复习生物的变异和进化.ppt

高考复习第六单元生物的变异和进化,高考复习第六单元第一节生物的变异和育种,判断下列属于哪种变异？,水稻的糯性、转基因抗虫棉、因水肥管理好而得到结实率更高水稻、太空椒、高杆抗性小麦、用一定浓度生长素处理得到的无子番茄、猫叫综合征、白化、R型细菌与S型菌的DNA混合培养后转变成S型菌,可遗传的变异,表现型,环境条件,不遗传的变异,（改变）,（改变）,（改变）,来源,诱因,基因型,分子水平的变化，光镜下看不见,细胞水平的变化，光镜可可见,1、概念主要指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因重组主要是通过有性生殖过程实现的。,一、基因重组,外源基因的导入。如转基因、细菌转化。,2、来源（原因）,非同源染色体上的非等位基因自由组合。,同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换。,改变基因型，未改变基因本身的结构。,3、实质,生物多样性的原因之一，对生物进化有重要意义。,5、原理的应用（育种）方法杂交育种基因工程,4、意义,小麦高秆(D)对矮秆(d)显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)显性，现有纯合高秆抗锈病小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病小麦(ddtt)，如何通过杂交育种得到符合人们要求的矮杆抗病的优良品种？,杂交育种,杂交育种,P高抗矮不抗,DDTT,ddtt,杂交,F高抗,F,DdTt,高抗高不抗矮抗矮不抗,自交,选择,纯合化,矮抗矮不抗,ddTt,ddTT,连续自交，选择能稳定遗传的优良品种。,1、概念由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。,二、基因突变,基因结构的改变，产生了新基因(它的等位基因)，改变了基因型，通常会引起一定的表现型的变化。,2、实质,3、原因由于受到内部或外界因素的影响，DNA局部碱基对排列顺序改变。,4、基因突变的类型,形态突变：主要影响生物的形态结构。果蝇的红眼突变为白眼。生化突变：影响生物的代谢过程。如苯丙酮尿症。致死突变：导致个体活力下降，甚至死亡。镰刀型细胞贫血症。形态突变和致死突变都伴随有特定的生化过程改变，因此严格地说，也都是生化突变。,血红蛋白正常异常,氨基酸,谷氨酸,缬氨酸,mRNA,DNA,突变,红细胞圆饼状镰刀型,镰刀型细胞贫血症病因分析,替换,增添,缺失,碱基对的增添、缺失或替换，改变了遗传信息。,遗传信息的改变一定引起密码子或氨基酸的变化吗？为什么？,习题1自然界中一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因3精氨酸苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添,5、意义是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。,6、遗传情况发生在体细胞上，一般不传给后代。发生在生殖细胞上，可遗传给后代。,普遍性,稀有性,有害性,多方向性,6、基因突变的特点,可逆性,（1）概念：,利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。,（2）原理：,基因突变、染色体畸变。,（3）常用方法：,辐射诱变、化学诱变。,8、诱变育种,物理因素化学因素,变异类型,优良品种,选择培育,生物,（4）优点：,提高突变频率，产生多种多样新类型。加速育种过程，改良作物品质。,（5）缺点：,有利变异少，需大量处理供试材料，有一定的盲目性。,（6）成功的例子：早熟的籼稻种子、抗性强的“太辐一号”小麦、青霉素的高产菌株、雌雄可辨的蚕(常染色体上卵色基因片段易位到W染色体上)。,例：在一个牛群中，一对正常的双亲生了一头矮脚的雄牛犊。你怎样判断这头矮脚牛的产生，是基因突变的直接结果，还是由于它的双亲都是隐性矮脚基因的携带者造成的？,如果这种牛在长期繁殖过程中，从未出现过矮脚牛，那么这头矮脚牛的产生，可能是基因突变的直接结果。否则，可能是由于它的双亲都是隐性矮脚基因的携带者。,三、染色体畸变,1、概念生物细胞中染色体在数目和结构上发生变化。