圖表生物進化

圖表生物進化1第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五害蟲抗藥性進化一種新的殺蟲劑用于控制農(nóng)業(yè)害蟲，早期的結(jié)果十分鼓舞人。只要少量的農(nóng)藥就可能殺死99%的昆蟲。但一次浪潮后的少數(shù)幸存者是帶有抗藥基因的，例如它能編碼破壞殺蟲劑的物質(zhì)。

殺蟲劑殺死了大多數(shù)，但留下了抗藥性個體，它們會繁殖，其后代遺傳了抗藥性基因。每產(chǎn)生一代，抗藥性個體的比例就增加，即種群中抗藥基因頻率就增加，殺蟲效果越來越差。自然選擇是一個編輯過程。

環(huán)境篩選了可遺傳的變異。噴灑農(nóng)藥的同時，人類卻不知不覺地促進了具有先天抗性的昆蟲繁殖的成功。再使用同種殺蟲劑將不起作用，抗殺蟲劑的種群形成。2第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五●用農(nóng)藥消滅害蟲，開始時，效果顯著，但過一段時間后，藥效明顯下降，其主要原因是農(nóng)藥使這些害蟲產(chǎn)生了抗藥性嗎？不是！主要是害蟲本來就存在抗藥性變異的個體，農(nóng)藥殺死的是不具抗藥性的個體，具有抗藥性的個體保留了下來，并把抗藥性遺傳給了后代。農(nóng)藥對害蟲的抗藥性變異起了定向選擇作用，抗藥性變異經(jīng)過遺傳逐代積累，最后就形成了具有抗藥性的新品種，農(nóng)藥對其就不起作用了。●有人說，細(xì)菌的抗藥型突變不是接觸某種藥物的結(jié)果。設(shè)計一實驗鑒別此說法。把野生型細(xì)菌接種在含/不含某種藥物的培養(yǎng)基上，比較兩者的突變率。3第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五討論：農(nóng)藥與害蟲的抗藥性（1）原因:可遺傳的變異（內(nèi)因）自然選擇（外因）

改變種群基因頻率（2）農(nóng)藥使用的危害①使害蟲抗藥性不斷增強；②對環(huán)境造成污染；③對生態(tài)系統(tǒng)的其他影響：殺死天敵，破壞食物鏈，使其他害蟲猖獗。4第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五（3）害蟲的綜合防治①物理防治（性引誘劑、黑光燈誘殺等）②生物防治（利用天敵――即利用捕食或寄生關(guān)系）。優(yōu)越性：

a、有效控制害蟲，不出現(xiàn)害蟲的大爆發(fā)；b、抗性進化比較慢；c、不污染環(huán)境,對人和動物安全，不傷害害蟲天敵；d、有利于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性③栽培防治：間作、套作、輪作④遺傳防治：采用基因工程的方法，培育抗性的農(nóng)作物，如抗蟲棉。5第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五例：下圖為對一塊馬鈴薯甲蟲成災(zāi)區(qū)使用兩種殺蟲劑的實驗結(jié)果曲線圖，試用學(xué)過的生物學(xué)知識分析：（4）根據(jù)以上分析，使用殺蟲劑治蟲有其缺點，主要有：①害蟲抗藥性增強；②對環(huán)境造成污染。（5）針對這種缺點，你認(rèn)為消滅害蟲應(yīng)采取的較好方法有：①采用激素防治；②采用生物防治；③采用基因工程的方法，培育抗病蟲害品種的農(nóng)作物。

（1）曲線下降為什么不可能達到0？由于變異是不定向的，部分甲蟲有抗藥性。（2）曲線回升是通過甲蟲與殺蟲劑之間的生存斗爭來實現(xiàn)的。

（3）殺蟲劑的使用對甲蟲起了選擇作用，這種作用是定向的，結(jié)果導(dǎo)致甲蟲抗藥性增強。6第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五1.抗藥性的機制：（1）根本原因：抗藥基因（質(zhì)粒或擬核上）的存在。（2）具體原因：●病原體阻止藥物進入細(xì)胞而變得抗藥，如細(xì)胞膜的選擇透過性，細(xì)菌的外膜等特殊結(jié)構(gòu)?！袼幬镞M入細(xì)胞后又被泵出細(xì)胞。

（相對非特異，所以多重耐藥）●病原體酶促反應(yīng)改變藥物，使藥物失活來降低藥物進攻。如青霉素酶水解青霉素，或因外加的基團而失活?！癫≡w的突變，如結(jié)核桿菌（真細(xì)菌）RNA聚合酶基因的突變而使利福平不能與RNA聚合酶結(jié)合從而抗利福平。又如突變導(dǎo)致藥物受體的變化，因而藥物不能與受體結(jié)合而發(fā)揮作用?！裢ㄟ^改變代謝途徑繞過受藥物抑制的過程。細(xì)菌抗藥性(見微生物PPT)7第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五注意：●質(zhì)粒能夠在不同個體之間轉(zhuǎn)移。尤其在醫(yī)院內(nèi)，多種細(xì)菌之間的質(zhì)粒轉(zhuǎn)移，不久可能就會有一種細(xì)菌菌株能抗目前已知的所有抗生素?！褓|(zhì)粒可能攜帶多種抗藥基因，同時耐多種抗生素?！衲骋惶囟愋偷目剐詸C理并不局限于某單一種類的藥物，如能夠抑制細(xì)胞壁合成的藥物不僅僅是青霉素。●兩種細(xì)菌可用不同的抗性機理來抵抗同一種藥物，如阻止青霉素進入細(xì)胞或胞內(nèi)產(chǎn)生青霉素酶都可抵抗青霉素?！窨剐酝蛔冏园l(fā)產(chǎn)生、原本存在，被選擇而存活下來。

