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变异:是指生物的亲代与子代之间、以及子代个体之间在性状的差异。同遗传现象一样,变异的现象在生物界也是普遍存在的。分可遗传的变异(遗传物质变化引起的变异)和不可遗传的变异(仅由环境引起的变异)
第一节基因突变和基因重组
一、基因突变的实例
1、镰刀型细胞贫血症
直接原因:血红蛋白分子结构的改变
根本原因:控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变
CTTCAT
GAAGTA
谷氨酸缬氨酸
2、基因突变
概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变
本质:基因结构的改变
二、基因突变的原因和特点
1、基因突变的原因
物理因素:如紫外线、X射线
⑴诱发突变(外因)化学因素:如亚***、碱基类似物
生物因素:如某些病毒
⑵自然突变(内因):DNA复制时发生错误。
2、基因突变的特点
⑴普遍性;⑵随机性;⑶不定向性;⑷低频性;⑸多害少利性。
3、基因突变的时间
有丝分裂或减数第一次分裂前的间期(DNA复制出现错误),所以体细胞及配子都存在基因突变。发生在体细胞中,一般不能遗传,可能发展为癌细胞,如果发生在配子中,则可以遗传。
:是新基因产生的途径;生物变异的根本来源;是进化的原始材料
(1)基因突变可间接引起密码子改变,最终表现蛋白质结构和功能改变,影响生物性状,如镰刀型细胞贫血症。
(2)基因突变并非必然导致性状改变,其原因是:
①一种氨基酸可以由多种密码子决定,当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时,这种突变不会引起生物性状的改变。
②突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变,如AA→Aa。
三、基因重组
1、基因重组的概念:是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。
自由组合:非同源染色体的自由组合
2、基因重组的类型
交换互换:同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换
3. 时间:减数第一次分裂过程中(减数第一次分裂后期和四分体时期)
:不能产生新基因,但能产生新的基因型,是生物变异的来源之一,对生物的进化出具有重要的意义。
第二节染色体变异
一、染色体结构的变异(猫叫综合征)
缺失一个染色体
2、结构
变异重复一个染色体
易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异
倒位:一个染色体
染色体结构改变结果:染色体结构的改变,都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。
:1)物理方法:低温处理
2)化学方法:秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(常用最有效的方法)
秋水仙素作用原理:抑制纺缍体的形成,使细胞内染色体数目加倍。
作用时间:有丝分裂前期
注意:秋水仙素处理的得到的多倍体与原来的二倍体生物不属于同一物种(二倍体西瓜与四倍体西瓜),存在生殖隔离,因为后代不可育
注意:秋水仙素对不分裂的细胞不起作用
(1)细胞中同种形态的染色体有几条,细胞内就含有几个染色体组。
问:图中细胞含有几个染色体组?
(2)根据基因型判断细胞中的染色体数目,根据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次数,该次数就等于染色体组数。
问:图中细胞含有几个染色体组?
如AAaBBb含有三个染色体组
(3)根据染色体数目和染色体形态数确定染色体数目。染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数
①由合子发育来的个体,细胞中含有几个染色体组,就叫几倍体;
②而由配子直接发育来的,不管含有几个染色组,都只能叫单倍体。
判断
果蝇的体细胞中含有8条染色体,4对同源染色体,即染色体形态数为4(X、Y视为同种形态染色体),染色体组数目为2。人类体细胞中含有46条染色体,共23对同源染色体,即染色体形态数是23,细胞内含有2个染色体组。
第三节人类遗传病
先天性愚型
多基因遗传病:先天性以育异常和一些常见病,如原发性高血压,冠心病,哮喘病和青少年型糖尿病,唇裂无脑儿
特点:发病率高。有家族聚集现象,易受环境因素影响。
注意:单基因遗传病遵循孟德尔遗传规律,多基因遗传病不遵循孟德尔遗传规律。
育种的种类:诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种等
一、杂交育种
:是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。
:基因重组。通过基因重组产生新的基因型,从而产生新的优良性状。
:可以将两个或多个优良性状集中在一起。
:不会创造新基因,且杂交后代会出现性状分离,育种过程缓慢,过程复杂。
5过程:亲本杂交得F1,F1代自交得F2,种植F2代,选育出性状,如果是纯隐性则可直接选育出,如果是显性,则不断自交,直到不发生性状分离为止。
杂种优势:基因型不同的亲本杂交产生的F1在一种或多种性状方面优于双亲的现象
特点:不是某一性状,而是综合性状表现突出,优势大小取决于双亲间差异和互补的程度,双亲纯合程度大小决定F1优势的大小,F1表现优势量较为明显,F2以后则明显下降。
二、诱变育种
:指利用物理或化学因素来处理生物,使生物产生基因突变,利用这些变异育成新品种的方法。
