鞍山学生兼职兼职:(十九) 生物的变异与进化

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/28 05:18:18
《知识结构》

《重点、难点解析及知识扩展》
本单元的重点内容有:基因突变的概念、特征、意义,人工诱变在育种上的应用。染色体组的概念,单倍体和多倍体及其特点,染色体倍性变化在育种上的应用。现代生物进化的基本理论。
一、生物的变异
(一)基因突变
⒈基因突变的概念
⑴某个基因内部可遗传结构(外元)的改变
⑵实质是DNA分子片段中碱基对的置换、缺失或增添
⑶广义上包括染色体畸变;狭义上专指点突变。
⑷按照基因结构改变的类型分类如下
2、基因突变的特征
⑴随机性:发生突变的个体、部位、基因、时间都是随机的
⑵稀有性:自然突变率极低,但相当稳定;不同基因的突变率差异大
基因表型效应测定配子数突变配子数突变率1/1000
R
I
Pr
Su粒色
抑制颜色形成
紫色
非甜粒554 786
265 391
647 102
1 678 736273
28
7
4492
106
11
2.4
⑶多方向性:形成一系列异质性等位基因
⑷可逆性:正向突变与回复突变
⑸多害性:往往打破生物对环境形成的适应性
3、基因突变的意义
⑴基因突变是生物变异的主要来源
⑵基因突变是生物进化的重要原因之一
4、人工诱变及育种
⑴人工诱变指利用物理或化学因素处理生物,诱发其基因突变

⑵诱发突变主要是通过碱基置换和移码突变方式实现的
⑶诱变育种的特点是:提高突变率,扩大变异幅度;大幅度改良某些性状;缩短育种年限;育种规模大。
(二)染色体变异
1、染色体组的概念
⑴真核细胞内一套完整的非同源染色体。全部染色体源于同一个祖先种;染色体大小和形状各异;携带本物种的一套基因;功能上协调一致。
⑵以n表示一个染色体组,2n和n分别代表体细胞和配子染色体组
⑶一个染色体组的染色体数目叫做染色体基数
⑷复合物种的染色体组来源于若干个祖先种,每个祖先种的基本染色体组以x表示,如普通小麦
2n=2(x1+x2+x3)=2(3x)=42
数目变异类型   类  别  名  称  符号
整倍体单倍体*
二倍体
三倍体
同源四倍体
异源四倍体n
2n
3n
4n
2(2x)
非整倍体单 体
缺 体
三 体
双三体
四 体2n-1
2n-2(1)
2n+1
2n+1+1
2n+2(1)
2、多倍体
⑴体细胞中具有3个或3个以上染色体组的个体或细胞
⑵多倍体植株的特点:器官增大趋势;代谢增强(特别是合成代谢);
发育稍有延迟;结实率降低;抗逆性增强。
⑶常见类型及实例
三 倍 体 同源四倍体异源四倍体异源六倍体 异源八倍体
香蕉   (33)
黄花菜  (33)
无籽西瓜 (33)
唐菖蒲  (45)
桑    (45)水稻   (24 48)
洋葱   (16 32)
唐菖蒲  (60)
槐    (46 92)
桑    (30 60)陆地棉   (52)
烟草    (48)
萝卜-甘蓝 (36)普通小麦 (42)
燕麦    (42) 小黑麦  (56)
3、 单倍体
⑴通常指含有本物种配子中染色体数目的细胞或个体
⑵单倍体与一倍体的内涵不完全相同
⑶单倍体植株瘦小,高度不育,没有经济价值,但有科学研究价值
4、染色体倍性变化原因
⑴单倍体来源于单性生殖
⑵同源多倍体来源于体细胞染色体加倍
⑶异源多倍体来源于杂种体细胞染色体加倍
⑷异常配子融合形成多倍体
5、倍性育种
⑴单倍体育种

