第章基因组的进化
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基因组进化中基因家族的扩张和缩减基因组是生命现象研究中的主要关注对象之一。
在基因组中,基因家族的扩张和缩减是一个长期存在的现象。
基因家族,指的是基因组中一组结构相似、进化关系密切、具有同一功能或相似功能的基因的集合体。
基因家族的扩张和缩减对生物的适应性和生存能力具有重要的影响。
1. 基因家族的扩张基因家族的扩张是指某些基因通过复制、反转录等机制,在基因组中不断增加,并不断演化成新的基因家族。
基因家族扩张的机制包括DNA复制、逆转录和转座子等三种机制。
其中,DNA复制机制是指参照物基因在基因组中通过拷贝形式产生副本,这使得基因家族能够快速扩张。
逆转录机制是指将RNA通过逆转录形成DNA,然后将其反向插入到其他基因位置中,造成基因家族的扩张。
转座子机制是基因家族扩展的重要方式,转座子是一种移动性的DNA片段,能够自主复制移动到其他位置,并插入到目标DNA的某个固定的位点。
这种机制能使得新基因家族在基因组中快速产生,并且全面保护了生命遗传信息的稳定性。
2. 基因家族的缩减基因家族的缩减是指某些基因由于表达过程中不必要的缺失、酵素功能退化等因素,按照理论模型逐渐缩减的现象。
基因家族的缩减机制主要包括缺失机制、酶功能退化、基因转座和突变等几种类型。
基因缺失机制是指某些基因由于表达过程中不必要的缺失或其他原因,逐渐退化和消逝。
酶功能退化是指某些基因由于酶功能的消退,不再被细胞需要,因此退化和消失。
基因转座是一种复杂的遗传机制,即某些基因在基因组中移动位置,可能在原来的位置上留下残余基因而逐渐退化,或者在转座过程中失去了一些功能而逐渐退化。
突变是指基因产生突变,进化成新的同时,可能也失去了旧的功能。
3. 基因家族对生物的影响基因家族的扩张和缩减对生物的适应性和生存能力具有重要的影响。
基因家族的扩张可以使得新生基因能够增强生物表现,起到了创新的作用。
基因家族的缩减则使得基因组保持一定的稳定性,不再出现增加的基因,从而使得生物的生命周期得到维持;此外,基因家族缩减也可以促进基因组的简化,减小垃圾DNA的积累,降低基因突变率,从而增强生物的适应能力。
第5节遗传与进化知识点1 遗传和变异现象1.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.变异(1)生物体通过生殖产生子代,子代与亲代及子代不同个体间的__性状差异__叫变异。
(2)变异分为可遗传的变异和不可遗传的变异两大类。
可遗传变异:由遗传物质的改变引起,能遗传给后代的变异。
不可遗传的变异:受外界环境影响,但遗传物质未改变,不能遗传给后代的变异。
知识点2 遗传物质的传递1.染色体(1)概念:在细胞核中,有一种易被碱性染料染上颜色的物质,被称为染色体。
(2)组成:染色体是由__DNA__和蛋白质组成的。
2.DNA分子(1)DNA分子的基本单位:__脱氧核苷酸__。
脱氧核苷酸是由脱氧核糖、碱基、磷酸组成的。
(2)DNA分子结构:__双螺旋__结构。
(3)__DNA__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。
3.基因(1)概念:起遗传作用的__DNA片段__叫做基因。
一个 DNA分子上有成千上万个__基因__。
(2)每一个基因都控制着一个或多个具体__性状__,所以基因是决定生物性状的基本单位。
如有无酒窝就是控制这个性状的基因控制的。
同一物种不同个体细胞内的基因组成是有差异的,因此,表现出的性状也有所不同。
4.生物个体能通过精子或卵子将自身的部分基因传递给子代,子代具备了父母双亲的基因,所以表现出与双亲相似的性状。
生物体内的基因是可以改变的,基因的变异往往会导致生物体性状的变化。
知识点3 进化理论的发展1.达尔文是从__个体__水平来解释生物进化的,而现代进化理论则从群体__基因__频率变化的角度来解释物种的进化过程。
2.通过定量的科学实验表明,生物群体中不同的基因传递给后代的机会是有__差异__的,这说明亲代的基因在传递给子代的过程中也发生着“自然选择”。
知识点4 育种与优生1.杂交育种(1)杂交后代的生命力比双亲强的现象叫做__杂交优势__,如驴和马交配得到比驴和马更健壮有力的骡。