資源簡介

第九單元 生物的變異與進化
基因突變的實例（鐮狀細胞貧血）
（1）直接原因：血紅蛋白分子中谷氨酸纈氨酸。
（2）根本原因：基因中堿基對
（3）病理診斷：鐮狀細胞貧血是由于基因的一個堿基對改變引起的一種遺傳病，是基因通過控制蛋白質的結構，直接控制生物性狀的典例。
2. 基因突變
（1）概念：DNA分子中發生堿基的替換、增添或缺失從而引起基因結構的變化。
（2）時間：有絲分裂間期減數分裂前的間期。
（3）原因：DNA分子復制時偶爾發生錯誤，DNA的堿基組成發生改變（內因）；物理因素，如紫外線、X射線及其他輻射等；化學因素，如亞硝酸鹽、堿基類似物等；生物因素，如某些病毒等（外因）。
（4）結果：可產生新的等位基因；在配子中，傳遞給后代；在體細胞中，一般不能通過有性生殖遺傳。
3.基因突變的特點
（1）普遍性：表現在基因突變在生物界中是普遍存在的；
（2）隨機性：表現在基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期，發生在細胞內不同DNA分子上以及同一DNA分子的不同部位；
（3）不定向性：表現在一個基因可以產生一個以上的等位基因；
（4）低頻性：在自然狀態下，基因突變的頻率很低。
4.基因突變的意義
（1）對生物體來說，基因突變有的是有害的，有的是有利的，還有的是中性的。
（2）基因突變是產生新基因的途徑，是生物變異的根本來源，為生物的進化提供了豐富的原材料。
5.細胞的癌變
（1）原因
外因——致癌因子：
物理致癌因子：主要是輻射，如紫外線、X射線等
化學致癌因子：如石棉、砷化物、鉻化物、鎘化物等無機化合物，苯四氯化碳、焦油、烯環烴、亞硝胺、黃曲霉素、有機氯殺蟲劑等有機化合物。
病毒致癌因子：指的是能使細胞發生癌變的病毒：致癌病毒能夠引起細胞發生癌變，主要是因為它們含有致癌基因以及與之有關的核苷酸序列，它們感染人的細胞后，將其基因整合到人的基因組中，從而誘發人的細胞癌變。
內因——原癌基因和抑癌基因的突變
原癌基因或抑癌基因發生突變是導致細胞發生癌變的根本原因。細胞癌變一般是多個基因突變累積的結果。
原癌基因：主要負責調節細胞周期，控制細胞生長和增殖的進程。
抑癌基因：主要抑制細胞不正常的增殖。
癌癥的預防：遠離致癌因子、健康的飲食和生活習慣、良好的心態。
癌細胞的特征：能夠無限增殖，形態結構發生顯著變化，細胞膜上的糖蛋白等物質減少，細胞之間的黏著性顯著降低，容易在體內分散和轉移，等等。
6.基因重組：基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。
7.基因重組的類型
（1）交換型：減數分裂四分體時期（減數分裂Ⅰ前期），由于同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體之間的互換而發生交換，導致染色單體上的基因重組。
（2）自由組合型：減數分裂Ⅰ后期，由于非同源染色體的自由組合，使非同源染色體上的非等位基因自由組合。
（3）意義：基因重組能夠產生基因組合多樣化的子代，是生物變異的來源之一，對生物的進化具有重要意義。
（4）自然條件下，能發生基因重組的生物類型是進行有性生殖的真核生物，細菌等原核生物和進行無性繁殖的真核生物都不能發生基因重組。
8.染色體變異的概念：體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化，稱為染色體變異。
9.染色體數量變異
類型
（1）細胞內個別染色體的增加或減少。
（2）細胞內染色體數目以一套完整的非同源染色體為基數成倍地增加或成套地減少。
（3）染色體組的概念：在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。
①二倍體：由受精卵發育而來的個體，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫作二倍體。在自然界中，幾乎全部動物和過半數的高等植物都是二倍體。
②多倍體：由受精卵發育而來，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。
a.特點：莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加，也存在結實率低，晚熟等缺點。
b.人工誘導（多倍體育種）
方法：用低溫處理或用秋水仙素誘發等。
處理對象：萌發的種子或幼苗。
原理：能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。
實例：三倍體香蕉、四倍體馬鈴薯等。
③單倍體
概念：體細胞中的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體。
實例：蜜蜂中的雄蜂，單倍體的農作物。
特點：與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，而且高度不育。
單倍體育種的方法：
優點：單倍體育種的方法明顯縮短育種年限。
10.低溫誘導植物染色體數目的變化
