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文檔簡介
1、第一章:研究進化的學說:1、達爾文之前主要進化思想的發展:a喬治·布豐:布豐認為物種是可變的,他特別強調環境對生物的直接影響,他認為物種生存環境的改變,特別是氣候與食物性質的變化,可引起生物機體的改變,這是布豐進化學說的中心思想。(觀點:生物為生存而斗爭,繁衍速度要超過資源的承受力;同一類的各物種具有共同的祖先,不同類群的物種沒有共同的祖先;遺傳因素及環境因素引起生物演變;物種之間形態上有變異,不能相互交配,它們之間的關系可根據比較解剖學證據來判斷;物種的絕滅是由于它們不能適應正在變冷的地球。布豐可以說是進化思想的先驅者。)b讓·巴布提斯·拉馬克2、進化論的產生:
2、A拉馬克及其進化學說:a生物是變的、進化的,進化取漸進的方式;定向的b進化的原因,除環境改變和雜交外,對較高等動物來說更重要的是用進廢退和獲得性狀的遺傳;c進化的動力和方向,是生物天生具有的向上發展的內在趨向,使它們從簡單到復雜、低等到高等;d最原始生物則源于自然發生。 評價:創建生物進化的體系,否定創世說認為是生物進化的、傳衍的、有等級的缺陷:關于獲得性狀遺傳的法則關于有機體趨向完善的能力的論述關于低等生物源于自然發生的論述B達爾文進化論:a生物是進化的學說b漸變性進化學說c共同起源學說d物種增殖學說e自然選擇學說 評價:達爾文學說是對進化論研究成果全面的、系統的科學總結;是進化論發展史上劃
3、時代的里程碑;是現代進化論的主要理論源泉。生命自然界的主要過程歸結為自然的原因。結束了目的論和物種不變論的統治。為辯證唯物主義提供自然科學基礎。使生物學各分支學科統一為綜合性科學 缺陷:(1)漸進與躍進(2)漸滅與突滅(3)小進化與大進化(4)生存競爭與協同發展 (5)自然選擇與中性學說C孟德爾遺傳學:由于達爾文進化論的缺陷突出表現在遺傳學方面;同時,進化論離開遺傳學也就失去堅實的基礎。因此,遺傳學對進化論的意義是極其重要的。 孟德爾遺傳學是現代進化論的重要理論來源3、進化論的發展:盛行的流派:新拉馬克主義 新達爾文主義 現代綜合進化論(種群是生物進化的基本單位,進化的實質是種群內基因頻率和基
4、因型頻率的改變;認為突變、選擇、隔離是物種形成和生物進化的機制,自然選擇決定進化的方向,遺傳與變異這一對矛盾是推動生物進化的動力;) 新綜合進化論 間斷平衡論 新災變論 分子進化中性學說(突變大多是“中性”的,它不影響核酸和蛋白質的功能,對生物個體的生存既無害處,也無好處。“中性突變”通過隨機的“遺傳漂變”在群體里固定下來,在分子水平進化上自然選擇不起作用。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,它對于所有的生物,幾乎都是恒定的。) 社會達爾文主義 達爾文進化論與中型學說的區別:達爾文:個體或種群層次 進化主導因素是自然選擇 進化方向與環境有必然聯系 速率受環境
5、等因素制約 中性學說:分子水平 不是自然選擇,而是中性突變本身純粹是分子隨機的自由組合進化速率一致性、恒定性4、進化學說分類:進化動力:外環境為主布豐學說、新災變論內因為主拉馬克主義、突變論外環境與內因相結合達爾文學說、現代綜合論 進化方向:不定向的中性學說,達爾文學說,現代綜合論 定向進步拉馬克,新拉馬克 進化速度:漸變勻速的達爾文學說、現代綜合論跳躍的間斷平衡論、新突變論恒定的分子進化中性學說 適應起源:一步適應拉馬克主義布豐學說、新災變論兩步適應達爾文學說、現代綜合論、中性進化說第二章:生命及其在地球的起源1、生命:生命主要由核酸和蛋白質組成的,具有不斷自我更新能力的,以及向多方向發生突
