七、生物的變異和進(jìn)化

1、七.、生物的變異和進(jìn)化生物的變異變異的原因1、環(huán)境條件的改變（不可遺傳變異）2、在強(qiáng)烈的物理、化學(xué)基因影響下發(fā)生的基因突變和染色體畸變。3、在有性生殖形成配子時(shí)，由于非同源染色體的自由組合和同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換而引起的基因重組?；蛑亟M（是生物變異的主要來(lái)源之一）概念：具有不同遺傳形狀的雌、雄個(gè)體進(jìn)行有性生殖時(shí)，控制不同性狀的基因重新組合，導(dǎo)致后代不同于卿本類型的現(xiàn)象或過(guò)程。重組類型發(fā)生時(shí)期原理自由組合型減一的后期非同源染色體上的非等位基因可以自由組合交叉互換型減一前期的四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換而導(dǎo)致非等位基因的自由組合注意：1、基因重組不能產(chǎn)生新基因，

2、但能產(chǎn)生新的基因型。、型肺炎雙球菌使型肺炎雙球菌發(fā)生轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理也是基因重組。、精卵3結(jié)合過(guò)程不是基因重組?；蛲蛔儯ㄊ巧镒儺惖母緛?lái)源）概念：是指基因內(nèi)部核酸分子上的特定核苷酸序列發(fā)生改變的現(xiàn)象和過(guò)程。分子中發(fā)生堿基的替換或缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的的改變，突變后的基因成為原基因的等位基因。圖例：-正常復(fù)制、復(fù)制添加出錯(cuò)-/發(fā)生堿基對(duì)替換缺失基因突變的類型根據(jù)基因?qū)Ρ憩F(xiàn)型的影響1、形態(tài)突變：主要影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可從表現(xiàn)型的明顯差異來(lái)識(shí)別。（如果蠅的紅眼突變?yōu)榘籽郏?、生化突變：影響生物代謝過(guò)程，導(dǎo)致某個(gè)生化功能的改變和喪失。（如苯丙酮尿癥）3、致死突變：導(dǎo)致個(gè)體活力下降，甚至死

3、亡。形態(tài)突變和致死突變都伴隨有特定的生化過(guò)程改變，因此嚴(yán)格地講，任何突變都是生化突變?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)1、普遍性：無(wú)論高級(jí)動(dòng)植物還是低等生物都會(huì)發(fā)生。2、多方向性：一個(gè)基因可以產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。3、稀有性：對(duì)某一生物個(gè)體來(lái)說(shuō)突變的頻率很低，對(duì)某一個(gè)種群或一個(gè)物種來(lái)說(shuō)，突變基因的總量不多。4、可逆性：顯性基因可以突變?yōu)殡[性基因，而隱性基因也可以突變?yōu)轱@性基因。5、有害性：大多數(shù)的基因突變會(huì)給生物帶來(lái)不利影響。誘發(fā)因素1物理因素：如各種射線（射線、紫外線等）的照射、溫度劇變。2化學(xué)因素：各種能改變分子堿基排列順序的化合物，如亞硝酸鹽、堿基類似物等。3生物因素：如麻疹病毒等，他們的毒素和代謝產(chǎn)物

4、對(duì)分子都有誘變作用。在自然條件下發(fā)生的基因突變成為自發(fā)突變，而在人工條件下誘發(fā)發(fā)生的基因突變叫誘發(fā)突變?；蛲蛔兊臋C(jī)理誘發(fā)因素作用分子中堿基對(duì)的缺失、增添或替換分子中核苷酸順序的改變對(duì)應(yīng)的翻譯的蛋白質(zhì)出現(xiàn)異常遺傳性狀出現(xiàn)改變注意1基因突變可發(fā)生在任何生物細(xì)胞中，一般發(fā)生在復(fù)制時(shí)：有絲分裂間期（體細(xì)胞）、減數(shù)第一次分裂間期（生殖細(xì)胞）。2基因突變是分子水平上某一基因內(nèi)部堿基對(duì)種類和數(shù)目的變化，染色體上基因的數(shù)目和位置并未改變。3、基因突變?nèi)绻l(fā)生在生殖細(xì)胞中，并且該生殖細(xì)胞參與了受精作用，該基因突變就能遺傳給后代，而發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變，一般是不能通過(guò)有性生殖遺傳給后代的，最多在當(dāng)代表現(xiàn)出來(lái)

