遺傳變異與進(jìn)化

遺傳變異與進(jìn)化

小專題1遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

知識(shí)框架：P28第2頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天課題一、遺傳物質(zhì)探索的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)一、格里菲斯的實(shí)驗(yàn)過(guò)程R型菌注射小鼠→小鼠不死亡S型菌注射小鼠→小鼠死亡

加熱殺死的S型菌注射小鼠→小鼠不死亡(S型死菌+R型活菌)注射小鼠→小鼠死亡結(jié)論：S型死菌中含有一種“轉(zhuǎn)化因子”，能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌使小鼠致死。第3頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化)S型菌的DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。結(jié)論：由肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)可知：DNA是遺傳物質(zhì)S型活細(xì)菌

分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)RRRRRRS多糖脂類蛋白質(zhì)RNADNA

DNA+DNA水解酶RS第4頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)第5頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、注意問(wèn)題1、艾弗里實(shí)驗(yàn)和T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)思路設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)地、直接地研究它們各自的作用2、放射性元素標(biāo)記DNA蛋白質(zhì)DNA和蛋白質(zhì)噬菌體32P35S14C、2H、18O、15N細(xì)菌31P32S12C、1H、16O、14N子代噬菌體32P(少數(shù))、31P(？)32SC、H、O、N的兩種同位素都有第6頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、DNA是主要的遺傳物質(zhì)是對(duì)生物界而言的，需要許多實(shí)驗(yàn)共同來(lái)證明的結(jié)論，單獨(dú)的某一實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是某種生物的遺傳物質(zhì)。4、R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的原因是S型細(xì)菌DNA進(jìn)入R型細(xì)菌內(nèi)，與R型細(xì)菌DNA實(shí)現(xiàn)重組，表現(xiàn)出S型細(xì)菌的性狀，此變異屬于基因重組。5、培養(yǎng)含放射性標(biāo)記的噬菌體不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，因?yàn)椴《緦I(yíng)寄生生活，故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體。第7頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天6、因放射性檢測(cè)時(shí)只能檢測(cè)到部位，不能確定是何種元素的放射性，故35S(標(biāo)記蛋白質(zhì))和32P(標(biāo)記DNA)不能同時(shí)標(biāo)記在同一噬菌體上，應(yīng)將二者分別標(biāo)記，即把實(shí)驗(yàn)分成兩組。7、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，兩次用到大腸桿菌，第一次是對(duì)噬菌體進(jìn)行同位素標(biāo)記，第二次是將帶標(biāo)記元素的噬菌體與大腸桿菌進(jìn)行混合培養(yǎng)，觀察同位素的去向第8頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天課題二、生物的遺傳物質(zhì)一、中心法則1、遺傳信息流動(dòng)的過(guò)程①在細(xì)胞生物生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中遺傳信息的傳遞方向?yàn)棰谠诩?xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，遺傳信息的傳遞方向?yàn)榈?頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天③含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒在寄主細(xì)胞內(nèi)繁殖過(guò)程中，遺傳信息的傳遞方向?yàn)棰蹹NA病毒(如T2噬菌體)在寄主細(xì)胞內(nèi)繁殖過(guò)程中，遺傳信息的傳遞方向?yàn)椋孩軷NA病毒(如煙草花葉病毒)在宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖過(guò)程中，遺傳信息的傳遞方向?yàn)椋旱?0頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、遺傳信息傳遞的過(guò)程項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制場(chǎng)所主要在細(xì)胞核內(nèi)主要在細(xì)胞核內(nèi)核糖體——模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNARNARNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸第11頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等酶逆轉(zhuǎn)錄酶RNA聚合酶等堿基配對(duì)原則

A—T；G—C；T—A；C—GA—U；G—C；T—A；C—GA—U；G—C；U—A；C—GA—T；U—A；C—G；G—CC—G；A—U；G—C；U—A第12頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天煙草花葉病毒艾滋病病毒所有生物絕大多數(shù)生物絕大多數(shù)生物實(shí)

例RNA→RNARNA→DNAmRNA→蛋白質(zhì)DNA→mRNADNA→DNA信息傳遞RNADNA蛋白質(zhì)mRNA、tRNA、rRNA兩個(gè)子代DNA分子結(jié)

果第13頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天遺傳信息密碼子反密碼子概念基因中脫氧核苷酸的排列順序mRNA中決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基tRNA端與mRNA密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基作用控制生物的遺傳性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸種類基因中脫氧核苷酸數(shù)目和排列順序的不同，決定了遺傳信息的多樣性64種，其中61種能決定氨基酸，3種終止密碼子，不能決定氨基酸61種(或tRNA也為61種)3、遺傳信息、密碼子、反密碼子第14頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天第15頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、注意⑴中心法則中幾個(gè)生理過(guò)程能準(zhǔn)確進(jìn)行的原因①精確的模板。②嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則決定了后者是以前者提供的模板為依據(jù)形成的。⑵DNA復(fù)制時(shí)的計(jì)算第16頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天小專題2

遺傳的基本規(guī)律一、分離定律和自由組合定律的比較第17頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天項(xiàng)目分離定律自由組合定律相對(duì)性狀一對(duì)兩對(duì)或兩對(duì)以上控制相對(duì)性狀的等位基因一對(duì)兩對(duì)或兩對(duì)以上等位基因與染色體的關(guān)系位于一對(duì)同源染色體上如A、

a分別位于兩對(duì)或兩對(duì)以上同源染色體上如A、a，B、b第18頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天4n4配子組合數(shù)2n數(shù)量相等2

