遗传和变异、进化

遗传和变异、进化
（一）基因控制生物的性状
1、生物的性状
（1）生物性状的定义：性状是指生物的任何可以鉴别的形态或生理的特征。

是遗传和环境相互作用的结果。

（2）相对性状：是指同一性状的不同表现类型。

①相对性状包括显性性状和隐性性状。

显性性状是在子一代（F1）中表现出的亲本的性状；子一代（F1）未表现出的性状是隐性性状。

隐性性状是相对于显性性状来定义的，并不是任何情况下都不表现，子二代F2代就会表现出来。

②相对性状必须是同一种生物的同一性状的不同表现。

兔子和猴子不是同种生物无法比较相对性状，而小麦茎高矮、豌豆粒的圆粒和皱粒，番茄的红果、黄果，兔的白色、黑色等都是相对性状。

判断相对性状首先看它是否是“同一种”生物。

2、基因控制性状
基因：基因是控制生物性状的遗传物质的基本结构单位和功能单位；基因是有遗传效应的DNA片断，每个DNA分子上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列（指细胞核内染色体上的基因）。

①控制生物同一性状的基因，在体细胞中成对存在，例如豌豆的圆粒和皱粒，体细胞中的基因有三种情况（DD、Dd、dd）。

②在生物的配子（精子、卵子）中控制同一性状的基因成单存在，只有（D和d）两种情况。

③基因通过控制蛋白质的合成来实现对某遗传性状的控制，或决定某一功能，如催化功能（酶）、调节功能（激素）。

在生物传种接代的过程中，传下去的是基因。

④转基因生物：就是把一种生物的某个基因，用生物技术的方法转入到另一种生物的基因组中，而培育出的动物、植物或微生物，转基因生物又叫做遗传修饰物。

如转基超级鼠、转基因西红柿。

（二）基因在亲子代间的传递
1、基因和染色体
染色体是细胞核内的一种重要的结构，可以被碱性染料染上颜色，在没有分裂的细胞中，染色体伸展延长成为细丝状，叫染色质；在进行分裂的细胞中，染色质可以缠绕紧缩，成为具有一定形态，可以在显微镜下看到的染色体。

①染色质、染色体是同一物质的不同结构形态。

②同一物种染色体的数目是稳定不变的；如果缺少或增多，形成的后代个体异常，甚至死亡；保证染色体数目稳定的关键是形成性细胞时的减数分裂和受精作用。

③染色体的主要化学成分是脱氧核糖核酸（DNA）基因是染色体上具有遗传效应的DNA分子上的片断，是生物体遗传物质的基本单位，生物的性状，主要就是通过染色体上的基因传递给后代。

所以DNA是遗传信息的携带者。

④人的染色体数在体细胞中有23对，第23对为性染色体，在生殖细胞中有23条，精卵细胞结合后恢复到23对，保证染色体数目的稳定。

2、基因经精子或卵细胞的传递
精子或卵细胞内的染色体是正常体细胞的一半，经过受精作用后，染色体又恢复原来体细胞的染色体数，保证了物种的稳定性。

（三）基因的显性和隐性
1、孟德尔的豌豆杂交实验
（1）相对性状有显性和隐性之分。

杂交一代（F1）只表现显性性状，如只表现高茎（显性），矮茎没表现。

（2）相对性状的遗传中，隐性性状其基因组成只有dd（用同一英文字母大、小写分别表示显性基因）一种；表现为显性性状的，其基因组成为DD或Dd两种。

（3）基因组成是Dd的，虽然d控制的性状不表现，但d（隐性基因）并没有受D（显性基因）的影响，还会遗传下去（F2代就可出现纯隐性个体）。

①孟德尔为什么用豌豆做杂交实验：豌豆是自花传粉、闭花授粉植物，自然状况下是纯种；豌豆品种间的性状差异大，容易区分；
②基因型和表现型及其关系：基因型是指与表现型有关的基因组成，如DD、Dd、dd，表现型是指生物个体表现出来的性状，如高茎、矮茎。