⑵多倍体育种

⑶人工诱导染色体加倍的方法

⑷单倍体育种技术简介
从花药培养单倍体植株需要经过三个步骤:
(1)诱导花粉产生愈伤组织;
(2)诱导愈伤组织分化,长出根、茎、叶;
(3)使幼苗生长健壮。每个步骤需要更换不同的培养基,直至长成单倍体幼苗。
据报道,单倍体植株一般在培养过程中往往能自然加倍。如不能自然加倍,就应用0.1%~0.2%的秋水仙素水溶液处理植株分蘖,进行人工加倍,从而获得染色体加倍的纯合体植株。
二、生物的进化
㈠达尔文的自然选择学说
⒈主要内容
⑴过度繁殖——生物繁殖能力超越环境承受力
⑵遗传变异——生物繁殖后代有微小的不定向变异;微小有利变异通过遗传得到逐代积累和加强。
⑶生存斗争——导致生物个体大量死亡和少量生存。
⑷适者生存——在生存斗争中,适者生存,不适者淘汰(自然选择)
⒉生物进化的原因


⑴遗传和变异是生物进化的内因
⑵生存斗争是生物进化的动力
⑶定向选择作用决定进化的方向
⑷多样性和适应性是自然选择的结果
㈡现代生物进化理论的基本观点
⒈种群是生物进化单位
⑴种群基因库代代相传
⑵基因频率和基因型频率的恒定的条件
基因频率  A + a = 1    p + q = 1
基因型频率AA + 2Aa + aa = 1   p2 + 2pq + q2 = 1
在有性生殖的自然种群中,在符合以下五个条件的情况下。各等位基因的频率和基因型频率在一代代遗传中是稳定不变的,或者说是保持基因平衡的,这5个条件是:
种群足够大;种群中个体间的交配是随机的;没有突变发生;没有新基因的加入;没有自然选择(哈迪——温伯格定律),事实上,这5个条件是永远不能满足的,因为基因频率总要变化。
⑶ 生物进化过程的实质是种群基因频率发生变化的过程
⒉生物进化的机制
⑴突变和基因重组产生生物进化的原材料
①突变是基因频率变迁的动因
②基因重组形成多种多样的基因型
③迁移、遗传漂变能引起基因平衡的偏移
⑵自然选择使基因频率定向改变,决定着生物进化方向
⑶隔离——物种形成的必要条件
地理隔离使种群间出现交配障碍
生殖隔离断绝基因交流

