最新#25生物的变异与进化 精品.docx
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最新#25生物的变异与进化精品
#25生物的变异与进化
【必背内容】
1、生物的变异
(1)基因突变
①基因突变的概念:
由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,而引起的基因结构的改变。
②基因突变的特点:
a.基因突变在生物界中普遍存在b.基因突变是随机发生的c.基因突变的频率是很低的d.大多数基因突变对生物体是有害的e.基因突变是不定向的
③基因突变的意义:
生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原材料。
④基因突变的类型:
自然突变、诱发突变
⑤人工诱变在育种中的应用:
通过人工诱变可以提高变异的频率,可以大幅度地改良生物的性状。
(2)染色体变异
①染色体结构的变异:
缺失、增添、倒位、易位。
如:
猫叫综合征。
②染色体数目的变异:
包括细胞内的个别染色体增加或减少和以染色体组的形式成倍地增加减少。
③染色体组特点:
a、一个染色体组中不含同源染色体b、一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同c、一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因
二倍体或多倍体:
由受精卵发育成的个体,体细胞中含几个染色体组就是几倍体;由未受精的生殖细胞(精子或卵细胞)发育成的个体均为单倍体(可能有1个或多个染色体组)。
人工诱导多倍体的方法:
用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗。
原理:
当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍。
多倍体植株特征:
茎杆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
单倍体植株特征:
植株长得弱小而且高度不育。
单倍体植株获得方法:
花药离休培养。
单倍体育种的意义:
明显缩短育种年限(只需二年)。
2、人类遗传病与优生
(1)优生的措施:
禁止近亲结婚、进行遗传咨询、提倡适龄生育、产前诊断。
(2)禁止近亲结婚的原因:
近亲结婚的夫妇从共同祖先那里继承同一种致病基因的机会大大增加,所生子女患隐性遗传病的概率大大增加。
3、生物的进化(现代生物进化理论的基础:
自然选择学说。
)
(1)自然选择学说内容是:
过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。
(2)物种:
指分布在一定的自然区域,具有一定的形态结构和生理功能,而且在自然状态下能够相互交配和繁殖,并能产生出可育后代的一群个体。
种群:
是指生活在同一地点的同种生物的一群个体。
种群的基因库:
一个种群的全部个体所含有的全部基因。
(3)现代生物进化理论的基本观点:
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。
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,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。
(4)突变和基因重组产生生物进化的原材料,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,隔离是新物种形成的必要条件(生殖隔离的形成标志着新物种的形成)。
【查漏补缺】
由于环境因素的影响造成的,并引起生物体内的遗传物质的变化,因而不能够遗传下去,属于不遗传的变异。
由于内的遗传物质的改变引起的,因而能够遗传给后代,属于可遗传的变异。
可遗传的变异有三种来源:
、、。
一、基因突变
1、基因突变的概念
由于DNA分子中发生碱基对的、或,而引起的基因分子的改变,就叫基因突变。
它在显微镜下是看不见的。
基因突变发生在DNA阶段。
即体细胞发生基因突变在分裂的间期;由原始的生殖细胞到成熟的生殖细胞过程中发生基因突变是在间期。
基因突变是染色体的某一个位点上的改变。
基因突变使一个基因变成它的基因,并且通常会引起一定的变化。
基因突变在生物中具有重要意义。
它是生物变异的,为生物的进化提供了。
2、基因突变的特点
(1)基因突变在生物界中普遍存在的
无论是低等生物,还是高等的动植物以及人类,都可能发生。
基因突变在自然界的物种中。
自然条件下发生的基因突变叫做,如正常绵羊突变产生短腿安康羊。
在人为条件下诱发产生的基因突变叫做。
(2)基因突变是随机发生的
基因突变可以发生在生物个体发育的。
一般来说,在生物个体发育的过程中,基因突变发生的时期越迟,生物体表现突变的部分越。
例如:
植物的叶芽如果在发育的早期发生基因突变,那么由这个叶芽长成的枝条,上面着生的叶、花和果实都有可能与其他枝条同。
