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染色体变异进化梳理
变异与进化知识梳理
第一节基因突变和基因重组
可遗传变异的三个来源:
基因突变,基因重组,染色体变异。
都会引起遗传物质的改变,但不一定都能传给后代。
一、基因突变的实例
1、镰刀型细胞贫血症
⑴症状
⑵病因基因中的碱基替换
直接原因:
血红蛋白分子结构的改变
根本原因:
控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变
2、基因突变
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,而基因数目未变。
基因突变,性状不一定改变(一种氨基酸可能由几种密码子决定,突变的隐性基因在杂合子中不表现);基因突变不一定遗传给后代(如皮肤细胞),发生在有丝分裂过程中遗传给后代的概率较低,而发生在减数分裂过程中,通过配子传给后代的概率较高。
二、基因突变的原因和特点
1、基因突变的原因有内因和外因
物理因素:
如紫外线、X射线
⑴诱发突变(外因)化学因素:
如亚硝酸、碱基类似物
生物因素:
如某些病毒
⑵自然突变(内因)
2、基因突变的特点
⑴普遍性 ⑵随机性 ⑶不定向性 ⑷低频性 ⑸多害少利性
3、基因突变的时间
有丝分裂或减数第一次分裂间期
4.基因突变的意义:
是新基因产生的途径;生物变异的根本来源;是进化的原始材料
三、基因重组
1、基因重组的概念
自由组合(减数第一次分裂后期)
2、基因重组的类型
交叉互换(四分体时期)
3. 时间:
减数第一次分裂过程中(减数第一次分裂后期和四分体时期)
4.基因重组的意义
四、基因突变与基因重组的区别
基因突变
基因重组
本质
基因的分子结构发生改变,产生了新基因,也可以产生新基因型,出现了新的性状。
不同基因的重新组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使不同性状重新组合。
发生时间及原因
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。
减数第一次分裂后期中,随着同源染色体的分开,位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合;四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。
条件
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。
有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
意义
生物变异的根本来源,是生物进化的原材料。
生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因。
发生可能
突变频率低,但普遍存在。
有性生殖中非常普遍。
第二节染色体变异
一、染色体结构的变异(猫叫综合征)
概念
缺失
2、变异类型 重复
倒位
易位
注:
易位是非同源染色体之间的交换,所以属于染色体变异。
而四分体时期同源染色体之间的交换为基因重组。
二、染色体数目的变异
1.染色体组的概念及特点
2.常见的一些关于单倍体与多倍体的问题
变异与育种的联系单倍体、一倍体、二倍体、多倍体
(1)单倍体:
由配子发育而来,体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
单倍体体细胞中所含有的染色体数目是本物种体细胞的一半。
(2)一倍体则指体细胞中含有一个染色体组的个体,一定是单倍体。
植株弱小,高度不育。
少见。
(3)二倍体:
由受精卵发育而成的,体细胞中含有两个染色体组的个体。
较为常见。
(4)多倍体:
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
茎杆粗壮,果实、种子较大,糖类和蛋白质等含量高。
植物中很常见,如马铃薯是四倍体、香蕉是三倍体。
(5)它们之间的联系
雌性配子 二倍体
单倍体 合子 生物体
雄性配子 多倍体
特别提醒:
⑴一倍体一定是单倍体吗?
单倍体一定是一倍体吗?
(一倍体一定是单倍体;单倍体不一定是一倍体。
)
⑵二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组,这种说法对吗?
为什么?
(答:
对,因为在体细胞进行减数分裂形成配子时,同源染色体分开,导致染色体数目减半。
)
⑶如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体,其体细胞中就含有两个或三个染色体组,我们可以称它为二倍体或三倍体,这种说法对吗?
(答:
不对,尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组,但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种,因此,只能称为单倍体。
)
(4)单倍体中可以只有一个染色体组,但也可以有多个染色体组,对吗?
(答:
对,如果本物种是二倍体,则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组;如果本物种是四倍体,则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。
)
3
.染色体组数目的判断
(1)细胞中同种形态的染色体有几条,细胞内就含有几个染色体组。
问:
图中细胞含有几个染色体组?
(2)根据基因型判断细胞中的染色体数目,根 据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次数,该次数就等于染色体组数。
问:
图中细胞含有几个染色体组?
