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第1页共8页专题八变异与进化一、基因突变1、变异类型：不可遗传变异：环境条件引起的，不涉及遗传物质的改变。可遗传变异：由遗传物质的改变引起的，来源是基因突变，基因重组和染色体变异。2、基因突变：实例镰刀型贫血症症状红细胞镰刀形，易破裂，溶血性贫血概念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，叫做基因突变类型体细胞基因突变（不能遗传），生殖细胞基因突变（能遗传）结果产生新的基因----等位基因（A→a：隐性突变a→A：显性突变）原因内因：碱基对配对出错→基因结构改变→遗传信息改变外因：物理因素、化学因素、生物因素时期间期（减数分裂和有丝分裂）特点普遍性、随机性、不定向性、低频性、多数有害性意义基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料应用诱变育种二、基因重组1、概念：生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合。2、类型：自由组合、交叉互换、转基因技术3、意义：为生物变异提供了极其丰富的来源，是生物多样性的重要原因，对于生物进化有重要的意义。三、基因突变与基因重组比较比较项目基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变，产生新的基因，出现了新的性状基因的重新组合，产生新的基因型，使性状重新组合时间原因细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。交叉互换重组（减I前）、自由组合重组（减I后）条件外界条件的剧变和内部因素的相互作用不同个体间的杂交后代特征大多数变异对生物体正常发育不利遵循两大遗传定律出现频率类型少，且出现频率小，突变个体与突变前比较只有个别性状发生变异有性生殖中非常普遍，类型多，且出现频率大意义生物变异的根本来源，也是生物进化的重要原因之一。生物变异的重要原因之一，是生物多样性的重要原因。应用诱变育种杂交育种定位变异的根本来源变异的主要（重要）来源四、染色体变异：染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目的变异。第2页共8页1、染色体结构变异：种类概述举例缺失染色体中某一片段缺失引起变异果蝇缺刻翅形成、猫叫综合征重复染色体中某一片段出现两份或两份以上引起变异果蝇棒状眼形成易位染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上夜来香变异（跟交叉互换区别）倒位染色体某一片段颠倒180°引起的变异2、染色体数目变异两类：一类染色体数目个别增加或减少；另一类以染色体组形式成倍增加或减少（1）个别染色体数目的增减：增加：21三体综合征减少：性腺发育不良（2）染色体组：细胞中形态和功能不同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息的一组非同源染色体。二倍体多倍体单倍体概念体细胞中含有2个染色体组体细胞中含有3个或3个以上染色体组体细胞中含有本物质配子染色体数目的个体成因自然成因正常有性生殖外界环境条件剧变，使有丝分裂过程中纺锤丝形成受到破坏，染色体复制，不分开由配子发育而成人工诱导秋水仙素处理萌发的种子和幼苗花药离体培养发育起点受精卵或合子受精卵配子特点正常茎秆粗壮，叶片、果实和种子比较大，含有机物多。缺点是生长慢，结实率低单倍体植株矮小，而且高度不育应用广泛人工诱导多倍体育种单倍体育种举例几乎全部的动物和过半数的高等植物香蕉、马铃薯、普通小麦、无籽西瓜培育蜜蜂性别、玉米、小麦的单倍体第3页共8页（3）应用：多倍体育种：方法：用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗原理：应用：无籽西瓜的培育过程单倍体育种：方法：优点：明显缩短育种年限，后代都是纯合体。低温诱导染色体数目变异：原理：低温处理植物分生组织细胞，抑制纺锤体形成，以至影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂形成两个子细胞，导致染色体数目发生变化。五、基因工程与育种1、基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术，它是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的性状。2、基因工程工具及操作步骤工具：基因的“剪刀”-----限制性内切酶、基因的“针线”-----DNA连接酶、基因的运输工具-------运载体（质粒、噬菌体、和动植物病毒）3、操作步骤：（1）提取目的基因；第4页共8页（2）目的基因与运载体结合（3）将目的基因导入受体细胞（4）目的基因的表达和检测4、基因工程应用（1）抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了减少了农药对环境的污染。（2）基因工程生产药品的优点是效率高_、_成本低_、品质好。（3）目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制；另一种观点是_转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。5、各种育种方法总结类别方式原理主要处理方法主要优（缺)点杂交育种基因重组先让表现型不同的个体进行杂交，得F1后再经多次“自交、选择”最终获得纯合的优良品种优点：使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上缺点：育种时间长，局限于同种或亲缘关系较近的物种诱变育种基因突变物理方法：激光或辐射等化学方法：化学药剂处理(秋水仙素、硫酸二乙酯)优点：可以提高变异的频率；大幅度改良某些性状；加速育种进程缺点：有利变异少，工作量大，盲目性强单倍体育种染色体数目变异(染色体数目先成倍减少后成倍增加)花药（F1）离体培养出单倍体幼苗；对单倍体幼苗再经人工诱导（如秋水仙素）使染色体数目加倍，得到纯种优点：自交后代不发生性状分离；明显缩短育种年限缺点：技术复杂多倍体育种染色体数目变异(染色体数目成倍增加)用秋水仙素处理幼苗或萌发的种子优点：培育出自然界没有的生物品种；茎秆粗壮、器官大、产量高、营养丰富等缺点：技术复杂，发育缓慢，结实率低，一般只适合于植物转基因育种基因重组“提”、“装”、“导”、“检”，“选”优点：可以按人的意愿定向改造生物，目的性强缺点：技术复杂。