物种起源和进化机制

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1、一 物种的概念 v是指能够在自然状态下相互交配 并且产生可育后代的一群生物 简 称为 种 生殖隔离 不同物种之间一般是不能够相 互交配的 即使交配成功 也 不能够产生可育的后代 这种 现象叫生殖隔离 如季节隔离 不亲合性 杂种不活 杂种 不育 求偶方式等 求偶方式 季节隔离 不亲和性 杂种不育 马 驴 骡 杂种不育 两个池塘的鱼都是鲤鱼 它们是属于两个种群 此 时 两个池塘中的鲤鱼不能发生基因的交流 但如 果把他们放到一个池塘里饲养 它们就可以交配 进行基因的交流 并产生可育的后代 如果把东北虎和华南虎放在同一片草原上 它 们仍然可以自发交配并产生可育后代 说明东 北虎和华南虎仍然属于同一物种

2、 地理隔离 v同一种生物由于地理上 高山 河流 沙漠 等 的障碍而分成不同的种群 使得种群间 不能发生基因交流的现象 二 生物种群的遗传变异 1 三种可遗传变异的比较 类型 项目 基因突变变基因重组组染色体变变异 概念 DNA分子中发发生碱 基对对的替换换 增添 和缺失 而引起的 基因结结构的改变变 在生物体进进行有 性生殖的过过程中 控制不同性状 的基因的重新组组 合 因染色体数目或 结结构发发生变变化而 导导致生物性状发发 生变变异 适 用 范 围围 生物种 类类 所有生物 包括 病毒 均可发发生 自然状态态下只发发生于 真核生物有性生殖过过 程中 为为核遗传遗传 真核生物细细胞增 殖过过

3、程中均可发发 生 生殖方 式 无性生殖 有 性生殖 有性生殖 无性生殖 有性 生殖 类类型 自然突变变 诱发诱发 突变变 交叉互换换 自由组组合 人工DNA拼接技术术 染色体结结构变变异 染色体数目的 变变异 发发生 时时期 DNA复制时时 有 丝丝分裂间间期 减数第一次分 裂前的间间期 减数分裂四分体时时期 及减数第一次分裂过过 程中 细细胞分裂期 产产生 机理 DNA上发发生碱基 对对的增添 缺失 改变变 从而引 起DNA碱基序列 即遗传遗传 信息的改 变变 非同源染色体 上非等位基因 的自由组组合 交叉互换换 由于细细胞分裂受阻 体细细胞 中染色体组组成倍地增加 直 接由生物的配子 如未

4、受精 卵细细胞 花粉粒发发育而来 使染色体组组数成倍地减少 产产生 结结果 产产生新的基因 只产产生新的基 因型 不产产生 新的基因 不产产生新的基因 但可引起 基因数目或顺顺序的变变化 镜检镜检 光镜镜下均无法检检出 可根据是否 有新性状或新性状组组合确定 光镜镜下可检检出 育种 应应用 诱变诱变 育种 杂杂交育种 基因工程育种 单单倍体育种 多倍体育种 2 网络图示 1 基因突变的原因 特点等 2 基因重组与进化的关系 3 单倍体 二倍体和多倍体 杂杂交育种诱变诱变 育种 单单倍体育 种 多倍体育 种 基因工程育 种 原理基因重组组基因突变变 染色体变变 异 染色体变变 异 基因重组组 常

5、用 方式 选选育纯纯种 杂杂交 自交 选选 优优 自交 选选育 杂杂种 杂杂交 杂杂交种 辐辐射诱诱 变变 激光 诱变诱变 空 间诱变间诱变 花药药离体 培养 然 后再加倍 秋水仙素 处处理萌发发 的种子或 幼苗 转转基因 DNA重组组 技术术将目的 基因导导入生 物体内 培 育新品种 4 几种育种方法的比较 育 种 程 序 优优 点 使位于不 同个体的优优 良性状集中 到一个个体 上 操作简简便 可以提高变变 异的频频率 加速育种进进 程或大幅度 地改良某些 性状 明显缩显缩 短 育种年限 所得品种 为纯为纯 合子 器官巨 大 提 高产产量 和营营养 成分 打破物种 界限 定 向改变变生 物