6、變并可復制自身的多分子體系。 2、生命活動的基本特征:自我更新,自我復制,自我調控,自我突變3、生命的物質基礎:生物體化學成分同一性,結構有序功能復雜4、人類對生命起源的認識:天創論,自生論,生生論,天外胚種論,新自然發生論5、生命起源的環境條件:1地球的誕生,星云假說。2早期地球條件,初生大氣H2 He,次生大氣,原始海洋誕生,早期地球上可利用的資源,太陽能,閃電,地熱6、生命起源演化學說:從無機小分子到有機小分子(反應可逆,一邊生成一邊解散,生成氨基酸核苷酸) 從有機小分子到生物大分子(蛋白質、核酸哪個先起源理論。蛋白質起源:陸相起源,海相起源,深海煙囪學說) 生物大分子到多分子體系(團聚
7、體模型:大分子如明膠的團聚,類蛋白微球體模型:一些氨基酸在加熱后融合成) 多分子體系到原始生命(原始膜起源:濃縮機制的發展產生 開放系統建立:生物體與環境物質和能量的不斷交換 遺傳密碼的起源:涉及遺傳信息的傳遞)7、遺傳密碼的起源與進化:向這生物穩定的發展。特點:簡并性,擺動性,中性替代8、三聯體進化假說:四次擴展 GNC-GNY-RNY-RNN-NNN (Y=C&U R=G&A)9、病毒起源假說:病毒原本是單細胞生物,因長期寄生逐漸退化而來;病毒是前細胞形態的生命,是由非細胞形態的原始生命演化為細胞形態的生命之間的過渡類型;病毒是細胞內的遺傳物質斷落下來的碎片,這些碎片由于偶
8、然的原因進入新的細胞,在那里復制和繁殖成為病毒第三章:細胞的起源于進化1、原始細胞起源:最初是非細胞生命,屬于達爾文式進化。a超循環組織模式:指有自我催化、復制的單元組織起來,形成循環系統。能通過遺傳變異選擇進化的系統b階梯過渡模型:由原始化學結構過度到原始細胞的理論。生物大分子協同有序的自組過程。1從小分子到雜合物(聚合作用解決組織化危機)2從雜合物到多核苷酸(選擇作用解決復雜性危機)3多核苷酸到分子系統(通過突變選擇解決適應危機)4分子到超循環組織(通過功能組織化解決信息危機)5多核苷酸基因到分隔結構(細胞分裂產生基因型表型區分)6 生成細胞結構(代謝反應解決能源危機)2、細胞的進化:原始
9、生命到原始細胞階段原始細胞到原核細胞階段,(原始的原核細胞是地球上最早的生命實體,包括厭氣性光合自養、化能自養、異養等類,藍菌是生物圈的優勢菌群)原核細胞到真核細胞階段(原始細胞器形成)3、真核細胞起源探討:內共生說:美國生物學家Margulis在其專著細胞進化中的共生中,整理并詳細論證了“真核細胞起源于細胞內共生的假說”。 葉綠體藍菌 線粒體紫 細菌運動器螺旋體 支持論點:膜形態結構成分,二分裂繁殖,DNA裸露環狀,核糖體大小及對蛋白質合成抑制,功能酶及代謝相似 漸進說:真核細胞的起源和經典的進化論學說相一致,是從一種原核細胞通過內胞形成和細胞內間隔作用逐漸地進化而來的。 證據支持:原核真核
