高中生物竞赛辅导资料:第5章 遗传学与进化
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【关键字】生物第五章遗传学与进化[考点解读]遗传是指生物繁殖过程中,亲代与子代在各方面的相似现象;而变异一般指亲代与子代之间,以及子代个体之间的性状差异。
遗传与变异是生物界的共同特征,它们之间是辩证统一的。
生物如果没有遗传,就是产生了变异也不能传递下去,变异不能积累,那么变异就失去了意义。
所以说,遗传与变异是生物退化的内因,但遗传是相对的、保守的,而变异则是绝对的、发展的。
本章内容主要包括有变异(突变和渐变),孟德尔遗传(一对基因杂交、两对基因杂交、多对基因杂交),多等位性、重组、伴性遗传,哈迪-温伯格定律,退化的机制(突变、自然选择、生殖分离、适应、适合)。
根据IB0考纲细目和近年来试题的要求,以下从知识条目和能力要求两方面定出具体目标@第一节变异遗传物质本身发生质的变化,从而导致生物性状改变,称为变异。
广义上的变异可以分为染色体畸变(包括染色体结构和数目的改变)和基因(DNA和RNA)突变。
狭义的变异单指基因突变。
一、染色体畸变染色体畸变是指生物细胞的染色体结构和数目发生改变,从而引起生物的变异。
染色体畸变包括染色体结构变异和染色体数目变异两种类型。
1.染色体结构变异染色体结构变异通常分为四种类型:缺失、重复、倒位和易位。
(1)缺失一个染色体一臂发生两处断裂,中间部分丢失,然后断裂处愈合,形成缺失。
缺失在光学显微镜下可以观察,缺失杂合体在减数分裂时,同源染色体相互配对,由于一条染色体缺少一个片段,同源染色体相应部分无法配对,拱了起来形成弧状的缺失圈。
当然,如果缺失部分发生在端部就没有这种缺失圈(图)。
缺失的一段中如果含有严重影响生物体正常生活力的因子,或者缺失的部分太大,个体通常死亡。
如果缺失部分对生活力的影响不严重,个体能存活,会出现拟显性现象。
例如,—一对同源染色体上分别含有等位基因A和a,A是显性基因,a是隐性基因。
如果发生包括A在内的片段丢失,由于没有显性基因的掩盖,于是表现出假显性性状。
高中生物专题复习《遗传变异和进化》教案一、教学目标:1. 理解遗传、变异的概念及它们在生物进化中的作用。
2. 掌握基因突变、基因重组、染色体变异等可遗传变异的类型及其实例。
3. 掌握自然选择和人工选择在生物进化中的作用。
4. 能够运用所学的知识解释生物进化的相关实例。
二、教学重点与难点:1. 重点:遗传、变异的概念及类型,自然选择和人工选择在生物进化中的作用。
2. 难点:基因突变、基因重组、染色体变异等可遗传变异的类型及实例,生物进化的证据。
三、教学方法:1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生主动思考、探究。
2. 使用多媒体课件,辅助讲解抽象的概念。
3. 结合生活实例,让学生更好地理解和运用所学知识。
四、教学过程:1. 导入:通过提问方式引导学生回顾遗传、变异的概念,为新课的学习做好铺垫。
2. 遗传与变异:讲解遗传、变异的概念,举例说明遗传和变异在生物界中的普遍性。
3. 可遗传变异的类型:介绍基因突变、基因重组、染色体变异等可遗传变异的类型,结合实例进行分析。
4. 生物进化:讲解自然选择和人工选择在生物进化中的作用,引导学生理解生物进化的内在机制。
5. 课堂小结:对本节课的主要内容进行总结,强调重点知识点。
五、课后作业:1. 复习本节课的知识点,整理笔记。
2. 完成课后练习题,巩固所学知识。
3. 收集生物进化的相关实例,下节课进行分享。