6、的性状 缺 点 育种时间长时间长 不能克服远缘远缘 杂杂交不亲亲和的障 碍 有利变变异 少 需大 量处处理实实 验验材料 有 很大盲目 性 技术术复杂杂且需 与杂杂交育种配 合 只适用于 植物 发发育延 迟迟 结结 实实率低 有可能引 发发生态态危 机 应应 用 用纯纯种高秆抗病 小麦与矮秆不抗 病小麦培育矮秆 抗病小麦 高产产青霉 菌 用纯纯种高秆抗 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 子西瓜 八倍体小 黑麦 转转基因 向日葵豆 转转基 因抗虫棉 5 现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较 达尔文自然选择选择 学说说现现代生物进进化理论论 基 本 观观 点 遗传变

7、遗传变 异是自然选择选择 的内因 过过度繁殖为为自然选择选择 提供更多的选选 择择材料 加剧剧了生存斗争 变变异一般是不定向的 定向的自然 选择选择 决定着生物进进化的方向 生存斗争是自然选择选择 的过过程 是生 物进进化的动动力 适者生存是自然选择选择 的结结果 自然选择过选择过 程是一个长长期 缓缓慢 连续连续 的过过程 种群是生物进进化的基本单单位 生物进进 化的实质实质 在于种群基因频频率的改变变 突变变和基因重组组 自然选择选择 及隔离是 物种形成过过程的三个基本环节环节 突变变和基因重组组提供了生物进进化的原 材料 自然选择选择 使种群的基因频频率定向改变变 并决定生物进进化的方向

8、 隔离是新物种形成的必要条件 6 运用现代进化理论分析生物的进化适应性和新物种的形成 原 因 内因遗传遗传 保留有利变变异 变变异为选择为选择 提供原始材料 外因生物生存的各种环环境条件 如各种生态态因素对对生物的影响 相互作用 生物生存的各种环环境条件对对生物的变变异进进行选择选择 淘汰不利变变异 积积 累和加强有利变变异 推动动着生存斗争 表现为现为 生物的进进化 结结 果 适应应性 环环境对对生物的变变异进进行定向选择选择 使有利的变变异在生物类类群中得到积积 累和加强 形成了生物的适应应性 多样样性 物种形成 同一物种的不同种群 由于生活环环境的变变化 形成了具有不同适应应性 的生物类

9、类群 当变变异积积累到一定程度而出现现生殖隔离时时 便形成了新 物种 同一物种的不同类类型及新物种的出现现均表现为现为 生物的多样样性 进进化生物新类类型的形成导导致生物进进化 物种的形成是生物进进化的质质的飞跃飞跃 例1 改编题 下列与变异有关的叙述中 正确的是 A 子代的性状分离是基因重组的结果 B 用二倍体植物的花药离体培养 能得到叶片和果实较小的单倍体 植物 C 肺炎双球菌抗药性的变异来源有基因突变 基因重组和染色体变 异三种类型 D 若蝗虫的两个次级精母细胞中由一个着丝点相连的两条染色单体 所携带的基因不完全相同 其原因最可能是发生过交叉互换 答案 D 例2 济宁5月模拟 右图为果蝇

10、体细胞染色体图解 以下叙述错误的是 A 从染色体组成分析 如图所示的果蝇可以产生16 种配子 B 图中所示的细胞具有两个染色体组 其中Y染色体上的基因并不全 是控制性别的基因 C 对此果蝇进行基因组测序时需要检测5条染色体上基因的脱氧核苷 酸排列顺序 D X 或Y 四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的 全部遗传信息 答案 C 例3 改编题 玉米 2N 20 是重要的粮食作物之一 已知玉米的高 秆 易倒伏 A 对矮秆 抗倒伏 a 为显性 抗病 B 对易感病 b 为显 性 控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上 现有两个 纯合的玉米品种甲 AABB 和乙 aabb 据此培养AAbb品种

11、根据材料分析回答 1 由品种AABB aabb经过a b c过程培育出新品种的育种方式称为 F2的高秆抗病玉米中纯合子占 2 将图1中F1与另一玉米品种丙杂交 后代的表现型及其比例如图2所示 则丙的基因型为 3 过程e常采用 由AaBb得到Ab个体 与过程a b c 的育种方法相比 过程a e f的优势是 与过程 g的育种方式相比 过程d育种的优势是 杂交育种 1 9 aaBb 花药离体培养 明显缩短育种年限 能定向改造生物性状 4 上述育种方法中 最不容易获得矮秆目标品种的是 原因是 g 诱变育种 基因突变的频率较低 而且是不定向的 5 欲使玉米中含有某种动物蛋白成分可采用上述 育种方 法