突變株并不是由某種藥物誘導(dǎo)而產(chǎn)生的。8第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五

AB一系列含青霉素的培養(yǎng)基若無菌落，說明都無抗性；若有菌落，說明這些有抗性，且菌落數(shù)目和位置相同。正常培養(yǎng)基上培養(yǎng)原位接種接種到含青霉素的培養(yǎng)基上（它們沒有接觸過青霉素）（選擇兩個菌落是為了對照）●●●●●結(jié)論：抗性原已存在，青霉素只起選擇作用2.細(xì)菌抗藥性：

①證明細(xì)菌對青霉素等抗生素的抗藥性是原已存在的，而不是在抗生素誘導(dǎo)下產(chǎn)生了基因突變。實驗方法：用絨布“印章”原位接種；轉(zhuǎn)移培養(yǎng)。設(shè)計思路：

A：證明細(xì)菌群體中具有抗青霉素的個體，并尋找到正常培養(yǎng)基上抗性菌落的位置。B：將未接觸過青霉素的個體接種在選擇培養(yǎng)基上。證明抗藥個體在群體中本來就有，而不是接觸了青霉素之后才產(chǎn)生的?！?第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五②細(xì)菌群體耐藥性增強的過程中，抗生素只起選擇作用。選擇的是表現(xiàn)型；而生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。③對細(xì)菌等無性生殖生物，抗生素選擇作用的效率大于有性生殖的生物。以有性生殖的個體Aa為例（A為抗藥基因）：

Aa→F1中的aa被淘汰，但Aa仍然存在→F2中仍有aa。細(xì)菌無雜合子可言，又進行無性生殖（分裂生殖），只要被選擇生存下來，后代仍保持親本性狀，即后代都有抗性?！耠m然細(xì)菌天然存在抗藥性，而且抗生素對無性生殖的生物選擇的效率高，但群體中抗藥變異較少。所以，仍然用抗生素來治療有關(guān)疾病?！癫荒転E用抗生素。原因之一是抗生素對細(xì)菌的選擇效率高，只要選擇一代，全體中抗性基因頻率就大增，經(jīng)幾個世代后，抗生素就無法控制細(xì)菌繁殖了。10第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五3.抗生素及其濫用●抗生素：①抗生素并非產(chǎn)生菌自身生長繁殖所必需，對自身無明顯功能，也不危害自身；但因能殺死或抑制周圍其他微生物而對自身生存有利。②抗生素的抑菌和殺菌具有特異性，無論是廣譜抗生素還是窄譜。但抗生素對病毒不起作用（病毒對干擾素敏感）。③抗生素使用的主要副作用一是因為選擇而增強菌群的耐藥性并傳播，二是殺死消化道黏膜表面的正常菌群（尤其是廣譜抗生素）而失去了對一些病原菌的拮抗作用，降低人的免疫能力和維生素等的供應(yīng)，同時抗性突變株有競爭優(yōu)勢，導(dǎo)致再度感染與敏感菌競爭的其它細(xì)菌或真菌。④造成抗藥性病原體增加的關(guān)鍵因素是：過量或不正確使用抗生素治療，及不加選擇地使用廣譜抗生素。11第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五造成抗藥性病原體增加的關(guān)鍵因素是：過量或不正確使用抗生素治療，以及不加選擇地使用廣譜抗生素?！t(yī)生沒有經(jīng)過培養(yǎng)和鑒定病原體就開出了抗生素處方，甚至病毒性疾病也使用抗生素；有毒的廣譜抗生素代替了窄譜藥物而使用，取代了培養(yǎng)和敏感性測定。抗生素的濫用，促使耐藥性增強和傳播，并可以導(dǎo)致再度感染，因為抗生素破壞了正常敏感菌，而使抗性菌有競爭優(yōu)勢，結(jié)果再度感染與敏感菌競爭的其它細(xì)菌或真菌。▲在許多國家，藥物是面向大眾的，人們自己選擇使用抗生素，進一步增加了抗藥菌株的流行?！鴦游镲暳现刑砑涌股匾苍黾恿怂幬锏目剐?。飼料中添加抗生素的確提高了畜禽的生長速度，然而也增加了動物腸道內(nèi)抗藥菌的數(shù)目，有證據(jù)證明不少細(xì)菌通過食物由動物傳播給人。消除用抗生素作為食物的添加劑會有助于減少抗藥性的傳播。12第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五4.阻止藥物抗性的幾種措施：a.第一次的用量要足（盡可能一次性殺死全部病原菌）；b.避免在一個時期或長期多次使用同一種抗生素（否則抗性基因頻率就會隨選擇壓力而增大，無法控制其繁殖）c.廣譜藥物應(yīng)僅在有確切必要時使用。應(yīng)鑒定病原體，進行藥敏試驗，從而