第十六章生物進化

生物進化：指生物是由一個共同祖先種分化出來的，它們分別適應了不同的環(huán)境而出現(xiàn)了不同的形態(tài)和機能上的分化。一、生物進化的證據(jù)：

1、比較解剖學證據(jù)：

同源器官：外形和功能不同,內(nèi)部構造和來源一致；同功器官：如魚鰭和鯨鰭；痕跡器官：如蛇的四肢痕跡，人的闌尾。2、胚胎學的證據(jù):

生物發(fā)生律（重演論）：個體發(fā)育重演系統(tǒng)發(fā)育。

3、細胞遺傳學的證據(jù):

染色體組型的比較；

4、分子水平的證據(jù)：免疫學的證據(jù)、蛋白質(zhì)和核酸進化。

123456

表1抗血清與動物血清的滴定比值（人血清的滴定值為100）————————————————————————————

動物名稱

黑猩猩大猩猩長臂猿狒狒蜘蛛猴狐猴食蟻獸豬

比值979279755837178

表2各種動物與人血紅蛋白β鏈氨基酸組成差異數(shù)————————————————————————動物名稱

大猩猩長臂猿羅猴狗牛白鼠袋鼠雞蛙七鰓鰻

差異數(shù)

128152527384567125789二、生物進化理論：

（一）拉馬克學說：

用進廢退,獲得性遺傳。例：長頸鹿長脖子的形成;生物中各種痕跡器官;生活在黑暗中眼的退化等。

意義：推翻了物種不變論；否定了上帝創(chuàng)造生物論。缺陷：缺乏科學的實驗證據(jù)。

10（二）達爾文學說：

①遺傳；②變異；③過剩繁殖(過度繁殖)；④生存競爭:與無機環(huán)境的競爭,種內(nèi)競爭和種間競爭；⑤自然選擇,適者生存。1112（三）現(xiàn)代達爾文主義的進化學說

(綜合進化論)

綜合進化論：以達爾文自然選擇學說為基礎，綜合現(xiàn)代基因?qū)W說,群體遺傳學說及其他分支學科新成就而完善的進化理論。

1、認為種群是生物進化的基本單位；

2、突變、選擇和隔離是物種形成和生物進化的機制。

3、通過基因頻率在后代中的變化（即基因庫的變化）闡述自然選擇的作用，完善了進化機制。

13基因頻率和自然選擇的作用：

1、基因庫

-----在一個生物種群中能進行生殖的個體所含有的全部遺傳信息的總和。

2、哈迪－溫伯格定律：一個有性生殖的自然種群，在符合以下5個條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的，其5個條件是：

a.種群足夠大；b.種群中個體間的交配是隨機的；

c.沒有突變發(fā)生；d.沒有新基因加入；

e.沒有自然選擇。

事實上，這5個條件永遠不會滿足，因而基因頻率總是要發(fā)生改變的。該定律從反面證明了進化在任何種群中都是必然要發(fā)生的。

1415（四）分子進化的中性學說：

1、突變大多是中性的，如同義突變等，它不影響核酸和蛋白質(zhì)的功能，對生物體的生存既無害處，也無好處；

2、分子進化的速率由中性突變的速率所決定，也就是由核苷酸和氨基酸的置換率所決定。分子的種類不同，分子的置換率不同，進化的速率也不同；同一分子在不同物種中，分子的置換率相同，進化的速率也相同。

16（四）分子進化的中性學說：

3、在分子水平進化上，自然選擇不起作用；中性突變由于不承受自然選擇的壓力，通過隨機的遺傳漂變在群體中得到固定和逐漸積累，造成種群的分化，從而出現(xiàn)新的物種。遺傳漂變-----指生物種群因小群體和偶然事件而造成的基因頻率的隨機波動。

17幾種遺傳理論的相關性：

以上幾種遺傳理論都是主張進化，但研究的角度不同。達爾文主義從個體和群體的層次出發(fā)，中性學說是從分子的層次出發(fā)；前者認為生物進化的主導因素是自然選擇，后者則認為是中性突變；前者認為生物進化的速率受環(huán)境和生物世代等因素的制約，后者則認為生物的進化速率是一致的，中性突變的速率就是分子進化的速率。中性學說盡管能說明分子進化的某些現(xiàn)象，也只不過是對達爾文進化理論的補充，而不是對達爾文進化理論的否定。18關于分子進化工程：

