成(又稱(chēng)量子式物種形成):重大遺傳變異可以在變異個(gè)體與原
有生物種群之間立刻產(chǎn)生生殖隔離,從而導(dǎo)致新物種的快速形成。
2、物種形成與大進(jìn)化的模式
在自然選擇的作用下,生物進(jìn)化形成新物種的過(guò)程歸納為:
⑴趨同進(jìn)化:趨同進(jìn)化和平行進(jìn)化可看做自然選擇影響物種形成的證據(jù)之一。
趨同進(jìn)化是指不同源的生物物種,雖然存在明顯區(qū)別,但是在結(jié)構(gòu)和機(jī)能的某些
方面表現(xiàn)出相思和趨同的進(jìn)化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象表現(xiàn)為在同一環(huán)境中的不同親緣的
物種在進(jìn)化中產(chǎn)生了類(lèi)似的適應(yīng)性狀。
平行進(jìn)化是一種特殊的趨同進(jìn)化形式。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中,不同物種出現(xiàn)在形
態(tài)結(jié)構(gòu)、生物特征上廣泛的平行發(fā)展的進(jìn)化現(xiàn)象。
⑵趨異進(jìn)化:趨異進(jìn)化和適應(yīng)輻射是形成地球上物種多樣性的直接原因。
趨異進(jìn)化是指同一種群分為兩個(gè)群體后,各自發(fā)生和積累不同的遺傳變異,最終
形成兩個(gè)不同的物種。
適應(yīng)輻射是一種特殊的趨異進(jìn)化,指在一定時(shí)間里,一個(gè)原始種群出現(xiàn)歧化,發(fā)
生性狀、適應(yīng)方向、生存領(lǐng)域和生態(tài)位的明顯區(qū)分,向適應(yīng)不同環(huán)境的方向進(jìn)化,
最后形成多個(gè)不同物種。
⑶協(xié)同進(jìn)化:指當(dāng)兩個(gè)不同的物種相互依存時(shí),會(huì)產(chǎn)生彼此時(shí)應(yīng)和相互協(xié)調(diào)的性
狀。
四、物種的選擇與滅絕
第四節(jié)生物進(jìn)化的歷程
第十章生物類(lèi)群及生物多樣性
第一節(jié)生物分類(lèi)的基礎(chǔ)知識(shí)
一、生物的分類(lèi)方法:人為分類(lèi)系統(tǒng)和自然分類(lèi)系統(tǒng)
二、生物的分類(lèi)階層:界、門(mén)、綱、目、科、屬、種,有時(shí)根據(jù)需要增設(shè)亞級(jí)單
位。
品種不是分類(lèi)學(xué)的單位,是人類(lèi)在生產(chǎn)實(shí)踐中,經(jīng)過(guò)定向培育得到的,往往具穩(wěn)
定的有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的變異特性,所以品種不存在于野生生物中。
三、生物的命名:雙名法
第二節(jié)生物的基本類(lèi)群
一、生物的分界
五界系統(tǒng)最為接受。
二、病毒、類(lèi)病毒與腕病毒——非細(xì)胞病原
1、病毒:病毒結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單,其主要成分為蛋白質(zhì)和核酸;既無(wú)完整的前系,
又無(wú)蛋白質(zhì)合成系統(tǒng),不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝活動(dòng);嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)寄生。以復(fù)制
的方式增殖;在離體條件下,以無(wú)生命的化學(xué)大分子狀態(tài)存在,并可形成結(jié)晶;
對(duì)抗生素不敏感,但對(duì)干擾素敏感。
對(duì)于病毒的分類(lèi),可以根據(jù)病毒中所含的核酸的種類(lèi)分為RNA病毒和DNA病
毒,也可根據(jù)寄主細(xì)胞的不同而分為細(xì)菌病毒(噬菌體)、真菌病毒、植物病毒
和動(dòng)物病毒等。植物病毒大多為RNA病毒,動(dòng)物病毒既有RNA病毒,也有DNA
病毒,噬菌體大多為DNA病毒。
2?類(lèi)病毒和擬病毒:
類(lèi)病毒是一類(lèi)只含有裸露的低分f-fiRNA的病原體,與病毒的主要區(qū)別是不含
蛋白質(zhì),且核酸的分子量比病毒要小得多。目前只在植物上發(fā)現(xiàn)有類(lèi)病毒。
擬病毒是一類(lèi)包裹在病毒衣殼內(nèi)的類(lèi)病毒。
3、骯病毒:是一種不任何核酸的蛋白質(zhì)病原,能侵染動(dòng)物并可在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)
制。
三、原核生物界
原核生物是一類(lèi)由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物體,多數(shù)為單細(xì)胞,少數(shù)為群體或多細(xì)胞
生物體。它包括細(xì)菌、藍(lán)藻和原綠藻三類(lèi)。原核生物與病毒、真核生物中的原生
生物和真菌,統(tǒng)稱(chēng)為微生物。
1、細(xì)菌:
革蘭氏染色是染細(xì)胞的壁、鑒定細(xì)菌的一個(gè)簡(jiǎn)便方法。先用結(jié)晶組織活動(dòng)液、碘
液將細(xì)菌染成深紫色,再用乙醇褪色,用番紅復(fù)染。如細(xì)菌保持深紫色,即是
革蘭氏陽(yáng)性菌;如紫色退去而成紅色,即是革蘭氏陰性菌。引起多種炎癥的鏈球
菌、引起化膿的葡萄球菌等都是革蘭氏陽(yáng)性菌;大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等是革蘭氏
陰性菌。前者對(duì)青霉素敏感,后者對(duì)青霉素不敏感而對(duì)鏈霉素敏感。
多種細(xì)菌在環(huán)境不良時(shí)能產(chǎn)生胞子以度過(guò)不良環(huán)境。抱子有外胞子和內(nèi)胞子之
分。
⑴放線菌:是革蘭氏陽(yáng)性線狀細(xì)菌,因菌落呈放射狀而得名。
放線菌生活在土壤中,平常說(shuō)的“土腥氣”主要來(lái)自放線菌。放線菌是許多美用
抗生素的產(chǎn)生菌。
⑵衣原體和立克次氏體
衣原體很小,能通過(guò)細(xì)菌濾膜。立克次氏體略大,大多不能通過(guò)細(xì)菌濾膜。都是
寄生生活。
⑶支原體:是一類(lèi)比較特殊的細(xì)菌,是已知最小的能在細(xì)胞外培養(yǎng)生長(zhǎng)的原核生
物。
⑷螺旋體:是一類(lèi)比細(xì)菌大,原生生物小,細(xì)胞非常細(xì)長(zhǎng)、呈螺旋狀、具獨(dú)特運(yùn)
動(dòng)機(jī)理(靠細(xì)胞中軸絲的旋轉(zhuǎn)或收縮而運(yùn)動(dòng))的原核生
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