第十二章第十二章 群体的遗传和进化群体的遗传和进化群体遗传与进化(12)课件 一、教学目的一、教学目的 1、掌握群体遗传学的基本概念 2、掌握遗传平衡定律 3、掌握达尔文的自然选择学说 4、理解改变基因频率的几种因素 5、了解分子进化的理论 二、重点二、重点 1、遗传平衡定律 2、达尔文的自然选择学说 三、难点：三、难点： 1、遗传平衡定律 2、群体遗传学的基本概念 群体遗传与进化(12)课件 地球上的生物，随着地球环境的变化，他们的进化都经历了一个由简单到复杂，由低级到高级长期的发展过程。现在地球上生存着的所有生物，都是由古老生物进化而来的，每种生物都与他生活的环境相适应。遗传学的研究不仅为生物进化提供了许多证据，而且解释了生物进化的过程。第一节第一节群体遗传学中的基本概念 一、孟德尔群体（孟德尔种群）：一、孟德尔群体（孟德尔种群）：一群基因传递遵循孟德尔定律，且能相互杂交的个体所组成的集合。群体遗传与进化(12)课件 在有性繁殖的生物中，一个物种就是一个最大的孟德尔群体。物种内能相互杂交，物种间存在生殖隔离。 二、基因库：二、基因库：一个群体所包含的所有基因的总和（即一个种群含有的总的遗传信息）。 对二倍体生物来说，每个个体都含有两个基因组，一个由N个个体组成的群体就包含2N个基因组，在其基因库中，除性连锁基因外，每个基因座就具有2N个基因。 三、基因型频率：三、基因型频率：指群体中某特定基因型个体的数目占个体总数目的比率。 群体遗传与进化(12)课件 基因型频率 四、基因频率：四、基因频率：某一个等位基因占该座位上等位基因总数的比率。 基因频率群体遗传与进化(12)课件 第二节第二节 遗传平衡定律遗传平衡定律 一、遗传平衡定律一、遗传平衡定律（基因平衡定律）：群体无限大，随机交配，没有突变，没有任何形式的自然选择，那么，各基因型的比例从一代到另一代维持不变。 遗传平衡定律是由英国数学家哈代、德国内科医生范堡于1908年1909年各自独立提出来的。 二、公式：二、公式：用P代表显性基因频率，q 代表隐性基因频率，那么， 代表显性纯合基因型频率， 代表隐性纯合基因型频率，群体遗传与进化(12)课件 2Pq代表杂合体基因型频率。以MN血型为例，则基因型频率与基因频率之间的关系如下： MM2MNNN1MM 2MN2PqNN 2Pqq21 Pq1 这就是哈代范堡的遗传平衡定律或基因平衡定律公式。 根据遗传平衡定律，可以计算在群体中实际调查的数据是否处于遗传平衡状态。群体遗传与进化(12)课件 例子：上海中心血站1977年对上海市居民1788人的MN血型的调查，发现MM型为397人，MN型为861，NN型为530人。求MN血型是否处于遗传平衡状态。 解：a、上海人群在M、N的基因频率为： M基因频率 N基因频率 b、根据基因频率可以计算出群体中预期（理论）的各基因型人数： MM基因型人数1788 17880.214383人 MN基因型人数17882Pq 17882 0.46280.5372 889人群体遗传与进化(12)课件 NN基因型人数1788 17880.2886 516人 C、MN血型是否处于遗传平衡状态 n1（因为计算理论值时用的是基因频率） 查表得0.10P0.20，为差异不显著，这说明上海居民MN血型处于遗传平衡状态。 从上面的遗传平衡定律的“适用条件”看，这样的群体其实是个理想群体。严格的说一个群体没有突变，没有选择，群体无限大，完全随机交配是不存在的。群体遗传与进化(12)课件第三节第三节 改变基因频率的因素改变基因频率的因素 一、突变一、突变 大多数基因都有很低的突变频率，设A基因的频率为P，突变为a的频率为u；a基因的频率为q ，突变为A的频率为v。 因为 Pq1 P 1q 若（1-q）u qv时，则a的频率增加。 若（1-q）uqv时，则A的频率增加。 若（1-q）u qv 时， 则 P、q保持不变，群体处于遗传平衡状态。 那么q 或 P 基因频率完全由突变率u和v决定 在自然群体中，基因频率单凭突变率决定，自然选择完全或几乎不参与，这种情况是不多的。群体遗传与进化(12)课件 二、选择二、选择 1、适合度和选择系数 适合度（W）：指一种已知基因型的个体，将它的基因传递给后代的相对能力。 解释解释：W为一个相对值，一般将具有最高生殖效能的基因型个体的适合度定为1，其它基因型个体与之相比的比值来表示。群体遗传与进化(12)课件 例如：例如：椒花蛾在污染区（工业黑化现象）椒花蛾在污染区（工业黑化现象）时时(浅色容易被淘汰浅色容易被淘汰)群体遗传与进化(12)课件群体遗传与进化(12)课件 在非污染区时（黑色容易被淘汰）：群体遗传与进化(12)课件群体遗传与进化(12)课件 选择系数（S）：指在选择作用下降低的适合度。 S1W 2、选择对隐性纯合体不利时 如果选择只对隐性个体(aa)起作用，对群体中较多的隐性个体的选择比较有效；对群体中稀少的隐性个体的选择比较无效。理由是隐性基因大多数存在于杂合体中，自然选择对它们不起作用。 