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1、第5节 遗传与进化自然选择学说达尔文的进化论的核心内容是:自然选择的基础是:生存斗争遗传变异自然选择的动力是:自然选择的结果是: 适者生存生存斗争遗传变异适者生存过度繁殖俗语说：“种瓜得瓜，种豆得豆”，说的是什么意思呢？又有什么科学含义？另我们还听过“一母生九子，连母十个样”，又有什么科学含义呢？陈佩斯房祖名谢庭锋谁是俺们的爹? 太好了谢谢!你是怎么知道的呀?性状：指生物体所表现的性状：指生物体所表现的形态特征形态特征和和生理特性生理特性。比如：豌豆的高茎和矮茎 猫的毛色白、黑、黄等 人的高矮胖瘦什么是遗传? 生物体通过生殖产生子代,子代和亲代、子代和子代之间的性状都很相似，这种现象称为遗传(
2、heredity) .如：“种瓜得瓜，种豆得豆”。他们完全一样吗？什么是变异? 子代与亲代及子代不同个体间的性状差异叫变异（variation）如：“一母生九子，连母十个样”。活动 P25 人体的性状有许多种,请根据下表观察你自己的具体性状,并与其他同学交流,看看表中所列的8种性状完全相同的在我们班有几个人。遗传和变异 都是普遍存在的生命现象。为什么生物体会表现出亲子代性状相似的遗传现象呢？ 探索遗传的秘密: 17世纪时，有学者认为在人的精子和卵细胞中有父母性状的缩影，使得由受精卵发育成的子代个体具备了双亲的遗传性状。那生物究竟靠什么来遗传？科学家究竟发现了什么？人的生殖和发育过程 从生殖发育
3、的过程看，联系父母与子女的结构是从生殖发育的过程看，联系父母与子女的结构是生殖细胞。所以，我们可以说父母的性状是通过生生殖细胞。所以，我们可以说父母的性状是通过生殖细胞殖细胞卵细胞和精子传给后代的。同样，各种卵细胞和精子传给后代的。同样，各种生物也是通过生殖细胞把性状传给后代的。生物也是通过生殖细胞把性状传给后代的。问题：一个小小的生殖细胞为什么可以决定后问题：一个小小的生殖细胞为什么可以决定后代具有什么性状？代具有什么性状？我们必须研究细胞内部的结构和细胞所含有的我们必须研究细胞内部的结构和细胞所含有的物质。物质。1 1、A A、B B、C C羊各提供了羊各提供了什么？什么？2 2、多莉像谁
4、、多莉像谁？说明了什？说明了什么？么？3 3、细胞的遗、细胞的遗传信息在哪传信息在哪里？里？A A：去核细胞：去核细胞B B：细胞核：细胞核C C：子宫：子宫B羊细胞核多莉的诞生过程图解 科学家在研究细胞时发现细胞核中有一种物质，这种物质很容易科学家在研究细胞时发现细胞核中有一种物质，这种物质很容易被碱性染料染被碱性染料染成深色成深色，因此，就将这种物质称为，因此，就将这种物质称为染色体染色体。科学家们发现在生物体传宗接代的过程科学家们发现在生物体传宗接代的过程中，亲代与子代生物体细胞内的染色体数量和种类却保持着高度的稳定性，同一物中，亲代与子代生物体细胞内的染色体数量和种类却保持着高度的稳定
5、性，同一物种的不同生物个体间，细胞中染色体的数量和种类几乎完全相同，性状也很相似；种的不同生物个体间，细胞中染色体的数量和种类几乎完全相同，性状也很相似；不同物种的生物个体间，细胞中染色体的数量和种类有一定的差异，性状也有较大不同物种的生物个体间，细胞中染色体的数量和种类有一定的差异，性状也有较大的差异。的差异。染色体证实推测：同卵双生，外貌酷似推测：染色体与生物遗传现象有关染色体的组成：染色体主要由两种物质组成：蛋白质和脱氧核糖核酸（简称DNA）。DNA对生物性状起着决定作用，是主要的遗传物质。沃森沃森美国生物学家美国生物学家 克里克克里克英国生物学家英国生物学家 1953年他共同提出了DN