如果基因突变发生在花芽分化时,那么,将来可能只在一朵或一个上表现出变异。
基因突变可以发生在中,也可以发生在中。
发生在体细胞中的突变所产生突变性状可能在当代表现出来,一般是能传递给后代的;如果发生基因突变的体细胞后来可分化为原始的生殖细胞时有可能通过有性生殖传给下一代;发生在生殖细胞中的突变,可以通过传给后代的。
(3)在自然状态下,对一种生物来说,基因突变的频率很低的
据估计,在高等生物中,大约118~118个生殖细胞中,才会有1个生殖细胞发生基因突变。
(4)大多数基因突变对生物体是有害的
由于任何一种生物都是长期过程的产物,它们与环境条件已经取得了高度的。
如果发生基因突变,就可能破坏这种关系。
因此,基因突变对于生物的生存往往是的。
但是,也有少数基因突变是有利的。
例如:
植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变等,都是有利于生物的生存的。
(5)基因突变是不定向的
一个基因可以向不同的方向发生突变,产生的等位基因。
3、人工诱变在育种上的应用
人工诱变是指利用物理或化学因素来处理生物,使它发生基因突变。
用这种方法可以提高,创造人类需要的变异类型,从中、出优良生物品种。
诱变方式:
①物理方式,射线、射线、中子、线、;②化学方式,使用化学试剂(秋水仙素、硫酸二乙酯、)。
二、基因重组
1、基因重组概念
生物体在进行生殖过程中,控制性状的基因。
2、基因重组产生的原因
在生物体通过分裂产生配子时,同源染色体上的基因彼此分离的同时,非同源染色体上的基因自由组合,这样,由雌雄配子结合形成的,就可能具有与亲代不同的基因型。
因此,基因重组是通过生殖过程实现的。
3、基因重组特点
任何生物,特别是高等动植物,控制其性状的基因的数量是极其巨大的,它们的基因型大多数又呈杂合状态,两个亲本的性越高,遗传物质基础相差越大,因此在有性生殖的过程中,基因重组产生变异的可能性就越,产生的杂交后代的表现型种类就越。
例如:
当具有10对相对性状(控制这10对相对性状的等位基因分别位于10对同源染色体上)的豌豆亲本进行杂交时,F2可能出现的表现型就有210=1184种。
4、基因重组的意义
通过生殖过程实现的基因重组,为生物变异提供的来源。
这是形成生物的重要原因之一,对于生物具有十分重要的意义。
三、染色体变异
染色体变异可以用显微镜观察到的比较明显的染色体的变化,例如染色体结构的、染色体数目的等。
1、染色体结构的变异
在自然条件或人为因素的影响下,染色体发生的结构变异主要4种:
①染色体中某一片段的,②染色体中了某一片段,③染色体中某一片段的的颠倒1800,,④染色体中某一片段到另一条非同源染色体上。
这些染色体结构的改变,都会使排列在染色体上的的数目和发生改变,从而导致的变异。
大多数染色体结构变异对生物体是的,有的甚至会导致生物体死亡。
2、染色体数目的变异
一般来说,每一种生物的染色体数目都是的,但是,在某些特定的环境条件下,生物体的染色体数目会发生改变,从而产生的变异。
染色体数目的变异有两种:
细胞内染色体增加或减少和细胞内的染色体数目以的形式成倍地增加或减少。
(1)染色体组
细胞中的一组染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的,这样的一组染色体,叫做一个染色体组。
(2)二倍体
由发育而成的个体,体细胞中含有个染色体组的个体叫做二倍体。
几乎全部动物,过半数的高等植物都是。
(3)多倍体
由发育而成,体细胞中含有以上染色体组的个体叫做多倍体。
1/3的被子植物、65%帕米尔高原的高山植物是多倍体,在动物中比较。
多倍体产生的主要原因是体细胞在有丝分裂的过程中,染色体完成了复制,但是细胞受到外界环境条件(如)或生物的干扰,的形成受到破坏,以致不能被拉向,细胞也不能分裂成细胞,于是就形成染色体的细胞。
如果这样的细胞继续进行正常的分裂,就可以发育成染色体的或。
另外,染色体数目加倍也可以发生在形成的过程中,这样就会产生染色体数目加倍的,染色体数目加倍的配子在以后也会发育成。
与二倍体植株相比,多倍体植株的茎杆,叶片、果实、种子比较,等营养物质含量。
(4)人工诱导多倍体在育种上的应用
方法:
最常用而且最有效的方法是用处理萌发的或,从而得到多倍体。
成因:
秋水仙素作用于正在的细胞时,能够抑制形成,导致不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍。
染色体数目加倍的细胞继续进行正常的分裂,将来就可以发育成多倍体植株。
实例:
三倍体无籽西瓜的培育(见课本图解)。
(5)单倍体
体细胞中含有本物种染色体数目的个体(可能含有一到个染色体组),叫做单倍体。
产生的原因主要是由于配子未经作用,直接发育而成一个生物体。
例如:
蜜蜂中的雄蜂;在自然条件下的玉米、高梁、水稻、番茄等高等植物偶尔也会出现倍体植株。
与正常的植株相比,单倍体植株长得,而且高度。
(6)单倍体育种
方法:
采用培养的方法先得到倍体植株,再经过人工(一般使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗),使它的染色体数目。