3、选择对显性基因不利时 如果带有显性等位基因的个体是致死的，群体遗传与进化(12)课件 那么一代之后它的频率就等于0。如果对显性 基因的选择系数降低，那么被隐性基因取代的速率就大大放慢。 三、迁移三、迁移 迁移(基因流)：指个体或群体从一个群体迁入另一个群体，导致迁入群体基因频率的改变。 四、遗传漂变：四、遗传漂变：由于某种随机因素，某一等位基因的频率在群体（尤其是在小群体）中出现世代传递的波动现象。 群体遗传与进化(12)课件 例1：东卡罗林群岛在1780前人们患先天性失明症的人是非常低的，17801790年间一场飓风使群岛的人大量伤亡，岛上仅剩下9个男和几个女人，到了1970年群岛上人增加到1500人，而其中患先天失明症人竟有7%之多。研究证明飓风后留下来的人中有一个或少数几人是失明症的携带者，才使现在该岛失明症发病率增高。 例2：在一个小岛上的一个小群体中，棕色眼睛（AA、Aa）；蓝色眼睛（aa）: 群体遗传与进化(12)课件群体遗传与进化(12)课件群体遗传与进化(12)课件第四节物种形成与自然选择学说第四节物种形成与自然选择学说 人类在长期的生产实践中，早已注意到了生物的变异，并且认识到新类型是从旧类进化而来的。生物进化的理论，一个是拉马克的获得性状遗传学说，另一个是达尔文的自然选择学说。 一、物种一、物种：是个体间能自由交配并能产生可育后代的自然群体。 群体遗传与进化(12)课件二、物种的形成二、物种的形成 物种形成的三个基本环节：一是突变和基因重组；二自然选择；三是隔离。群体遗传与进化(12)课件 物种形成方式：有渐进式物种形成和骤变式物种形成两种。 三、达尔文的自然选择学说三、达尔文的自然选择学说 达尔文是英国博物学家，进化论的奠基人。他经过长期的环球旅行，历尽千辛万苦，进行了大量的地质考察和动植物标本的采集与综合研究，对“上帝造物论”产生怀疑，确立起“物种逐渐变化”的思想。他花费20年的心血群体遗传与进化(12)课件写成巨著物种起源，创立了以自然选择为基础的进化学说，被恩格斯誉为19世纪自然科学三大发现之一。群体遗传与进化(12)课件 1、自然选择学说理论如下： 2、自然选择：在生存斗争中适者生存，不适者被淘汰的过程，叫做自然选择。 群体遗传与进化(12)课件第五节分子进化第五节分子进化 过去对生物进化的研究，偏重在形态方面，多以观察法和比较法来进行，现在大多在分子水平上来探讨生物进化的问题。 一、蛋白质进化一、蛋白质进化 蛋白质的氨基酸顺序是由DNA的核苷酸顺序所编码的，所以，比较各类生物的同一种蛋白质，可以看出生物进化过程中遗传物质变化的情况。 如细胞色素C，在多种生物中都存在，它在氧化代谢中担任电子转移作用，各种生物的细胞色素C都含有104个氨基酸，几种生物与人的氨基酸的比较。群体遗传与进化(12)课件 从上表看来，哪种生物和人的亲缘关系愈近，这种生物的细胞色素C氨基酸成分就愈和人接近。群体遗传与进化(12)课件 二、核酸进化二、核酸进化 在分子水平上探讨进化，更直接的方法是分析遗传物质本身核酸。 1、DNA量的变化 在进化过程中，生物的DNA含量逐渐增加，从总的趋势来看，愈是高等的生物，DNA的含量愈高。如病毒的DNA大约有6000个核苷酸对，只够编码68个基因；而人的DNA大约有3 核苷酸对，大约能编码300万个基因。但是，DNA含量不一定总是跟生物的复杂程度成正比。如肺鱼是人DNA含量的40倍，蛙是人DNA含量的2倍等。表152（P303）。群体遗传与进化(12)课件 2、DNA的质的变化 在进化过程中，核酸不仅发生量的变化，而且还发生了质的变化，那就是核苷酸顺序的变化。两个物种间的亲缘关系越近，核苷酸顺序差异就越小；而亲缘关系越远，核苷酸顺序差异就越大。群体遗传与进化(12)课件 三、遗传体系的进化三、遗传体系的进化 1、遗传物质的进化遗传物质的进化 DNA和RNA谁是最初的遗传物质，还没定论。但DNA代替RNA成为遗传物质，这可能有两大好处：DNA比RNA稳定。DNA和RNA有了分工，RNA参与蛋白质的合成，而DNA专门储存遗传的信息，它们配合完善（高等生物的遗传物质即有DNA，又有RNA）。 2、遗传密码的完善、遗传密码的完善 据研究原初蛋白质合成机制不很完善，遗传密码经历演化后，遗传密码固定下来，现在所有的生物遗传密码都相同，也就是说蛋白质合成机制逐渐完善。群体遗传与进化(12)课件 3、染色体数目和基因排列的进化、染色体数目和基因排列的进化 在遗传体系进化中，染色体数目和位于染色体上基因的排列更趋合理。如染色体数目对不同的种来说有增有减，染色体上功能类似的基因按先后排列组成为一个操纵子。 4、有丝分裂和减数分裂机制的发展、有丝分裂和减数分裂机制的发展 有丝分裂使一个个体所有细胞染色体数目都完全一样，基因完全相同；减数分裂保证了上下代遗传物质的稳定，同时，又为进化提供了丰富的素材。所以有丝分裂和减数分裂的机制在进化过程中建立以后，几乎被所有生物都继承下来。群体遗传与进化(12)课件