七、生物的变异和进化

七.、生物的变异和进化

生物的变异

变异的原因

1、环境条件的改变（不可遗传变异）

2、在强烈的物理、化学基因影响下发生的基因突变和染色体畸变。

3、在有性生殖形成配子时，由于非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换而引起的基因重组。

基因重组(是生物变异的主要来源之一)

概念：具有不同遗传形状的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于卿本类型的现象或过程。

注意：1、基因重组不能产生新基因，但能产生新的基因型。

2、S型肺炎双球菌使R型肺炎双球菌发生转化、转基因技术的原理也是基因重组。

3、精卵结合过程不是基因重组。

基因突变（是生物变异的根本来源）

概念：是指基因部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象和过程。DNA分子中发生碱基的替换或缺失，而引起的基因结构的的改变，突变后的基因成为原基因的等位基因。

图例：

A A T T C C G G T 正常复制 A A T T C C G G T

T T A A G G C C A T T A A G G C C A

复制 A A A C T T C C G G T

出错 T T T G A A G G C C A

A A T T C C G G C

T T A A G G C C G

缺失

A T C C G G T

T A G G C C A

基因突变的类型

根据基因对表现型的影响

1、形态突变：主要影响生物的形态结构，可从表现型的明显差异来识别。（如果蝇的红眼突变为白眼）

2、生化突变：影响生物代过程，导致某个生化功能的改变和丧失。（如苯丙酮尿症）

3、致死突变：导致个体活力下降，甚至死亡。

形态突变和致死突变都伴随有特定的生化过程改变，因此严格地讲，任何突变都是生化突变。

基因突变的特点

1、普遍性：无论高级动植物还是低等生物都会发生。

2、多方向性：一个基因可以产生一个以上的等位基因。

3、稀有性：对某一生物个体来说突变的频率很低，对某一个种群或一个物种来说，突变基

因的总量不多。

4、可逆性：显性基因可以突变为隐性基因，而隐性基因也可以突变为显性基因。

5、有害性：大多数的基因突变会给生物带来不利影响。

诱发因素

1、物理因素：如各种射线（X射线、紫外线等）的照射、温度剧变。

2、化学因素：各种能改变DNA分子碱基排列顺序的化合物，如亚硝酸盐、碱基类似物等。

3、生物因素：如麻疹病毒等，他们的毒素和代产物对DNA分子都有诱变作用。

在自然条件下发生的基因突变成为自发突变，而在人工条件下诱发发生的基因突变叫诱发突变。

基因突变的机理

诱发因素作用分子中碱基对的缺失、分子中核苷酸

mRNA

注意

1、基因突变可发生在任何生物细胞中，一般发生在DNA复制时：有丝分裂间期（体细胞）、减数第一次分裂间期（生殖细胞）。

2、基因突变是DNA分子水平上某一基因部碱基对种类和数目的变化，染色体上基因的数目和位置并未改变。

3、基因突变如果发生在生殖细胞中，并且该生殖细胞参与了受精作用，该基因突变就能遗传给后代，而发生在体细胞中的基因突变，一般是不能通过有性生殖遗传给后代的，最多在当代表现出来。（有性生殖不可以传，无性生殖可以传）

4、以RNA为遗传物质的生物，其RNA上的核糖核苷酸序列发生变化，也引起基因突变，由于RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。

染色体畸变

概念：生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变异，包括染色体结构的变异和染色体数目的变异。

染色体结构变异

缺失：染色体断片的丢失，引起片段上所带基因也随之丢失的现象。

重复：染色体上增加了某个相同片段的现象。

倒位：一个染色体上的某个片段的正常排列顺序发生180度颠倒的现象。

易位：染色体的某一片段移接到另一非同源染色体上的现象。

注意：1、染色体结构的变异，使位于染色体上的基因的数目和排列顺序也发生改变。

2、基因突变和染色体畸变是不同水平、不同层次上的变异，基因突变属于分子水平上的变异，而染色体结构变异属于细胞水平上的变异。

实例：人类的猫叫综合征（第五条染色体部分缺失）

果蝇的棒眼（X染色体上某个区段发生重复）

染色体数目变异

分为整倍体变异和非整倍体变异

整倍体变异

1、概念：体细胞的染色体数目是以染色体组的形式成倍增加或减少的

2、染色体组：一般将二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。这组染色体的形态结构、功能各不相同，但包含了该生物的整套基因。

染色体组注意

A、不含同源染色体

B、不含等位基因

C、大小形态各不相同

D、含有控制生物发育成完整个体所需要的一整套基因

3、整倍体：生物体细胞中染色体数目是染色体组的整倍数的个体就称为整倍体。

4、一倍体：只有一个染色体组的细胞或体细胞中含有单个染色体组的个体称为一倍体。（一

倍体不能减数分裂产生配子）

5、二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体，叫二倍体。绝大多数的动物和半数以上的高等植物都是二倍体。（水稻、玉米、哺乳类、人类）

6、多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫多倍体。多倍体普遍存在于植物界，已知被子植物中有⅓或更多的物种是多倍体植物。相对普通二倍体植物而言，多倍体植物茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，种子或果实中的糖类、蛋白质含量较高但这类植物发育延迟，结实率低。（香蕉是三倍体，花生、大豆、马铃薯是四倍体、小麦、燕麦是六倍体）

7、单倍体：由配子发育而成的个体，体细胞中含有物种配子染色体数，叫单倍体。相对于动物，植物的单倍体更多见。（有花药培育而成的植株、雄蜂、雄蚁都是由未受精的卵细胞发育而来）。自然条件下，单倍体植物长得弱小，高度不育。

注意

A、多倍体育种时常用秋水仙素处理诱发的种子或幼苗，而单倍体是高度不育的，因此，不能用秋水仙素处理单倍体的种子。

B、关于几倍体的判断，标准看生物发育的起点。

起点是卵细胞或精子，不论其体细胞中有几个染色体组，均为单倍体。

起点是受精卵，其发育个体，细胞中有几个染色体组，就是几倍体。

C、单倍体的染色体组取决于本物种是二倍体、四倍体、六倍体或更多倍体。

8、非整倍体变异：细胞个别染色体等的增加和减少。（人类的卵巢发育不全症，缺少一条性染色体：特纳氏综合征；比正常人多一条21号常染色体：先天愚型，又称唐氏综合征）

杂交育种

应用诱变育种

单倍体育种