5、。（有性生殖不可以傳，無(wú)性生殖可以傳）4以為遺傳物質(zhì)的生物，其上的核糖核苷酸序列發(fā)生變化，也引起基因突變，由于為單鏈結(jié)構(gòu)，在傳遞過(guò)程中更易發(fā)生突變。染色體畸變概念：生物細(xì)胞中染色體在數(shù)目和結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變異，包括染色體結(jié)構(gòu)的變異和染色體數(shù)目的變異。染色體結(jié)構(gòu)變異缺失：染色體斷片的丟失，引起片段上所帶基因也隨之丟失的現(xiàn)象。重復(fù)：染色體上增加了某個(gè)相同片段的現(xiàn)象。倒位：一個(gè)染色體上的某個(gè)片段的正常排列順序發(fā)生18度0顛倒的現(xiàn)象。易位：染色體的某一片段移接到另一非同源染色體上的現(xiàn)象。注意：1、染色體結(jié)構(gòu)的變異，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。2、基因突變和染色體畸變是不同水平、不同層次

6、上的變異，基因突變屬于分子水平上的變異，而染色體結(jié)構(gòu)變異屬于細(xì)胞水平上的變異。實(shí)例：人類的貓叫綜合征（第五條染色體部分缺失）果蠅的棒眼（染色體上某個(gè)區(qū)段發(fā)生重復(fù)）染色體數(shù)目變異分為整倍體變異和非整倍體變異整倍體變異1、概念：體細(xì)胞的染色體數(shù)目是以染色體組的形式成倍增加或減少的2、染色體組：一般將二倍體生物的一個(gè)配子中的全部染色體稱為染色體組。這組染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能各不相同，但包含了該生物的整套基因。染色體組注意A不含同源染色體B不含等位基因c大小形態(tài)各不相同D含有控制生物發(fā)育成完整個(gè)體所需要的一整套基因3、整倍體：生物體細(xì)胞中染色體數(shù)目是染色體組的整倍數(shù)的個(gè)體就稱為整倍體。4、一倍體：只有

7、一個(gè)染色體組的細(xì)胞或體細(xì)胞中含有單個(gè)染色體組的個(gè)體稱為一倍體。（一倍體不能減數(shù)分裂產(chǎn)生配子）5、二倍體：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體，叫二倍體。絕大多數(shù)的動(dòng)物和半數(shù)以上的高等植物都是二倍體。（水稻、玉米、哺乳類、人類）6、多倍體：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體叫多倍體。多倍體普遍存在于植物界，已知被子植物中有或更多的物種是多倍體植物。相對(duì)普通二倍體植物而言，多倍體植物莖稈粗壯，葉片、果實(shí)、種子較大，種子或果實(shí)中的糖類、蛋白質(zhì)含量較高但這類植物發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低。（香蕉是三倍體，花生、大豆、馬鈴薯是四倍體、小麥、燕麥?zhǔn)橇扼w）7、單倍體：由配子發(fā)育

8、而成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有物種配子染色體數(shù)，叫單倍體。相對(duì)于動(dòng)物，植物的單倍體更多見(jiàn)。（有花藥培育而成的植株、雄蜂、雄蟻都是由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)）。自然條件下，單倍體植物長(zhǎng)得弱小，高度不育。注意A多倍體育種時(shí)常用秋水仙素處理誘發(fā)的種子或幼苗，而單倍體是高度不育的，因此，不能用秋水仙素處理單倍體的種子。B關(guān)于幾倍體的判斷，標(biāo)準(zhǔn)看生物發(fā)育的起點(diǎn)。起點(diǎn)是卵細(xì)胞或精子，不論其體細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組，均為單倍體。起點(diǎn)是受精卵，其發(fā)育個(gè)體，細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組，就是幾倍體。c單倍體的染色體組取決于本物種是二倍體、四倍體、六倍體或更多倍體。8、非整倍體變異：細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體等的增加和減少。（人類的卵巢發(fā)育

9、不全癥，缺少一條性染色體：特納氏綜合征；比正常人多一條21號(hào)常染色體：先天愚型，又稱唐氏綜合征）生物變異I-交育雜交育種應(yīng)用一I誘變育種I單倍體育種I多倍體育種雜交育種（基因重組）概念：有目的地將兩個(gè)或多個(gè)優(yōu)良性狀組合在一起，培育出更優(yōu)良的新品種。（集優(yōu)）過(guò)程：雜交（具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交）、選擇（從中選擇出符合性狀要求的個(gè)體）、純合化（連續(xù)自交，淘汰性狀分離的個(gè)體）雜交I自交一（選優(yōu)自交）若干次一傳種注意1、常規(guī)的雜交育種仍是培育新品種的有效手段。2、雜交育種只適用于進(jìn)行有性生殖的生物。3、雜交育種并非都需要連續(xù)自交，如：培育雜合子或隱性純合子。4、雜交育種操作簡(jiǎn)單，但一般所需時(shí)間較長(zhǎng)（