10、之間有過渡類型,真核細胞的需氧代謝是原核發酵的進化而來,有些原核生物有復雜的膜結構4、線粒體的起源:內共生起源學說,獨立復制轉錄的基因組,完整的蛋白質合成系統,多肽合成與細菌相同,裂殖方式繁殖,內外膜結構成分差異,在異源細胞內長時間生存非共生起源學說,(認為真核生物來源于原核細菌)細菌中膜體含有細胞的呼吸酶系,線粒體DNA起源于質粒,線粒體是細菌變成真核是質粒的進化。 葉綠體的起源:內共生起源學說,獨立復制轉錄的基因組,完整的蛋白質合成系統,多肽合成以甲酰甲硫氨酰tRNA為起始,裂殖方式繁殖,藍小體的發現,在異源細胞內長時間生存 多次共生起源說:不同葉綠體有不同色素,共同獨立起源。質體有多層膜
11、,需多次進化事件。 核的起源:從賈第蟲研究得到: 不完整的核被膜發現,核內的核骨架的發現,核纖層不存在,無核仁,有著絲蛋白和動力蛋白。5、原核細胞演變成真核細胞過程: 先除去細胞壁形成雙層膜結構,質膜內陷擴大體積,繼續內陷形成胞內小泡,有些小泡圍繞擬核形成核膜,骨架系統形成,吞噬作用及內共生產生細胞器6、古細菌:原核細菌分兩類,真細菌和古細菌,古細菌包含一些生長在極為惡劣的環境中的細菌,是真核生物的祖先。7、真核細胞起源的意義:奠定了有性生殖產生的基礎 推動了動、植物的分化 促進了三極生態系統的形成 第四章:化石和地質年代1、化石:化石(fossil)是經過自然界的作用,保存于地層中的古生物遺
12、體、遺物和它們的生活遺跡,是古生物學研究的對象,為生物進化提供了直接證據。(它與古代生物相聯系,具有生物特征,如形狀、結構、紋飾、有機化學組分等;或者具有生命活動信息:生物遺跡、遺物、工具等)2、活化石:有些動、植物曾繁盛于某一地質時期,不僅種類多,分布廣,而且還保留有大量的化石,但在某一時期后,幾乎絕跡,只有極少數種能生存下來,其殘存于現代個別地區的這類孑遺生物,稱為“活化石”。假化石:在形態上與某些化石十分相似,但與生物或生物生命活動無關只能稱為假化石。巖石或金屬的沉淀物 化石形成過程:古生物®死亡®埋藏®石化®發掘3、化石的形成條件:1) 生物本身
13、的條件(生物硬體,軟體) 2) 生物死后的環境條件 3) 埋藏條件 4) 時間條件(減少暴露時間,石化作用) 5) 成巖石化條件(逐步石化,形成巖石的一個部分) 石化作用定義:古生物的遺體,遺跡,遺物通過物理化學作用使變成堅硬如石的過程。石化作用方式:礦質填充物:生物硬體組織中的一些空隙,經過石化作用被一些礦物質沉淀充填,使得生物硬體變得致密和堅硬。 置換作用:在石化作用過程中,原來生物體組分被溶解,外來礦物質充填 碳化作用:生物遺體中不穩定的成分分解和升餾揮發,僅留下較穩定的碳質薄膜保存為化石 4、化石的分類:實體化石(全部生物遺體或部分生物遺體的化石),模鑄化石(保存在巖層中生物體的印模和
14、鑄型,印痕化石:生物軟體在圍巖上留下的印痕,植物的根、莖、葉及動物的觸須、羽毛等。印模化石:生物硬體在圍巖表面上的印模),遺物化石(保存在巖層中古代生物活動留下的痕跡和遺物),遺跡化石(古生動物移動時留下的足跡)化學化石(分解后的古生物有機組分殘留在地層中形成的化石)按化石大小分類:大化石:肉眼可以觀察到的 微體化石:用顯微鏡觀測的 超微化石:用光學顯微鏡觀測按化石作用:標準化石(存續較短,為地質年代的標志物) 指相化石(能指示地質環境狀態) 標記物化石(生物遺留物,能測出生物的屬性)5、化石記錄的不完備性:古生物化石僅是現代生物編目的8% 現在發現的化石僅是巖石層中的一部分(由于上述二個因素
