遗传学第十三章-遗传与进化

2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章遗传与进化进化（evolution）:是一种变异发生的过程，它是从地球上原已存在的生命形式产生新的动物、植物和微生物的过程。第一节分子进化一、蛋白质的进化各种生物的某一种蛋白质在结构上的相互关系可以作为衡量生物物种之间亲缘关系的尺度。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第一节：分子进化一、蛋白质进化生物物种之间氨基酸的差异和分化时间存在着明显的依存关系2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第一节：分子进化一、蛋白质进化2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第一节：分子进化二、核酸进化1、DNA量的变化在进化过程中，DNA含量在物种间出现明显的增长，从总的趋势看，越是高等的生物，DNA含量越多，大量的基因对维持较为复杂的生命活动是必需的。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第一节：分子进化二、核酸进化2、DNA质的变化即核苷酸顺序的变化，借助分子杂交技术，通过温度稳定法来估测不同物种间的DNA的同源程度。AB加热变性温育A、B杂种双链不同种同种2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新二、核酸进化2、DNA质的变化AB加热变性温育A、B杂种双链不同种同种TmA-A=TmB-B=TmA-BA、B属同一种TmA-BTmA-A或TmA-BTmB-BA、B有差异2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第一节：分子进化三、遗传体系的进化1、遗传物质在进化中的变化RNA----------DNA2、蛋白质合成机制在进化中的变化“三中读二”理论3、染色体的演化2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第二节：进化理论一、进化学说进化论一词最早是由法国博物学家拉马克(J.B.Lamarck,1744-1829)在1802年提出的。拉马克的学说被称为用进废退学说，或获得性状遗传学说。英国博物学家达尔文(CharlesDarwen,1809-1882)在1859年发表的《物种起源》一书为进化论奠定了科学基础。现代生命科学的发展大大丰富了进化论的内容。现代进化理论主要从群体遗传学和分子生物学的角度解释生物的进化机制。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第二节：进化理论一、进化学说1、拉马克学说(A).生物生长的环境，使它产生某些欲求。(B).生物改变旧的器官，或产生新的痕迹器官，以适应这些欲求。(C).继续使用这些痕迹器官，使这些器官的体积增大，功能增进，但不用时可以退化或消失。(D).环境引起的性状改变是会遗传的，从而将这些改变了的性状传递给下一代。（E）新物种是由渐变的方式而形成的2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论一、进化学说1、拉马克学说获得性：是指个体在生活过程中为了适应外界环境而发生的定向变异。拉马克认为：如果环境向一定的方向改变，那么生物由于用进废退和获得性遗传，微小的变异会累积起来而形成为显著的变异，最终引起生物类型的改变。环境改变习性改变功能改变结构变化新物种形成用进废退获得性遗传2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论一、进化学说2、达尔文学说生物个体的变异是绝对的一切生物都有巨大的繁殖率但由于生物的生存空间和食物的有限性，任何生物间存在生存斗争。–与无机自然条件的斗争–跟同一物种的斗争（种内斗争）–跟不同物种的斗争（种间斗争）适者生存自然选择的变化大都有方向性2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论2、达尔文学说巨大的繁殖率+有限的生存空间生存斗争+变异自然选择（适者生存）+时间新物种的形成2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论达尔文学说达尔文和拉马克在进化机制上的根本区别：拉马克认为：环境及其变化在顺序上居先。它们在生物中产生需求与活动，而后引起适应性变异。就达尔文来说，首先是随机的变异，然后才是环境的有次序的活动（“自然选择”）；变异并不是由环境直接或间接引起的。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论二、突变为生物的进化提供了原材料一个群体所包含的基因总数称为基因库。基因库也就是一个群体的基因型。现代进化理论认为：群体的进化就是基因库中等位基因频率的改变。在遗传平衡群体模型中，基因库中的等位基因频率保持不变。这样的群体不处在进化中。但是，遗传平衡必须满足四个条件。由于没有自然群体满足这四个条件，因而一切群体必然处于进化状态中。进化的机制是：突变、自然选择、遗传漂变和基因流动。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论二、突变为生物的进化提供了原材料变异是指同种生物世代之间或同代不同个体之间的差异变异突变重组基因突变染色体畸变产生新基因基因重组产生新类型2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第二节：进化理论二、突变为生物的进化提供了原材料如何理解突变的有利有害性尽管突变对生物体的害处较多，但大部分的突变对生物体的作用是微弱的突变的发生增加了等位基因，因而增加了自然种群的杂合性，而许多杂合子能表现出杂种优势突变的有害也有相对性，它往往随内外环境的改变而变化2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第二节：进化理论三、新基因的起源新基因形成：是指结构相似而功能相异的非等位基因的形成1.