10、缺點(diǎn)）。顯性優(yōu)良性狀的品種培育親本X親本-I自交選出顯性性連續(xù)自交、選擇淘Ui中能穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種隱性優(yōu)良品種的培育親本X親本自交1選出隱性性狀誘變育種（基因突變和染色體畸變）概念：利用物理、化學(xué)因素誘導(dǎo)生物發(fā)生變異，提高了基因的突變率和染色體的畸變率。方法輻射誘變：如射線、紫外線。（能使染色體發(fā)生斷裂而產(chǎn)生斷片，同時(shí)也增加分子上的堿基發(fā)生變化的幾率導(dǎo)致基因突變。）化學(xué)誘變：化學(xué)藥劑如秋水仙素（分子中堿基的缺失、替換等的變化。）特點(diǎn)1、提高突變頻率，為育種創(chuàng)造出豐富的原材料。2、能在較短的時(shí)間內(nèi)有效的改良生物品種的某些性狀，但因?yàn)橥蛔兪嵌喾较虻?，需要篩選。3、改良作物品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性。（農(nóng)作

11、物方面：水稻、小麥、玉米、大豆、黑龍五號(hào)大豆；微生物方面：青霉菌；動(dòng)物方面：家蠶）單倍體育種（染色體畸變）概念:利用單倍體作為中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的純合子的育種方法稱為單倍體育種。單倍體特點(diǎn)：?jiǎn)伪扼w植株長(zhǎng)得弱小而且高度不育，其本身沒(méi)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但經(jīng)過(guò)誘變其染色體加倍，可成為可育的純合子，就成為選育新品種的原材料。過(guò)程花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素例:第一代FDEKB.Xddrt-親本雜交，收獲種子川第二代F二BdE-rv-rw-.-w種植第一代FDEKB.Xddrt-親本雜交，收獲種子川第二代F二BdE-rv-rw-.-w種植F二代，取花藥（花耘）離體培養(yǎng)單倍體幼苗DE,Dr)tJRrdrI十秋水

12、仙素處理爐第三代F工正常純含植株第三代F工正常純含植株或電，UDrrddEEsddrrWU選翅柱抗病植株（磐期，自交留種1有常規(guī)方法獲得2將的花藥放在人工培養(yǎng)基上進(jìn)行離體培養(yǎng)，花粉細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次分裂形成愈傷組織，誘導(dǎo)愈傷組織誘發(fā)成幼苗。3、用秋水仙素處理幼苗（抑制紡錘體形成），染色體加倍后成為可育的純合植株。特點(diǎn)1、縮短了年限。2、能排除顯隱性干擾，提高效率。多倍體育種（染色體畸變）方法：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。特點(diǎn)1、主要存在于動(dòng)物界。2、多倍體的細(xì)胞通常比二倍體的細(xì)胞大，細(xì)胞內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量高、抗逆性強(qiáng)。3、植株莖稈粗壯、葉片、種子、果實(shí)較大。實(shí)例：三倍體無(wú)籽西瓜的培育二倍體西外幼苗二倍

13、體西瓜幼苗秋水仙素處理.四倍體搐株（5）X:倍體植株（占）三倍體種子第一年）匕啰逐J（第二%三倍體植株二倍體植株1手昌發(fā)育三倍體無(wú)將西瓜注意只能以四倍體為母本，二倍體為父本，反正可以得到三倍體種子，但會(huì)因?yàn)橹楸话l(fā)育成硬厚的種皮，而到不到無(wú)籽的目的。無(wú)籽番茄：生長(zhǎng)素?zé)o籽葡萄：赤霉素注意1、秋水仙素的作用是一直細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成，從而是染色體數(shù)目加倍。2、單倍體育種包括兩個(gè)階段：花藥離體培養(yǎng)和人工誘導(dǎo)染色體加倍。同源八倍體：一個(gè)細(xì)胞異源八倍體：不是一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)概念：利用分子生物學(xué)和基因工程的手段，將某種生物的基因（外源基因）轉(zhuǎn)移到其他生物物種中，使其出現(xiàn)原物種不具有的新性狀的技術(shù)。特點(diǎn)：

14、可以實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的交換，但相比于其它育種方法，轉(zhuǎn)基因技術(shù)針對(duì)性更強(qiáng)、效率更高、經(jīng)濟(jì)效益更明顯。但同時(shí)存在破壞生態(tài)環(huán)境、威脅人類健康的危害。實(shí)例：抗凍西紅柿（將北極海魚(yú)的抗凍基因?qū)胛骷t柿）、抗蟲(chóng)棉生物的進(jìn)化/多樣性生物合理的解釋：生物的進(jìn)化-f統(tǒng)一性物種：某一特定區(qū)域內(nèi)同一生物的集合。是生物分類的基本單位，一種自然的類群。生殖隔離：不同種個(gè)體間不能互相交配，或交配后不能產(chǎn)生有生育能力的后代。（同種個(gè)體之間能相互交配并產(chǎn)生有生育能力的后代）多樣性：生物界生物種類繁多，在類型上表現(xiàn)出巨大的多樣性。統(tǒng)一性：1、生物界在模式上具有高度的統(tǒng)一性。動(dòng)物、植物、真菌（三類真核生物）和眾多原核生物（原生生