这样,它的体细胞中不仅含有正常植株体细胞中的染色体数,而且每对染色体上的成对的基因都的。
(花药离体培养法与单倍体育种的区别)。
利用单倍体植株培育新品种,只需要年时间,就可以得到一个稳定的品种。
与常规的杂交育种方法相比明显了育种年限。
四、人类遗传病与优生
(一)人类遗传病概述
人类遗传病通常是指由于改变而引起的人类疾病。
1、单基因遗传病
单基因遗传病是指受等位基因控制的人类遗传病。
一类是由显性致病基因引起的。
例如,、、等,另一类是由隐性致病基因引起的。
例如,、等。
2、多基因遗传病:
多基因遗传病是指受等位基因控制的人类遗传病。
多基因遗传病不仅表现出现象,还比较容易受到的影响。
这些病主要包括一些性发育异常和一些。
例如:
、、、等。
多基因遗传病在中发病率比较高。
3、染色体异常遗传病
如果人的染色体发生,也可以引起许多种遗传病,这就叫做染色体异常遗传病(简称染色体病)。
由于染色体变异可以引起遗传物质较大的,因此染色体异常遗传病往往造成较严重的后果,甚至在期就引起自然流产。
染色体异常遗传病可以分为常染色体病和性染色体病。
常染色体病是指由于染色体变异而引起的遗传病。
例如:
。
性染色体病是指由于染色体变异而引起的遗传病。
例如:
。
(二)遗传病对人类的危害
就遗传病的发生率来看,我国大约有20%~25%的人患有各种遗传病。
随着环境污染等问题的出现,也使遗传病和其他先天性疾病的发病率不断增高,尤其是江、河、湖泊等污染严重的地区,这些疾病的发病率增高的趋势更为。
面对这种现状,除了必须重视对人类生存环境和医疗卫生条件的改善外,一个最为有效的方法就是。
(三)优生的概念
优生就是让每一个家庭生育出的孩子。
优生学就是应用改善人类素质的科学。
提倡,开展的研究已经成为我国人口政策中的一项重要内容。
(四)优生的措施
1、禁止近亲结婚
我国的婚姻法规定“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚”。
所谓直系血亲就是指从算起,向上推数代和向下推数代。
如父母、、、等。
所谓三代以内的旁系血亲是指与同源而生的、除直系亲属以外的其他亲属,如同胞、、、、等。
在近亲结婚的情况下,双方从共同祖先那里继承同一种致病基因的机会大大,双方很可能是同一种致病基因的。
这样,他们所生的孩子患隐性遗传病的机会大大。
因此,禁止近亲结婚是预防遗传性疾病发生的的方法。
2、进行遗传咨询
主要包括以下内容和步骤:
①医生对咨询对象和有关的家庭成员进行身体检查,并详细了解家庭病史,作出诊断,如咨询对象和有关的家庭患某种遗传病。
②分析遗传病的传递方式。
③推算出后代的再发。
④向咨询对象提出防治这种遗传病的对策、方法和建议,如、进行产前诊断等。
由于通过遗传咨询可以让咨询对象预先了解如何避免和的出生,因此,它是预防遗传性疾病发生的之一。
3、提倡“适龄生育”
女子最适于生育的年龄一般是岁。
4、产前诊断
产前诊断又叫出生前诊断,这是指在胎儿出生前,医生用专门的检测手段对孕妇进行检查,以便确定胎儿是否患有某种或。
五、现代生物进化理论简介
(一)达尔文的自然选择学说
1、主要内容
生物的繁殖能力很,能够产生大量的后代(即过度繁殖),但是环境条件(如生存和)是有限的,因此,必然要有一部分个体被。
这是通过来实现的。
在自然界中,生物个体既能保持亲本的,又会出现。
出现有利变异的个体就容易在中获胜,并将这些变异遗传下去;出现不利变异的个体则容易被。
达尔文把这种在生存斗争中,适者生存,不适者被淘汰的过程,叫做。
经过长期的,微小的有利变异得到而成为显著的变异,从而产生了适应特定环境的生物。
2、主要意义和不足
达尔文的自然选择学说,能够科学地解释的原因,以及生物的和,对于人们正确地认识生物界具有重要意义。
但由于受到当时科学发展水平的限制,该学说对和的本质,达尔文还不能做出科学的解释。
他对生物进化的解释也局限于水平,而实际上,如果个体出现可遗传的有利变异,相应基因必须在里扩散并原有的基因,这样新的生物类型才能逐渐形成。
随着遗传学和生态学等学科的发展,关于生物进化过程中遗传和变异的研究已经从水平深入到水平。
自然选择的作用,已经从以为单位发展到以为基本单位。
这样就形成了以为基础的现代生物进化理论,从而极大地丰富和发展了达尔文的自然选择学说。
(二)种群是生物进化的单位
所谓种群是指生活在同一地点的生物的一群个体。
例如,一个池塘中的全部鲤鱼是一个种群,一片草地的所有蒲公英也是一个种群。
种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代。
因此,种群也是生物的基本单位。
一个种群的全部个体所含有的全部基因.叫做这个种群。
每一个种群都有它自己的基因库,种群中的个体一代一代地死亡,但基因库却在代代相传的过程中。
种群中每个个体所含有的基因,只是种群基因库的一个部分。
不同的基因在种群基因库中所占的比例是不同的。
某种基因在某个种群中出现的比例,叫做基因。
怎样才能知道某种基因的基因频率呢?