（1）實驗原理：用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞的染色體數目發生變化。
（2）實驗步驟與現象
實驗步驟
現象：視野中既有正常的二倍體細胞，也有染色體數目發生改變的細胞。
（3）注意事項
在顯微鏡下觀察到的細胞已經死亡，不能觀察到細胞中染色體數目的變化過程。
選材只能是分生區細胞，不能進行細胞分裂的細胞不會出現染色體數目的變化。
11.染色體結構的變異
（1）類型
圖解 變化 名稱 舉例
染色體b片段丟失 缺失 貓叫綜合征；果蠅缺刻翅的形成
染色體b片段增加 重復 果蠅棒狀眼的形成
染色體的某一片段（d、g）移接到另一條非同源染色體上 易位 果蠅花斑眼的形成
同一條染色體上某一片段（a、b）位置顛倒 倒位 果蠅卷翅的形成
（2）結果：染色體結構的改變，會使排列在染色體上的基因數目或排列順序發生改變，導致性狀的變異。
（3）對生物體的影響：大多數染色體結構變異對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。
12.雜交育種
原理：基因重組。
過程
植物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型，自交至不發生性狀分離為止。
動物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發生性狀分離的F2個體。
優點：操作簡便，可以把多個品種的優良性狀集中在一起。
缺點：不能創造新基因、新性狀；雜交后代會出現性狀分離；周期長。
13.誘變育種
原理：基因突變。
過程：選擇生物→誘發基因突變→選擇理想類型→培育。
優點
可以提高突變頻率，在較短時間內獲得更多的優良變異類型。
大幅度地改良某些性狀。
（4）缺點：基因突變具有低頻性、不定向性、多害少利性，育種時需要處理大量材料，具有盲目性。
14.單倍體育種
（1）原理：染色體（數目）變異。
（2）過程
（3）優點：明顯縮短育種年限；子代均為純種。
（4）缺點：技術復雜。
多倍體育種
原理：染色體（數目）變異。
過程
優點：多倍體植株莖稈粗壯，葉、果實和種子比較大，營養物質含量豐富。
缺點：多倍體植株發育延遲，結實率低，多倍體育種一般只適用于植物。
15.化石
概念：化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等。
作用：利用化石可以確定地球上曾經生活過的生物的種類及其形態、結構、行為等特征。因此，化石是研究生物進化最直接、最重要的證據。
分布：大部分化石發現于沉積巖的地層中。
結論：大量化石證據，證實了生物是由原始的共同祖先經過漫長的地質年代逐漸進化而來的，而且還揭示出生物由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生的進化順序。
16.當今生物體上進化的印跡——其他方面的證據
（1）比較解剖學證據：研究比較脊椎動物的器官、系統的形態和結構，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據。
（2）胚胎學證據：胚胎學是指研究動植物胚胎的形成和發育過程的學科，比較不同動物以及人的胚胎發育過程，也可以看到進化的蛛絲馬跡。
17.細胞和分子水平的證據
18.事實證據
（1）無論古細菌生物還是現代生物，它們的細胞都有相似的基本結構。
（2）人和類人猿在DNA的堿基序列或基因組方面高度接近。
（3）不同生物與人的細胞色素氨基酸序列的差異。
19.基本結論
（1）生物有著共同的原始祖先。
（2）揭示當今生物種類親緣關系的遠近以及它們在進化史上出現的順序。
20.適應的含義
（1）生物的形態、結構適合于完成一定的功能；
（2）生物的形態、結構及其功能適合于該生物在一定的環境中生存和繁殖。
21.適應具有的特點：普遍性和相對性。
22.適應是自然選擇的結果
各種生物適應性特征形成的理論
（1）物種不變論的觀點：各種生物都是自古以來就存在的。
（2）拉馬克的觀點
①觀點內容
a.當今所有的生物都是由更古老的生物進化來的，各種生物的適應性特征不是自古以來就如此的，而是在進化過程中逐漸形成的。
b.適應的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳。
②對拉馬克觀點的評價：拉馬克提出的進化學說徹底否定了物種不變論，在當時具有進步意義，但他對適應形成的解釋未被人們普遍接受。
（3）達爾文的自然選擇學說的觀點：適應的來源是可遺傳的變異，適應是自然選擇的結果。
23.自然選擇學說的解釋模型
由此可見，群體中出現可遺傳的有利變異和環境的定向選擇是適應形成的必要條件。
24.自然選擇學說的歷史貢獻
（1）使生物學第一次擺脫了神學的束縛
（2）合理解釋了生物進化的原因
（3）揭示了生物界的統一性
（4）科學地解釋了生物的多樣性和適應性
25.局限性
（1）對遺傳和變異的本質，未做出科學的解釋
（2）對生物進化的解釋局限于個體水平
26.達爾文以后進化理論的發展
（1）發展的原因
關于遺傳和變異的研究，已經從性狀水平深入到基因水平，人們逐漸認識到遺傳和變異的本質。
