第7讲生物的变异

1第7讲生物的变异、育种与进化一、生物变异的类型不可遗传的变异（仅由环境变化引起）可遗传的变异（由遗传物质的变化引起）二、可遗传的变异（一）基因突变1、概念：是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等变化。本质：是基因内部发生了变化，指组成基因的脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生了改变。由于基因发生了改变，性状也发生了改变。例：镰刀型细胞贫血症发病机理。蛋白质正常异常氨基酸谷氨酸缬氨酸rnRNAGAAGUACTTCATDNAGAAGTADNA分子中的碱基对发生变化rnRNA分子中的碱基对发生变化相应氨基酸改变相应蛋白质改变相应性状改变2、原因：物理因素：X射线、激光等；化学因素：亚硝酸盐，碱基类似物等；生物因素：病毒、细菌等。3、特点：①普遍性：所有生物都可能发生基因突变。②随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期。③低频性：对于一种生物来说，基因突变的频率是很低的。④有害性：基因突变多数是有害的，极少数是有利的。⑤不定向性：一个基因可以朝着不同的方向发生突变。4、结果：使一个基因变成它的等位基因。5、时间：细胞分裂间期（DNA复制时期）6、应用——诱变育种①方法：用射线、激光、化学药品等处理生物。②原理：基因突变③实例：高产青霉菌株的获得④优缺点：加速育种进程，大幅度地改良某些性状，但有利变异个体少。27、意义：①是生物变异的根本来源；②为生物的进化提供了原始材料；③是形成生物多样性的重要原因之一。（二）基因重组1、概念：是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。2、种类：①减数分裂（减Ⅰ后期）形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，位于这些染色体上的非等位基因也自由组合。组合的结果可能产生与亲代基因型不同的个体。②减Ⅰ四分体时期，同源染色体上（非姐妹染色单体）之间等位基因的交换。结果是导致染色单体上基因的重组，组合的结果可能产生与亲代基因型不同的个体。③重组DNA技术（注：转基因生物和转基因食品的安全性：用一分为二的观点看问题，用其利，避其害。我国规定对于转基因产品必须标明。）3、结果：产生新的基因型4、意义：①为生物的变异提供了丰富的来源；②为生物的进化提供材料；③是形成生物体多样性的重要原因之一5、应用(育种)：杂交育种例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水稻DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR，应该怎么做？_________________________________________________________________方法：杂交原理：基因重组优缺点：方法简便，但要较长年限选择才可获得。例：在一个家庭中，父亲是多指患者（由显性致病基因D控制），母亲表现型正常。他们婚后却生了一个手指正常但患先天性聋哑的孩子（先天性聋哑是由隐性致病基因p控制），问：3①该孩子的基因型为_______，父亲的基因型为________，母亲的基因型为________。②如果他们再生一个小孩，则只患多指的占________，只患先天性聋哑的占_________，既患多指又患先天性聋哑的占________，完全正常的占_________答案：①ddppDdPpddPp②3/8，1/8，1/8，3/8（三）染色体变异1、染色体结构变异：实例：猫叫综合征（5号染色体部分缺失）类型：缺失、重复、倒位、易位2、染色体数目的变异1）、类型个别染色体增加或减少：实例：21三体综合征（多1条21号染色体）以染色体组的形式成倍增加或减少：实例：三倍体无子西瓜2）、染色体组：（1）概念：二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。（2）特点：①一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同；②一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。（3）染色体组数的判断：①染色体组数=细胞中任意一种染色体条数例1：以下各图中，各有几个染色体组？答案：32514②染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数例2：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少?（1）Aa______（2）AaBb_______（3）AAa_______（4）AaaBbb_______（5）AAAaBBbb_______（6）ABCD______答案：2233413）、单倍体、二倍体和多倍体由配子发育成的个体叫单倍体。有受精卵发育成的个体，体细胞中含几个染色体组就叫几倍体，如含两个染色体组就叫二倍体，含三个染色体组就叫三倍体，以此类推。体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。43、染色体变异在育种上的应用1）、多倍体育种：方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍）原理：染色体变异实例：三倍体无子西瓜的培育；优缺点：培育出的植物器官大，产量高，营养丰富，但结实率低，成熟迟。2）、单倍体育种：方法：花粉(药)离体培养原理：染色体变异实例：矮杆抗病水稻的培育例：在水稻中，高杆(D)对矮杆(d)是显性，抗病(R)对不抗病(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水稻DDRR两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR，应该怎么做？