遗传、变异与进化 2015

专题五

遗传、变异和进化

小专题1遗传的物质基础

知识框架：P28课题一、遗传物质探索的经典实验一、格里菲斯的实验过程R型菌注射小鼠→小鼠不死亡S型菌注射小鼠→小鼠死亡

加热杀死的S型菌注射小鼠→小鼠不死亡(S型死菌+R型活菌)注射小鼠→小鼠死亡结论：S型死菌中含有一种“转化因子”，能使R型菌转化为S型菌使小鼠致死。二、艾弗里转化实验(体外转化)S型菌的DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。结论：由肺炎双球菌转化实验可知：DNA是遗传物质S型活细菌

分别与R型活细菌混合培养RRRRRRS多糖脂类蛋白质RNADNA

DNA+DNA水解酶RS三、赫尔希和蔡斯的实验四、注意问题1、艾弗里实验和T2噬菌体侵染细菌实验思路设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自的作用2、放射性元素标记DNA蛋白质DNA和蛋白质噬菌体32P35S14C、2H、18O、15N细菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌体32P(少数)、31P(？)32SC、H、O、N的两种同位素都有3、DNA是主要的遗传物质是对生物界而言的，需要许多实验共同来证明的结论，单独的某一实验只能证明DNA是某种生物的遗传物质。4、R型细菌转化成S型细菌的原因是S型细菌DNA进入R型细菌内，与R型细菌DNA实现重组，表现出S型细菌的性状，此变异属于基因重组。5、培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒专营寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。6、因放射性检测时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分成两组。7、噬菌体侵染细菌的实验中，两次用到大肠杆菌，第一次是对噬菌体进行同位素标记，第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养，观察同位素的去向课题二、生物的遗传物质一、中心法则1、遗传信息流动的过程①在细胞生物生长繁殖过程中遗传信息的传递方向为②在细胞内蛋白质合成过程中，遗传信息的传递方向为③含逆转录酶的RNA病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为④DNA病毒(如T2噬菌体)在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为：⑤RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为：2、遗传信息传递的过程项目DNA复制转录翻译逆转录RNA复制场所主要在细胞核内主要在细胞核内核糖体——模板DNA的两条链DNA的一条链mRNARNARNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸项目DNA复制转录翻译逆转录RNA复制酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等酶逆转录酶RNA聚合酶等碱基配对原则

A—T；G—C；T—A；C—GA—U；G—C；T—A；C—GA—U；G—C；U—A；C—GA—T；U—A；C—G；G—CC—G；A—U；G—C；U—A烟草花叶病毒艾滋病病毒所有生物绝大多数生物绝大多数生物实

例RNA→RNARNA→DNAmRNA→蛋白质DNA→mRNADNA→DNA信息传递RNADNA蛋白质mRNA、tRNA、rRNA两个子代DNA分子结

果遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基tRNA端与mRNA密码子互补配对的三个碱基作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类基因中脱氧核苷酸数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性64种，其中61种能决定氨基酸，3种终止密码子，不能决定氨基酸61种(或tRNA也为61种)3、遗传信息、密码子、反密码子4、注意⑴中心法则中几个生理过程能准确进行的原因①精确的模板。②严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。⑵DNA复制时的计算小专题2

遗传的基本规律一、分离定律和自由组合定律的比较项目分离定律自由组合定律相对性状一对两对或两对以上控制相对性状的等位基因一对两对或两对以上等位基因与染色体的关系位于一对同源染色体上如A、

a分别位于两对或两对以上同源染色体上如A、a，B、b4n4配子组合数2n数量相等2

1∶1配子类型及其比例n(n≥2)1基因对数F1非同源染色体上的非等位基因之间的自由组合等位基因分离遗传实质减Ⅰ后期非同源染色体自由组合减Ⅰ后期同源染色体分离细胞学基础(染色体的行为)F2

基因型种类33n亲本类型22重组类型02n－2表现型之比3∶1(3∶1)nF1测交子代基因型种类22n表现型种类22n表现型之比1∶1(1∶1)n联系①两大定律均发生在减数第一次分裂过程②分离定律是自由组合定律的基础③两大定律均为真核生物细胞核基因在有性生殖过程中的传递规律