15、、表明古生物記錄的不完備性。化石記錄不完備是古生物學中的基本事實,所以在研究古生物界的面貌及其發展規律時,必需考慮這個事實,避免做出片面結論。)6、地質年代:指地球上不同時代的巖石、地層在形成過程中的時間和順序。劃分為宙、代、紀、世、期冥古代(46-38):地殼的形成和生命化學進化太古代(38-25):產生藍藻和細菌元古代(25-5.7):出現真核細胞,原生動物繁盛古生代 (5.7-2.3):早期動植物大分化,藻類和無脊椎動物發展迅速,晚期生物成功登陸,蕨類、魚類、兩棲類繁盛中生代(2.3-0.67):爬行動物、昆蟲和高等植物發展新生代(0.67-0.01):被子植物和哺乳動物繁殖時代人類出現
16、7、地質年代的測定:(放射性同位素測定化石年齡為主)古地磁法 氨基酸外消旋法 熱釋光法 電子回旋共振法8、古生物學:研究地質歷史時期生物的形態、構造、分類、生態、分布、演化等規律的科學。為生物進化的研究提供了豐富的資料和有力的證據第四章:生物系統發展1、植物界的系統發展:藻類植物階段(低等植物,生活水中,沒有根莖葉分化,配子比胞子發達) 苔蘚植物階段(莖葉出現分化,出現繁殖器官頸卵器和精子器,胚子發達,從水生到陸生過度)導液細胞,孢子風力傳播,營養方式多樣性蕨類植物階段(獨立生活的孢子體和配子體,根莖葉分化,維管系統,最先登陸到陸地上) 裸子植物階段(孢子體發達,配子體寄生在其上,花粉管及種子
17、形成) 被子植物階段(最成功的登陸類群,出現導管及纖維,珠被保護胚珠,種子有果皮,雙受精)2、動物界的系統發展:原生動物階段(最原始低等,單細胞,獨立生活,鞭毛綱是原始類群,原始鞭毛蟲是所有動物祖先) 多細胞非脊索動物階段(中生動物是最原始的多細胞動物,多細胞動物的祖先是由一層細胞構成的單細胞動物的群體,由于個別細胞攝取食物后進入群體之內形成內胚層,結果就形成為二胚層動物) 脊索動物階段(尾鎖亞門,頭鎖亞門,半索亞門,脊椎亞門 原始無頭類動物 文昌魚 原始有頭類 甲胄魚)3、脊椎動物進化的五階段:魚類,(肉鰭魚類 輻鰭魚類 歷程:體型變化,鱗片發展,齒的出現頜出現的進化意義:改變無頜濾食性和少
18、運動,主動捕食,取食較大的生物,出現多樣性的適應性)兩棲類,(具內鼻孔能用鰾呼吸的魚類演化,具有“肺”呼吸結構,被骨甲或硬質皮膜,具有五趾型四肢。最早的爬行動物杯龍類,頭骨不具顳孔,故稱無顳孔類。)爬行類,(具有羊膜卵,體內受精,脊柱已分化,角質鱗皮膚)鳥類,(起源于爬行類的槽齒目,始祖鳥不是現代鳥類的祖先。鳥類起源:1槽齒類起源說:骨骼中空 頭骨輕巧 眼眶較大 據雙顳孔 2鱷類姊妹群說 :方骨充氣 具下頜孔 頭骨氣孔 有雙氣窩 3獸腳類恐龍起源說:椎骨構造 前肢特化 趾骨比例 尺骨形態鳥類飛行起源的假說:樹棲滑翔起源說,地棲疾走起源說)哺乳類,(起源于古代爬行類,恒溫 哺乳 腦發達 胎生)4
19、、顯生宙主要的進化事件:兩側對稱的軀體結構發展及高級分類群進化,動物的骨骼化,中樞神經系統的發展及內骨骼形成,陸地植物的木質化,魚類運動呼吸器官的改造,生殖系統的進化及角質化發展,氣管系統及外骨骼的結構特化,體溫調節系統的發展,哺乳動物起源,飛翔器官的產生及軀體結構的進化,被子植物起源,腦與前肢的進化及思維器官的產生5、進化的總特點:進步性 階段性 適應性 多樣性6、多細胞化的生物學意義:體積增大是組織分化和器官形成的必要條件 結構功能復雜化擴大了對環境的適應范圍 遺傳調控機制復雜化 個體內環境的相對穩定 個體壽命延長7、生物的分界:兩界說:植物界和動物界,三界說:植物界、動物界和原生生物界,