这往往要通过抽样调查的方法来获得。
例如,从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
就这对等位基因来说,每个个体可以看做含有2个基因。
那么,这100个个体共有200个基因.其中,A基因有2×30+60=120个,a基因有2×10+60=80个。
于是,在这个种群中,A基因的基因频率为:
120÷200=60%,a基因的基因频率为:
80÷200=40%。
在自然界中,由于存在基因、基因和自然等因素,种群的基因频率总是在不断变化的。
生物进化的过程实质上就是种群发生变化的过程。
(三)突变和基因重组产生进化的原材料
从达尔文的自然选择学说可以看出,生物在繁衍后代的过程中,会产生各种各样的变异,这些可遗传的变异为生物进化提供了。
现代遗传学的研究表明,可遗传的变异来源于、
。
其中,基因突变和染色体变异常统称。
我们知道,生物自发突变的频率很,而且一般对生物体是有害的,那么,它为什么还能够作为生物进化的原材料呢?
这是因为虽然对于每一个基因来说,突变率是很低的,但是种群是由许多个体组成的,每个个体的每一个细胞中都有成千上万个基因,这样,每一代就会产生大量的。
例如,果蝇约有118对基因,假定每个基因的突变率都是10-5,对于一个中等数量的果蝇种群(约有118个个体)来说,每一代出现的基因突变数将是:
2×118×10-5×118=2×118(个)。
此外,突变的有害和有利并不是绝对的,它取决于生物的。
例如,有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型,这类昆虫在正常情况下很难生存下去。
但是在经常刮大风的海岛上,昆虫的这种突变性状反而是有利的,这是因为这类昆虫不能飞行,避免了被风吹到海里淹死。
在突变过程产生的等位基因,通过中的基因重组,可以形成多种多样的基因型,从而使中群出现大量变异。
由于这些变异的产生是不定向的,因此,突变和基因重组只是产生了生物进化的原材料,不能决定生物进化的。
(四)自然选择决定生物进化的方向
通过用桦尺鹱在工业区体色变黑的例子来说明自然选择在生物进化中的重要作用。
种群中产生的变异是不定向的,经过长期的,其中的不利变异被不断,有利变异则逐渐,从而使种群的发生改变,导致生物朝着一定的方向进化。
可见,生物进化的方向是由决定的。
(五)隔离导致物种形成
1、物种的概念
物种是指分布在一定的自然区域,具有一定的形态结构和生理功能,而且在自然状态下能够相互和,并能够产生出的一群生物个体。
这就是说,不同物种之间一般是不能的,即使交配成功,也不能产生的后代。
2、隔离
在自然界中,新物种的形成往往还要有隔离发生。
隔离是指同一物种不同种群间的个体,在自然条件下基因不能
的现象。
常见有地理隔离和生殖隔离。
地理隔离是指分布在不同自然区域的种群,由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍,使彼此间无法相遇而不能。
经过长期的地理隔离,这两个种群之间产生了明显的差异,成为两个不同的亚种。
生殖隔离是指种群间的个体不能自由,或者交配后不能产生的后代。
不同种群之间一旦产生生殖隔离,就不会有交流了。
3、物种的形成
自然界中物种形成的方式有多种,经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的一种方式。
由于各个岛上的地雀被海洋隔开,这样,不同的种群就可能会出现不同的突变和基因重组,而一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率,因此,不同种群的基因频率就会向的方向发展。
另外,由于每个岛上的食物和栖息条件等互不相同,自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用就有。
这种物种形成的过程进行得十分,往往需要成千上万代,甚至几百万代才能实现。
上述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论,其基本观点是:
种群是的基本单位,生物进化的实质在于种群的改变。
、和是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致的形成。
在这个过程中,产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率改变并决定生物进化的,是新物种形成的必要条件。
【课堂作业】
第四节生物的变异
2.(7分)现在三个番茄品种,A品种的基因型为AABBdd,B品种的基因型为AabbDD,C品种的基因型为aaBBDD。
三对等位基因分别位于三对同源染色体上,并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。
请回答:
(1)如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株?
