遺傳學(xué)第十三章遺傳與進(jìn)化-PPT課件

1、*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章 遺傳與進(jìn)化 進(jìn)化（evolution）:是一種變異發(fā)生的過(guò)程，它是從地球上原已存在的生命形式產(chǎn)生新的動(dòng)物、植物和微生物的過(guò)程。 第一節(jié) 分子進(jìn)化一、蛋白質(zhì)的進(jìn)化 各種生物的某一種蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上的相互關(guān)系可以作為衡量生物物種之間親緣關(guān)系的尺度。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第一節(jié)：分子進(jìn)化一、蛋白質(zhì)進(jìn)化 生物物種之間氨基酸的差異和分化時(shí)間存在著明顯的依存關(guān)系*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第一節(jié)：分子進(jìn)化一、蛋白質(zhì)進(jìn)化*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第一節(jié)：分子進(jìn)化二、核酸進(jìn)化1、DNA 量的變化 在進(jìn)化過(guò)程中，DNA含量在物種

2、間出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)，從總的趨勢(shì)看，越是高等的生物，DNA含量越多，大量的基因?qū)S持較為復(fù)雜的生命活動(dòng)是必需的。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第一節(jié)：分子進(jìn)化二、核酸進(jìn)化2、DNA 質(zhì)的變化 即核苷酸順序的變化，借助分子雜交技術(shù)，通過(guò)溫度穩(wěn)定法來(lái)估測(cè)不同物種間的DNA的同源程度。AB加熱變性溫育A、B雜種雙鏈不同種同種*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新二、核酸進(jìn)化2、DNA 質(zhì)的變化AB加熱變性溫育A、B雜種雙鏈不同種同種TmA-A =TmB-B =TmA-B A、B屬同一種TmA-B TmA-A 或 TmA-B TmB-B A、B有差異*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第一節(jié)：分子進(jìn)化三、

3、遺傳體系的進(jìn)化1、遺傳物質(zhì)在進(jìn)化中的變化 RNA - DNA2、蛋白質(zhì)合成機(jī)制在進(jìn)化中的變化 “三中讀二”理論3、染色體的演化*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新 *蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第二節(jié)：進(jìn)化理論一、進(jìn)化學(xué)說(shuō) 進(jìn)化論一詞最早是由法國(guó)博物學(xué)家拉馬克(J.B.Lamarck,1744-1829)在1802年提出的。拉馬克的學(xué)說(shuō)被稱為用進(jìn)廢退學(xué)說(shuō)，或獲得性狀遺傳學(xué)說(shuō)。英國(guó)博物學(xué)家達(dá)爾文(CharlesDarwen,1809-1882)在1859年發(fā)表的物種起源一書(shū)為進(jìn)化論奠定了科學(xué)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展大大豐富了進(jìn)化論的內(nèi)容。現(xiàn)代進(jìn)化理論主要從群體遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的角度解

4、釋生物的進(jìn)化機(jī)制。 *蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第二節(jié)：進(jìn)化理論一、進(jìn)化學(xué)說(shuō) 1、拉馬克學(xué)說(shuō)(A).生物生長(zhǎng)的環(huán)境，使它產(chǎn)生某些欲求。 (B).生物改變舊的器官，或產(chǎn)生新的痕跡器官，以適應(yīng)這些欲求。 (C).繼續(xù)使用這些痕跡器官，使這些器官的體積增大，功能增進(jìn)，但不用時(shí)可以退化或消失。 (D).環(huán)境引起的性狀改變是會(huì)遺傳的，從而將這些改變了的性狀傳遞給下一代。（E）新物種是由漸變的方式而形成的 *蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論一、進(jìn)化學(xué)說(shuō) 1、拉馬克學(xué)說(shuō) 獲得性：是指?jìng)€(gè)體在生活過(guò)程中為了適應(yīng)外界環(huán)境而發(fā)生的定向變異。拉馬克認(rèn)為：如果環(huán)境向一定的方向改變，那么生物