六、教学拓展:1. 探讨现代生物进化理论的主要内容,如种群遗传学、分子进化等。
2. 介绍我国生物进化研究的重要成果,如澄江生物群、大熊猫演化等。
3. 分析生物进化在农业、医药等领域的应用,如杂交育种、疫苗研发等。
七、课堂互动:1. 学生分组讨论:遗传变异在生物进化中的作用。
2. 案例分析:自然选择与人工选择在现实生活中的应用。
3. 生物进化辩论赛:正反双方就生物进化是否有利于物种生存展开辩论。
八、教学评估:1. 课后练习题:检验学生对遗传变异和进化知识的理解和运用。
高中生物遗传与进化生物遗传与进化是高中生物学中重要的内容之一。
通过对遗传与进化的学习,可以帮助我们更好地了解生物的起源、演化以及种群遗传的规律等方面的知识。
本文将从遗传与进化的基本概念开始,逐步展开具体的内容。
1. 遗传与进化的基本概念遗传是指物种的后代获得原始物种遗传信息的过程,是生物多样性的基础。
遗传的基本单位是基因,而基因是决定生物性状的分子遗传物质。
进化是指物种在环境变化下逐渐发生的遗传、变异和适应等过程。
进化的基本单位是群体或种群。
2. 遗传的规律遗传的规律包括孟德尔遗传规律、染色体遗传和基因突变等。
(1)孟德尔遗传规律:通过对豌豆的研究,孟德尔提出了遗传的基本规律,即显性和隐性基因的分离与再组合。
(2)染色体遗传:染色体是遗传信息的携带者,遗传物质位于染色体上。
染色体的结构和数量变化会引起遗传效应的变化。
(3)基因突变:基因突变是遗传信息在基因水平上的突变,包括点突变、染色体结构变异等。
3. 进化的机制进化的机制主要包括自然选择、突变、基因漂变和基因流动等。
(1)自然选择:自然选择是指适应环境的个体更容易生存和繁殖,从而使适应性状在种群中频率逐渐增加。
(2)突变:突变是新的遗传变异的产生,是进化中的重要机制之一。
突变可以是有利的、不利的或中性的。
(3)基因漂变:基因漂变是种群规模变小或隔离导致的随机遗传漂变,对遗传多样性的维持和增加有重要影响。
(4)基因流动:基因流动是指不同种群之间基因交换的现象,可以增加种群的遗传变异程度。
4. 遗传与进化的应用遗传与进化的研究在生物学和医学等领域具有广泛的应用价值。
(1)种质资源保护与利用:通过了解物种的遗传背景和进化历史,可以有效地保护和利用各种生物资源。
(2)疾病防治:通过遗传与进化的研究,可以深入了解疾病的遗传机制,从而提高疾病的预防和治疗水平。
(3)物种保护与恢复:通过遗传与进化的研究,可以了解物种的适应性和种群的遗传状况,为物种的保护和恢复提供科学依据。
高中生物遗传与进化核心知识生物遗传与进化是高中生物学的一门重要课程,它研究的是生物物种的遗传特征和演化过程。
下面将介绍高中生物遗传与进化的核心知识。
一、遗传基础知识1. 遗传物质:DNA和基因是生物遗传的基础,DNA是所有生命体遗传物质的载体,而基因是DNA上的遗传信息单元,决定了个体的遗传特征。
2. 遗传规律:孟德尔的遗传规律是生物遗传的基本定律。
包括隐性和显性遗传、分离和自由组合、完全显性等规律。
二、基因和染色体1. 基因型和表现型:基因型是指个体拥有的基因组合,而表现型是基因型在相应环境下所表现出的形态特征。
基因型和表现型之间存在着复杂的关系。
2. 染色体和遗传:染色体是细胞核中DNA的一种有序排列形式,不同的物种拥有不同数量和形态的染色体。
染色体通过在有丝分裂和减数分裂中的复制和分离,实现了基因的遗传。
三、遗传变异和突变1. 遗传变异:遗传变异是指个体间存在基因型和表现型的差异。
它是自然选择和进化的基础,使个体能够适应环境的变化。
2. 突变:突变是DNA序列发生突然而持久的改变,是遗传变异的一种重要形式。