6、A分子的双螺旋结构模型。1962年，克里克和沃森因其在DNA分子双螺旋结构的发现，以及在揭开生物遗传信息秘密方面所作的贡献，而被授予诺贝尔生理学或医学奖。双螺旋结构磷酸脱氧核糖碱基脱氧核苷酸由成百上千的四种脱氧核苷酸聚合而成的两条长链由成百上千的四种脱氧核苷酸聚合而成的两条长链稳定性稳定性 多样性多样性 特异性特异性DNA的结构 外侧外侧: :磷酸和脱氧核糖交替排列磷酸和脱氧核糖交替排列, ,构成基本骨架构成基本骨架内侧内侧: :两链的碱基配对而成的碱基对两链的碱基配对而成的碱基对化学化学结构结构空间空间结构结构碱基互补配对原则碱基互补配对原则:A-T,G-C:A-T,G-C结构特点结构特点规
7、则的双螺旋结构规则的双螺旋结构基本组基本组成单位成单位脱氧脱氧核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸含氮碱基含氮碱基A AT TC CG G精子或卵子的细胞核染色体由DNA和蛋白质组成DNA上起遗传作用的片段基因染色体是遗传物质的载体基因是DNA上起遗传作用的片段DNA是遗传物质基因：是有遗传效应的基因：是有遗传效应的DNADNA片段，是决定生物片段，是决定生物性状的基本单位。性状的基本单位。 DNA DNA：是主要的遗传物质，它具有储存遗传：是主要的遗传物质，它具有储存遗传信息和传递遗传信息的功能。信息和传递遗传信息的功能。染色体、染色体、DNADNA、基因三者的关系：染色体是、基因三者的关系
8、：染色体是DNADNA的载体，也是染色体是基因的载的载体，也是染色体是基因的载体。基因在染色体上呈直线排列。每一条染色体只含有一个体。基因在染色体上呈直线排列。每一条染色体只含有一个DNADNA分子，每个分子，每个DNADNA分子上有很多个基因，每个基因中又含有成百上千个脱氧核苷酸。分子上有很多个基因，每个基因中又含有成百上千个脱氧核苷酸。人类体细胞中有23对染色体男性女性X YX YX XX X数一数我们有多少染色体?比一比男女染色体一样吗?父母精子卵细胞受精卵子女受精受精发发育育（2323对对）（2323对对）（2323对对）（2323条）条）（2323条）条）（2323对对）在生殖发育过
9、程中，体细胞与生殖细胞中的在生殖发育过程中，体细胞与生殖细胞中的染色体数目是怎样变化的？染色体数目是怎样变化的？生物的性状是通过生殖细胞遗传给后代的。生物的性状是通过生殖细胞遗传给后代的。 同样是受精卵,为什么后来有的发育成雌性个体,有的发育成雄性个体?XXXYXXXY生男生女的秘密?母亲父亲XXY50%50%生物生物染色体数目染色体数目体体细胞胞生殖生殖细胞胞人人46条条（23对）23条条牛牛30条条（15对）15条条水稻水稻24条条（12对）12条条玉米玉米20条条（10对）10条条你能找出什么规律吗?同一物种细胞中染色体的形态结构和数目是相对稳定的，不同生物染色体往往不同。 生物个体能通
10、过精子或卵子将自身的部分基因传给子代，从而使子代具有与双亲生物个体能通过精子或卵子将自身的部分基因传给子代，从而使子代具有与双亲相似的性状。相似的性状。 生物体的基因可以改变吗？生物体的基因可以改变吗？ 由于温度的急剧变化、或其它物理、化学因素的影响，由于温度的急剧变化、或其它物理、化学因素的影响，DNADNA分子复制时可能分子复制时可能发生碱基配对错误，导致复制差错。发生碱基配对错误，导致复制差错。 DNA DNA复制差错会造成遗传信息的改变，造成可遗传的变异。复制差错会造成遗传信息的改变，造成可遗传的变异。科学家们研究发现，生物体的基因是可以改变的，而基因的变异往往会导致生物性状的变化。白
11、化病白化病患者不能合成黑色素，白化病患者不能合成黑色素，就是由于细胞内控制黑色素合成的就是由于细胞内控制黑色素合成的基因发生变异而引起的。基因发生变异而引起的。基因基因具有具有稳定性稳定性存在存在变异变异基因基因变变异异生物性状生物性状变变化化遗传物质如何传递?使生物的种族得以稳定。生物遗传与变异对生物来说有何意义？遗传是生物发展进化的内动力。变异 DNA基因细胞细胞核染色体 蛋白质遗传物质什么是遗传? 生物体通过生殖产生子代,子代和亲代、子代和子代之间的性状都很相似，这种现象称为遗传(heredity) .如：“种瓜得瓜，种豆得豆”。什么是变异? 子代与亲代及子代不同个体间的性状差异叫变异（