⒊物种形成过程(以加拉帕戈斯群岛的地雀为例)
㈢生物进化的过程

①原始生命形式可能为异养型、厌氧型。
②生物进化过程可分为原核生物、真核单细胞生物、真核多细胞生物三个阶段。
③ 细胞结构、代谢方式和生殖机制的完善和发展直接推动生物的进化
④生物进化的总趋势是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生
《典型例题解析》
1、进行有性生殖的生物其亲子之间总是存在一定差异的主要原因是
A 基因重组
B 基因突变
C 染色体变异
D 生活条件改变
[解析]
变异是生物的基本特征之一。如果仅仅是由环境改变引起的变异不遗传,也不是变异的主要原因。故排除D。引起可遗传变异的原因有三个:基因突变、基因重组、染色体变异;其中基因突变、染色体变异均较少见,故排除B、C,而基因重组是有性生殖的生物必然发生的过程,因此基因重组是亲子之间差异的主要原因。
[答案] A。
2、大丽花的红花(C)对白花(c)是显性,一株杂种大丽花植株(Cc)盛开的许多花中,有一个分枝上的花朵全部呈白色,这可能是杂种植株哪个部位的红花基因(C)突变造成的
A 幼苗期的顶芽细胞
B 早期的一个叶芽细胞
C 一个花芽的某些细胞
D 花药组织内的花粉母细胞
[解析]
根据基因突变具有随机性的特点,发生的部位不同,造成的影响也就不同。 如果是幼苗期的顶芽细胞发生突变,则整个植株的花朵都应该是白色的;如果是早期的一个叶芽细胞,由于它将来会发育成一个枝条,因此这一分枝上的花朵全部呈白色。
[答案] B。
3、某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而健壮,果穗大、籽粒多,因此这些植株可能是
A 单倍体           B 三倍体
C 四倍体           D 杂交种
[解析]
单倍体植株瘦小,高度不育。多倍体的特点是: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。但多倍体常常具有成熟期延迟、结实率降低等特点。因此本题中的玉米植株不可能是单倍体,也不是多倍体。
[答案] D。
4、减数分裂的哪一异常变化将可能出现先天愚型的后代
A 第5对染色体部分缺失
B 第21号染色体着丝点分开但不分离
C 第3号染色体的着丝点不分开
D 第21号染色体部分颠倒
[解析]
先天愚型又叫21三体综合征,是由于患者比正常人多了一条21号染色体,而这时亲代在产生两性生殖细胞的减数分裂过程中,21号染色体着丝点分开但没有分离导致的。
[答案] B。
5、某个婴儿不能消化乳类,经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活,发生这种现象的根本原因是
A 缺乏吸收某种氨基酸的能力
B 不能摄取足够的乳糖酶
C 乳糖酶基因有一碱基改换了
D 乳糖酶基因有一个碱基缺失了
[解析]
某个婴儿不能消化乳类,经检查发现他的乳糖酶失活,而乳糖酶的失活是由于乳糖酶分子有一个氨基酸改换,既不是缺乏吸收某种氨基酸的能力,也不是不能摄取足够的乳糖酶,因为酶是由活细胞合成的;根据基因突变的原理可推断应该是乳糖酶基因有一碱基改换导致一个氨基酸的改变,不会是乳糖酶基因有一个碱基缺失了,因为乳糖酶基因有一个碱基缺失会造成遗传密码的解读偏移,造成多个氨基酸的改变。
[答案] C。
6、科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”,可以携带DNA分子。把它注射入组织中,可以通过细胞的内吞作用的方式进入细胞内,DNA被释放出来,进入到细胞核内,最终整合到细胞染色体中,成为细胞基因组的一部分,DNA整合到细胞染色体中的过程,属于
A  基因突变   B  基因重组   C  基因互换  D  染色体变异
[解析]
该过程并未产生新的基因,因此不属于基因突变;也没有涉及到染色体的结构、数目变异; 该过程改变的是基因间的相互关系,因此属于基因重组。
[答案] B。
7、在一个种群中发现两种突变性状,其中一种性状无论繁殖几代都不变,而另一突变性状繁殖到第三代又有37.5%的性状回复到原有性状,以上突变分别属于
A 隐性突变和显性突变       B 显性突变和隐性突变
C 人工诱变和染色体变异      D 都是显性突变或者都是隐性突变
[解析]
两种突变性状,其中一种性状无论繁殖几代都不变,说明能够稳定遗传,应该属于隐性突变;另一突变性状繁殖到第三代又有37.5%的性状回复到原有性状,说明出现了性状分离,因此突变性状本身属于显性性状,属于显性突变。
[答案]  A 。
8、下列关于现代生物进化理论的叙述,其中不正确的是
A 种群是生物进化的基本单位
B 自然选择学说是现代生物进化理论的核心
C 生物进化过程的实质在于种群基因频率的改变
D 生物进化过程的实质在于有利变异的保存
[解析]
