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普通遗传学:第14章 群体遗传与进化

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  • 卖家[上传人]:枫**
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  • 上传时间:2024-08-25
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    • 1、第14章 群体遗传与进化第一节第一节 群体的遗传平衡群体的遗传平衡第二节第二节 改变基因平衡的因素改变基因平衡的因素第三节第三节 生命的起源与生物进化论生命的起源与生物进化论第四节第四节 物种的形成物种的形成Frog重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l论述:论述:l十八、十八、20在人类中,大约在人类中,大约12个男人中有一个为红绿色盲个男人中有一个为红绿色盲患者。色盲是由于性连锁隐性基因引起的。问:患者。色盲是由于性连锁隐性基因引起的。问:a. 在女人在女人中色盲的比例是多少?中色盲的比例是多少?b. 整个群体中色盲女人的比例为多整个群体中色盲女人的比例为多少?少?重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l论述:论述:l十八、十八、20在人类中,大约在人类中,大约12个男人中有一个为红绿色盲个男人中有一个为红绿色盲患者。色盲是由于性连锁隐性基因引起的。问:患者。色盲是由于性连锁隐性基因引起的。问:a. 在女人在女人中色盲的比例是多少?中色盲的比例是多少?b. 整个群体中色盲女人的比例为多整个群体中色盲女人的比例为多少?少?遗传与进化遗传与进化

      2、第一节第一节 群体的遗传平衡群体的遗传平衡群体遗传学群体遗传学(population genetics): 研究研究群体的群体的遗传结构遗传结构及其及其变化规律变化规律的遗传学分的遗传学分支学科支学科遗传学、进化论中的遗传学、进化论中的群体、种群、孟德群体、种群、孟德尔群体尔群体有相互交配关系、能自由进行有相互交配关系、能自由进行基因交流的同种生物个体的总和。基因交流的同种生物个体的总和。基因库基因库: 一个群体内全部个体共有的全部一个群体内全部个体共有的全部基因称为基因称为基因库基因库。 基因型频率基因型频率(genotype frequency):):一个群一个群体内某种特定基因型所占的比例。体内某种特定基因型所占的比例。 基因频率基因频率(gene frequency):一个群体内某特一个群体内某特定基因座定基因座(locus)上某种等位基因占该座位等上某种等位基因占该座位等位基因总数的比例,位基因总数的比例,基因型频率与基因频率都是用来描述群体遗基因型频率与基因频率都是用来描述群体遗传结构传结构(性质性质)的重要参数。的重要参数。从群体水平看从群体水平看:生:生物群体进化就表现

      3、为基因频率的变化,也就是物群体进化就表现为基因频率的变化,也就是群体配子类型和比例变化群体配子类型和比例变化(对一个基因座位而对一个基因座位而言言),所以,所以基因频率是群体性质的决定因素。基因频率是群体性质的决定因素。基因型频率基因型频率与与基因频率基因频率如:某一基因位点有如:某一基因位点有2个等位基因个等位基因A和和a基因型基因型: AA, Aa, aa个体数个体数: ND, NH, NR N=ND+NH+NR频频 率率: D, H, R ND NH NR D = H = R = N N NA的数目的数目: 2ND+NHa 的数目的数目: 2NR+NH 2ND+NH 2NR+NH p= =D+1/2H q= =R+ 1/2H 2N 2N遗传平衡定律遗传平衡定律 Hardy与与Weinberg(1908)分别推导出随机交分别推导出随机交配群体的基因频率、基因型频率变化规律配群体的基因频率、基因型频率变化规律遗传平衡定律遗传平衡定律(哈德哈德-温伯格定律温伯格定律):在随机交配的大群体中,如果没有其他因素在随机交配的大群体中,如果没有其他因素干扰,群体将是一个平衡群体;干扰,群体将是

