生物化学最新版本

.,1,第十六章,生命进化,普通生物学第二部分个体生物学,.,2,一、达尔文和他的自然选择理论二、基因频率和自然选择的作用,普通生物学第二部分个体生物学第十六章生命进化,.,3,一、达尔文和他的自然选择理论神创论：生物在某一时刻一次形成，其后不变进化的思想：一个物种是从另一个物种演化而来的。达尔文、物种起源,普通生物学第二部分个体生物学第十六章生命进化,.,4,（一）达尔文和物种起源（二）自然选择学说1、遗传2、变异3、繁殖过剩4、生存斗争5、适者生存,普通生物学第二部分个体生物学第十六章生命进化,.,5,（一）达尔文和物种起源1.简介：1831-1836年，达尔文乘“贝格尔号”作5年环球探险航行。观察采集标本加拉帕戈斯群岛：海龟、地雀分布在各小岛上，种类多，相似而不相同推断：生物由共同的祖先种分化出来神创论解释不了这些现象马尔萨斯人口论,普通生物学第二部分个体生物学,.,6,繁殖力极强而数量稳定食物有限生存斗争适者生存，不适者淘汰1859年，达尔文出版物种起源，提出生物进化的见解旧约-神创论,普通生物学第二部分个体生物学,.,7,（二）自然选择学说,1、遗传普遍特征，物种稳定存在的基础2、变异普遍存在、随机产生可遗传的变异染色体畸变和基因突变基因重组（有无限变异的可能性）不遗传的变异(达尔文学说中指),普通生物学第二部分个体生物学,.,8,3、繁殖过剩-极强的生殖力一对家蝇每代产卵1000个，每世代为10天繁殖一年可把地球覆盖2.54厘米厚大象(繁殖很慢)一头雌象一生产仔6头活100岁750年后可有149万头子孙事实上，自然界各种生物的数量在一定时期内部保持相对稳定，为什么？,普通生物学第二部分个体生物学,.,9,4、生存斗争定义：为争取食物和生存场所而进行的种内斗争、种间斗争分类种内斗争：争夺食物和交配权种间斗争：争夺食物和生存空间意义通过生存斗争，有些生物活下来了，有许多生物被淘汰或消灭了,普通生物学第二部分个体生物学,.,10,5、适者生存生存斗争的结果就是适者生存选择：有适应性变异的个体被保留下来淘汰：不具适应性变异的个体被消灭,普通生物学第二部分个体生物学,.,11,二、基因频率和自然选择的作用（一）基因库（二）哈迪温伯格定律（三）基因频率的改变（四）物种和物种的形成（五）适应和进化形式（六）进化理论的发展,普通生物学第二部分个体生物学,.,12,（一）基因库种群定义：在一定的地域中，一个物种的全体成员构成一个种群特征：种群内的雌雄个体能通过有性生殖而实现基因的交流举例：一个湖泊中的所有鲤鱼、田螺,普通生物学第二部分个体生物学,.,13,基因库：一个种群全部个体所带有的全部基因的总和研究意义：了解生物进化的机制群体或种群的进化,普通生物学第二部分个体生物学,.,14,（二）哈迪温伯格定律,1918年，哈迪和温伯格分别提出基因频率稳定性的见解概念：一个有性生殖的自然种群符合以下5个条件，保持基因平衡：种群大种群中个体间的交配随机没有突变发生；没有新基因的加入(见下一页),普通生物学第二部分个体生物学,.,15,没有自然选择举例(书上)意义：上述条件永远不能满足基因频率发生改变从反面证明进化必然发生,普通生物学第二部分个体生物学,.,16,种群大小概率：数量足够大稳定种群数量小基因频率波动出现以下的情况：遗传漂变建立者效应瓶颈效应,普通生物学第二部分个体生物学,.,17,遗传漂变定义：小的群体因偶然机会，而非选择基因频率发生变化的现象举例：某一个基因的频率为0.02，有100万个体有2万个个体有此基因有50个个体仅有1个含此基因偶然死亡或无机会和异性个体交配在F1代中该基因消失仅剩纯合子个体,普通生物学第二部分个体生物学,.,18,建立者效应定义：小种群造成特殊的基因频率。某种群中的少数个体迁移到它处定居有些等位基因没带出导致与种群的基因频率有差异通过自然选择形成新品种或新种,普通生物学第二部分个体生物学,.,19,瓶颈效应定义：很多生物，特别是动物，春季繁殖夏季数量多冬季寒冷和缺少食物大量死亡其数量形成瓶颈模式(瓶颈部分为冬季数量减少时期),普通生物学第二部分个体生物学,.,20,举例(P452)第一年夏季第二年夏季第三年夏季基因频率2%3%0%说明：上例可以看出瓶颈效应所带来的基因频率的改变有实际意义：(见下一页),普通生物学第二部分个体生物学,.,21,农药选择压杀虫剂杀死敏感性个体F1代抗性基因频率增加冬季寒冷选择压寒冷杀死抗性个体F1代抗性基因频率下降。只要该种群不形成抗性纯合系，则停止用药几年后，抗药性基因频率就恢复到原来的水平。