15、物是真核生物）都具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式-細(xì)胞結(jié)構(gòu)。2、關(guān)系較近的生物在生物體層次上存在結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的模式。細(xì)胞生物都含有、蛋白質(zhì)，這些生物大分子的結(jié)構(gòu)單體是相同的，單體的連接方式也是相同的，在細(xì)胞中的功能也是相似的，這顯示出生物在生物大分子上具有統(tǒng)一的模式。3、生物界共用一套密碼子，在生物遺傳這個(gè)基本過(guò)程中，生物表現(xiàn)出高度的統(tǒng)一性。4、真核生物和原核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)有顯著差異，但它們?nèi)笔в上嗤愋偷姆肿咏M成，在分子層次上存在著高度統(tǒng)一性。特創(chuàng)論：生物物種是有上帝創(chuàng)造的，一經(jīng)創(chuàng)造出來(lái)就不會(huì)改變；不同物種之間沒(méi)有親緣關(guān)系。進(jìn)化論對(duì)統(tǒng)一性和多樣性的解釋達(dá)爾文統(tǒng)一性：彼此不同而又相似的物種，由同一個(gè)祖先發(fā)展

16、而來(lái)，遺傳的力量使它們保持某種結(jié)構(gòu)和功能上的統(tǒng)一模式，所有的動(dòng)物有一個(gè)共同由來(lái)，所有的植物有一個(gè)共同由來(lái)，所以生物界有一個(gè)共同由來(lái)，因此，生物界存在嚴(yán)格地統(tǒng)一性。多樣性：同一物種的不同種群，生活在不同的環(huán)境中，由于自然選擇等的作用，可以發(fā)生不同的變化來(lái)適應(yīng)各自的環(huán)境，種群間發(fā)生性狀的分歧，一個(gè)物種可以發(fā)展出多個(gè)物種，一種類型可以發(fā)展出多個(gè)類型，這就是生物界的多樣性。生物界既存在這巨大的多樣性，又在不同層次上存在著高度的統(tǒng)一性。進(jìn)化性變化的發(fā)生種群變異性-適應(yīng)性-多樣性-新物種形成I1選擇與隔離基因頻率的變化進(jìn)化性變化得以發(fā)生的前提：個(gè)體間存在可遺傳變異（基因重組、基因突變、染色體畸變），至少有

17、一部分遺傳可變異?？蛇z傳變異是選擇的前提，選擇決定生物進(jìn)化的方向，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的選擇，有利的變異得到積累和加強(qiáng)，最終產(chǎn)生了新的類型直至新物種。選擇包括人工選擇和自然選擇人工選擇：人們根據(jù)自己的需要，在普遍存在變異的家養(yǎng)生物中挑選出合乎要求的變異個(gè)體，并把它們的后代保留下來(lái)自然選擇：環(huán)境條件一某種方式選擇用以繁衍后代的過(guò)程。是生物進(jìn)化的一個(gè)重要?jiǎng)恿蜋C(jī)制?；蛲蛔冃碌牡任换蛞换蛑亟M多種多樣的基因型大量可遺傳變異注意：環(huán)境變化不能決定生物種群變異的方向。生物的變異往往在環(huán)境變化以前就一直存在，環(huán)境變化僅僅是對(duì)其變異進(jìn)行選擇而已。生物進(jìn)化以種群（是生活在一定區(qū)域內(nèi)的同種生物的全部個(gè)體）、群體為單位，實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變?？蛇z傳變異是自然選擇的前提，是生物進(jìn)化的前提?；蜃唬阂粋€(gè)特定基因在染色體上的位置。基因型數(shù)目（是具有兩個(gè)等位基因的座位數(shù)）基因庫(kù)：一個(gè)生物種群的全部等位基因的總和?；蝾l率：在種群中，某一等位基因的數(shù)目占這個(gè)基因可能出現(xiàn)的所有等位基因總數(shù)的比例。1基因型頻率：每種基因型個(gè)體數(shù)占種群總個(gè)體的比例。+ax+Xaa%=aAaa/a（aA）A100%遺傳平衡定律（英哈代德溫伯格）在一個(gè)大的隨機(jī)交配的種群里，基因頻率和基因型頻率在沒(méi)有遷移、突變、選擇的情況下，世代相傳不發(fā)生變化。影響基因頻率的因素1、突變2、