现代生物进化理论是以达尔文的自然选择学说为基础,是从生物进化的单位(宏观)方面和遗传变异的(微观)的实质方面丰富和完善达尔文的自然选择学说。达尔文认为遗传和变异是生物进化的内在原因,现代生物进化理论则认为,生物进化的实质在于种群基因库变迁。因此,本题的答案为D。
[答案] D。
9、下列哪一项不是生物进化的材料?
A 基因突变          B 基因重组
C 环境引起的变异       D 染色体变异
[解析]
不定向的可遗传变异为生物进化提供了原材料。可遗传的变异包括基因突变、基因重组、染色体变异。如果环境引起的变异没有引起生物遗传物质的改变,为不可遗传的变异。
[答案]C。
10、下列哪一项不是自然选择对生物进化的作用?
A 自然选择作用于生物的变异,使有利的变异得到保存,不利的变异被淘汰
B 自然选择使生物种群的基因频率发生定向改变
C 自然选择可诱导生物的变异发生定向改变
D 自然选择是物种形成的基本环节之一
[解析]
适者生存、不适者被淘汰的过程为自然选择。生物变异是不定向的,自然选择决定了生物进化的方向,因为自然选择定向改变种群的基因频率。现代生物进化理论认为:新物种形成是突变和基因重组、选择和隔离综合作用的结果。
[答案]C。
11、农业生产中长期使用某种杀虫剂后,害虫的抗药性增强,杀虫效果下降,原因是
A 杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生
B 杀虫剂对害虫具有选择作用,使抗药性害虫的数量增加
C 杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达
D 抗药性强的害虫所产生的后代都具有很强的抗药性
[解析]
根据现代生物进化理论:基因突变是不定向的,害虫抗药基因的产生是不定向突变中自然产生的,抗药性强的害虫所产生的后代不一定都具有很强的抗药性;杀虫剂对害虫具有选择作用,使害虫种群中具有抗药性的基因频率定向增加,从而使抗药性害虫的数量增加;而不是杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生、或杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达。
[答案] B。
12、用一定剂量的60CO—γ射线照射棉花的萌动种子,长成植株的各器官形态和生理功能有明显改变,甚至引起某些个体死亡。你对上述现象的解释是________。
[解析]
电离辐射可以提高突变的频率,扩大突变的范围,这是人工诱变的方法之一。但是,大多数的诱发突变对生物发育仍然是有害的,因为它破坏了生物经长期自然选择形成的与环境相适合的关系。因此,诱变育种必须处理大批量的材料,从中选择优良的变异。
[答案] 辐射诱变虽能提高突变的频率,但产生的突变具有多害性,大多会影响种子正常发育。
13、在某一地区的遗传学调查发现,该地区男性色盲占该地区男性总人口的7%,问该地区的女性色盲占该地区女性人口的比例是_______?该地区中的男性XB和Xb的基因频率是_______?女性个体中XBXb的频率是_______?
[解析]
男性色盲的基因型为XbY,由于男性色盲患者在该地区男性人口中占7%,而男性的X染色体来自女性,说明女性中产生Xb配子的概率为7%。由于男性色盲占7%,则男性产生的X配子中,Xb的概率为7% 。女性色盲的基因型为XbXb,则女性色盲患者在该地区占7%×7%,约为0.5%。该地区男性人口的基因型及比例为XBY(93%),XbY(7%),在男性人口中XB和Xb的基因频率分别为93%和7%。XBXb的概率为2×93%×7%=13.12%。
答案依次为:0.5%  93%  7%  13.02%
XB(93%)Xb(7%)Y
XB(93%)XB XB(86.49%)XB Xb(6.51%)XBY(93%)
Xb(7%)XB Xb(6.51%)Xb Xb(7%)XbY(7%)
14、看图回答问题,此图解表示8倍体小黑麦的培育过程:

(1)普通小麦的雌配子含_________个基本染色体组。以黑麦做父本,雄配子中有 _______ 个基本染色体组。
(2)杂交一代含 _________个基本染色体组,之后还必须用人工方法将________, 形成正常的________,才能受精、结实、繁殖后代。
(3)人工诱变成多倍体的常用方法是________。
(4)试从进化角度,谈谈培育成功的重要生物学意义。
[解析]
解答本题的关键是运用染色体组整倍性变异的原理,联系减数分裂、受精作用、远缘杂交、秋水仙素作用机制,自然选择和人工选择等众多知识点综合分析解答。阐明有利变异为进化提供原材料,通过人工选择加快培育新物种的进程这一观点。
[答案]
⑴ 3;1。
⑵ 4;染色体加倍;雌、雄配子。
⑶ 秋水仙素处理植物萌发的种子或幼苗生长点,使其染色体加倍。
⑷ 小黑麦是人工创造异源多倍体很成功的实例。小黑麦本来是自然界没有的物种,科学家利用远缘杂交,通过人工选择在短短的十几年就创造出这个新物种。若靠大自然的恩赐,通过自然选择形成高等植物的一个新物种需要漫长的时间。由此可见,人工选择大大加快物种的进化。