(用文字简要描述获得过程即可)
(2)如果从播种到获得种子需要一年,获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年?
(3)如果要缩短获得aabbdd植株的时间,可采用什么方法?
(写出方法的名称即可)
3.(8分)科学家利辐射诱变技术处理红色种皮的花生,获得一突变植株,其自交所结的种子均具紫色种皮。
这些紫色种皮的种子长成的植株中,有些却结出了红色种皮的种子。
(1)上述紫色种皮的花生种子长成的植株中,有些结出了红色种皮种子的原因是________________________________________________。
(2)上述紫色种皮的种子,可用于培育紫色种皮性状稳遗传的花生新品种。
假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制,用文字简要叙述获得该新品种的过程:
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
4、(7分)滥用抗生素往往会导致细菌耐药性的产生。
(1)细菌抗药性变异的来源属于。
(2)尽管在细菌菌群中天然存在抗药性基因,但是使用抗生素仍可治疗由细菌引起的感染,原因在于菌群中。
(3)细菌耐药性的形成是抗生素对细菌进行的结果,其内在实质是。
(4)在抗生素的作用下,细菌往往只要一到两代就可以得到抗性纯系。
而有性生殖的生物,淘汰一个原来频率较低的隐性基因,形成显性纯合子组成的种群的过程却需要很多代,原因是。
5、(18分)
(1)19世纪中叶以来,随着英国重工业的发展,尺蛾中黑化蛾的比例越来越高。
为了研究环境改变对尺蛾种群变化的影响,1950年科学工作者在英国的两个地区利用标志重捕法进行了调查,获得如下结果:
项目
地区
白色蛾
黑化蛾
释放数
回收数
回收率
释放数
回收数
回收率
污染区
64
16
25.0%
154
82
53.2%
非污染区
393
54
13.7%
418
19
4.7%
请回答下列问题:
①自然选择是________________________________的过程。
②表中两组数据________________大于________________、________________大于________________共同支持“自然选择决定生物进化方向”这一论点。
(2)20世纪50年代后,英国开始实行控制计划,大气环境污染得到了治理。
请根据下图
说出三者的变化关系并解释原因。
1.果蝇的红眼(W)对白眼(w)为显性,这对等位基因位于X染色体上,右图表示一红眼雄果蝇与一红眼雌果蝇分别通过减数分裂产生配子,再交配出一白眼雄果蝇的过程。
请根据图回答:
(1)写出图中A 、B、E细胞的名称:
A
B
E
(2)图中画出C、D、G细胞的染色体示意图。
凡染色体上有白眼基因的用1-W记号表示。
CDG
(3)若精子 C 与卵细胞 F结合,产生后代的基因型为 ,表现型为
(4)若亲代红眼雌果蝇与一白眼雄果蝇交配,则子代总数中出现雄性红眼果蝇的概率为 ,出现雌性白眼果蝇的概率为 。
第四节生物的变异与与进化
1.(10分)(每空格1分)。
(1)初级精母细胞,精细胞,次级卵母细胞;
(2)(3)XWXw,红眼雌果蝇;(4)1/4,1/4。
2
(1)A与B杂交得到杂交一代,杂交一代与C杂交,得到杂交二代,杂交二代自交,可以得到基因型为aabbdd的种子,该种子可长成基因型为aabbdd植株。
(2)4年(3)单倍体育种技术
3(8分)
(1)获得的突变植株是杂合子其自交所产生的后代发生性状分离
(2)分别种植这批紫色种皮种子,连续自交两代。
若其中一些植株所结的种子均具有紫色种皮,这些种子就是所需要的新品种(纯合子)
4、(7分)
(1)基因突变
(2)有抗药性基因的个体占极少数(抗药性基因频串极低)(3)定向选择菌群中抗药性基因频率增加(4)·隐性基因可
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