      4、一个平衡群体;在任何一个大群体内,不论其等位基因频率在任何一个大群体内,不论其等位基因频率和基因型频率如何,只要一代的随机交配,这和基因型频率如何,只要一代的随机交配,这个群体就可达到平衡。个群体就可达到平衡。 群体处于平衡状态时:各代基因频率保持不群体处于平衡状态时:各代基因频率保持不变,且基因频率与基因型频率间关系为:变,且基因频率与基因型频率间关系为:D=p2,H=2pq,R=q2。第二节 改变基因平衡的因素一、突变二、选择三、遗传漂变(又称遗传漂移)四、迁移第二节第二节 改变基因平衡的因素改变基因平衡的因素 一、突变一、突变 u A a p v q 如果某一世代如果某一世代a=q, 则则A=p=1-q(1)平衡时,)平衡时,qv = (1-q)u(2)未平衡时)未平衡时, p =qv - pu (3)若)若Aa的突变不受其他因素的阻碍,的突变不受其他因素的阻碍, 则该群体最后将达到纯合性的则该群体最后将达到纯合性的a二、选择二、选择1、淘汰显性性状能够迅速改变基因频率、淘汰显性性状能够迅速改变基因频率2、淘淘汰汰隐隐性性性性状状,改改变变等等位位基基因因频频率率的的速速度度就就

      5、慢了慢了三、遗传漂变三、遗传漂变在一个小群体中,由于个体间不能充分随机交配,在一个小群体中,由于个体间不能充分随机交配,因而基因不能达到完全自由分离和组合,使等位因而基因不能达到完全自由分离和组合,使等位基因频率产生偏差,即导致抽样误差,叫做基因频率产生偏差,即导致抽样误差,叫做随机随机遗传漂变遗传漂变,或叫,或叫遗传漂变遗传漂变。一个群体愈小,遗传漂变作用愈大;当群体很大一个群体愈小,遗传漂变作用愈大;当群体很大时时, 个体间容易达到充分随机交配个体间容易达到充分随机交配,遗传漂变的作遗传漂变的作用就消失了。用就消失了。四四、迁移、迁移设在一个大群体内设在一个大群体内, 每代有一部分个体新迁入每代有一部分个体新迁入,其迁入率为其迁入率为m, 则则1-m是原有个体的比率是原有个体的比率.令迁入令迁入个体某一等位基因的频率是个体某一等位基因的频率是qm, 原来个体所具原来个体所具有同一等位基因的频率是有同一等位基因的频率是qo, 二者混杂后群体内二者混杂后群体内等位基因的频率等位基因的频率q1将是将是:q1 = mqm + (1-m)qo = m(qm-qo) + qo一代迁入所引起的等

      6、位基因频率的变化一代迁入所引起的等位基因频率的变化q则为则为:q = q1-qo = m(qm-qo)第三节第三节 生命的起源与生物进化论生命的起源与生物进化论地球生命的起源是一个长达约地球生命的起源是一个长达约35亿年的历史,亿年的历史,经历了以下历程:经历了以下历程:有机物质与非细胞生命形式形成;有机物质与非细胞生命形式形成;非细胞生物非细胞生物细胞生物;细胞生物;原核细胞原核细胞真核细胞、单细胞生物真核细胞、单细胞生物多细多细胞生物;胞生物;水生生物水生生物陆生生物;陆生生物;高等生物的形成与动植物分化。高等生物的形成与动植物分化。生命现象有四个最基本的特征:生命现象有四个最基本的特征:生长生长、生殖生殖、新陈代谢新陈代谢与与适应性适应性第三节第三节 生命的起源与生物进化论生命的起源与生物进化论进化综合理论进化综合理论的主要观点的主要观点群体是生物进化的群体是生物进化的基本单位基本单位,进化就是群体遗传结,进化就是群体遗传结构构(基因频率基因频率)的改变;的改变;基因突变基因突变是偶然的、与环境无必然联系;是偶然的、与环境无必然联系;突变、基因重组、选择和隔离是生物进化和物种形突