5、由于用進(jìn)廢退和獲得性遺傳，微小的變異會(huì)累積起來(lái)而形成為顯著的變異，最終引起生物類型的改變。環(huán)境改變習(xí)性改變功能改變結(jié)構(gòu)變化新物種形成用進(jìn)廢退獲得性遺傳*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論一、進(jìn)化學(xué)說(shuō) 2、達(dá)爾文學(xué)說(shuō)生物個(gè)體的變異是絕對(duì)的一切生物都有巨大的繁殖率但由于生物的生存空間和食物的有限性，任何生物間存在生存斗爭(zhēng)。與無(wú)機(jī)自然條件的斗爭(zhēng)跟同一物種的斗爭(zhēng)（種內(nèi)斗爭(zhēng)）跟不同物種的斗爭(zhēng)（種間斗爭(zhēng)）適者生存自然選擇的變化大都有方向性 *蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論2、達(dá)爾文學(xué)說(shuō)巨大的繁殖率 + 有限的生存空間生存斗爭(zhēng) + 變異自然選擇（適者生存） + 時(shí)間新物種的形成*蘇州科技

6、學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論達(dá)爾文學(xué)說(shuō)達(dá)爾文和拉馬克在進(jìn)化機(jī)制上的根本區(qū)別：拉馬克認(rèn)為：環(huán)境及其變化在順序上居先。它們?cè)谏镏挟a(chǎn)生需求與活動(dòng)，而后引起適應(yīng)性變異。就達(dá)爾文來(lái)說(shuō)，首先是隨機(jī)的變異，然后才是環(huán)境的有次序的活動(dòng)（“自然選擇”）；變異并不是由環(huán)境直接或間接引起的。 *蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論二、突變?yōu)樯锏倪M(jìn)化提供了原材料 一個(gè)群體所包含的基因總數(shù)稱為基因庫(kù)。基因庫(kù)也就是一個(gè)群體的基因型。 現(xiàn)代進(jìn)化理論認(rèn)為：群體的進(jìn)化就是基因庫(kù)中等位基因頻率的改變。在遺傳平衡群體模型中，基因庫(kù)中的等位基因頻率保持不變。這樣的群體不處在進(jìn)化中。但是，遺傳平衡必須滿足四個(gè)條件。由于

7、沒(méi)有自然群體滿足這四個(gè)條件，因而一切群體必然處于進(jìn)化狀態(tài)中。進(jìn)化的機(jī)制是：突變、自然選擇、遺傳漂變和基因流動(dòng)。 *蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論二、突變?yōu)樯锏倪M(jìn)化提供了原材料 變異是指同種生物世代之間或同代不同個(gè)體之間的差異變異突變重組基因突變?nèi)旧w畸變產(chǎn)生新基因基因重組產(chǎn)生新類型*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第二節(jié)：進(jìn)化理論二、突變?yōu)樯锏倪M(jìn)化提供了原材料 如何理解突變的有利有害性盡管突變對(duì)生物體的害處較多，但大部分的突變對(duì)生物體的作用是微弱的突變的發(fā)生增加了等位基因，因而增加了自然種群的雜合性，而許多雜合子能表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)突變的有害也有相對(duì)性，它往往隨內(nèi)外環(huán)境的改變而變化*蘇州

8、科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第二節(jié)：進(jìn)化理論三、新基因的起源 新基因形成：是指結(jié)構(gòu)相似而功能相異的非等位基因的形成通過(guò)突變形成 突變使原有功能消失，而產(chǎn)生新的功能，導(dǎo)致新基因的產(chǎn)生原有基因的延長(zhǎng)而形成 由于等位基因內(nèi)發(fā)生不等交換，而使原有基因延長(zhǎng)而形成新基因通過(guò)部分重復(fù)而形成 1 131 1334 39MSHACTH*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第三節(jié)：物種的形成一、物種的概念 物種：是指形態(tài)相似，有一定分布區(qū)域，彼此可以自由交配并產(chǎn)生正常后代的一群個(gè)體。衡量是否是同一物種的主要標(biāo)準(zhǔn)：能否雜交并產(chǎn)生能育后代不同物種之間在生殖上

9、存在某種隔離機(jī)制物種的形成主要是隔離機(jī)制的形成*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第三節(jié)：物種的形成隔離在物種形成中的作用物種形成的主要因素是變異，它是物種形成的原始資料。自然選擇決定物種形成的方向隔離是物種形成的必要條件隔離導(dǎo)致群體分化，促使新種的形成*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第三節(jié)：物種的形成隔離的方式地理隔離地理隔離：是指由某些地理?xiàng)l件的阻礙而造成是生殖隔離的前奏生態(tài)隔離生態(tài)隔離：是指由于食物，環(huán)境或其他生態(tài)條件的差異而發(fā)生的隔離。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第三節(jié)：物種的形成隔離的方式生殖隔離生殖隔離：是指種群間不能雜交或雜交后代不能生育的現(xiàn)象，它是劃分物種的主要依據(jù)。受