突变可以是有害的、中性的或有利的,对演化起到了重要作用。
四、遗传与进化1. 进化的证据:化石记录、生物地理学、比较解剖学、分子生物学等多种证据都表明了生物已经经历了演化过程。
2. 自然选择:达尔文的自然选择理论指出适应环境的个体将更有机会生存和繁殖,从而将有利基因逐渐传递给后代,推动了物种的演化。
3. 进化速率和模式:漫长的演化过程中,有的物种进化缓慢,有的物种进化快速。
进化可以呈现出渐进性、平衡性、分支性和突变性等不同模式。
五、遗传工程与生物技术1. 遗传工程:遗传工程是利用现代生物技术手段改变生物的基因组成,以获得特殊的功能或性状。
常见的遗传工程技术包括基因克隆、转基因等。
2. 生物技术:生物技术是利用生物体、细胞和分子等生物材料,开展实验室研究或工业生产的技术手段。
例如,聚合酶链式反应(PCR)和酶联免疫吸附试验(ELISA)等。
高中生物遗传与进化知识点总结一、遗传的基本原理1. 遗传物质:DNA是生物遗传的基础,它由四种碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)组成的双螺旋结构,通过不同的排列组合编码生物体的遗传信息。
2. 遗传的基本单位:基因是DNA上特定的DNA片段,携带着控制特定遗传特征的信息。
基因通过转录和翻译过程表达为蛋白质,进而决定生物体的性状。
3. 遗传的规律:孟德尔遗传定律包括分离定律、自由组合定律和配对定律。
它们揭示了基因在遗传中的传递和表现规律,为遗传学的发展奠定了基础。
二、遗传的表现形式1. 基因型和表现型:基因型是个体基因的组合,它决定了个体的遗传特征;表现型是基因型在外部环境作用下的表现,是个体可观察到的性状。
2. 隐性和显性:隐性基因是指在杂合子中不表现出来的基因,只有在纯合子中才能表现出来;显性基因是指在杂合子和纯合子中都能表现出来的基因。
3. 顺式和杂合性:顺式是指同一基因对的两个等位基因相同,杂合是指同一基因对的两个等位基因不同。
杂合性体现在个体表现型的变异程度上,可以为进化提供变异的基础。
三、遗传的模式1. 基因的多态性:同一位点上存在不同等位基因的现象称为基因的多态性,是种群遗传变异的基础。
2. 基因的突变:基因突变是指遗传物质发生永久性的变异,包括点突变、插入突变、缺失突变等。
突变是进化的基础,通过不断积累和选择,种群可以适应环境的变化。
3. 染色体的遗传:染色体是基因的载体,它通过减数分裂和有丝分裂保证基因在细胞分裂过程中的传递。
染色体的结构变异和数目变异都会影响遗传信息的传递和表达。
4. 遗传的性别差异:性别是由性染色体决定的,人类的性别决定机制为XY型。
性染色体上的基因决定了个体的性别和性状的遗传方式。
四、进化的基本概念1. 进化的概念:进化是指生物种群在长时间内适应环境变化而产生的遗传和形态上的变化。
进化是生物多样性的产生和演化的根本原因。
2. 适应和选择:自然选择是进化的主要驱动力之一,它通过选择适应环境的个体和基因,推动物种朝着适应性更强的方向演化。
生物高三必备遗传与进化重点知识梳理遗传与进化是生物学中的重要内容,它们研究的是物种多样性的形成及其演化机制。
了解遗传与进化的重点知识,对于高考生物考试非常重要。
本文将对遗传与进化领域的重点知识进行梳理,帮助高三生复习备考。
一、遗传与进化基本概念1. 遗传是指性状在后代之间传递的现象,它是由基因决定的。
2. 进化是种群遗传组成的长期变化过程,是物种适应环境变化的结果。
二、遗传与进化的基本规律1. 孟德尔遗传规律孟德尔遗传规律是指通过对豌豆杂交实验的观察,发现了基因的分离与自由组合的现象。