(3)根据染色体数目和染色体形态数确定染色体数目。
染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数
果蝇的体细胞中含有8条染色体,4对同源染色体,即染色体形态数为4(X、Y视为同种形态染色体),染色体组数目为2。
人类体细胞中含有46条染色体,共23对同源染色体,即染色体形态数是23,细胞内含有2个染色体组。
4.三倍体无子西瓜的培育过程:
注:
亲本中要用四倍体植株作为母本,二倍体作为父本,两次使用二倍体花粉的作用是不同的。
单倍体一般都是高度不育(孕)的,减数分裂无法联会或联会紊乱造成的。
四、基因突变、基因重组、染色体变异比较
基因突变
基因重组
染色体变异
适用范围
任何生物均可发生
真核、有性生殖、核遗传
真核生物、细胞核遗传
本质
基因结构改变,光镜下看不到,产生新基因,出现新性状
基因重新组合,产生新基因型,使性状重新组合
染色体内部结构改变或个别染色体增减或染色体组成倍增减,光镜下能看到
发生时期及原因
间期,碱基互补配对出现差错
减Ⅰ四分体时期非姐妹染色单体交叉互换和减Ⅰ后期非同源染色体自由组合
细胞分裂时染色体不分离
发生可能
可能性很小
非常普遍
可能性较小
发生条件
外界条件剧变和内部因素的相互作用
不同个体间的杂交,有性生殖过程中减数分裂和受精作用
外界条件剧变和内部因素的相互作用
后代变异类型出现频率
类型少,出现频率少,后代只个别性状发生变异
类型多,且出现频率大
类型少,出现频率少
种类
自然突变;人工诱变
基因自由组合;基因交换
染色体数目、结构变异
意义
变异的根本来源,是生物进化的原始材料
是生物变异的来源之一,对进化有重要意义
对生物进化有一定意义,单倍体或多倍体育种
第三节人类遗传病
1.遗传病产生原因:
遗传物质发生改变。
先天性疾病并不一定都是遗传病。
2.特点:
单基因遗传病的特点:
在同胞中发病率较高,在群体中发病率较低
多基因遗传病的特点:
在群体中发病率较高
3.人类遗传病的检测与预防
(1)遗传病的产前诊断与优生的关系
产前诊断:
羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断
遗传咨询与优生的关系:
医生对咨询对象进行身体检查,了解家庭病史,对是否患有某种疾病作出诊断,进过分析遗传病的遗传方式推算出后代的再发风险率,并且提出防治政策和建议。
禁止近亲结婚:
三代以及三代以内的直系和旁系血亲原因:
近亲之间携带相同隐性致病基因的概率较大。
适龄生育:
年龄过大,患病概率升高,如21三体综合症。
五.常见育种方法的区别
名称
原理
方法
优点
缺点
应用
杂交
育种
基因
重组
杂交→自交→筛优
使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中与同一个体上
①育种时间长②局限于同种或亲缘关系较近的个体
③杂交品种只能种植一代,第二代开始出现性状分离而减产
矮杆抗病小麦的培育
诱变
育种
基因
突变
①物理:
紫外线、射线、射线、微重力、激光等处理、再筛选
②化学:
秋水仙素、硫酸二乙酯处理,再选择
提高变异频率,加快育种进程,大幅度改良某些性状
有利变异少,工作量大,需要大量的供试材料
高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种、太空辣椒的培育
单倍体
育种
染色体
变异
①杂交
②先将花药离体培养,培养出单倍体植株
③将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子
由于纯合体自交后代不发生性状分离,所以明显缩短育种了年限,加速育种的进程
技术复杂
用纯种高杆抗病小麦与矮杆不抗病小麦快速培育矮杆抗病小麦
多倍体
育种
染色体
变异
用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
植物茎杆粗壮,叶片、果实、种子都比较大,营养物质含量提高
技术复杂,发育延迟,结实率低,一般只适合于植物
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻
转基因
育种
异源
DNA
重组
提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种
目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍
技术复杂,安全性问题多
转基因“向日葵豆”,转基因抗虫棉
细胞工程
育种
细胞的
全能性
“去壁”→“诱融”→“组培”
核移植和胚胎移植
克服远缘杂交不亲和的障碍
可应用于繁育优良动物,抢救濒危动物
技术复杂,工作量大,操作烦琐
技术要求高
可育“白菜-甘蓝”的培育
克隆羊“多莉”
第七章 生物进化
一、达尔文自然选择学说
其相互关系如下
基本观点是⒈遗传和变异是自然选择的内因;⒉过度繁殖不仅提供了更多变异,而且还加剧了生存斗争;⒊变异一般是不定向的,定向的自然选择决定了生物进化的方向;⒋生存斗争是自然选择的过程,是进化的动力;⒌适应是自然选择的结果;⒍自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程。
(二)、达尔文的自然选择学说的历史局限性、意义和发展
(三)现代生物进化理论和达尔文进化论比较
共同点:
能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。
不同点:
①达尔文的进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的机理,而现代生物进化论克服了这一缺点。
②达尔文的进化论着重研究生物个体的进化。
而现代生物进化论强调群体的进化,认为种群是生物进化的基本单位。
三、种群基因频率的改变与生物进化
(一)种群是生物进化的基本单位
3、基因频率、基因型频率及其相关计算
基因频率=基因型频率=
两者联系:
(1)种群众一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
(2)一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。
特别提醒:
基因频率的计算
①基因频率=某基因数/该基因全部等位基因数,基因型频率=特定基因型个体数/总个体数。
②种群中一对等位基因的频率之和等于1,种群中基因型频率之和等于1。
③计算方法示例:
从某种种群中随机抽出100个个体测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60和10。
A基因频率=(2×30+60)÷(2×100)=60%;a基因频率=40%。
④如果群体不变,自交和自由交配后基因频率都不发生改变,自由交配的基因型频率也不变,自交的基因型频率则发生变化。
⑤影响基因频率的因素:
自然选择、突变和基因重组、迁移、遗传漂变(小群体中较明显)等。
⑥“哈迪-温伯格定律”适用的条件是“一自”(自由交配),“一大”(群体足够大),“三无”(无突变,无自然选择,无迁入和迁出)。
(二)、种群与物种的区别与联系
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