生物的變異與進(jìn)化

關(guān)于生物的變異與進(jìn)化第三講生物的變異與進(jìn)化最新考綱2-4生物的變異（1）基因重組及其意義(Ⅱ)（2）基因突變的特征和原因(Ⅱ)（3）染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異(Ⅰ)（4）生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)（5）轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ)2-6生物的進(jìn)化（1）現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(Ⅱ)（2）生物進(jìn)化與生物多樣性的形成

(Ⅱ)第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天三種可遺傳變異相關(guān)知識的整合考點1

第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天概念DNA分子中發(fā)生堿基對替換、增添、缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)改變有性生殖的過程中控制不同性狀的基因重新組合染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而導(dǎo)致生物性狀發(fā)生變異適用范圍生物種類所有生物均可發(fā)生自然狀態(tài)下只發(fā)生于真核生物有性生殖過程中，為核遺傳真核生物細(xì)胞增殖過程中均可發(fā)生生殖方式無性生殖、有性生殖有性生殖無性生殖、有性生殖類型自然突變誘發(fā)突變交叉互換自由組合人工DNA拼接技術(shù)體細(xì)胞雜交染色體結(jié)構(gòu)變異染色體數(shù)目變異發(fā)生時期DNA復(fù)制時(有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期)減數(shù)分裂四分體時期及減數(shù)第一次分裂細(xì)胞分裂期產(chǎn)生機理DNA上發(fā)生堿基對的增添、缺失、改變，從而引起DNA堿基序列即遺傳信息的改變非同源染色體上非等位基因的自由組合；同源染色體姐妹染色單體片段交叉互換①細(xì)胞分裂受阻，體細(xì)胞中染色體組成倍地增加；②直接由生物的配子發(fā)育而來，使染色體組數(shù)成倍地減少產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生新的基因只產(chǎn)生新的基因型不產(chǎn)生新的基因不產(chǎn)生新的基因可引起基因數(shù)目或順序的變化鏡檢光鏡下均無法檢出，可根據(jù)是否有新性狀或新性狀組合確定光鏡下可檢出育種應(yīng)用誘變育種雜交育種基因工程育種單倍體育種多倍體育種

基因突變基因重組染色體變異第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天基因突變的原因、特點新的基因第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天基因重組與進(jìn)化的關(guān)系第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞分裂圖示第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天交叉互換與染色體易位的區(qū)別第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（1）基因片段上堿基對的種類發(fā)生改變不一定會導(dǎo)致生物性狀的改變，原因可有三：①突變部位可能在非編碼部位(內(nèi)含子和非編碼區(qū))。②基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。③基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AA→Aa，也不會導(dǎo)致性狀的改變。（2）基因突變對后代性狀的影響①基因突變發(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程中，突變可通過無性生殖傳給后代，但不會通過有性生殖傳給后代。②基因突變發(fā)生在精子或卵細(xì)胞形成的減數(shù)分裂過程中，突變可能通過有性生殖傳給后代。③生殖細(xì)胞的突變率一般比體細(xì)胞的突變率高，這是因為生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂時對外界環(huán)境變化更加敏感。（3）基因突變引起性狀的改變，具有突變性狀的個體能否把突變基因傳給后代，要看這種突變性狀是否有很強的適應(yīng)環(huán)境的能力。若有，則為有利突變，可通過繁殖傳給后代，否則為有害突變，被淘汰掉?；蛲蛔兣c性狀的關(guān)系第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天人工誘導(dǎo)自然成因果實、種子較大營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富生長發(fā)育延遲結(jié)實率低植株弱小高度不育特點形成過程秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗秋水仙素處理單倍體幼苗花藥離體培養(yǎng)外界環(huán)境條件劇變正常的有性生殖單性生殖形成原因3個或3個以上2個1至多個染色體組由受精卵發(fā)而來體細(xì)胞中含有3個或3個以上染色體組的個體由受精卵發(fā)育而來體細(xì)胞含有2個染色體組的個體體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)的個體概念單倍體、二倍體和多倍體單倍體二倍體多倍體第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天常見育種

知識的整合考點2

第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)培育新品種秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)然后再加倍輻射誘變激光誘變空間誘變①選育純種：雜交→自交→選優(yōu)→自交②選育雜種：雜交→雜交種常用方式育種程序基因重組染色體變異染色體變異基因突變基因重組原理基因工程育種多倍體育種單倍體育種誘變育種雜交育種第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種優(yōu)點使位于不同個體優(yōu)良性狀集中到一個個體上操作簡便提高變異頻率加速育種進(jìn)程大幅度地改良某些性狀明顯縮短育種年限所得品種為純合子器官巨大提高產(chǎn)量營養(yǎng)成分高打破物種界限定向改變生物性狀缺點育種時間長不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有利變異少需大量處理實驗材料有很大盲目性技術(shù)復(fù)雜需與雜交育種配合只適用植物發(fā)育延遲結(jié)實率降低有可能引發(fā)生態(tài)危機第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（1）單一性狀類型：生物的優(yōu)良性狀是由某對基因控制的單一性狀，其呈現(xiàn)方式、育種方式、原理及舉例列表如下：項目方式育種方法原理舉例單一性狀無→有基因工程基因重組能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌普通羊群中出現(xiàn)短腿安康羊有→無誘變育種基因突變不能產(chǎn)生高絲氨酸脫氫酶的菌種高產(chǎn)青霉素菌株少→多多倍體育種染色體變異三倍體無子西瓜關(guān)于育種方案的“選取”第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（2）兩個或多個性狀類型：兩個或多個性狀分散在不同的品種中，首先要實現(xiàn)控制不同性狀基因的重組，再選育出人們所需要的品種，這可以從不同的水平上加以分析：

