生物的变异与进化

关于生物的变异与进化第三讲生物的变异与进化最新考纲2-4生物的变异（1）基因重组及其意义(Ⅱ)（2）基因突变的特征和原因(Ⅱ)（3）染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)（4）生物变异在育种上的应用(Ⅱ)（5）转基因食品的安全(Ⅰ)2-6生物的进化（1）现代生物进化理论的主要内容(Ⅱ)（2）生物进化与生物多样性的形成

(Ⅱ)第2页,共26页，2024年2月25日，星期天三种可遗传变异相关知识的整合考点1

第3页,共26页，2024年2月25日，星期天概念DNA分子中发生碱基对替换、增添、缺失而引起的基因结构改变有性生殖的过程中控制不同性状的基因重新组合染色体数目或结构发生变化而导致生物性状发生变异适用范围生物种类所有生物均可发生自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传真核生物细胞增殖过程中均可发生生殖方式无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变诱发突变交叉互换自由组合人工DNA拼接技术体细胞杂交染色体结构变异染色体数目变异发生时期DNA复制时(有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期)减数分裂四分体时期及减数第一次分裂细胞分裂期产生机理DNA上发生碱基对的增添、缺失、改变，从而引起DNA碱基序列即遗传信息的改变非同源染色体上非等位基因的自由组合；同源染色体姐妹染色单体片段交叉互换①细胞分裂受阻，体细胞中染色体组成倍地增加；②直接由生物的配子发育而来，使染色体组数成倍地减少产生结果产生新的基因只产生新的基因型不产生新的基因不产生新的基因可引起基因数目或顺序的变化镜检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出育种应用诱变育种杂交育种基因工程育种单倍体育种多倍体育种

基因突变基因重组染色体变异第4页,共26页，2024年2月25日，星期天基因突变的原因、特点新的基因第5页,共26页，2024年2月25日，星期天基因重组与进化的关系第6页,共26页，2024年2月25日，星期天细胞分裂图示第7页,共26页，2024年2月25日，星期天交叉互换与染色体易位的区别第8页,共26页，2024年2月25日，星期天（1）基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变，原因可有三：①突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，也不会导致性状的改变。（2）基因突变对后代性状的影响①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。②基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。③生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。（3）基因突变引起性状的改变，具有突变性状的个体能否把突变基因传给后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境的能力。若有，则为有利突变，可通过繁殖传给后代，否则为有害突变，被淘汰掉。基因突变与性状的关系第9页,共26页，2024年2月25日，星期天人工诱导自然成因果实、种子较大营养物质含量丰富生长发育延迟结实率低植株弱小高度不育特点形成过程秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素处理单倍体幼苗花药离体培养外界环境条件剧变正常的有性生殖单性生殖形成原因3个或3个以上2个1至多个染色体组由受精卵发而来体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体由受精卵发育而来体细胞含有2个染色体组的个体体细胞中含有本物种配子染色体数的个体概念单倍体、二倍体和多倍体单倍体二倍体多倍体第10页,共26页，2024年2月25日，星期天常见育种

知识的整合考点2

第11页,共26页，2024年2月25日，星期天转基因技术将目的基因导入生物体内培育新品种秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养然后再加倍辐射诱变激光诱变空间诱变①选育纯种：杂交→自交→选优→自交②选育杂种：杂交→杂交种常用方式育种程序基因重组染色体变异染色体变异基因突变基因重组原理基因工程育种多倍体育种单倍体育种诱变育种杂交育种第12页,共26页，2024年2月25日，星期天杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种优点使位于不同个体优良性状集中到一个个体上操作简便提高变异频率加速育种进程大幅度地改良某些性状明显缩短育种年限所得品种为纯合子器官巨大提高产量营养成分高打破物种界限定向改变生物性状缺点育种时间长不能克服远缘杂交不亲和的障碍有利变异少需大量处理实验材料有很大盲目性技术复杂需与杂交育种配合只适用植物发育延迟结实率降低有可能引发生态危机第13页,共26页，2024年2月25日，星期天（1）单一性状类型：生物的优良性状是由某对基因控制的单一性状，其呈现方式、育种方式、原理及举例列表如下：项目方式育种方法原理举例单一性状无→有基因工程基因重组能产生人胰岛素的大肠杆菌普通羊群中出现短腿安康羊有→无诱变育种基因突变不能产生高丝氨酸脱氢酶的菌种高产青霉素菌株少→多多倍体育种染色体变异三倍体无子西瓜关于育种方案的“选取”第14页,共26页，2024年2月25日，星期天（2）两个或多个性状类型：两个或多个性状分散在不同的品种中，首先要实现控制不同性状基因的重组，再选育出人们所需要的品种，这可以从不同的水平上加以分析：