,2、原因受某些因素的影响，染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接或染色体数目出现增加或减少。,染色体畸变,染色体结构变异,染色体数目变异,缺失重复倒位易位,非整倍体变异（个别染色体的增加或减少）,整倍体变异（以染色体组的形式成倍地增加或减少）,：染色体中某一片段的缺失,：染色体中增加了某一片段,：染色体中某一片段的位置颠倒了180,：染色体中某一片段移接到另一条非同源染色体上,3、类型,4、实质染色体结构变异使位于染色体上的基因的数目和排列顺序也发生改变。大多数的染色体结构变异对生物体是不利的，甚至会导致生物体死亡。染色体数目变异，使基因的数量发生改变，可改变基因型，而引起表现型的改变。,5、染色体数目的变异,（1）染色体组细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物发育、遗传和变异的全部遗传信息，这样的一组染色体就叫做一个染色体组。,雄果蝇的染色体组图解,染色体组特点：,（1）都是非同源染色体,（2）不同生物的一个染色体组所含的染色体数目可不同,（3）携带控制一种生物的全部遗传信息,某种生物一套完整的非同源染色体,染色体组（没有性染色体的生物一个染色体组就是一个基因组）,人的单倍体基因组由几条染色体组成?(研究几条染色体?)水稻的单倍体基因组研究几条染色体?,说一说以下细胞图中有几个染色体组？,AaaBBb,A,B,C,D,E,3个,1个,4个,2个,3个,一倍体：只有一个染色体组的细胞或体细胞中含有一个染色体组的个体。二倍体(2n)：由合子发育形成的，具有两个染色体组的细胞或体细胞中含有两个染色体组的个体，叫做二倍体。几乎全部动物和过半数高等植物都是二倍体。多倍体：由合子发育形成的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的生物，叫做多倍体。被子植物中有1/3或更多的物种是多倍体植物。,(2)一倍体、二倍体、多倍体,纺锤体形成受破坏不能分裂成2个子细胞,温度骤变等,正常的有丝分裂,2n,4n,4n,4n,2n,形成染色体数目加倍的组织或个体,（3）多倍体,产生的原因,细胞分裂时纺锤体的形成受到破坏,减数分裂,染色体加倍,2n,4n,体细胞,体细胞,2n,配子,受精,4n,合子,发育,个体,四倍体,2n,n,3n,三倍体,问:若细胞减数分裂时纺锤体的形成受到破坏,配子及合子的染色体能否加倍?,染色体加倍,染色体加倍,一粒小麦AA(2X=14),山羊草BB(2X=14),杂种AB不育(2X=14),二粒小麦AABB(4X=28),另一种山羊草DD(2X=14),杂种ABD不育(3X=21),普通小麦AABBDD(6X=42),普通小麦的形成,普通小麦AABBDD(6X=42),黑麦的染色体组为RR(2n14)，它与普通小麦杂交,后代几倍体?八倍体的小黑麦是怎样得到的?,六倍体的细胞中一定每6个同源吗？每2个染色体同源的一定是二倍体吗？,植株特点茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质含量多，抗逆性强。但有的多倍体(同源多倍体)结实率较低，发育延迟。多倍体育种（应用）染色体畸变用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素的作用机理当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能抑制纺锤体的形成，导致着丝粒能分裂，而染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。,还有其他方法获得多倍体吗？,原理,方法,二倍体,秋水仙素,授粉,三倍体无籽西瓜的培育,花粉刺激,联会紊乱,(四倍体),(三倍体),染色体数目不平衡的异常配子,正常的配子,联会紊乱,基因型AAaa产生的正常配子种类及比例如何？,1234,12,34,13,14,23,24,配子,1：1：4,思考:基因型AAaa与aaaa测交,子代表现型比如何?,曼陀罗紫花A对白花a显性,基因型为AAaa的曼陀罗自交,后代紫花与白花的分离比是?,（4）单倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。形成原因配子未受精直接发育成个体。植株特点弱小、高度不育。