主要包括:- 单性状遗传规律:孟德尔通过分析豌豆纯合和杂合的个体后代比例,总结出了一对性状只能表现出一种形式的定律,即等位基因呈隐性-显性关系。
- 多性状遗传规律:孟德尔通过多个性状的杂交实验,发现了基因的自由组合与分离,得出了独立性状的遗传规律。
2. 确定遗传规律的分子基础二十世纪初,科学家分别发现了染色体、基因和DNA的关系,为遗传学提供了新的分子解释。
3. 自然选择自然选择是进化的重要机制,它主要包括:- 适应性:物种适应环境变化的能力,适应性优良的个体更容易生存和繁殖后代。
- 接续变异:物种存在基因的变异,通过基因的变异和重组产生新的基因型和表型,为进化提供了遗传变异的基础。
- 生存竞争:资源竞争引起了个体间的生存竞争,只有适应性强的个体才能获得更多的生存机会。
三、人类遗传与进化1. 人类的起源与进化人类起源于非洲的赤道地区,经过长期的环境适应和遗传演化,逐渐分散到世界各地。
2. 人类的遗传病由于人类遗传变异的积累,导致了一些遗传性疾病的发生。
如地中海贫血、血液凝块症等。
3. DNA检测与人类分类通过对人类基因组的研究,科学家发现人类可以根据基因差异进行分类。
现代DNA检测技术的发展,使得人类的分类更加准确和精细化。
四、生物进化的证据1. 古生物学证据通过对化石的发现与研究,揭示了生物从古代到现代的演化历程,如恐龙的灭绝和哺乳动物的进化。
高中生物遗传与进化知识总结生物遗传与进化是高中生物学的重要内容之一,涉及到生物种群的基因传递、变异、适应和进化等方面的知识。
下面将对高中生物遗传与进化的主要知识点进行总结。
一、遗传基本概念1.1 人类基因组人类基因组是人类所有基因的集合,它位于人类细胞中的细胞核内。
人类基因组由核糖核酸(DNA)组成,DNA由四种碱基(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)组合而成。
1.2 遗传物质的复制DNA的复制是指分子水平上的遗传物质自我复制过程。
它是遗传信息传递的基础,使得细胞的遗传信息得以传递给下一代。
1.3 基因与等位基因基因是控制个体性状的遗传物质,它以一定方式组合着,形成了个体的遗传性状。
等位基因是指在同一基因位点上的不同表现形式。
二、遗传规律2.1 孟德尔遗传规律孟德尔通过对豌豆杂交实验的观察与总结,得出了一组遗传规律,即孟德尔遗传规律。
这些规律包括了显性和隐性基因、基因的分离与自由组合两个原则。
2.2 中和交叉中和交叉是指两个在同一染色体上的一对等位基因在配子形成过程中发生互换,从而达到基因的重新组合,增加遗传的多样性。
2.3 随性别遗传随性别遗传是指一些性状的表现受到个体的性别差异所影响。
常见的例子包括人类的性别决定和果蝇的眼色。
三、基因突变与变异3.1 基因突变基因突变是指基因或基因片段中的DNA序列发生改变,从而导致了遗传信息的改变。
基因突变包括点突变、插入突变、缺失突变和倒位突变等。
3.2 染色体变异染色体变异是指染色体结构或染色体数目的改变。
常见的染色体变异包括染色体缺失、染色体重复、染色体倒位、染色体易位和染色体数目异常等。
四、自然选择与进化4.1 自然选择自然选择是指适应环境的有利个体能够更好地生存和繁殖,从而使有利的遗传特征在种群中逐渐积累的过程。
自然选择是达尔文进化论的核心内容之一。
4.2 适应与进化适应是指个体通过遗传和学习等方式,使自身适应环境的过程。
进化是指种群遗传组成发生长期变化的过程。
高二生物遗传与进化知识点遗传与进化是生物学中的重要内容,对于高中生物学的学习和理解具有关键意义。
在高二生物学的学习过程中,遗传与进化是一个重要的知识点,它涉及到了遗传学和进化论的基本原理。