關于適應以及物種的形成等問題的研究，已經從以生物個體為單位，發展到以種群為基本單位。
（2）發展的結果：形成了以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論。
27.種群的概念及特點
（1）概念：生活在一定區域的同種生物全部個體的集合。如一片樹林中的全部獼猴或一片草地上的所有蒲公英都可以看作一個種群。
（2）特點：種群是生物進化的基本單位，種群中的雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群也是生物繁殖的基本單位。
28.基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。
29.基因頻率：
（1）概念：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值。
（2）計算公式：基因頻率=。
30.種群基因頻率的變化
（1）可遺傳的變異的來源：可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染色體變異。基因突變和染色體變異統稱為突變。
（2）可遺傳變異的形成、特點和作用
①形成：a.基因突變產生新的等位基因；b.通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型。
②特點：隨機的、不定向的。
③作用：只是提供生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。
（3）變異的有利和有害是相對的，是由生存環境決定的。
31.自然選擇對種群基因頻率變化的影響
（1）原因：在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應基因的頻率會下降。
（2）結果：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。
32.物種的概念：能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物。
33.隔離
（1）概念：不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象。
（2）常見類型
類型 地理隔離 生殖隔離
概念 同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發生基因交流的現象 不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產生可育的后代
特點 同種生物，地理障礙消失后仍然可以進行基因交流 永久性不能進行基因交流
舉例 兩個池塘中的鯉魚 驢和馬
共性 阻止了基因天然交流
34.隔離在物種形成中的作用
35.生殖隔離是形成新物種的必要條件。
36.協同進化：指生物的不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展。
37.生物與生物之間的協同進化
（1）某種蘭花具有細長的花距經過共同進化→某種蛾類具有細長的吸管似的口器。
（2）羚羊的奔跑速度加快經過共同進化→獵豹的奔跑速度加快。
38.生物與環境之間的協同進化
地球上原始大氣中沒有氧氣，所以那時生物的呼吸類型只能是無氧呼吸；當地球上出現了進行光合作用的生物以后，才使大氣中有了氧氣，這就為好氧生物的出現創造了前提條件。
39.協同進化的原因：生物與生物之間的相互選擇和生物與無機環境之間的相互影響。
40.生物多樣性的形成
（1）內容：遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性。
（2）三個層次之間的聯系
（3）形成原因：生物的進化。
（4）研究生物進化歷程的主要依據：化石。
41.生物進化歷程中的幾個關鍵事件
（1）真核生物出現以后，尤其是有性生殖方式的出現，使生物進化速度明顯加快。
（2）寒武紀大爆發，形成生態系統的第三級—消費者，對植物的進化產生重要影響。
（3）原始兩棲類的出現，使生物登上陸地，改變陸地環境，而陸地上復雜的環境也為生物的進化提供了條件。
（4）在進化過程中，許多物種由于不適應環境的變化而滅絕了。恐龍的滅絕為哺乳類的興盛騰出了空間，使生物進化翻開了嶄新的一頁。
42.生物進化理論在發展
（1）現代生物進化理論：適應是自然選擇的結果；種群是生物進化的基本單位；突變和基因重組提供進化的原材料，自然選擇導致種群基因頻率的定向改變，進而通過隔離形成新的物種；生物進化的過程實際上是生物與生物、生物與無機環境協同進化的過程；生物多樣性是協同進化的結果。
（2）中性突變學說：大量的基因突變是中性的，決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇。
（3）間斷平衡學說：物種形成并不都是漸變的過程，而是物種長期穩定與迅速形成新種交替出現的過程。

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