:基因突变
:(1)物理:X射线,紫外线,γ射线等。
(2)化学:亚***,硫酸二乙酯等。
:可以在较短时间内获得更多的优良性状。
:因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少,所以诱变育种具有一定盲目性,所以利用理化因素出来生物提高突变率,且需要处理大量的生物材料,再进行选择培育。
三、四种育种方法的比较
杂交育种
诱变育种
多倍体育种
单倍体育种
原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
方法
杂交
激光、射线或化学药品处理
秋水仙素处理萌发种子或幼苗
花药离体培养
后加倍
优点
可集中优良性状
时间短
器官大和营养物质含量高
明显缩短育种年限
缺点
育种年限长
盲目性及突变频率较低
动物中难以开展
成活率低,只适用
于植物
举例
高杆抗病与矮杆感病杂交获得矮杆抗病品种
中国荷斯坦牛
杂交水稻
高产青霉菌株的育成
黑农五号大豆
太空椒
三倍体西瓜
多倍体草莓
抗病植株的育成
改良动植物品种,最古老的育种方法是选择育种,(从每一代的变异中选出最好的类型进行繁殖,培育但是选择育种周期长,可选择的范围也有限,)后来人们摸索也了杂交育种,人工诱变育种等
第7章现代生物进化理论
第2节现代生物进化理论的主要内容
现代生物进化理论的观点:
1)种群是生物进化的基本单位不同于达尔文的说法
2)生物进化实质是种群基因频率的改变
3)突变和基因重组产生进化的原材料
4)自然选择决定生物进化的方向肯定达尔文的说法
5)隔离是物种形成的必要条件
6)共同进化产生了生物多样性
一、种群基因频率的改变与生物进化
(一)种群是生物进化的基本单位
1、种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。
种群特点:种群中的个体不是机械的集合在一起,而是通过种内关系组成一个有机的整体,个体间可以彼此交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代。
2、基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库。
3、基因频率、基因型频率及其相关计算
基因频率=基因型频率=
两者联系:
(1)种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
(2)一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。
,其中基因型为AA个体占24%,基因型为Aa个体占72%,基因型为aa个体占4%,则基因A和a的频率分别是
%72%%64%%43%%40%
补充:伴X遗传的基因频率
Xb/(XB+Xb)=(2XbXb+XBXb+XbY)/(2XX+XY)
:XBXb:XbXb:XBY:XbY=44%:5%:1%:43%:7%,则Xb的基因频率为()
%%%%
[典型例题]已知人眼的褐色(A)对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的人群中,蓝眼的人3600人,褐眼的有26400人,其中纯合体有12000人。那么,在这一个人群中A和a的基因频率分别为
[典型例题]在某一个人群中,已调查得知,隐性性状者为16%,问该性状不同类型的基因型频率是多少?(按AA、Aa、aa顺序排列答案)
影响种群基因频率的因素:迁入与迁出,突变和基因重组,自然选择,隔离。
(二)突变和基因重组产生进化的原材料
基因突变产生等位基因,通过有性生殖过程中的基因重组,可以形成多种多样的基因型,从而使种群出现大量的可遗传变异,由于突变和基因重组都是随机的,不定向的,因此它们只是提供了生物进化的原材料。不能决定生物进化的方向。
可遗传的变异:基因突变、染色体变异、基因重组
突变包括基因突变和染色体变异
突变的有害或有利不是绝对的,取决于生物的生存环境
只有可遗传的变异才能对进化有影响,一个个体的适应能力无论有多强,如果它的基因不能传给后代,它在进化中就没有贡献,如骡子
(三)自然选择决定生物进化的方向
生物进化的实质是基因频率的改变
二、隔离与物种的形成
(一)、物种的概念
1、物种的概念:能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
地理隔离量变不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代。
2、隔离生殖隔离质变同一种生物由于地理上的障碍分成不同的种群,使种群间不能发生基因交流的现象
注:一个物种的形成必须要经过生殖隔离,但不一定经过地理隔离,如多倍体的产生。生殖隔离出现时才标志了新物种的产生(物种形成的必要条件)。
地理隔离产生新条件,生殖隔离是长期地理隔离的结果,不同环境的自然选择效果不一样,使同一物种的不同种群基因库发生不同基因频率的改变,当这两个种群的个体相遇时,也不能自由交配或产生不可育后代,这时已是两个物种。
3、物种形成的三个基本环节:突变和基因重组,自然选择,隔离(地理,生殖)
:为生物进化提供原材料
:使种群的基因频率定向改变
:是新物种形成的必要条件
地理隔离阻断基因交流不同的突变、基因重组和选择基因频率向同方向改变种群基因库出现差异差异加大生殖隔离新物种形成
三、共同进化与生物多样性的形成
1、共同进化:不同物种之间,生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是共同进化。
不同物种间的共同进化
2、含义生物与无机环境之间的相互影响和共同演变
3、生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性