10、精前生殖隔離季節(jié)隔離：是指兩個(gè)種的生殖季節(jié)的不重疊所造成心理隔離：對(duì)有求偶行為的動(dòng)物，由于求偶行為的異常，引起對(duì)方的厭惡從而不能發(fā)生交配發(fā)生隔離。受精隔離：是指能交配，但由于雌雄配子有某種不協(xié)調(diào)，因此不能結(jié)合形成合子。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第三節(jié)：物種的形成隔離的方式生殖隔離受精后生殖隔離是指能交配受精形成子一代雜合子但由于F1合子不能生存F1雜種不能發(fā)育到性成熟階段F1雜種不育使得F2代以后帶有雜種基因的個(gè)體均不育或不能生存而達(dá)到生殖隔離的目的。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第三節(jié)：物種的形成四 物種形成的方式是一種由量

11、變到質(zhì)變的過(guò)程漸進(jìn)式：即在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，由舊的物種逐漸演變?yōu)樾碌奈锓N。爆發(fā)式：即在較短的時(shí)間內(nèi)，由一種物種變成另一種物種。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第三節(jié)：物種的形成四 物種形成的方式漸進(jìn)式：即在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，由舊的物種逐漸演變?yōu)樾碌奈锓N。 原種先經(jīng)過(guò)地理隔離，突變，自然選擇形成亞種，再由亞種進(jìn)一步分化，產(chǎn)生生育隔離，從而形成新物種。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第三節(jié)：物種的形成四 物種形成的方式爆發(fā)式：即在較短的時(shí)間內(nèi)，由一種物種變成另一種物種 爆發(fā)式新種形成，起因于染色體變異或突變，遠(yuǎn)緣雜交以及染色體加倍等方式，在自然選擇的作用下，逐漸形成新種，而不需

12、要先形成亞種的階段。這種方式常見(jiàn)于植物界*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第三節(jié)：物種的形成通過(guò)人工選擇和人為的作用形成眾多的新種人工選擇的特點(diǎn)：選擇方向明確，效果好，時(shí)間可以大大縮短可以擴(kuò)大遺傳變異的范圍，提供更多的選擇機(jī)會(huì)人工方法：人為克服生殖隔離染色體加倍，組織培養(yǎng)，花柱嫁接法，原生質(zhì)體融合*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第四節(jié)：群體遺傳學(xué)群體（population）：是指可以相互交配的個(gè)體繁殖成的集群。 如果這個(gè)群體是以有性生殖為前提，以孟德?tīng)柖蔀榛A(chǔ)，則又可稱為孟德?tīng)柸后w（mendilia

13、n population）群體遺傳學(xué)（population genetics）：是研究一個(gè)群體內(nèi)基因的傳遞情況和基因頻率改變的科學(xué)。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第十三章：遺傳與進(jìn)化第四節(jié)：群體遺傳學(xué)一、基因頻率和基因型頻率基因頻率（gene frequency）：是指在某一群體中，某一等位基因在該位點(diǎn)上可能出現(xiàn)的基因總數(shù)中所占的比率。基因型頻率（genotype frequency）：是指在某一群體中，某一基因型在群體基因型總數(shù)中所占的比率。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)一、基因頻率和基因型頻率基因頻率：假定有個(gè)群體有1000個(gè)個(gè)體，其中353個(gè)為AA，494個(gè)為Aa和153個(gè)

14、aa，當(dāng)一個(gè)座位上存在兩個(gè)等位基因時(shí)，基因頻率分別為：*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)一、基因頻率和基因型頻率基因型AAAaaa總數(shù)個(gè)體數(shù)306010100基因A60600120基因 a0602080FA = 120/200 =60% Fa = 80/200 = 40%*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)一、基因頻率和基因型頻率基因基因型頻率符號(hào)AaAAAaAapqPHQ p + q = 1 P + H + Q = 1 p = (2P + H ) / 2(P + H + Q) = P + H q = (2Q + H) / 2(P+ H + Q) = Q + H*蘇州科技