①個體水平上：運用雜交育種的方法實現(xiàn)控制不同優(yōu)良性狀基因的重組。為了縮短育種年限，可采用單倍體育種的方法。

②細(xì)胞水平上：利用植物體細(xì)胞雜交，從而實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重組。

③分子水平上：應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將控制優(yōu)良性狀的基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，從而實現(xiàn)基因重組。第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天（1）育種的目的：育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀（抗逆性好、生活力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良）的新品種，以便更好地為人類服務(wù)。從基因組成上看，目標(biāo)品種可能是純合子，可防止后代發(fā)生性狀分離，便于制種和推廣；也有可能是雜合子，即利用雜種優(yōu)勢的原理，如雜交水稻的培育、玉米的制種等。（2）不同需求的育種方法①若要培育隱性性狀個體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。②有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，則最簡便的方法是自交。③若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。④若實驗植物為營養(yǎng)繁殖類如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。不同需求的育種方法選擇與分析第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天⑤若要培育原先沒有的性狀，則可用誘變育種。⑥若要提高品種產(chǎn)量，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種。

⑦動、植物雜交育種中應(yīng)特別注意語言敘述：

植物雜交育種中純合子的獲得一般通過逐代自交的方法；

動物雜交育種中純合子的獲得一般不通過逐代自交，而通過雙親雜交獲得F1，F(xiàn)1雌雄個體間交配，選F2與異性隱性純合子測交的方法。第17頁,共26頁，2024年2月25日，星期天生物進(jìn)化相關(guān)問題的整合考點3

第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天現(xiàn)代生物進(jìn)化理論與達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的比較達(dá)爾文自然選擇學(xué)說現(xiàn)代生物進(jìn)化理論基本觀點①遺傳變異是自然選擇的內(nèi)因；②過度繁殖為自然選擇提供更多的選擇材料，加劇了生存斗爭；③變異一般是不定向的，定向的自然選擇決定著生物進(jìn)化的方向；④生存斗爭是自然選擇的過程，是生物進(jìn)化的動力；⑤適者生存是自然選擇的結(jié)果；⑥自然選擇過程是一個長期、緩慢連續(xù)的過程①種群是生物進(jìn)化的基本單位，生物進(jìn)化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變；②突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)；③突變和基因重組提供了生物進(jìn)化的原材料；④自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進(jìn)化的方向；⑤隔離是新物種形成的必要條件第19頁,共26頁，2024年2月25日，星期天現(xiàn)代生物進(jìn)化理論與達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的比較第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天基因頻率的計算方法①定義法：根據(jù)定義“基因頻率是指某種基因在某個種群中出現(xiàn)的比例”基因頻率＝②基因位置法：若某基因在常染色體上基因頻率＝若某基因只出現(xiàn)在X染色體上基因頻率＝③借助基因型頻率：若基因在常染色體上，則該對等位基因中，顯(或隱)性基因的頻率＝顯(或隱)性純合體基因型頻率＋1/2雜合體基因型頻率×100%某基因總數(shù)種群個體數(shù)×2某基因總數(shù)某基因和其等位基因的總數(shù)×100%某基因總數(shù)2×雌性個體數(shù)＋雄性個體數(shù)×100%第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天哈迪—溫伯格公式法：在一個有性生殖的自然種群中①當(dāng)種群較大②種群內(nèi)個體間的交配是隨機的③沒有突變發(fā)生、新基因加入④自然選擇時存在以下公式(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1其中p

→一個等位基因的頻率

q

→另一個等位基因的頻率

p2

→一個等位基因純合子（如AA）的頻率

2pq→雜合子的頻率

q2

→另一個純合子（aa）的頻率由基因頻率求基因型頻率的方法第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天運用現(xiàn)代進(jìn)化理論分析生物的進(jìn)化適應(yīng)性和新物種的形成原因內(nèi)因遺傳保留有利變異，變異為選擇提供原始材料外因生物生存的各種環(huán)境條件，如各種生態(tài)因素對生物的影響相互作用生物生存的各種環(huán)境條件對生物的變異進(jìn)行選擇淘汰不利變異，積累和加強有利變異，推動著生存斗爭表現(xiàn)為生物的進(jìn)化結(jié)果適應(yīng)性環(huán)境對生物的變異進(jìn)行定向選擇使有利變異在生物類群中得到積累和加強，形成了生物的適應(yīng)性多樣性物種形成同一物種的不同種群，由于生活環(huán)境的變化形成了具有不同適應(yīng)性的生物類群當(dāng)變異積累到一定程度而出現(xiàn)生殖隔離時，便形成了新物種同一物種的不同類型及新物種的出現(xiàn)均表現(xiàn)為生物的多樣性進(jìn)化生物新類型的形成導(dǎo)致生物進(jìn)化物種的形成是生物進(jìn)