表现型是基因型的表现形式，基因型是表现型的内在因素。

一般说来，表现型相同，基因型不一定相同；基因型相同，在相同的环境条件下，表现型相同。

即：基因型+ 环境条件＝表现型。

③控制生物同一性状的基因，在体细胞中成对存在，例如关于豌豆茎的高茎和矮茎中，体细胞中成对的基因有三种情况，即DD、Dd和dd。

在生物的配子中控制同一性状的基因成单存在，只有D和d两种情况。

④控制显性性状的基因叫显性基因（D），控制隐性性状的基因叫隐性基因（d），所以高茎基因为DD或Dd，矮茎为dd。

2、禁止近亲结婚
我国婚姻法规定：直系血亲和三代以内旁系血亲之间禁止结婚。

如：堂兄妹或堂姊弟。

（1）禁止近亲结婚的原因：近亲携带的相同基因的比例大，某些致病基因遇在一起的可能性大，婚配后后代遗传病出现的机会多，无益于社会，更无益于家庭。

（2）人类的遗传病目前已发现6000多种，其中有些是一对等位基因控制的。

有的是由显性致病基因控制的显性性状的遗传病，例如人类的多指（如六指）是由显性致病基因控制的，致病基因用A表示，如果双亲的一方为多指（AA或Aa），他们的子女就会全部患多指病或一半患多指另一半正常。

由此可知：由显性基因控制的遗传病的发病率是很高的。

有的遗传病是由隐性致病基因控制的，例如白化病是由隐性致病基因控制的一种遗传病。

如果双亲均表现正常，但都是杂合体（Aa），即各具有一个白化病基因a，那么他们的子女有三种基因型（AA、Aa和aa），比例为1∶2∶1，AA和Aa
的个体表现正常，占3／4，只有aa的个体表现出白化病症，占后代总个体的1／4。

根据基因的分离规律的知识，应禁止近亲结婚，防止隐性遗传病的发生。

（四）人的性别遗传
1、男女染色体的差别
（1）性染色体：是指决定性别的染色体。

（2）常染色体：是指与性别决定无关的染色体。

性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式，主要由染色体来决定控制。

人类23对同源染色体中，第23对为性染色体，男性为XY，女性为XX，其余22对为常染色体。

2、生男生女机会均等
生物性状的遗传是由基因控制的；人的性别是性染色体上决定性别的基因控制的。

①男性Y染色体上只有一小段DNA是决定雄性性别，这个基因决定男性睾丸的形成，近年来研究发现Y染色体上还有3个基因决定精子的产生和成熟；X染色体上与女性性别有关的基因。

②男性性染体是异型染色体XY，在形成配子时，产生两种精子X和Y，两者比例X．Y＝1︰1；女性性染色体是XX，在形形成配子时只产生一种卵细胞X，X精子与卵细胞结合的受精卵XX发育成女孩，Y精子与卵细胞结合的受精卵发育成男孩XY。

所以XX︰XY＝1︰1，生男生女机会均等。

如下图表示：
（五）生物的变异
1、变异
变异是普遍存在的，各种相对性状，都是通过变异产生的。

如：千姿百态的菊花，不同品种的玉米果穗，红眼果蝇和白眼果蝇的头部，不同品种的牛等。

2、花生果实大小的变异
在探究过程中设计好座标纸、取样（最少每品种30粒）、直尺。

①做到随机取样，切勿挑选；
②建议测量果实的长轴，以毫米为单位，四舍五入；
③座标纸的水平轴为果实长度，纵轴为样品个数，然后以各两数的相交点，连成曲线；
④样本的平均值代表该品种的果实长度；
⑤物种表现型＝基因型＋环境，所以大花生品种中也有小的，小品种中也有大的，这决定于土壤环境的栽培条件。

3、变异的分类
不遗传的变异：单纯由环境引起的变异，如果没影响到遗传物质，叫不遗传的变异，是不能遗传给下一代的；
可遗传的变异：只有影响到遗传物质发生改变的变异才会遗传给下一代，叫可遗传的变异，只有可遗传的变异在育种中才有价值。

4、人类应用遗传变异原理培育新品种
新品种的培育：是人们利用生物的有益于人们出现的基因突变或人工杂交使有益基因重组而筛选出的品种。

育种的方法有多种，系统选育、杂交育种、回交育种、诱变育种及转基因方法等，但不论哪种方法都是选择对人类有益的可遗传的变异，
（六）生物的进化
1、地球上生命的起源
（1）生命起源的条件
地球从诞生到现在，大约有46亿年的历史。

早期的地球是炽热的球体，地球上的一切元素都呈气体状态，那时谈不上生命的发生。

后来随着地球的慢慢冷却，才逐渐为生命的发生提供了一定的条件。

原始地球为生命起源的化学进化提供的条件主要是以下三个方面：
①物质条件——还原型的原始大气
②能量条件——原始地球上不断出现的宇宙射线、紫外线、闪电热能等
③一定的环境场所条件——原始海洋等
原始地球第二次形成的大气层中，是没有氧气的，因此是还原型的。