12、若现有玉米均为晚熟品种 欲培育早熟品种可采用 方 法 6 在一块高秆 纯合子 玉米田中 发现了一株矮秆玉米 请设计实验方案 探究该性状出现的可能的原因 简要写出所用方法 结果和结论 d 基因工程 g 诱变育种 将矮秆玉米与高秆玉米杂交 如果子一代为高秆 子二代高秆 矮秆 3 1 或出现性状分离 则矮秆性状是基因突变造成的 否则 矮秆性状 是环境引起的 或矮秆玉米与高秆玉米种植在相同环境条件下 如果 两者未出现明显差异 则矮秆性状是环境引起的 否则 矮秆性状是基 因突变的结果 例4 下图表示生物新物种形成的基本环节 对图示分析正确的是 A 图中A表示基因突变和基因重组 为进化提供原材料 B 种群

13、基因频率的定向改变是形成新物种的前提 C 图中B表示地理隔离 是新物种形成的必要条件 D 图中C表示生殖隔离 指两种生物不能杂交产生后代 答案 B 例5 江苏卷改编 某植物种群中 AA个体占16 aa个体占36 请问 1 该种群随机交配产生的后代中 AA个体百分比为 A的基 因频率 a的基因频率 与亲代种群相比是否发生了 进化 请简述理由 2 若该种群全部自交 则产生的后代中AA个体百分比为 A 的基因频率 与亲代种群相比是否发生了进化 简述理由 16 40 60 没有进化 因为种群的基因频率没有发生变化 28 40 没有进化 因为种群的基因频率没有发生变化 3 若在某环境条件下 具有隐性性状

14、的个体均被淘汰 则该植物种群 中随机交配的方式有 种 若是显性个体被淘汰 A的基因频率 比a的基因频率 下降或上升得快 慢 差不多 原因是 由此可见 自然选择使 种群 从而决定了生物进化方向 3 下降得快 前者杂合子也受到选择作用 后者则不然 基因频率定向改变 三 物种的起源与大进化三 物种的起源与大进化 一 关于生命起源的论争 化学进化说 生命起源于原始地球上的无机物 这些无机物在原始地球的自然条件作用下 从无机到有机 由简单到复杂 通过一系列化学进化过程 成为原始生命体 宇宙胚种说 地球上最初的生命是来自地球以外的宇宙空间 宇宙中的某种力量将生命的 种子撒向地球 后来才在地球上生长并发展起

15、来 17世纪中叶以前 上帝创造生物 近代科学的实证精神 鉴于人们观察到 腐肉生 蛆 现象 生命产生的 自然发生说 19世纪法国著名科学家巴斯德 1822年 1895年 著名的 肉汤实验 证明 新的生命不 可能自发地从非生 命物质中产生 一 关于生命起源的论争 二 生物进化的机制及历程 1922年 俄国生物化学家奥巴林提出了化学演化说 1953年 美国芝加哥大学的研究生米勒用实验验证了奥巴林的这一假说 化学演化过程可分为化学演化过程可分为4 4个阶段个阶段 第一阶段 有机小分子物质 原始大气 原始汤 原始海洋 无机小分子物质 第二阶段 有机高分子物质 第三阶段 多分子体系 第四阶段 原始生命 长

16、期不断的演变相互作用 场所 过程 产物 场所 聚合 缩合 原始海洋 过程 场所 过程 场所 原始海洋 浓缩 凝聚 说明 生命来自于非生命 赫拉克利特 万物皆在流动状态之中 亚里斯多德 生物由一較不完美的状态往一較完美的状态移动的結果 凡是持审慎态度的博物学家大多反对进化的观点 而是哲学家们从他们的概念出发 提出了进化的思想 如歌德 谢林 黑格尔等 如 法 布丰布丰 Comte de Buffon 1707 1788 就提出了外界环境直接改变动物的学说 如 法 拉马克拉马克 Lamarck 1744 1829 的用进废退学说 如苏格兰地质学家赖尔的地质渐变论 三 达尔文的生物进化论 达尔文 1809年 1882年 英国生物学家 1859年出版了 物种起源 包括两部分内容 一 前人如布丰和拉马克的一些观点 如变异和遗传 二 达尔文自己创造的理论 自然选择 和一些经过修改和发展的概念 主要为性状分 歧 种形成与灭绝和系统树 达尔文进化学说是一个综合学说 其核心为自然选择自然选择 变异是自然选择 的材料 过度繁殖提供了自然选择 的必要性和可能性 生存斗争是自然选择 实现的手段 适者生存是自然选