20、四界說:植物界、動物界、原始生物界和菌界,五界說:(按生物營養方式的不同)動物界 植物界 真菌界 原生生物界 原核界8、種和屬的進化實例:馬的進化(1)體型增高變大;(2)趾數減少。中趾加強,側趾退化;(3)臼齒由低冠變為高冠,齒面加大,齒面構造復雜化。原因:內因,由于遺傳變異選擇適應,外因:生存環境和食物及活動場所的原因9、恐龍滅絕的學說:漸變說:環境變化引起的,造山運動導致環境變化,加之哺乳動物的興起 災變說:外來天體碰撞灰塵遮天蔽日,影響植物,溫度降低第五章:生物表型的進化1、形態性的進化:新構造,新器官的起源于基因的多效性,生物的多功能性是器官系統發育的基礎 形態結構進化的兩個方向:1
21、、復雜化(進步性進化) 復雜化是指形態結構由簡單到復雜、由低等到高等的進化方向。進化的結果使形態結構越來越復雜、精密,功能也越來越完善,完成特定功能的效率越來越高。 2、簡化(退步性進化) 簡化是由結構復雜化向簡單化的一種演變過程。 形態結構進化的總趨勢:復雜性的提高和多樣性的增長(結構層次的增加,各結構層次分化程度的增大)形態結構進化的途徑:1疊加作用,蛋白質與核算生物大分子結構。2漸進式適應進化,功能完善同時,結構復雜化。3舊器官的改進:適應于某功能的器官一定條件下向著另一新功能特化,形成更復雜的器官。2、生理功能的進化:隨著環境的改變,一些適應新環境的功能也隨之改變。常常出現新功能與就功
22、能的矛盾,往往創造出新的結構來滿足功能。 新功能起源的基本方式:功能的強化,功能的擴大,功能的更替 代謝途徑的進化:生命起源的化學演化階段,化學反應速度遠低于細胞內的生物化學反應速度,必須演化出新的代謝機制滿足生命需要,結果是產生了新的代謝途徑 營養方式的進化:植物,適于光合具有含葉綠體的片狀葉利于接受陽光的空間格局根系吸收水分和無機鹽,給光合作用提供原料具備維管系統為植物體物質交流提供通道 動物,適于攝食具有在神經系統支配下的復雜的感覺和運動系統具有能夠高效完成新陳代謝的復雜結構具有復雜而又精確的自我調控系統動物細胞沒有細胞壁,身體運動更靈活; 另外沒有細胞壁的阻隔,細胞內外的物質交換效率更
23、高。 微生物,適于吸收1許多微生物個體都是體積很小的單細胞,具有相對較大的吸收面積。2許多微生物都能利用各種碳水化合物以及從分子態的氮到復雜高分子蛋白質的能力。3微生物繁殖力強,數量大,分布廣,適應力強。3、結構與功能進化的統一性:新功能決定新結構,新環境要求生物具備一定的新功能,而這些新功能則必須由一定的新形態結構來完成。功能決定結構4、行為的進化:動物行為是指動物體感受信息后有規律的適應性活動。 動物行為分類:先天性行為(本能行為):趨性 反射 本能 學習行為:印隨學習,模仿,條件反射,悟性,推理判斷 1通訊行為進化:通訊方式:視覺 聽覺 觸覺 嗅覺(化學)通訊 通訊行為起源:偶然動作,自