本文将介绍高二生物遗传与进化的知识点,帮助学生更好地掌握和理解这一内容。
1. 基因与遗传物质:- 基因是指生物体内决定性状的分子遗传物质,它由DNA(脱氧核糖核酸)组成。
DNA是双链结构,由碱基对(腺嘌呤-胸腺嘧啶,鸟嘌呤-胞嘧啶)组成,通过碱基配对形成遗传密码。
基因通过编码蛋白质来控制生物的性状。
2. 遗传的分子基础:- 遗传物质DNA是通过细胞分裂和有丝分裂传递给后代的,它在复制过程中遵循了“亲本DNA分离、每条亲本DNA链作为模板合成互补链”的原则。
这样的复制方式保证了基因遗传的准确性和稳定性。
3. 遗传信息的传递:- 遗传信息的传递分两个方向:从上到下的垂直传递和从下到上的水平传递。
- 垂直传递是指基因从亲代传到后代,主要通过有性生殖和无性生殖实现。
有性生殖通过交配和受精产生的配子传递基因,保持了基因的多样性。
无性生殖是指不经过配子形成的繁殖方式,细菌的二分裂和植物的无性繁殖都是无性生殖的例子。
- 水平传递是指基因在个体或种群之间的传递,主要通过基因突变、基因重组和基因转移等方式实现。
基因突变是指DNA序列发生变化,包括点突变、插入突变和删除突变等。
基因重组是指同源染色体间的交换,产生新的基因组合。
基因转移是指DNA片段从一个生物体传递到另一个生物体。
4. 遗传规律与模式:- 高二生物学学习中经常涉及的遗传规律有孟德尔遗传规律和渗透率的概念。
- 孟德尔遗传规律是指遗传性状在基因分离与自由组合的基础上遗传到下一代的规律。
孟德尔通过豌豆杂交实验得出了基因分离的定律和自由组合的定律。
- 渗透率是指一个基因型表现出给定性状的程度,它可以是完全显性、不完全显性或半显性。
5. 进化与自然选择:- 进化是指物种在漫长时间内发生的遗传和适应性的改变。
高三生物遗传进化知识点生物遗传进化是高中生物学中的重要内容之一,是理解生命的形成、多样性和相互关系的基础。
遗传进化涉及到基因、基因组、遗传变异、自然选择等概念,本文将以这些主要知识点为线索,介绍高中生物遗传进化的相关内容。
1. 基因基因是生物体内控制遗传性状的基本单位。
基因由DNA分子组成,存在于染色体上。
基因决定了生物体的形态、功能和行为特征。
2. 基因组基因组是生物体所有基因的集合体,是一个生物体遗传信息的完整载体。
基因组包括核基因组和线粒体基因组,人类核基因组由大约3亿个碱基对组成。
3. 重组重组是指基因组中的基因发生重新组合的现象。
重组可以产生新的基因型,使种群的遗传多样性增加,有助于物种的适应性进化。
4. 变异变异是指个体之间或同一基因组内部的遗传物质发生的差异。
变异可以通过突变、杂交等方式产生,是遗传进化的重要源泉。
5. 突变突变是遗传物质发生稳定遗传变异的基础。
突变可以分为点突变和染色体结构的突变,点突变包括碱基置换、缺失、插入等。
6. 自然选择自然选择是演化理论的核心概念之一。
自然选择认为个体适应环境的差异会导致生存和繁殖的差异,从而使适应性更高的个体更有可能生存下来和繁衍后代。
7. 马尔图斯理论马尔图斯理论认为,人口的增长是一个几何级数增长,而食物的增长是一个算术级数增长,因此人口资源之间存在着不可避免的矛盾。
8. 达尔文进化论达尔文进化论提出了物种起源和演化的机制,认为进化是由于自然选择和适应性进化的累积效应所导致。
达尔文通过观察物种在不同地理区域的异同,提出了物种演化的概念。
9. DNA指纹技术DNA指纹技术是一种通过分析DNA序列和长度差异,识别个体之间遗传关系的方法。
DNA指纹技术在法医学、亲子鉴定等领域有重要应用。
10. 进化树进化树是用来表示生物种群之间亲缘关系的分支图。