人工获得单倍体的方法花药离体培养：花粉粒单倍体植株,概念,利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。,缩短育种年限；排除显隐性干扰，提高效率。,染色体数目变异,原理,优点,过程,单倍体育种,思考由高秆抗病(DDTT)和矮秆易感病(ddtt)小麦品种培育矮秆抗病新品种，通过常规杂交育种至少需要多少年可选出纯合子？通过单倍体育种呢？(如果从播种到收获要一年）,P,高杆抗病DDTT,矮杆感病ddtt,F1,高杆抗病DdTt,第1年,选育出需要的矮抗品种,F2,D_T_,D_tt,ddT_,ddtt,矮抗,杂交育种,第2年,第3年,生长,ddTT,F3,减数分裂,花粉,DT,Dt,dT,dt,单倍体,DT,Dt,dT,dt,花药离体培养,秋水仙素,第1年,第2年,第4年,单倍体育种,DDtt,ddTT,ddtt,纯合体,DDTT,矮抗,在植物育种的各种方法中常规方法：最快速方法：种间育种法：创造新性状：创造新物种：秋水仙素可用于哪些育种方式？作用原理是什么？在动物的育种方法中上述哪些方法是可行的？如果是细菌的育种呢？,杂交育种,单倍体育种,基因工程、体细胞杂交,诱变育种,多倍体育种、体细胞杂交,动物育种的方式,现有黑色短毛兔(BBEE)和褐色长毛兔(bbee)。理论上分析，可用哪些方法育成黑色长毛兔(BBee)？应用基因工程育种时，最好选择什么细胞作为目的基因的受体细胞？,三种变异类型辨析,可以产生新基因的是？可以产生新基因型的是？光学显微镜下可见的是？可以发生在细菌中的变异是？可以发生在有性生殖过程中的变异是？,杂合体（Rr）的红花豌豆植株，产生了基因型为rr的白花植株后代。这种变异是：,2.(03江苏)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,4.两个小麦亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是A.单倍体育种B.杂交育种C.人工诱变育种D.细胞工程育种,5.(05)以下关于生物变异的叙述，正确的是A.基因突变都会遗传给后代B.基因碱基序列发生改变，不一定导致性状改变C.染色体畸变产生的后代都是不育的D.基因重组只发生在生殖细胞形成过程中,7.萝卜和甘蓝杂交，能得到种子，一般是不育的，但偶然发现有个别种子种下去后，可产生能育的后代。出现这种现象的原因是A基因自由组合B染色体结构变异C基因突变D染色体加倍,第二节生物的进化,生物界,动物界植物界真菌界原生生物界原核生物界,1、生物的多样性,一、生物的多样性和统一性,生物多样性地球上所有的植物、动物和微生物,它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统,共同构成了生物的多样性.,包括遗传多样性物种多样性生态系统多样性,不同物种的生物在结构、功能、行为、生活方式上都有各自的特点，甚至存在巨大的差异，但物种之间在生命更基本的层次上却存在着惊人的统一性。,（1）个体层次某些物种在部分身体结构上有相同的结构模式，如同样类型的骨骼组成，相似的肌肉和血管等，在胚胎发育阶段，它们都是从相同的胚胎组织发育而来。,2、生物的统一性,（2）细胞层次都有相似的基本结构：细胞膜、细胞质、细胞核,细胞生物遗传物质都是DNA、共用一套遗传密码主要的直接能源都是ATP组成DNA、RNA、蛋白质的单体及连接方式是相同的组成的元素种类大致相同等,（3）分子层次,二、生物的进化理论,1、达尔文的“自然选择”学说主要内容包括：过度繁殖生存斗争遗传和变异适者生存,自然选择学说的主要观点,3、是生物进化的内在因素,1、为生物进化提供了原始的选择材料,2、使有利变异在后代里得到积累和加强,5、是生物进化的动力,8、决定着生物进化的方向,7、变异是的，自然选择是的。,9、生物发生变异以后，由决定其生存或淘汰,10、生物发生变异以后，由决定其有利或不利,11、是自然选择的结果,6、的过程叫做自然选择。,变异,遗传,遗传和变异,可遗传的变异,选择,不定向,定向,自然选择,环境,适应,适者生存，不适者被淘汰,定向的自然选择,4、进化性变化得以发生的前提条件是。,自然选择学说认为生物的进化过程,变异,微小的有利变异,显著的有利变异,生物新类型,生存斗争选择,遗传逐代积累,对自然选择学说的评价,产生,科学性方面能科学地解释生物进化的原因。能解释生物的多样性和适应性。