15、學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律） 在一個(gè)無(wú)限大的隨機(jī)交配的群體中，基因頻率和基因型頻率在沒(méi)有遷移、突變、選擇和漂變的條件下，世代相傳，保持恒定，并且基因型頻率是由基因頻率決定。（一）基因頻率的恒定（二）基因型頻率的恒定（三）基因頻率的分析*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（一）基因頻率的恒定假定由親本產(chǎn)生的精子和卵子，基因A與基因a的頻率分別為p、q，那么由精卵結(jié)合產(chǎn)生的合子基因型可表示為：親本配子 Ap aq配子合子 合子各基因型AA的頻率p2 Aa的頻率2pq

16、 aa的頻率q2 A（p）a（q）A（p）AA（p2）Aa（pq）a（q）Aa（pq）Aa（q2）*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（一）基因頻率的恒定假定由親本產(chǎn)生的精子和卵子，基因A與基因a的頻率分別為p、q，那么由精卵結(jié)合產(chǎn)生的合子基因型可表示為：親本配子 Ap aq配子合子 合子各基因型AA的頻率p2 Aa的頻率2pq aa的頻率q2 合子子代 子代基因頻率 Ap2 pqp（pq）p aq2 pqq（pq）q親代的基因頻率和子代的基因頻率相等，而且將這種頻率世代相傳，保持恒定。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體

17、遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（三）基因型頻率的恒定在群體中，親本三種基因型的頻率分別為：AA:P Aa:H aa:Q親代三種個(gè)體間隨機(jī)交配時(shí)，所得到后代的基因型頻率分別為: 交配類型交配頻率后代基因型及其頻率AAAaaaAAAAP2P2-AAAa2PHPHPH-AaAaH21/4H22/4H21/4H2Aaaa2HQ-HQHQAAaa2PQ-2PQ-AaaaQ2-Q2*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（三）基因型頻率的恒定在群體中，親本三種基因型的頻率分別為：AA:P Aa:H aa:Q親

18、代三種個(gè)體間隨機(jī)交配時(shí)，所得到后代的基因型頻率分別為:每個(gè)雜交組合所產(chǎn)生后代的基因型頻率分別為：AAP2+PH+1/4H2=（P+1/2H）2AaPH+2/4H2+HQ+2PQ=2（P+1/2H)(Q+1/2H）aa=Q2+HQ+1/4H2=（Q+1/2H）2 AA（P）Aa（H）aa（Q）AA（P）P2PHPQAa（H）PHH2HQaa（Q）PQHQQ2*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（三）基因型頻率的恒定每個(gè)雜交組合所產(chǎn)生后代的基因型頻率分別為：AAP2+PH+1/4H2=（P+1/2H）2AaPH+2/4H2+HQ+

19、2PQ=2（P+1/2H)(Q+1/2H）aa=Q2+HQ+1/4H2=（Q+1/2H）2 而p （P+1/2H） q （Q+1/2H） 所以雜交后代基因型頻率總和為：AA+Aa+aa=p22pqq21而親代基因型頻率總和P+Q+H=1 在一個(gè)大的隨機(jī)交配的群體中，在沒(méi)有遷移、選擇、突變的條件下，基因型頻率代代相傳，保持恒定。*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（三）基因頻率的分析*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（三）基因頻率的分析*蘇州科技學(xué)院生物系 葉

20、亞新第四節(jié)：群體遺傳學(xué)二、Hardy - Weinberg 定律（遺傳平衡定律）（三）基因頻率的分析*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新三、基因頻率的改變（一）突變對(duì)基因頻率的影響設(shè)a基因的頻率為q，A基因的頻率為plqA突變?yōu)閍的突變率為u a回復(fù)突變?yōu)锳的突變率為v則每一代中共有(1一q)p的A突變?yōu)閍，有qv的a突變?yōu)锳若(Iq)uqv，則a的頻率增加若(1一q)uqv，則A的頻率增加若(1一q)pqv，則基因頻率q保持不變，處于平衡狀態(tài)在乎衡時(shí)，*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新三、基因頻率的改變（二）在選擇作用下基因頻率的改變適應(yīng)值（adaptive value）：是指一個(gè)生物能生存并把它的基因傳給下一代的能力。最適基因型的適應(yīng)度為w1。選擇系數(shù)（selective coefficient）：是指某一基因型在群體中不利于生存的程度。又稱淘汰系數(shù)，致死基因或不育基因的純合體s1。W + S 1*蘇州科技學(xué)院生物系 葉亞新三、基因頻率的改變（二）在選擇作用下基因頻率的改變1、對(duì)顯性基因不利的選擇*蘇州科技學(xué)院