进化树中的分支表示共同的祖先,分支的长度表示进化的时间跨度。
通过对以上主要的遗传进化知识点的介绍,我们可以了解到生物的遗传进化是一个复杂而精彩的过程。
高中生物竞赛辅导资料:第五章遗传学与进化[考点解读]遗传是指生物繁殖过程中,亲代与子代在各方面的相似现象;而变异一般指亲代与子代之间,以及子代个体之间的性状差异。
遗传与变异是生物界的共同特征,它们之间是辩证统一的。
生物如果没有遗传,就是产生了变异也不能传递下去,变异不能积累,那么变异就失去了意义。
所以说,遗传与变异是生物进化的内因,但遗传是相对的、保守的,而变异则是绝对的、发展的。
本章内容主要包括有变异(突变和渐变),孟德尔遗传(一对基因杂交、两对基因杂交、多对基因杂交),多等位性、重组、伴性遗传,哈迪-温伯格定律,进化的机制(突变、自然选择、生殖分离、适应、适合)。
根据IB0考纲细目和近年来试题的要求,以下从知识条目和能力要求两方面定出具体目标@第一节 变 异遗传物质本身发生质的变化,从而导致生物性状改变,称为变异。
广义上的变异可以分为染色体畸变(包括染色体结构和数目的改变)和基因(DNA 和RNA)突变。
狭义的变异单指基因突变。
一、染色体畸变染色体畸变是指生物细胞的染色体结构和数目发生改变,从而引起生物的变异。
染色体畸变包括染色体结构变异和染色体数目变异两种类型。
1.染色体结构变异染色体结构变异通常分为四种类型:缺失、重复、倒位和易位。
(1)缺失一个染色体一臂发生两处断裂,中间部分丢失,然后断裂处愈合,形成缺失。
缺失在光学显微镜下可以观察,缺失杂合体在减数分裂时,同源染色体相互配对,由于一条染色体缺少一个片段,同源染色体相应部分无法配对,拱了起来形成弧状的缺失圈。
当然,如果缺失部分发生在端部就没有这种缺失圈(图1-5-1)。
缺失的一段中如果含有严重影响生物体正常生活力的因子,或者缺失的部分太大,个体通常死亡。
如果缺失部分对生活力的影响不严重,个体能存活,会出现拟显性现象。
例如,—一对同源染色体上分别含有等位基因A和a,A是显性基因,a是隐性基因。
如果发生包括A在内的片段丢失,由于没有显性基因的掩盖,于是表现出假显性性状。
(2)重复重复是指一个染色体,除了正常的组成之外,还多了一些额外的染色体片段。
存在重复的染色体片段,在同源染色体配对时,出现和缺失时类似的拱形结构,这是由于重复的部分无法配对,拱了出来。
和缺失相比,重复的遗传影响比较小,但重复也不能太大,否则也会由于遗传上的不平衡导致死亡。
重复也产生一定的遗传效应,如果蝇的棒眼类型是X染色体上16A区重复所致。
观察唾液腺染色体,X染色体16A区有4个明显横纹,如果横纹重复一倍会出现棒眼遗传效应(用B表示),即复眼中小眼数从几百个降到几十个成为棒眼;如果这个区域再重复变成三份时,果蝇也会成为重棒眼(用BB表示),小眼数目仅20多个。
(3)倒位倒位是指染色体中断裂的某一片段倒转了位置又重新愈合的情况。
倒位之后,由于基因的排列顺序的变化,也会造成遗传效应。
在倒位的纯合体中,同源染色体都是倒位的,可以正常联会配对,减数分裂是正常的,看不出有什么遗传效应。
但将倒位的个体和非倒位的个体杂交后形成杂合体时,减数分裂比较复杂,在粗线期会产生倒位环(如图1—5—2)。
(4)易位易位是指一个染色体的片段接到另一个非同源染色体上,其中常见的是两个非同源染色体相互交换了片段,产生相互易位。
例如,一个染色体的顺序是ABCDE,另一个非同源染色体的顺序是LMN0,相互易位的结果如图1-5-3所示。
在易位杂合体中,减数分裂的粗线期由于染色体同源部分配对,会出现十字形的图形,到了分裂后期工,十字图形逐渐拉开,这时可以出现两种情况:或出现一个大圆圈,或者成为8字形。