5优缺点：后代都是纯合子，明显缩短育种年限，但技术较复杂。（四）三种可遗传变异的比较（见《导与练》P30）三、育种方法的比较（见《导与练》P31）四、进化（一）、拉马克的进化学说1、理论要点：用进废退；获得性遗传2、进步性：认为生物是进化的。（二）、达尔文的自然选择学说1、理论要点：自然选择（过度繁殖→生存斗争→遗传和变异→适者生存）2、进步性：能够科学地解释生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。3、局限性：①不能科学地解释遗传和变异的本质；②自然选择对可遗传的变异如何起作用不能作出科学的解释。（对生物进化的解释仅局限于个体水平）（三）、现代达尔文主义1、种群是生物进化的基本单位（生物进化的实质：种群基因频率的改变）1）种群：概念：在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群。特点：不仅是生物繁殖的基本单位；而且是生物进化的基本单位。2）种群基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库3）基因（型）频率的计算：①按定义计算：例1：从某个群体中随机抽取100个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个，则：基因型AA的频率为______；基因型Aa的频率为______；基因型aa的频率为______。基因A的频率为______；基因a的频率为______。答案：30%60%10%60%40%②某个等位基因的频率=它的纯合子的频率+½杂合子频率例：某个群体中，基因型为AA的个体占30%、基因型为Aa的个体占60%、基因型为aa的个体占10%，则：基因A的频率为______，基因a的频率为______答案：60%40%③哈迪-温伯格定律：在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的：1,种群大；2,种群中个体间的交配是随机的；3,没有突变发生；4,没有新基因加入；5,没有自然选择。用数学方程式表达就是(p+q)2=p2+2pq+q2其中p、q分别是等位基因A、a的频率，p平方是指纯合子AA的频率，2pq是指杂合子Aa的频率，q平方是指纯合子aa的频率。62、突变和基因重组产生生物进化的原材料3、自然选择决定进化方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。4、突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制1）物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且自然状态下能相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。2）隔离：地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代。3）物种的形成：⑴物种形成的常见方式：地理隔离（长期）→生殖隔离⑵物种形成的标志：生殖隔离⑶物种形成的3个环节：突变和基因重组：为生物进化提供原材料选择：使种群的基因频率定向改变隔离：是新物种形成的必要条件物种与种群的比较种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化和繁殖的单位。同一种群内的个体之间可以进行基因交流分布在一定自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，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范围较小范围内的同种生物的个体分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群具备“三同”同一时间，同一地点，同一物种同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能产生可育后代主要是形态特征和能否自由分配产生可育后代不同物种间存在生殖隔离联系一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个彼此被陆地隔离的种群同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种），进而形成多个新物种7两者的关系(如图)隔离导致新物种形成物种形成的三种典型模式（见《导与练》P32）五、生物进化的基本历程1、地球上的生物是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，从水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。2、真核细胞出现后，出现了有丝分裂和减数分裂，从而出现了有性生殖，使由于基因重组产生的变异量大大增加，所以生物进化的速度大大加快。六、生物进化与生物多样性的形成1、生物多样性与生物进化的关系是：生物多样性产生的原因是生物不断进化的结果；而生物多样性的产生又加速了生物的进化。2、生物多样性包括：遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。实验：调查人群中的遗传病注意事项：1、可以以小组为单位进行研究。2、调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。3、调查时要详细询问，如实记录。4、对某个家庭进行调查时，被调查成员之间的血缘关系必须写清楚，并注明性别。5、必须统计被调查的某种遗传病在人群中的发病率。