1∶1配子類型及其比例n(n≥2)1基因?qū)?shù)F1非同源染色體上的非等位基因之間的自由組合等位基因分離遺傳實(shí)質(zhì)減Ⅰ后期非同源染色體自由組合減Ⅰ后期同源染色體分離細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)(染色體的行為)第19頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天F2

基因型種類33n親本類型22重組類型02n－2表現(xiàn)型之比3∶1(3∶1)nF1測(cè)交子代基因型種類22n表現(xiàn)型種類22n表現(xiàn)型之比1∶1(1∶1)n聯(lián)系①兩大定律均發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過(guò)程②分離定律是自由組合定律的基礎(chǔ)③兩大定律均為真核生物細(xì)胞核基因在有性生殖過(guò)程中的傳遞規(guī)律第20頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二、基因的分離定律和自由組合定律的F1

和F2要表現(xiàn)特定的分離比應(yīng)具備的條件：

①不同類型的雌、雄配子都能發(fā)育良好，且受精機(jī)會(huì)均等。②所有后代都處于比較一致的環(huán)境中，而且存活率相同。③實(shí)驗(yàn)的群體要大，個(gè)體數(shù)量要足夠多。第21頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、幾種交配類型的比較1.自交：⑴提高種群中純合子的比例⑵可用于植物純合子、雜合子的鑒定2.雜交⑴探索控制生物性狀的基因的傳遞規(guī)律

⑵將不同優(yōu)良性狀集中到一起，得到新品種

⑶顯隱性性狀判斷第22頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.測(cè)交

⑴驗(yàn)證遺傳基本規(guī)律理論解釋的正確性

⑵高等動(dòng)物純合子、雜合子的鑒定4.正交與反交

檢驗(yàn)是細(xì)胞核遺傳還是細(xì)胞質(zhì)遺傳，常染色體遺傳還是伴性遺傳第23頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、伴性遺傳1、遺傳特點(diǎn)圖遺傳病類型遺傳特點(diǎn)常隱隔代遺傳；男女發(fā)病率相等常顯連續(xù)遺傳；男女發(fā)病率相等常隱或X隱隔代遺傳第24頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖遺傳病類型遺傳特點(diǎn)常顯或X顯連續(xù)遺傳最可能為X顯(也可能為常隱、常顯、X隱)連續(xù)遺傳；患者女性多于男性第25頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天連續(xù)遺傳；只有男性患者最可能為伴Y遺傳(也可能為常顯、常隱、X隱)非X隱(可能是常隱、常顯、X顯)第26頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、注意1、自交不同于自由交配2、9∶3∶3∶1的變式

9∶3∶4；9∶6∶1；15∶1；9∶7等比例3、致死基因隱性致死顯性致死配子致死合子致死第27頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天小專題3：變異、育種和進(jìn)化一、三種可遺傳變異的比較類型項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異概念DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變?cè)谏矬w進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合因染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而導(dǎo)致生物性狀發(fā)生變異第28頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天類型項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異適用范圍生物種類所有生物(包括病毒)均可發(fā)生自然狀態(tài)下只發(fā)生于真核生物有性生殖過(guò)程中，為核遺傳真核生物生殖方式無(wú)性生殖、有性生殖有性生殖無(wú)性生殖、有性生殖類型自然突變誘發(fā)突變交叉互換、自由組合、人工DNA拼接技術(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體數(shù)目變異發(fā)生時(shí)期DNA復(fù)制時(shí)(有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期)減數(shù)分裂四分體時(shí)期及減數(shù)第一次分裂后期任何時(shí)期第29頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天類型項(xiàng)目基因突變基因重組染色體變異產(chǎn)生結(jié)果產(chǎn)生新的基因只產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生新的基因不產(chǎn)生新的基因，但可引起染色體上基因數(shù)目或排列順序的變化鏡檢光鏡下均無(wú)法檢出，可根據(jù)是否有新性狀或新性狀組合確定光鏡下可檢出育種應(yīng)用誘變育種雜交育種基因工程育種單倍體育種多倍體育種第30頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、細(xì)胞分裂圖象與變異分裂圖象分裂類型有絲分裂減數(shù)分裂變異類型基因突變基因突變、基因重組第31頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、交叉互換與染色體易位的區(qū)別交叉互換染色體易位圖解區(qū)別發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生于非同源染色體

之間屬于基因重組屬于染色體結(jié)構(gòu)的變異在顯微鏡下觀察不到可在顯微鏡下觀察到第32頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組常用方式a.選育純種：雜交―→自交―→選優(yōu)―→自交b．選育雜種：雜交―→雜交種輻射誘變、激光誘變、空間誘變花藥離體培養(yǎng)，然后再加倍秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種四、育種1、各種育種方式的比較第33頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種育種程序第34頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種優(yōu)點(diǎn)集優(yōu)b．操作簡(jiǎn)便可以提高變異的頻率a.明顯縮短育種年限b．所得品種為純合子器官巨大，提高產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分打破物種界限，定向改變生物的性狀缺點(diǎn)a.育種時(shí)間長(zhǎng)b．不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料(有很大盲目性)技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)應(yīng)用用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥高產(chǎn)青霉菌用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥三倍體無(wú)籽西瓜、八倍體小黑麥轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉第35頁(yè),共38頁(yè)，2024年2月25日，星期天①若要培育隱性性狀個(gè)體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。②有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，則最簡(jiǎn)便的方法是自交。③若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。④若實(shí)驗(yàn)植物為營(yíng)養(yǎng)繁殖類如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。第36頁(yè),共38頁(yè)，2024