由于两个邻近的染色体交互分向两极,一般只有8字形的,每一个细胞可以得到完整的一套染色体,细胞才能成活。
这种交互分离往往使易位的染色体分向一个细胞,而非易位的染色体向另一个细胞,这样就使非同源染色体的自由组合受到抑制,出现所谓的“假连锁”效应。
2。
染色体数目的变异一般地,遗传上把一个配子含有的染色体数称为一个染色体组或基因组。
如果细胞核内含有染色体组整数倍的染色体,称为整倍体;如果含有的染色体数不是染色体组的整数倍,称为非整倍体。
(1)整倍体①单倍体和二倍体含有一个染色体组和两个染色体组的细胞或个体,分别称为单倍体和二倍体。
高等植物的单倍体,与其二倍体相比,通常较小、生活力低和不育。
只有极少数的单倍体动物能成活,如雄性蜜蜂和黄蜂。
几乎所有正常生长的动物都是二倍体(2n)。
②多倍钵多倍体的染色体数目是单倍体的三倍、四倍或更多倍。
多倍体普遍存在于植物界,对进化有很大的意义。
同源多倍体,是由染色体复制,而细胞质不分割形成的。
同源多倍体在生产上有重要的价值,香蕉和黄花菜是天然的三倍体,无籽西瓜是人工制造的三倍体。
异源多倍体,是由两个不同种杂交,所得的杂种再经过染色体加倍而形成。
自然界中,有许多异源多倍体,在栽培作物中,普通小麦、陆地棉、海岛棉、胜利油菜、烟草等都是异源多倍体。
(2)非整倍体①单体丢失一条染色体的二倍体生物称为单体。
其染色体一般公式为(2n—1)。
单体减数分裂时,无对可配的那条染色体可随机进入细胞两极,因此可形成两种类型配子:n和(n—1)。
②三体多一条染色体的二倍体称三体。
其染色体公式为(2n+1)。
由于其中一对同源染色体多一条染色体,在减数分裂前期形成一个三价体。
如果该三价体的两条染色体移向一极,第三条移向另一极,形成的配子类型就分别为(n+1)和n。
三体可产生不同的表型,这取决于染色体组中的哪条染色体以三重状态存在。
在人类,一条小的染色体(常染色体21)以三重状态存在时具有严重的不良效应,即患唐氏先天愚型症。
③四体多二条染色体的二倍体称四体。
其染色体公式为(2n+2)。
由于其中一对同源染色体多两条染色体,减数分裂前期可形成一个四价体。
该四价体的行为与同源四倍体的相同。
④双三体对于两对非同源染色体来说,每对都多一条染色体的二倍体称双三体,其染色体公式为(2n+1+1)。
⑤缺对体缺失一对同源染色体的个体称为缺对体,这种情况,对二倍体(2n-2)来说,通常是致死的。
但对于多倍体来说仍可成活,例如,异源六倍体小麦的某些缺对体(6n-2),虽然生活力和可育性都降低,但仍可成活(由于多倍体的遗传重复)。
二、基因突变一个基因内部结构发生细微改变,而且这种变化可以遗传下去,称为基因突变。
基因突变是染色体上一个座位内的遗传物质的变化,故又称点突变。
基因突变是生物进化的重要因素之一;基因突变为遗传学研究提供突变型,为育种提供素材。
所以基因突变有科学研究和生产实践意义。
1.基因突变的特性(1)随机性摩尔根在饲养的许多红色复眼果蝇中偶然发现了一只白色复眼果蝇。
这一事实说明基因突变在发生的时间上,在发生该突变的个体上,在发生突变的基因上都是随机的。
(2)突变的多方向性和复等位基因一个基因可以向不同的方向发生突变,即可以突变为多种等位基因,如基因A可以突变为al或a2或a3……,因而在该座位上个体的基因型可以是AA或AaI或Aa2或Aal……多个组合。
染色体座位上有两种以上的基因存在,即复等位基因。
(3)稀有性基因突变是极为稀有的,也就是说野生型基因以极低的突变频率发生突变。