不足之处不能科学地解释遗传和变异的本质，自然选择如何对遗传和变异起作用。解释进化局限于个体水平，不能解释物种大爆发等现象。,种群指生活在同一地点的同种生物的一群个体，彼此可以交配产生后代。是生物繁殖的基本单位.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交配和繁殖，并能够产生出可育后代的一群生物个体。,（1）基本概念,2、现代生物进化理论,基因库一个种群的全部个体所含有的全部基因。基因频率某种等位基因的数目在某个种群中可能出现的所有等位基因总数的比例。基因型频率某种基因型在某个种群中出现的比例。,例1.从某种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别为30、60、10个。则A基因的频率？a基因的频率？例2.某厂有男女职工各200人，其中男性红绿色盲患者11人，女性携带者15人，患者5人，色盲基因的频率是多少？,（2）影响基因频率变化的因素基因突变染色体畸变自然选择迁移遗传漂变（小种群）不随机交配等,（3）遗传平衡定律(哈代温伯格定律)一个理想的种群：种群极大；交配随机；没有突变；无迁移，没有新基因加入；没有自然选择。则种群的基因频率可以一代代稳定不变，保持平衡。公式(p+q)2=p2+2pq+q2(p+q=1),例.一个野牛种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占25%，Aa的个体占70%。现有一对雌雄个体交配生出一只杂合体的可能性有A.15%B.24%C.48%D.70%,在某人群中，每10000人中就有一人患白化病，这是一种常染色体病，一对健康的夫妇有一个患有此病的孩子，以后该妇女又与一健康男子再婚，问这对再婚夫妇生一个孩子，孩子患病的概率是（）A.1/2B.1/5C.1/200D.1/625,C,经调查发现控制某性状的基因型只有两种,AA为60%,Aa为40%,试求随机交配繁殖一代后,AA基因型占后代总数的多少.,2/3,（4）隔离指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。地理隔离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交配。生殖隔离种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生出可育的后代。包括受精前隔离和受精后隔离(杂种不活、杂种不育等)。,受精前隔离：如动物的求偶方式、繁殖期不同；植物的开花季节、花的形态不同。受精后隔离：如杂种不活（山羊和绵羊的杂种不活）、杂种不育（马和驴的杂种不育）、杂种败育(杂种子代生存能力差,可育性低)等。,地理隔离自然选择方向不同不同种群的遗传组成朝着不同的方向发展种群基因库的差异达到一定程度达到生殖隔离,种群基因库差异是产生生殖隔离的根本原因。,为什么长期地理隔离可能会达到生殖隔离呢？,产生生殖隔离的根本原因是什么？,长期的地理隔离,生殖隔离,达到,新物种,异地物种形成方式（渐进的物种形成方式）,同地的物种形成方式,二倍体,四倍体（新物种）,染色体数目加倍,（5）物种形成方式,突变、重组环境差异、自然选择,原始地雀,各个种群,各种群基因库出现差异,形成新物种,地雀的多样性,海洋的隔离,变异积累生殖隔离,如：加拉帕戈斯群岛上几种地雀的形成,现代生物进化理论解释物种的形成,基因频率定向改变,形成新物种,生殖隔离,选择,突变、重组,物种形成过程的三个基本环节是：突变和基因重组、自然选择及隔离。,物种形成的常见方式：,长期的地理隔离,生殖隔离,达到,新物种,物种形成的常见过程：,地理隔离,（6）现代生物进化理论的主要观点,1、是生物进化的基本单位；,2、是繁殖的基本单位；,7、生物进化的实质是种群的过程；,3、产生进化的原材料；,4、突变有害还是有利取决于；,6、决定生物进化的方向；,8、是新物种形成的必要条件。,5、生物的变异是不定向的，而自然选择导致种群的发生定向的改变；从而导致生物朝一定方向进化。,9、物种形成过程的三个基本环节是：、及。,种群,种群,突变和基因重组,生物的生存环境,基因频率,自然选择,基因频率发生改变,隔离,突变和基因重组,自然选择,隔离,3.