24、然選擇改進,通訊行為保存 2爭斗行為進化:有節制的爭斗:(如恐嚇、威脅、虛張聲勢以避免遭到嚴重傷害的爭斗) 最優爭斗方式:(動物個體之間競爭不是雜亂無章的,而是按一定行為方式(即策略)進行的,任何舉止異常個體的策略都不能與之比擬。) 爭斗中的有產者原則:在爭斗中,資源(食物、空間、配偶等)占有者往往占優勢。這種情況可稱為“有產者”原則。因此,在許多動物中,資源占有權被作為解決爭斗的一種“約定”的信號,也就是說,它可以左右爭斗的結局。 3利他行為進化:利他行為是指對其他個體有利而對自身不利,甚至有害的行為。利他行為的生物學意義:利他行為不僅提高了接受者的適合度,同時也提高了提供者自身的內在適合度
25、. 自身基因的傳遞 4性行為進化:無性生殖 有性生殖。 性行為進化的實例:跳舞,送禮,炫耀 5、行為進化的研究方法:比較推理法,觀察、實驗法第六章:生物遺傳系統的進化:1、染色體數目的進化:途徑1增加:基本染色體組增加(同種染色體復制而細胞不分裂,形成同源多倍體;具有不同染色體組物種的雜種加倍形成異源多倍體。) 個別染色體的增加 2 減少2、染色體結構的進化:染色體結構改變類型,缺失 重復 倒位 易位 染色體結構變異原因:外界因子:射線、化學試劑、溫度劇變. 內在因素:代謝失調、衰老及種間雜交等 遺傳學效應:1導致一級結構的改變,產生新的三維結構,影響到基因的表達。 2形成新種。3、染色體功能
26、的進化:體現在性染色體與常染色體的分化 4、基因和基因組的進化:基因結構的進化:內含子的起源 后起源說:認為內含子作為間隔序列,插入到連續編碼的基因序列中形成的。難以解釋:內含子是如何插入到基因中而不造成基因功能的損傷; 內含子序列從何而來。 先起源說 內含子在最早的DNA基因組出現時就已經演化出來了,早期的內含子具有自我催化,自我復制能力,是原始基因和基因組中必不可少的一部分,現代內含子是一類進化遺跡;內含子能賦予更大的進化潛力。先起源說也不否認有些內含子是在進化中通過轉座作用后插入而來。 內含子的進化:內含子進化的總變化趨勢是大基因組含有較多內含子,小基因組含有較少的內含子。 基因功能的進
27、化:基因可以通過基因突變(紫外線照射產生嘧啶二聚體)、重疊基因(指在同一條DNA片段上,由不同的可讀框所構成的所有互相重疊的基因)、選擇性剪接(指從一個基因轉錄出來的RNA前體,通過不同的剪接方式形成不同的成熟mRNA,產生不同的蛋白質)、基因共享(基因及其產物在進化中無變化,但卻在保持原有功能的情況下又被用于生命體系的其他方面,也即獲得了多種功能)來實現功能的進化。 新基因的起源:1基因重復:指部分或整個基因序列在基因組中的倍增,前者是基因內部重復即一個基因的部分區域,在基因內發生了倍增,常常造成基因延長,后者則是完全基因重復。 原因:不等交換,額外基因拷貝,染色體數目增加 進化上意義:有關
28、生物能產生許多相同的蛋白,多拷貝中可以隨意變化產生新基因,可產生假基因。 2基因延長:指由同一個等位基因的不等交換造成基因內部重復產生新基因的一種方式。(基因延長造成的基因內部重復可能會使其產物產生新的活性位點或增加其產物的穩定性,從而獲得新的基因功能或基因功能增強.) 3外顯子的改組:指由兩個或多個不同基因的一部分相互連接而形成新基因的一種途徑。 外顯子改組假說:內含子的重疊可能會新的功能域產生。4、基因和基因組的進化:基因組:是指一個細胞或病毒包含的全部遺傳信息的總和 基因組進化的總趨勢:1核酸含量的變化:基因組大小和DNA含量是隨著生物進化復雜程度的增加而穩步上升的。 2核酸序列的變化:
29、一種核酸分子或其上某一區域所受的功能制約越少,其核苷酸的替換率就越高。同義替換的進化速率要高于非同義替換。核酸序列的變化與進化時間相關,對于同源基因,親緣關系越近的生物間差異越小。 基因組結構進化:1基因組擴增:包括基因組的整體擴增和區域擴增。 擴增的機制 :基因組整體倍增(DNA復制后染色體不分離) 基因組區域擴增(不等交換,轉座,復制滑移) 擴增的結果: 基因數目增加 重復序列增加 2基因家族進化:定義:在基因組進化中,一個基因通過基因重復產生了兩個或更多的拷貝,這些基因即構成一個基因家族。 進化方式:致同進化 一個基因家族的成員通過遺傳上的相互作用,使得所有成員可以作為一個整體一起進化。
30、 機制:不等交換、基因轉換(在復制過程中,除了以自身為模板外,還以另一序列的部分區域為模板進行復制) 3假基因進化:指基因組中與某一功能基因的序列高度同源,但沒有功能的DNA片段。 假基因產生的途徑:基因重復 假基因重復產生更多的假基因 反轉錄轉座 4轉座與基因組的進化:染色體片段由一個位置轉至另一位置的現象稱為轉座。 機制:轉座: 細菌、真菌、動物和植物基因組中 反轉錄轉座: 真核生物中普遍存在,哺乳動物中數量最多 轉座的遺傳機制:導致基因組擴增,突變率增高,促進基因重拍。 5基因的水平重排:指遺傳物質在不同物種基因組之間的轉移,為水平轉移。 機制:物種間具有可以相互轉運遺傳物質的載體,另外
31、還要具有把外源基因插入整合到基因組中的分子機制。如反轉錄病毒和細菌質粒等. 遺傳學效應:為基因組的進化提供了一條有效的途徑, 使新基因有可能迅速地在各類不同物種中實現擴散.5、蛋白質的進化:蛋白質在生物進化過程中,其氨基酸序列會出現一定的變異,對同一種蛋白質在不同物種中的比較,就可以反映出物種間的親緣關系.1氨基酸序列比較:不同生物中同種蛋白質的差異越小,二者間的親緣關系就越近. 蛋白質功能區域的氨基酸一般保守性要高于非功能區域, 因而造成蛋白質不同部位的氨基酸在各種生物中差異的程度不同。 2進化速率比較:不同蛋白質進化速率不同, 凡是對生物體生存制約性大的蛋白質必然進化速率就慢。 3不同的蛋
32、白質協進化:協進化是指緊密聯系相互作用的生物大分子間的共同進化。 在蛋白質中協進化是普遍存在的。 4結構域與進化:指不同蛋白質分子結構上相似序列的區段,是蛋白質中一種穩定且致密的結構單位,有時還是一種功能單位,此時稱為功能域。 結構域與進化關系:說明不同種蛋白質分子間的親緣關系說明遺傳信息在進化過程中的重新組合6、蛋白質組的進化:蛋白質組定義:一種(或一個)細胞內存在的全部蛋白質(一個基因可能表達不止一種蛋白質,蛋白質組內的蛋白質數目要多于相應基因組中基因的數目。因此蛋白質組的進化要比基因組的進化更復雜。) 蛋白質組進化的研究 :研究蛋白質組的進化一般采用對比多種生物基因組的開放閱讀框(ORF
33、),實際是比較這些生物的預期蛋白質組第十二章:人類的起源和進化:1、 人類起源問題的概述:布豐的“人猿同祖”思想 赫胥黎的人類在自然界的位置 達爾文的人類起源和性選擇 化石資料的積累支持人猿同祖的論述2、 人的雙重屬性:人的生物學屬性和自然學概念:人的生物學屬性和自然人的概念:自然的人就是生物學概念,一個生物物 種,有獨特生物學特性。 人的社會屬性和社會人的概念:人的本質是社會關系的總和,能夠創造文化,建立文化系統3、人類起源源于動物界的證據:人與動物有親緣關系,人與類人猿有更近的親緣關系(根據DNA雜交技術估測核苷酸替換率)人與類人猿的區別:人有語言、思維、能制造復雜的工具,從事復雜的勞動形