大肠杆菌对链霉素的抗性突变率为4X10-10,玉米紫色籽粒突变率为1X10-5;人亨廷顿舞蹈病突变率为1X10-6,血友病突变率为3X10-5等。
(4)可逆性野生型基因经过突变成为突变型基因的过程称为正向突变。
正向突变的稀有性说明野生型基因是一个比较稳定的结构。
突变基因又可以通过突变而成为野生型基因,这一过程叫回复突变。
2.基因突变的类型基因突变可自发亦可诱发,自发产生的突变型和诱发产生的突变型在本质上没有差别,诱变剂的作用只是提高基因的突变频率。
按照基因结构改变的类型,突变可分为碱基置换、移码、缺失和插入等。
(1)碱基置换突变一对碱基改变而造成的突变称为碱基置换突变,其中一个嘌呤为另一个嘌呤所取代,或一个嘧啶为另一个嘧啶所取代称为转换;一个嘌呤为一个嘧啶取代,或一个嘧啶为一个嘌呤所取代称为颠换。
(2)移码突变在DNA的碱基序列中一对或少数。
几对邻接的核苷酸的增加或减少,造成该位置后的一系列编码发生了变化,称为移码突变。
移码突变由于能引起蛋白质分子的全部改变,或形成不正常的蛋白质,将引起生物性状严重异常,甚至导致生物死亡。
3.基因突变发生的时期基因突变可以发生在生殖细胞中,这样的突变可以遗传给下一代;也可以发生在体细胞中,即细胞突变,这种突变可以引起当代生物在形态或生理上的变化,如某些癌症的发生等,一般不遗传给下一代。
4.突变的诱发因DNA复制、DNA损伤修复等导致的基因突变,称为自发突变;因环境等因素引起的突变,称为诱发突变。
引起基因突变的因子叫诱变剂。
诱变剂的种类很多。
(1)物理性诱变剂宇宙射线可能是自然界中引起突变的主要因素,X射线、γ射线、中子流、紫外线等均可引起基因突变。
过高或过低的温度亦可引起基因突变。
(2)化学诱变剂化学诱变剂种类很多。
如工业污染中的煤烟和汽车尾气中的苯、芘、苄等;工业试剂及工业原料中的乙烯亚胺、甲醛;食品工业中用的亚硝酸盐,食品污染中的黄曲霉毒素;药物中的氮芥、磷酰胺;抗生素中的丝裂霉素C、放线菌素D;核酸代谢中的5-氟尿嘧啶,5-溴尿嘧啶(5-BU)、烷化剂等均可引起基因突变。
(3)生物诱变剂某些病毒由于其DNA结构简单,也可导致基因突变。
4,突变发生的机制(1)化学因素①碱基类似物如果一种化合物的分子构象很像天然化合物,可在某个化学反应中取代天然化合物。
碱基类似物就是一大类。
在DNA复制过程中碱基类似物引起碱基对错配。
如5-溴尿嘧啶(5-BU),它有两种形式:酮式和烯醇式。
5—BU酮式结构与T结构相似,在DNA复制过程中由A—T变成A—BU。
5-BU取代之后,在下一次DNA复制过程中烯醇式5-BU和鸟嘌呤G配对(5-BU醇式结构和c结构相似),出现G—BU碱基对。
这样,A—T就被置换成G—C。
②诱变剂亚硝酸或烷化剂等诱变剂可以改变核酸中核苷酸化学组成;与DNA复制无关。
如亚硝酸有脱氨作用,使腺嘌呤(A)脱氨成为次黄嘌呤(H);使胞嘧啶(C)脱氨成为尿嘧啶(U);使鸟嘌呤(G)成为黄嘌呤(I)。
脱氨后生成的次黄嘌呤与胞嘧啶配对,脱氨后生成的尿嘧啶与腺嘌呤配对。
在下一次DNA复制时,胞嘧啶(C)又按常规与鸟嘌呤(G)配对,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对。
结果由原来的A—T转换为G—C,或由原来的G—C转换为A—T,导致DNA分子核苷酸次序发生变化。
③结合到DNA分子上的化合物吖啶类属于这类化学诱变剂。
吖啶类化合物的分子构型较扁平,能插入到DNA相邻碱基之间使它们分开,导致碱基对的增加引起移码突变。
(2)物理因素物理因素中紫外线是常见且常用的诱变剂。
其作用机制是,当它照射到DNA分子上时,使邻近碱基形成二聚体(主要是胸腺嘧啶二聚体TT)。