①个体水平上：运用杂交育种的方法实现控制不同优良性状基因的重组。为了缩短育种年限，可采用单倍体育种的方法。

②细胞水平上：利用植物体细胞杂交，从而实现遗传物质的重组。

③分子水平上：应用转基因技术将控制优良性状的基因导入另一生物体内，从而实现基因重组。第15页,共26页，2024年2月25日，星期天（1）育种的目的：育种的根本目的是培育具有优良性状（抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良）的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标品种可能是纯合子，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合子，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。（2）不同需求的育种方法①若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。③若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。④若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。不同需求的育种方法选择与分析第16页,共26页，2024年2月25日，星期天⑤若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。⑥若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。

⑦动、植物杂交育种中应特别注意语言叙述：

植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；

动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过双亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交的方法。第17页,共26页，2024年2月25日，星期天生物进化相关问题的整合考点3

第18页,共26页，2024年2月25日，星期天现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较达尔文自然选择学说现代生物进化理论基本观点①遗传变异是自然选择的内因；②过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争；③变异一般是不定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向；④生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力；⑤适者生存是自然选择的结果；⑥自然选择过程是一个长期、缓慢连续的过程①种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；②突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节；③突变和基因重组提供了生物进化的原材料；④自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向；⑤隔离是新物种形成的必要条件第19页,共26页，2024年2月25日，星期天现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较第20页,共26页，2024年2月25日，星期天基因频率的计算方法①定义法：根据定义“基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例”基因频率＝②基因位置法：若某基因在常染色体上基因频率＝若某基因只出现在X染色体上基因频率＝③借助基因型频率：若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显(或隐)性基因的频率＝显(或隐)性纯合体基因型频率＋1/2杂合体基因型频率×100%某基因总数种群个体数×2某基因总数某基因和其等位基因的总数×100%某基因总数2×雌性个体数＋雄性个体数×100%第21页,共26页，2024年2月25日，星期天哈迪—温伯格公式法：在一个有性生殖的自然种群中①当种群较大②种群内个体间的交配是随机的③没有突变发生、新基因加入④自然选择时存在以下公式(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1其中p

→一个等位基因的频率

q

→另一个等位基因的频率

p2

→一个等位基因纯合子（如AA）的频率

2pq→杂合子的频率

q2

→另一个纯合子（aa）的频率由基因频率求基因型频率的方法第22页,共26页，2024年2月25日，星期天运用现代进化理论分析生物的进化适应性和新物种的形成原因内因遗传保留有利变异，变异为选择提供原始材料外因生物生存的各种环境条件，如各种生态因素对生物的影响相互作用生物生存的各种环境条件对生物的变异进行选择淘汰不利变异，积累和加强有利变异，推动着生存斗争表现为生物的进化结果适应性环境对生物的变异进行定向选择使有利变异在生物类群中得到积累和加强，形成了生物的适应性多样性物种形成同一物种的不同种群，由于生活环境的变化形成了具有不同适应性的生物类群当变异积累到一定程度而出现生殖隔离时，便形成了新物种同一物种的不同类型及新物种的出现均表现为生物的多样性进化生物新类型的形成导致生物进化物种的形成是生物进