      7、变、基因重组、选择和隔离是生物进化和物种形成的成的基本环节基本环节;自然选择自然选择是连接物种基因库和环境的纽带,自动地是连接物种基因库和环境的纽带,自动地调节突变与环境的相互关系,把突变偶然性纳入进化调节突变与环境的相互关系,把突变偶然性纳入进化必然性的轨道,产生必然性的轨道,产生适应与进化适应与进化。自然选择存在自然选择存在多种机制和模式多种机制和模式,并从群体水平与分,并从群体水平与分子水平进行了阐述子水平进行了阐述。第三节第三节 生命的起源与生物进化论生命的起源与生物进化论分子水平的进化分子水平的进化的的中性学说中性学说分子水平研究发现生物基因组中存在分子水平研究发现生物基因组中存在中性基因中性基因变变异:异:不同等位基因间碱基序列存在差异,但无表型不同等位基因间碱基序列存在差异,但无表型选择作用。选择作用。中性基因频率改变不是中性基因频率改变不是选择压选择压引起,而引起,而主要是由主要是由遗传漂变遗传漂变引起。引起。中性基因可能有以下几种情况:中性基因可能有以下几种情况:氨基酸序列改变、性状变异,但无选择意义氨基酸序列改变、性状变异,但无选择意义 (中性性状中性性状);氨基酸

      8、序列改变,但蛋白质功能不发生改变氨基酸序列改变,但蛋白质功能不发生改变 (中性突变中性突变);氨基酸序列不改变氨基酸序列不改变 (同义突变同义突变)。原原始始人人的的进进化化人猿分手,屈指仅数百万年!人猿分手,屈指仅数百万年!第四节第四节 物种的形成物种的形成一、物种的概念一、物种的概念物种物种是具有一定形态和生理特征、分布在一定区域内是具有一定形态和生理特征、分布在一定区域内的生物类群,是生物分类的基本单元,也是生物繁殖和的生物类群,是生物分类的基本单元,也是生物繁殖和进化的基本单元。进化的基本单元。判断不同的变种或居群间差异是否成为不同物种,也判断不同的变种或居群间差异是否成为不同物种,也即界定物种的主要标准是:是否存在即界定物种的主要标准是:是否存在生殖隔离生殖隔离、能否进、能否进行相互杂交。行相互杂交。这一标准最初是由林耐这一标准最初是由林耐(Carl von Linne, 1707-1778)所确立的;所确立的; 同种同种的个体间可以交配产生后代,进行基因交流从的个体间可以交配产生后代,进行基因交流从而消除群体间的遗传结构差异;而消除群体间的遗传结构差异; 不同物种不同物种的

      9、个体则不能交配或交配后不能产生有生的个体则不能交配或交配后不能产生有生殖力的后代,因此不能进行基因交流。殖力的后代,因此不能进行基因交流。二、隔离与物种形成二、隔离与物种形成隔离隔离在生物进化尤其是新物种的形成过程中在生物进化尤其是新物种的形成过程中占有重要的地位。占有重要的地位。来自同一物种来自同一物种(遗传结构相同遗传结构相同)的不同居群,的不同居群,如果形成了某种形式的隔离,居群间不能进如果形成了某种形式的隔离,居群间不能进行基因交流、群体遗传结构差异逐渐增大,行基因交流、群体遗传结构差异逐渐增大,最终产生最终产生生殖隔离生殖隔离;首先形成不同亚种,最首先形成不同亚种,最后形成不同物种后形成不同物种。群体内或群体间即使存在遗传结构差异,群体内或群体间即使存在遗传结构差异,如果如果没有隔离没有隔离,随机交配将消除差异,而不随机交配将消除差异,而不会歧化形成新的物种。会歧化形成新的物种。三、物种形成的方式三、物种形成的方式渐变式:渐变式:在一个长时间内旧的物种逐渐演变形成新在一个长时间内旧的物种逐渐演变形成新的物种,的物种,是物种形成的主要形式是物种形成的主要形式。也是自然选择学说所