安全性问题多细胞工程育种植物体细胞杂交育种细胞的全能性、细胞膜的流动性“去壁”“诱融”“组培”优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出植物新品种缺点：技术复杂，工作量大，操作繁琐动物体细胞克隆育种细胞的全能性核移植和胚胎移植优点：培育繁殖优良生物品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别动物缺点：技术复杂，工作量大，操作繁琐激素育种利用生长素培育无籽番茄、无籽黄瓜、无籽辣椒六、生物的进化（一）、现代生物进化论的由来1、拉马克的进化学说（1）主要内容○1、地球上所有生物都不是神造的．而是由更古老的生物进化而来。第5页共8页○2、生物由低等到高等逐渐进化而来。○3、生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传。并且这些用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。（2）生物进化的原因：一是“用进废退”，二是“获得性遗传”（3）历史意义：第一个提出了进化理论的学者，反对神创论和物种不变论。2、达尔文的自然选择学说（1）、自然选择学说的主要内容有四点：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。①过度繁殖――选择的基础。（为进化提供更多的选择材料，并使生存斗争加剧）②生存斗争――选择的手段。（生物进化的动力）③遗传变异――进化的内因。（自然选择的内因，变异是不定向的）①适者生存――选择的结果。（自然选择的结果，自然选择是定向的，决定进化的方向）（2）历史意义：解释了生物进化的原因；所有生物都有共同的祖先，解释了生物多样性和适应性；反对神创论和物种不变论，为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。（3）局限性：①进化局限于个体水平②自然选择源于过度繁殖和生存斗争③未就遗传与变异的本质做出科学解释④未阐明自然选择的作用机理（二）种群基因频率的改变与生物进化1、种群是生物进化的基本单位（1）对种群概念的理解：种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。①两个要素：“同种”和“全部”。②两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。宏观方面：种群是生物繁殖的基本单位微观方面：种群是生物进化的基本单位（2）基因库：是指一个种群中全部个体所含有的全部基因（3）基因频率和基因型频率基因频率：是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率。由于基因突变会产生新的等位基因，所以基因频率是可变的。基因型频率：是指某种特定基因型的个体在种群中所占的比率。即基因型频率=特定基因型个体数/总个体数2、突变与基因重组产生进化的材料（1）基因突变产生的等位基因，通过有性生殖中的基因重组，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，为生物进化提供原材料。（2）突变和重组都是随机的，不定向的，所以它们只是提供了生物进化的原材料，而不决定生物进化的方向。3、自然选择决定生物进化的方向变异是不定向的，经长期自然选择，其中有利变异逐渐累积，种群中相应的基因频率会不断提高；相反，不利变异则会不断淘汰，种群中的基因频率会下降。即：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变化。（三）隔离导致物种的形成1、物种：指分布在一定自然区域内，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互交配并且产生可育后代的一群生物个体。能够在自然状态下相③两个方面第6页共8页2、隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能发生自由交流的现象。包括地理隔离和生殖隔离。生殖隔离和地理隔离的比较：3、物种形成的过程：4、物种形成的方式有如下几种(1）物种的形成主要为渐变式。（2）爆发式物种的形成主要是以染色体数目变化的方式形成新物种，一旦出现可以很快达到生殖隔离。（3）染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变化的个体和原始物种杂交，可育性降低，形成初步的生殖隔离，以后经过进一步演化形成新的物种。5、现代生物进化理论的基本观点：（1）进化的基本单位是种群（2）进化的实质在于种群基因频率的改变（3）物种形成的基本环节：突变和基因重组→提供进化的原材料；自然选择→基因频率定向改变，决定进化的方向；隔离→物种形成的必要条件。地理隔离生殖隔离区别概念同一物种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不同的物种间不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代特点自然条件下基因不能交流，一定条件下可以进行基因交流种群间不能发生基因交流结果形成不同的亚种形成不同的物种联系地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期，长期的地理隔离终形成生殖隔离，生殖隔离是物种形成的关键．是物种形成的最后阶段第7页共8页物种形成生物进化标志生殖隔离的出现基因频率的改变变化后生物与原物种的关系属于不同物种仍属同一物种二者联系①生物进化的实质是基因频率的改变，此改变可大可小，未必会突破物种界限——生物进化未必会导致新物种形成②若新物种形成，则表明生物一定发生了进化（四）共同进化和物种多样性的形成1、共同进化的概念：任何一个物种都不是单独进化的，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。2、生物多样性的形成基因多样性：主要是指物种内不同种群和个体间的遗传变异总和。也称为遗传多样↓性．包括分子、细胞和个体水平3个层状的多样性。物种多样性：是物种水平的生物多样性，是用一个区域的物种种类的丰富程和↓布特征来衡量的。地球表面的动植物、微生物的总数达到500万－3000万种。生态系统多样性：生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化，以及生态系统的生境差异和生态过程的多样性。(生境主要是指无机环境，如地貌、土壤、气候、水文等)②三个层次的关系：一般说一个物种的种群越大，它的遗传多样性就越丰富。遗传多样性导致了物种多样性．物种多样性与多种多样的生境构成了生态系统多样性。3、生物多样性的形成过程生物多样性是长期自然选择的结果。地球上生物生存的环境是多种多样的，在不同的环境中自然选择的方向是不同的．不同的选择方向形成不同的生物类型．最后形成不同的物种。不同的物种，其基因库中的基因组成也是不同的，这就形成了遗传基因的多样性。①内涵：（三个层次）第8页共8页染色体组的确认方法：（1）根据“染色体形态”判断——细胞内同种形态染色体有