经常换农药就是这个道理。,普通生物学第二部分个体生物学,.,22,不随机交配动物中极常见涉及行为（与植物不同）突变和新基因的加入没有新基因加入是可能的种群迁入影响基因频率的稳定突变的速度很低人：10万个基因，出生时2个突变；突变：随机、无方向性，仅是选择的材料如突变被选择，基因频率就增加。,普通生物学第二部分个体生物学,.,23,自然选择的作用自然选择引起基因频率改变多基因性状的选择自然选择的类型选择压,普通生物学第二部分个体生物学,.,24,自然选择引起基因频率改变P454图16-5选择或淘汰某些基因例:假设基因选择压为0.001（1000:999）即(AA+Aa)：aa=1000：999频率为0.00001的显性基因23400世代基因频率为0.9923400个世代在地质年代上是很短的假设生物一年繁殖一代23400年就可使物种发生基本改变。,普通生物学第二部分个体生物学,.,25,选择压高短时期形成新品种金黄葡萄球菌存在抗性基因抗青霉素，选择压强,几个世代后纯合无法控制病菌因此不可滥用抗生素，且要经常更换抗生素种类,普通生物学第二部分个体生物学,.,26,多基因性状的选择P456图16-8表现型分布频率：15个基因，每个1%频率它们同存于一个生物体的几率：1/1030生物中不可能出现人工育种：一定选择压基因频率改变新的基因组合新表现型例如：玉米含油量5%15%,普通生物学第二部分个体生物学,.,27,自然选择的类型定向性选择极端类型如：抗性选择含油量选择英国椒花蛾：19世纪中叶以前带斑点的灰白色，发现第一只暗黑色椒花蛾19世纪末，则98%为暗黑色稳定性选择中间类型如：新生儿体重(4.5-8.52-11)：六斤左右存活率最高中断性选择两极端类型如：白足鼠：长尾、短尾保留，淘汰中间类型,普通生物学第二部分个体生物学,.,28,选择压定义：两个相对性状间，一个性状被选择生存的优势。或说两个基因频率间，一个比另一个更能生存的优势。特点：相对性：依环境而变。综合性：综合后有利+选择压基因被选择综合后不利选择压基因被淘汰举例：雄鸭的艳丽羽毛；镰刀型贫血病与疟疾图16-1图16-2,普通生物学第二部分个体生物学,.,29,（四）物种和物种的形成物种种群隔离在物种形成中的作用异地物种形成和同地物种形成渐变群多倍体,普通生物学第二部分个体生物学,.,30,物种：分类单位，客观存在定义：形态上类似，彼此能够交配，要求类似环境条件的生物个体的总称现代遗传学：一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群根据：有无生殖隔离但根据形态特征进行物种鉴定不但有效，且方便：化石（古生物）只进行无性生殖的生物、细菌等原核生物思考：个体能代表一个物种吗？,普通生物学第二部分个体生物学,.,31,种群定义：同一物种的一群个体个体间交配保持同一个基因库特点：同一物种的种群间地理隔离不同物种的种群间生殖隔离同种种群间消除隔离互相交配基因交流,普通生物学第二部分个体生物学,.,32,隔离在物种形成中的作用隔离小种群基因频率改变(由于遗传漂变)形成新种(由于不同的选择压)地理隔离和生殖隔离交配前生殖隔离和交配后生殖隔离,普通生物学第二部分个体生物学,.,33,地理隔离和生殖隔离选择地理隔离生殖隔离，原因：建立者效应:被分开种群的基因频率，不完全相同的突变:随机进行不同选择压、不同选择方向分布环境有差异对种群的不同选择方向和选择压力不同种群保留不同基因积累差异形成新种,普通生物学第二部分个体生物学,.,34,交配前生殖隔离和交配后生殖隔离交配前生殖隔离：因种种原因不能实现交配的生态隔离:相隔远，例如西方悬铃木在美国，而东方悬铃木在地中海东部栖息地隔离:相隔近，例如两种蟾蜍，分别在河流和浅池沼季节性隔离:两种松树，一种在二月传粉，而另一种则在四月传粉行为隔离:求偶行为不同的动物形态隔离：主要是生殖器官形态不同，这在昆虫中比较常见,普通生物学第二部分个体生物学,.,35,交配后生殖隔离：交配后合子不能发育或能发育但不能产生健康而有生殖力的后代配子隔离:可交配、受精，但不发生受精作用，在不同种的果蝇间可见发育隔离:可受精，但胚胎发育不正常，出生前死亡，像山羊和绵羊杂交杂种不活:杂种在可生殖前死亡，如烟草种间杂种不育:马、驴骡杂种的选择性消除:保留两亲本，消除杂种,普通生物学第二部分个体生物学,.,36,异地物种形成和同地物种形成异地物种形成:地理隔离生殖隔离，形成物种的主要方式同地物种形成:无地理隔离，仅有生殖隔离，少见突变个体和野生型占据不同生态位自然选择消除杂种形成两个新种特点：渐进式时间久(万年或十万年以上的时间).,普通生物学第二部分个体生物学,.,37,渐变群定义：两极端位置间的种群不能交配的现象特点：地理分布广相邻种群间能交配若消除中间类群出现生殖隔离必然形成新种举例：美洲的豹蛙，从美国的东北部一直到南端都有分布,普通生物学第二部分个体生物学,.,38,多倍体产生新物种的另一种形式；只经过一、两代就产生新，称为爆发式。