12、variation）如：“一母生九子，连母十个样”。 DNA基因细胞细胞核染色体 蛋白质遗传物质使生物的种族得以稳定。生物遗传与变异对生物来说有何意义？遗传是生物发展进化的内动力。变异 20世纪20年代后，人们开始从基因角度上来解释生物进化的原因，使达尔文的进化论不断被修正、被改造。从基因水平解释生物进化的原因进化理论的发展亲代并不是直接把性状传给子代，而只是把基因遗传给子代，再由基因使亲代亲代并不是直接把性状传给子代，而只是把基因遗传给子代，再由基因使亲代的性状在子代身上得到表现。的性状在子代身上得到表现。生物群体中不同基因传递给子代的机会是有差异的，有些基因所控制的性状对生物群体中不同基因
13、传递给子代的机会是有差异的，有些基因所控制的性状对环境的适应能力强，则这些基因在子代的生物群体中会越来越多；反之，某些基因环境的适应能力强，则这些基因在子代的生物群体中会越来越多；反之，某些基因所控制的生物性状对环境的适应能力弱，则这些基因在子代的生物群体中会越来越所控制的生物性状对环境的适应能力弱，则这些基因在子代的生物群体中会越来越少。少。基因的“自然选择”人类基因组计划生命科学的巨大工程人类只有一个基因组，大约有人类只有一个基因组，大约有3-43-4万个基因。人类万个基因。人类基因组计划是美国科学家于基因组计划是美国科学家于19851985年率先提出的，旨在阐年率先提出的，旨在阐明人类基
14、因组明人类基因组3232亿个碱基对的序列，发现人类基因并搞亿个碱基对的序列，发现人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在类第一次在分子水平分子水平上全面地认识自我。计划于上全面地认识自我。计划于19901990年年正式启动，这一价值正式启动，这一价值3030亿美元的计划的目标是，为亿美元的计划的目标是，为3232亿亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行
15、的方式画出从北京到上海的路线图，并标就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。 20012001年年2 2月月1212日美、英、德、俄、日、中国向全世界公布完成了人类基因核日美、英、德、俄、日、中国向全世界公布完成了人类基因核苷酸物理图谱测定。苷酸物理图谱测定。31.64731.647亿个核苷酸亿个核苷酸, ,3-43-4万个基因万个基因, ,2%2%的基因与蛋白质合成有关。的基因与蛋白质合成有关。人类基因组计划基因研究大事记p1990年10月，国际人类基因组计划启动。p1999年9月，中国获
16、准加入人类基因组计划。p1999年12月1日，人类首次成功地完成人体染色体基因完整排序的测试。p2000年4月底，中国科学家完成1人类基因组的工作框架图。p2000年5月8日，由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组宣布，他们已基本完成了人体第二十一对染色体的测序工作。p2000年6月26日，科学家公布人类基因组工作草图。p2001年2月12日，人类基因组图谱及初步分析结果首次公布。 有助于揭开人类进化之谜；揭开人类生物学之谜；疾病、遗传病诊断、有助于揭开人类进化之谜；揭开人类生物学之谜；疾病、遗传病诊断、治疗；药物开发等治疗；药物开发等人类基因组计划能给我们带来什么问题？人类基因组计划能给我
17、们带来什么问题？人类基因组计划有什么意义？人类基因组计划有什么意义？社会问题、经济问题社会问题、经济问题, ,以及更重要的法律、伦理问题的研究。以及更重要的法律、伦理问题的研究。. . 育种的目的: 改良动物、植物的遗传性状育种方法:人工选择、杂交育种育种的应用:杂交玉米、杂交水稻、骡骡63条马32对驴31对杂种优势 杂种的生命力比双亲强的现象,叫杂种优势。杂交水稻之父袁隆平人们设想用一些优良的基因组合起来，创造出一些具有优良性状的新人们设想用一些优良的基因组合起来，创造出一些具有优良性状的新生物。这种完全按照人的意愿重新组合基因的技术叫基因工程（生物。这种完全按照人的意愿重新组合基因的技术叫