      10、描述的新物种形成方式。也是自然选择学说所描述的新物种形成方式。爆发式:爆发式:短期内以飞跃形式形成新的物种,往往没短期内以飞跃形式形成新的物种,往往没有复杂的中间亚种阶段。有复杂的中间亚种阶段。主要在高等植物普主要在高等植物普遍存在。遍存在。渐变式渐变式继承式继承式一个物种在各种改变基因频率因素一个物种在各种改变基因频率因素(突变、选择突变、选择等等)作用下,变异累积导致群体遗传结构改变,经作用下,变异累积导致群体遗传结构改变,经过一系列中间类型过一系列中间类型过渡过渡为新物种。为新物种。(无需隔离作用无需隔离作用)分化式分化式一个物种在一个物种在变异累积变异累积和和隔离隔离(地理隔离与生态隔地理隔离与生态隔离离)共同作用下,先形成两个或两个以上的地理亚共同作用下,先形成两个或两个以上的地理亚种或生态亚种;种或生态亚种;亚种间遗传结构进一步分化形成亚种间遗传结构进一步分化形成生殖隔离生殖隔离,从,从而分化形成两个或两个以上的新物种。而分化形成两个或两个以上的新物种。(需要隔离需要隔离作用作用)爆发式爆发式新物种的爆发形成机制:新物种的爆发形成机制:突变突变:一系列大突变相继产生。一系列

      11、大突变相继产生。染色体结构变异染色体结构变异:倒位与易位。倒位与易位。染色体数目变异染色体数目变异:同源多倍体化;同源多倍体化;远缘杂种染色体数目加倍。远缘杂种染色体数目加倍。重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l遗传学所说的群体是指个体间有遗传学所说的群体是指个体间有 相互交配相互交配 关系的集合体,也称关系的集合体,也称 孟德尔群体孟德尔群体 。l一个群体愈大,遗传漂移的程度愈一个群体愈大,遗传漂移的程度愈 小小 ,当,当群体很大时,遗传漂移的作用群体很大时,遗传漂移的作用 就消失了就消失了 。l影响生物群体基因频率的因素有影响生物群体基因频率的因素有 、 、 和和 。重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l在一个大群体中,只要进行随机交配,那么在一个大群体中,只要进行随机交配,那么该群体就可以达到平衡。(该群体就可以达到平衡。(14)l一个一个AA的群体,每代都有含的群体,每代都有含a的花粉散落进的花粉散落进来。经过若干代后,来。经过若干代后,aa出现的频率为出现的频率为0.04。那么被迁入后群体的混杂度就是那么被迁入后群体的混杂度就是4

      12、%(14)l由于抽样留种所造成的误差,改变了原群体由于抽样留种所造成的误差,改变了原群体的基因频率,这是遗传漂变(的基因频率,这是遗传漂变(14)l渐变式形成物种的方式是先形成亚种,然后渐变式形成物种的方式是先形成亚种,然后进一步逐渐累积变异而形成新种。(进一步逐渐累积变异而形成新种。(14)l79;80;重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l78. 基因型频率:基因型频率:一个群体内某种特定基因型一个群体内某种特定基因型所占的比例。所占的比例。l79. 基因频率:基因频率:一个群体内某特定基因座上某一个群体内某特定基因座上某种等位基因占该座位等位基因总数的比例。种等位基因占该座位等位基因总数的比例。l80. 物种:物种:是具有一定形态和生理特征、分布是具有一定形态和生理特征、分布在一定区域内的生物类群,是生物分类的基在一定区域内的生物类群,是生物分类的基本单元,也是生物繁殖和进化的基本单元。本单元,也是生物繁殖和进化的基本单元。重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l在随机交配的种群里,品种的典型性能保持在随机交配的种群里,品种的典型性能保持代代相传原因。代代相传原因。 答:根据哈德一魏伯格定律(答:根据哈德一魏伯格定律(1分),在一个分),在一个随机交配的平衡群体中,各代的基因频率和随机交配的平衡群体中,各代的基因频率和基因型频率保持不变(基因型频率保持不变(2分),因此,品种的分),因此,品种的典型性能代代相传不变(典型性能代代相传不变(1分)。分)。 l导致群体基因频率改变的原因。导致群体基因频率改变的原因。重点内容重点内容 16. 第十六章群体遗传第十六章群体遗传l论述:论述:l十八、十八、20在人类中,大约在人类中,大约12个男人中有一个为红绿色盲个男人中有一个为红绿色盲患者。色盲是由于性连锁隐性基因引起的。问:患者。色盲是由于性连锁隐性基因引起的。问:a. 在女人在女人中色盲的比例是多少?中色盲的比例是多少?b. 整个群体中色盲女人的比例为多整个群体中色盲女人的比例为多少?少?

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