特点：动物界少发生植物界较普遍40%以上的被子植物是多倍体。类型：同源多倍体异源多倍体,普通生物学第二部分个体生物学,.,39,同源多倍体：较少见，如月见草人工培育：西瓜（2n=22）秋水仙素处理茎尖染色体加倍形成四倍体（同源多倍体）四倍体杂交三倍体无籽西瓜二倍体,普通生物学第二部分个体生物学,.,40,异源多倍体：常见，如小麦，小黑麦。一粒小麦（14）X山羊草（14）杂种不育染色体加倍二粒小麦（28）X另一种山羊草（14）杂种不育染色体加倍小麦（42）黑麦（2n=14）X小麦（6n=42）杂种4n=（7+21）秋水仙素染色体加倍小黑麦（8n=56）,普通生物学第二部分个体生物学,.,41,（五）适应和进化形式适应协同进化（共进化）趋同进化和趋异进化适应辐射,普通生物学第二部分个体生物学,.,42,适应图16-15A、B、C、D、特点：自然选择的结果，无意识，与人不同。生物经自然选择有对环境的适应能力表现：形态：花色生理：出汗行为：装死、放墨汁单个基因个别器官多个基因整个生物体,普通生物学第二部分个体生物学,.,43,类型花对于昆虫采粉的适应保护色恶臭警戒色拟态,普通生物学第二部分个体生物学,.,44,花对于昆虫采粉的适应蜜蜂：花黄色、蓝色，无红色花，有香味，有结构停靠图16-3蜂鸟：红色、黄色花，无香味，无停靠结构蛾：白色和淡色，有香味。夜间活动蝇：臭味，颜色暗淡。靠味觉寻找食物,普通生物学第二部分个体生物学,.,45,保护色特点：体色环境色泽举例：椒花蛾、变色龙躲避天敌。恶臭举例：黄鼠狼,普通生物学第二部分个体生物学,.,46,警戒色特点：体色-环境颜色吓唬捕食者举例：毛毛虫（昆虫幼虫）、真菌拟态016-4特点：形态有抵抗力的物种以假乱真举例：蜜蜂、土蜂、马蜂有毒刺,普通生物学第二部分个体生物学,对比鲜明,.,47,协同进化（共进化）定义：生物互相适应的现象举例花和传粉动物：双方都有利，各取所需捕食者与被捕食者：后者不可能被吃光，否则前者也无法生存寄生虫与寄主：不可对寄主太有害,普通生物学第二部分个体生物学,.,48,趋同进化和趋异进化趋同进化：定义：相同环境、选择压的不同生物功能相同或相似的形态结构。举例：鱼、海豚(鱼类)和鲸(哺乳类)流线型体型和鳍有利于水中运动仙人掌科植物和大戟科植物外形相似有利于沙漠生活,普通生物学第二部分个体生物学,.,49,趋异进化：定义：不同环境、选择压的同一物种功能相异的结构举例：第四纪更新世时冰川活动，棕熊北极熊：白色、肉食、足底刚毛棕熊：以植物为主要食物,普通生物学第二部分个体生物学,.,50,适应辐射定义：一个物种适应多种不同环境分化成多个不同的种形成一个同源的辐射状进化系统原因：物种-新环境：选择压小，生态位多举例：达尔文-加拉帕戈斯群岛-地雀-10多种-占据不同生态位,普通生物学第二部分个体生物学,迁移,.,51,三大适应辐射生物进化史上出现的三次大的生物适应辐射脊椎动物由水生到陆生爬行动物的出现哺乳动物的出现,普通生物学第二部分个体生物学,.,52,（六）进化理论的发展综合进化论对达尔文学说的修改分子进化和中性学说渐变式进化和跳跃式进化物种绝灭和灾变,普通生物学第二部分个体生物学,.,53,综合进化论对达尔文学说的修改达尔文式的进化：积累微小变异-渐变式非达尔文式的进化：其它方式,普通生物学第二部分个体生物学,.,54,综合进化论主要作了以下修改：进化：非个体，是种群自然选择来自：非繁殖过剩和生存斗争，是不同基因型有差异的延续变异类型：可遗传的与不可遗传的。达尔文无此区分。,普通生物学第二部分个体生物学,.,55,分子进化和中性学说1968年，日本人木村资生提出：生物进化的动力是中性突变在自然群体中进行随机“遗传漂变”，而与自然选择无关。中性突变遗传漂变是分子进化的基本动力分子进化速率,普通生物学第二部分个体生物学,.,56,中性突变无好处、无害处，自然选择对它们不起作用。同义突变非功能性突变不改变功能的突变,普通生物学第二部分个体生物学,.,57,同义突变原因：遗传密码子的简并性。举例：UUUCCC脯氨酸CCU苯丙氨酸UUCCCACCG非功能性突变DNA中的不转录序列，如高度