18、基因工程（genetic genetic engineeringengineering）。）。基因工程这是在这是在DNADNA分子水平上进行设计施工的。分子水平上进行设计施工的。 新兴的基因工程提供了一种更直接改造动物、植物遗传物质的技术。新兴的基因工程提供了一种更直接改造动物、植物遗传物质的技术。如，转基因技术。如，转基因技术。培育转基因鼠的过程培育转基因鼠的过程卵核中讨论： 你赞成利用基因工程进行人类自身的遗传改良吗？为什么？转基因生物转基因生物保持生物生命特征的物质是细胞核中的基因保持生物生命特征的物质是细胞核中的基因(DNA)(DNA)。所谓转基因生物，即为了达到特定的目的而将所谓转基
19、因生物，即为了达到特定的目的而将DNADNA进进行人为改造的生物。通常的做法是提取某生物具有行人为改造的生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能（如抗病虫害、增加营养成分）的基因片特殊功能（如抗病虫害、增加营养成分）的基因片断，通过基因技术加入到目标生物当中。断，通过基因技术加入到目标生物当中。转基因食品转基因食品转基因食品就是移动动植物的基因并加以改变，制转基因食品就是移动动植物的基因并加以改变，制造出具备新特征的食品种类。人们可以用鲜鱼的基造出具备新特征的食品种类。人们可以用鲜鱼的基因帮助西红柿、草莓等普通植物来抵御寒冷；把某因帮助西红柿、草莓等普通植物来抵御寒冷；把某些细菌的基因接入玉米
20、、大豆的植株中，就可以更些细菌的基因接入玉米、大豆的植株中，就可以更好地保护它们不受害虫的侵袭。而以这些转基因生好地保护它们不受害虫的侵袭。而以这些转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。物为原料加工生产的食品就是转基因食品。由于遗传物质（DNA、基因或染色体）发生变化而引起的疾病。遗传病目前，已经了解的人类遗传病有4000余种，如先天性愚型、白化病、色盲、血友病等。其中一些遗传病直接影响患者的正常生活，甚至造成死亡。遗传病由于人体内的DNA、基因或染色体发生变化而引起的疾病。先天愚型(第21号染色体多了一条引起)苯丙酮尿症患者 软骨发育不全患儿 抗维生素D佝偻病患者 白化病 猫叫综合症
21、 白化病 进行性肌营养不良 并指 21三体综合症患者各种遗传病患者优生学运用遗传学的原理和方法，防止有明显缺陷的婴儿出生，以改善人口质量。禁止近亲结婚近亲结婚所生子女遗传病患病率较高。直系血亲和三代之内的旁系血亲属于近亲。直系血亲：指从自己算起，向上推数三代和向下推数三代。旁系血亲：指与祖父母（外祖父母）同源而生的除直系亲属以外的其他亲属。 直系血亲和三代之内的旁系血亲属于近亲。 禁止近亲结婚，近亲结婚遗传病患病率高。祖父外祖母祖母外祖父伯 叔 姑 父母舅姨堂兄弟堂兄弟姐妹姐妹姑表兄姑表兄弟姐妹弟姐妹兄兄弟弟姐姐妹妹舅表兄舅表兄弟姐妹弟姐妹姨表兄姨表兄弟姐妹弟姐妹本人事例 和表妹爱玛生育六个子女，三个中途夭折，三个终生不育。达尔文课堂练习1、生物的遗传和变异现象产生在（ ） A . 生长中 B . 发育中 C . 生殖中 D . 运动中C2、下列所述中，控制生物体性状的是( ) A.细胞核 B.染色体C.基因 D.以上三项都是C3、下列关于染色体、下列关于染色体、DNA、基因三者之、基因三者之间的关系中，正确的是（间的关系中，正确的是（ ） 、 、染色体基因DNA染色体DNA基因基因DNA染色体基因染色体DNAB4、若一个体细胞有16条染色体，经过三次连续的细胞分裂，产生8个第三代子细胞，那么第三代子细胞中的染色体数目是( ) A. 16条 B. 8条 C. 4条 D. 2条A