通过突变形成突变使原有功能消失，而产生新的功能，导致新基因的产生2.原有基因的延长而形成由于等位基因内发生不等交换，而使原有基因延长而形成新基因3.通过部分重复而形成1131133439MSHACTH2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第三节：物种的形成一、物种的概念物种：是指形态相似，有一定分布区域，彼此可以自由交配并产生正常后代的一群个体。衡量是否是同一物种的主要标准：能否杂交并产生能育后代不同物种之间在生殖上存在某种隔离机制物种的形成主要是隔离机制的形成2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第三节：物种的形成二隔离在物种形成中的作用物种形成的主要因素是变异，它是物种形成的原始资料。自然选择决定物种形成的方向隔离是物种形成的必要条件隔离导致群体分化，促使新种的形成2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第三节：物种的形成三隔离的方式1.地理隔离地理隔离：是指由某些地理条件的阻碍而造成是生殖隔离的前奏2.生态隔离生态隔离：是指由于食物，环境或其他生态条件的差异而发生的隔离。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第三节：物种的形成三隔离的方式3.生殖隔离生殖隔离：是指种群间不能杂交或杂交后代不能生育的现象，它是划分物种的主要依据。1)受精前生殖隔离季节隔离：是指两个种的生殖季节的不重叠所造成心理隔离：对有求偶行为的动物，由于求偶行为的异常，引起对方的厌恶从而不能发生交配发生隔离。受精隔离：是指能交配，但由于雌雄配子有某种不协调，因此不能结合形成合子。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第三节：物种的形成三隔离的方式3.生殖隔离2)受精后生殖隔离是指能交配受精形成子一代杂合子但由于F1合子不能生存F1杂种不能发育到性成熟阶段F1杂种不育使得F2代以后带有杂种基因的个体均不育或不能生存而达到生殖隔离的目的。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第三节：物种的形成四物种形成的方式是一种由量变到质变的过程1.渐进式：即在一个较长的时期内，由旧的物种逐渐演变为新的物种。2.爆发式：即在较短的时间内，由一种物种变成另一种物种。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第三节：物种的形成四物种形成的方式渐进式：即在一个较长的时期内，由旧的物种逐渐演变为新的物种。原种先经过地理隔离，突变，自然选择形成亚种，再由亚种进一步分化，产生生育隔离，从而形成新物种。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第三节：物种的形成四物种形成的方式爆发式：即在较短的时间内，由一种物种变成另一种物种爆发式新种形成，起因于染色体变异或突变，远缘杂交以及染色体加倍等方式，在自然选择的作用下，逐渐形成新种，而不需要先形成亚种的阶段。这种方式常见于植物界2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第三节：物种的形成五通过人工选择和人为的作用形成众多的新种人工选择的特点：–选择方向明确，效果好，时间可以大大缩短–可以扩大遗传变异的范围，提供更多的选择机会人工方法：人为克服生殖隔离染色体加倍，组织培养，花柱嫁接法，原生质体融合2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第四节：群体遗传学群体（population）：是指可以相互交配的个体繁殖成的集群。如果这个群体是以有性生殖为前提，以孟德尔定律为基础，则又可称为孟德尔群体（mendilianpopulation）群体遗传学（populationgenetics）：是研究一个群体内基因的传递情况和基因频率改变的科学。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第十三章：遗传与进化第四节：群体遗传学一、基因频率和基因型频率基因频率（genefrequency）：是指在某一群体中，某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比率。基因型频率（genotypefrequency）：是指在某一群体中，某一基因型在群体基因型总数中所占的比率。2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第四节：群体遗传学一、基因频率和基因型频率基因频率：假定有个群体有1000个个体，其中353个为AA，494个为Aa和153个aa，当一个座位上存在两个等位基因时，基因频率分别为：基因数群体中该座位所有等位等位基因的拷贝数群体中某个座位的特定基因频率＝个体总数22)(AaAAAfp个体总数22)(Aaaaafq2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第四节：群体遗传学一、基因频率和基因型频率基因型AAAaaa总数个体数306010100基因A60600120基因a0602080FA=120/200=60%Fa=80/200=40%2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第四节：群体遗传学一、基因频率和基因型频率基因基因型频率符号AaAAAaaapqPHQp+q=1P+H+Q=1p=(2P+H)/2(P+H+Q)=P+½Hq=(2Q+H)/2(P+H+Q)=Q+½H2020年2月22日星期六4时21分54秒苏州科技学院生物系叶亚新第四