正是这些大气中的气体成分在一定的能源作用下，形成各种无机物和有机物，为生命的产生创造了条件。

同时，由于火山喷发的频繁发生，地壳发生变动，形成高原和山峰、低地和山谷。

大气层中的水蒸气逐渐增多达到饱和，冷却形成雨，降落到地面上，聚集于低洼地带，而形成原始海洋。

（2）生命起源的化学过程
目前，关于生命起源的化学进化学说已为广大学者所承认，该学说认为，地球上最初的生命是在地球降温以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过复杂的化学过程，逐步演变而成的，生命起源的化学进化过程分为四个阶段。

最具有决定意义的阶段是第④阶段。

生命起源的条件和生命起源的化学进化过程的四个阶段是中考和竞赛的热点问题。

2、生物进化的历程
（1）化石
化石是生物的遗体、遗物或生活痕迹，由于某种原因被埋藏在地层中，经过若干万年的复杂变化形成的。

所以对化石的研究能够直接地反应出生物界进化发展的历史过程，是生物进化的最可靠证据之一。

通过遗迹化石可以推测动物的活动情况，也可从动物足迹的深浅、大小、多少，推测动物的体重和数量。

遗物化石有粪化石、卵化石以及人类祖先使用的工具等。

此外还有“活化石”，它是曾繁盛于某一地质时期，以后几乎灭绝，目前还残存于个别地区的孑遗生物。

如分布在我国的银杏、水杉和大熊猫等。

科学家通过对化石的研究发现，在地层中最初出现的是水生无脊椎动物，以后依次出现鱼类，开始登陆的两栖类，陆生的爬行类和由爬行类分化出的鸟类以及哺乳类，最后才出现人类。

①生物的进化是由许多中间过渡类型将其上下连结起来的。

已知最早的两栖类——鱼石螈，四肢短小，并有似鱼的尾部；已知最古老的爬行类——蜥螈，具有一系列古代两栖类的特征及爬行类的特征；始祖鸟有许多方面跟爬行类相似，又有许多鸟类的特征；最初的哺乳类也跟爬行类很相似；这些都足以说明脊椎动物各大类群之间的进化关系。

此外，原始的种子蕨也是从蕨类演变到种子植物的过度类型。

②通过研究发现，不同地层中的化石不同：在越古的地层中，成为化石的生物越简单、低等；距现代较近的地层，成为化石的生物越复杂、高等。

（2）生物进化的大致历程（进化树）
（3）生物进化的趋势
一般来说，生物进化的总体趋势，是结构上由简单到复杂（即由单细胞到多细胞），在生活环境上由水生到陆生，在进化水平上由低等到高等。

3、生物进化的原因
（1）达尔文的自然选择学说
达尔文（1809～1882）是英国伟大的博物学家。

他通过对动植物和地质等方面的广泛观察和对人工选择的深入研究，创立了自然选择学说，被人们广泛接受，成为生物进化论的核心内容。

自然选择学说的中心论点是：物种是可变的，而且生物具有多样性和适应性。

自然选择学说的主要内容是：过渡繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。

①自然选择学说的四点主要内容，不是孤立的，而是相互联系的。

②遗传和变异是自然选择的内因。

遗传能使生物保持物种的稳定性和连续性，变异使物种向前发展进化。

③过渡繁殖产生的大量个体，不仅提供了更多的变异，为自然选择提供更多的选择材料，而且还加剧了生存斗争。

④变异一般是不定向的，而自然选择是定向的，决定着生物进化的方向。

⑤生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力，而适者生存是自然选择的结果。

⑥遗传和变异是基础，过渡繁殖是前提，生存竞争是手段，适者生存是结果。

（2）自然选择学说的实例——长颈鹿的长颈形成原因
自然选择学说认为：古代的长颈鹿，有颈长的和颈短的，颈的长短是可以遗传的。

当环境条件发生变化，如缺乏青草的时候，颈长的可以吃到高处的树叶，就容易生存下采，颈短的吃不到高处的树叶，随着低处树叶的减少，就很难存活下来，这样经过许多代之后，颈短的就被淘汰，自然选择使能够适应环境的物种生存下来，不断地进化发展。

因此，现在的长颈鹿都是颈长的。