二、基因的分离定律和自由组合定律的F1

和F2要表现特定的分离比应具备的条件：

①不同类型的雌、雄配子都能发育良好，且受精机会均等。②所有后代都处于比较一致的环境中，而且存活率相同。③实验的群体要大，个体数量要足够多。三、几种交配类型的比较1.自交：⑴提高种群中纯合子的比例⑵可用于植物纯合子、杂合子的鉴定2.杂交⑴探索控制生物性状的基因的传递规律

⑵将不同优良性状集中到一起，得到新品种

⑶显隐性性状判断3.测交

⑴验证遗传基本规律理论解释的正确性

⑵高等动物纯合子、杂合子的鉴定4.正交与反交

检验是细胞核遗传还是细胞质遗传，常染色体遗传还是伴性遗传四、伴性遗传1、遗传特点图遗传病类型遗传特点常隐隔代遗传；男女发病率相等常显连续遗传；男女发病率相等常隐或X隐隔代遗传图遗传病类型遗传特点常显或X显连续遗传最可能为X显(也可能为常隐、常显、X隐)连续遗传；患者女性多于男性连续遗传；只有男性患者最可能为伴Y遗传(也可能为常显、常隐、X隐)非X隐(可能是常隐、常显、X显)五、注意1、自交不同于自由交配2、9∶3∶3∶1的变式

9∶3∶4；9∶6∶1；15∶1；9∶7等比例3、致死基因隐性致死显性致死配子致死合子致死小专题3：变异、育种和进化一、三种可遗传变异的比较类型项目基因突变基因重组染色体变异概念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在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因染色体数目或结构发生变化而导致生物性状发生变异类型项目基因突变基因重组染色体变异适用范围生物种类所有生物(包括病毒)均可发生自然状态下只发生于真核生物有性生殖过程中，为核遗传真核生物生殖方式无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类型自然突变诱发突变交叉互换、自由组合、人工DNA拼接技术染色体结构变异、染色体数目变异发生时期DNA复制时(有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期)减数分裂四分体时期及减数第一次分裂后期任何时期类型项目基因突变基因重组染色体变异产生结果产生新的基因只产生新的基因型，不产生新的基因不产生新的基因，但可引起染色体上基因数目或排列顺序的变化镜检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出育种应用诱变育种杂交育种基因工程育种单倍体育种多倍体育种二、细胞分裂图象与变异分裂图象分裂类型有丝分裂减数分裂变异类型基因突变基因突变、基因重组三、交叉互换与染色体易位的区别交叉互换染色体易位图解区别发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间发生于非同源染色体

之间属于基因重组属于染色体结构的变异在显微镜下观察不到可在显微镜下观察到杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组常用方式a.选育纯种：杂交―→自交―→选优―→自交b．选育杂种：杂交―→杂交种辐射诱变、激光诱变、空间诱变花药离体培养，然后再加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种四、育种1、各种育种方式的比较杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种育种程序杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种优点集优b．操作简便可以提高变异的频率a.明显缩短育种年限b．所得品种为纯合子器官巨大，提高产量和营养成分打破物种界限，定向改变生物的性状缺点a.育种时间长b．不能克服远缘杂交不亲和的障碍有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)技术复杂且需与杂交育种配合只适用于植物，发育延迟，结实率低有可能引发生态危机应用用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦高产青霉菌用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉①若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。②有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。③若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。④若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。⑤若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。⑥若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。⑦动、植物杂交育种中应特别注意语言叙述：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过双亲杂交获得F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交的方法鉴定出纯合子。五、现代生物进化理论与

达尔文的自然选择学说的比较达尔文自然选择学说现代生物进化理论基本观点a.遗传和变异是自然选择的内因；b．过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争；c．变异一般是不定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向；d．生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力；e．适者生存是自然选择的结果；f．自然选择过程是一个长期、缓慢、连续的过程a.种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；b