指在試管內(nèi)、分子層次上模擬和再現(xiàn)生物自然種群層次上的進化機制。也就是在試管中人工培養(yǎng)條件下實現(xiàn)：分子復制（繁殖）

突變

遺傳

自然選擇

產(chǎn)生最適應所處環(huán)境的新類型

19

感染

Qβ噬菌體載體大腸桿菌

分離

74次轉(zhuǎn)移、選擇、擴增變異型QβRNA

QβRNA復制酶

（新性狀：分子量小了（試管中）17%；復制速度快了1.5倍）

分子進化工程舉例

20三、適應進化

形式：

形態(tài)結構：花對于昆蟲采粉的適應等；隱蔽色和保護色：如竹節(jié)蟲等；適應惡臭：如蝽蟓、黃鼬等；

警戒色：如蛇、蝴蝶的花色等；擬態(tài)：如

蜂蠅等。

協(xié)同進化（共進化）：

趨同進化：如鯨與魚，沙漠中的大戟科植物與仙人掌；

趨異進化：如北極熊與棕熊的體色；

適應輻射：進化

形式2122232425四、物種的形成：

生物變異

隔離

(地理隔離

生殖隔離)生物進化物種起源

1、

異地物種形成：起因是地理隔離適應新環(huán)境而發(fā)展到生殖隔離；

2、同地物種形成：因基因突變，新性狀適應不同的生態(tài)位，最后到生殖隔離。

適應26五、基因工程：

基因工程：通過重組DNA技術,按人的意志定向改變生物的遺傳性狀,即在體外將外源DNA(特定基因)經(jīng)切割和連接,插入到病毒等載體分子中,形成重組DNA分子,然后導入受體細胞中,表達并產(chǎn)生新性狀的過程。27（一）基因工程理論上的三大發(fā)現(xiàn):

1、遺傳物質(zhì)DNA的發(fā)現(xiàn):20世紀40年代2、DNA雙螺旋結構和半保留復制機制的發(fā)現(xiàn):50年代3、遺傳信息傳遞方式的發(fā)現(xiàn)，（即三聯(lián)密碼子，所有生物的密碼子同氨基酸之間關系相同，且通用）：60年代28（二）基因工程技術上的三大發(fā)明:1、限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)：

——這是重組DNA的核心技術,使DNA分子在體外進行切割和連接成為現(xiàn)實。

2、基因工程載體的發(fā)現(xiàn):

載體指寄主細胞中具備自我復制能力的DNA分子,它可以讓目的基因連接上來,并帶動目的基因大量復制。

3、逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn):

這是對中心法則的補充,該發(fā)現(xiàn)使真核基因制備成為可能。2930（三）基因工程的基本內(nèi)容:1、從生物有機體的基因組中，分離出帶目的基因的DNA片段。2、將帶目的基因的外源DNA片段，連接到能自我復制的載體分子上，形成重組DNA分子。3、將重組DNA分子轉(zhuǎn)移到適當?shù)氖荏w細胞內(nèi)。4、篩選獲得了重組DNA分子的受體細胞克隆。5、克隆基因的表達，產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)。

31321、獲得目的基因:即從生物有機體的基因組中分離出帶目的DNA片段。主要四種途徑:

①化學合成基因(常規(guī))；

②從己構建的基因文庫中分離目的基因；

③通過PCR法(聚合酶鏈式反應系統(tǒng))獲得目的基因;

④逆轉(zhuǎn)錄法獲得目的基因。3334352、利用載體獲得重組基因:

即依賴于限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用,將帶目的基因的外源DNA片段,連接到能自我復制的載體分子上,形成重組的DNA分子。36372、利用載體獲得重組基因:依賴于限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用,將帶目的基因的外源DNA片段,連接到能自我復制的載體分子上,形成重組的DNA分子。有四種載體如下：

質(zhì)粒:

游離于細胞質(zhì)中的環(huán)形雙鏈DNA,可以整合到寄主細胞染色體上復制、遺傳；

噬菌體:

細菌病毒的總稱,可以克隆更大的DNA片段,感染效率極高；柯斯質(zhì)粒:

人工構建的含有λDNA的cos序列和質(zhì)粒復制子,兼具以上兩種載體的優(yōu)點(3—4萬bpDNA片段)；

YAC載體(酵母人工染色體):

承載100萬bpDNA片段。

38393、重組基因的轉(zhuǎn)移：即將重組DNA分子轉(zhuǎn)移到適當?shù)氖荏w細胞內(nèi)。轉(zhuǎn)移的途徑：（1）轉(zhuǎn)化

用于原核、酵母等單細胞生物。（2）轉(zhuǎn)導

（3）顯微注射用于高等動植物細胞。（4）電穿孔