“自然选择”学说和现代生物进化理论的异同点：,环境不同选择方向不同,不同岛屿上的原始地雀个体间存在差异,不同岛屿上具有不同微小有利变异的个体生存,差异显著,地雀的多样性,遗传变异积累,“自然选择学说”解释加拉帕戈斯群岛上地雀多样性形成,突变、基因重组环境差异、自然选择,原始地雀,各个种群,各种群基因库出现差异,形成新物种,地雀的多样性,海洋的隔离,变异积累生殖隔离,“现代生物进化理论”解释加拉帕戈斯群岛上地雀多样性形成,自然选择学说与现代生物进化理论相同的观点,1、遗传和变异是生物进化的内在因素,3、选择是生物进化的动力,4、定向的自然选择决定着生物进化的方向,5、变异是不定向的，自然选择是定向的,6、生物发生变异以后，由自然选择决定其生存或淘汰,7、生物发生变异以后，由环境决定其有利或不利,2、自然选择通过生存斗争来实现,自然选择学说观点,1、变异为生物进化提供了原始的选择材料,2、遗传使有利变异在后代里得到积累和加强,1、种群是生物进化的基本单位；,2、种群是繁殖的基本单位；,3、生物进化的实质是种群基因频率发生改变的过程；,4、突变和重组产生进化的原材料；,5、隔离是新物种形成的必要条件。,6、自然选择导致种群的基因频率发生定向的改变；,7、物种形成过程的三个基本环节是：突变和基因重组、自然选择及隔离。,现代生物进化理论观点,1.(05)根据现代生物进化理论，判断下列说法正确的是A.生物进化的方向，决定于生物变异的方向B.生物进化的过程，实质是基因频率变化的过程C.研究物种间的差异，关键是研究它们能否交配产生后代D.研究物种的迁徙规律，关键是研究一对雌雄个体的迁徙行为,13、(06广东卷)紫茎泽兰是外来入侵种，如果让其自然生长繁殖若干年后，与原产地紫茎泽兰相比A基因库变化相互影响B性状始终保持一致C很快产生生殖隔离D进化方向发生变化,(04江苏卷、多选)种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体.种群中的个体通过繁殖将各自的基因传递给后代.下列叙述正确的有A.自然选择使种群基因频率发生定向改变B.种群基因频率的改变导致生物进化C.种群通过个体的进化而进化D.种群通过地理隔离可能达到生殖隔离,2.(05)(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：,请回答下列问题：自然选择是_的过程。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。,适者生存，不适者被淘汰,53.2,25.0,13.7,4.7,(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。,由于煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低。由于SO2浓度降低，树干上地衣数量逐渐增多。原因是地衣对SO2敏感，因此SO2浓度降低，有利于地衣生长。由于地衣数量增多，黑化蛾频率逐年降低。原因是地衣颜色浅，黑化蛾易被鸟类捕食。,A,a,b,B,A,a,B,b,苯丙酮尿症,苯丙氨酸,酪氨酸,3，4二羟苯丙氨酸,黑色素,苯丙氨酸羟化酶,酪氨酸酶,苯丙酮酸,基因P,基因A,尿黑酸,乙酰乙酸，进一步氧化分解,尿黑酸酶,基因C,苯丙氨酸代谢过程：,（损害神经系统）,开花结果的植株,胚,幼苗,具根茎叶的植株,分化出花芽的植株,受精卵,植物的个体发育过程,基因突变可能发生在个体发育的什么时期？哪些细胞最可能发生基因突变？基因突变发生的时期与突变性状的表现有没有关系？有什么关系？突变发生的时间越早,表现突变的部分越多；突变发生的时期越晚,表现突变的部分越少。,多方向性,可逆性,home,缺失,染色体结构变异：指染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异。,是人的第五号染色体之一短臂缺失引起的遗传病。发生率为十万分之一，在国内外均很少见。患儿一般表现为生长发育迟缓，两眼距离较远，耳位低下等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。,猫叫综合症,正常,增多,减少,非整倍体变异,整倍体变异,成倍增多或减少,染色体的数目变异,正常,染色体数目变异(非整倍体变异),先天愚型(唐氏综合征，21三体),卵巢发育不全症(特纳氏综合征，XO),四倍体马铃薯,六倍体普通小麦,秋水仙素处理,染色体加倍,亲本杂交,减数分裂,F1花粉,单倍体幼苗,纯系正常植株,F1植株,花药离体培养,单倍体育种,