34、態結構上的區別:腦, 骨骼, 齒列, 手4、人類起源問題:人類起源發展的幾個階段:南方古猿(100-300萬年,南猿的進步類型能制造工具,是人類形成階段的代表。)能人(100-250萬年前 頭骨壁薄,眉脊不明顯 平均腦容量為637毫升 下肢肌明顯 拇指能夠對握)直立人(200-30萬年前,頭骨厚,顱骨低平,額骨傾斜,眉嵴顯著,腦量約為1088 ml;股骨長直,適于直立行走,開始用石器和火有語言。)智人(20-4萬年前 完全直立行走 腦量已經與現代人相似 分為早期智人和晚期智人兩類。) 早期智人:代表尼安德特人,腦量定為1575毫升,修理石核技術,狩獵巨大的野獸,用獸皮當作粗陋的衣服,尼人有埋葬
35、死者的習俗,母系氏族公社 晚期智人:3.8萬年前 代表是克羅馬農人 身材高達180厘米 顱骨的高度增大,額部隆起,有明顯突出的下頦 前臂比上臂長,小腿比大腿長 腦子已很發達,有相當的智慧修 建成簡單的房屋 能夠摩擦生火 原始藝術 原始文化 人類起源過程中的新舊更替:直立行走與前肢的解放 工具的使用和制造 腦容量增加和幼態持續原理(幼態持續是指個體發育中保留某些幼年時期的特征并使之延長到成年時期的現象,是大腦進化的有效機制。)食性和繁殖的進步 體毛的退化(直接轉化說法,簡介轉化說法) 群體關系的發展 原始文化和意識的萌芽 靈長類的起源:靈長類的起源于大陸漂移直接相關。5、現代人的進化:人種的概念
36、:指體質形態上有某些共同遺傳特征 分類:黃種或蒙古利亞人種 白種或歐羅巴人 黑種或尼格羅人 棕色或澳大利亞人 現代人起源的兩種看法:系統說 遷移說 單組論與遷移說:現代智人種在非洲進化到某個階段,擴散到世界。人類來源于共同祖先。 多組論與系統說:現代人種是土生土長的,由當地直立人演變而成。 人種形成的主要原因:1生產:人類的社會生產及社會制度文化對人影響 2選擇:人的體質特征是自然選擇結果 3隔離:天然隔離使人交流中斷,各自基因庫形成 4遷徙:利于適應新環境,利于人種混雜 5人種混雜:許多新人種是混雜產物第七章:生物的微觀進化:1、大進化小進化:大進化:由一個物種變為另一個物種(種和種以上層次
37、的進化)小進化:自然選擇在物種之內作用于基因,產生小的進化改變;(中內個體和種群層次上的進化)2、小進化的單位:小進化的具體表現應是無性繁殖系(無性繁殖進化單位)或種群(有性繁殖進化單位)的遺傳組成的變化。3、什么是種群:即生活在同一生態環境中能自由交配和繁殖的一群同種個體。 種群基因庫:一個種群在一定時間內其全部個體所帶有的全部基因的總和。 種群遺傳學:研究一個群體內基因的傳遞情況和基因頻率改變的科學。 基因頻率:一個等位基因占所有等位基因的頻率 基因性頻率:某個基因型占總個體的頻率 Hardy-Weinberg定律:也稱基因平衡,指在一個大的隨機交配的群體里,在沒有遷移、突變和選擇的條件下
38、世代相傳,基因頻率和基因型頻率不發生變化的現象,也稱為哈代-溫伯格(Hardy-Weinberg)定律。平衡定律有以下先決條件:(1) 群體非常大。(2) 交配是隨機的。(3) 群體之間沒有發生任何遷移。(4) 自然選擇對等位基因不產生影響。(5) 任何突變可以被忽略。4、影響小進化的因素:一、突變、選擇、遷移、偶然能引起種群基因頻率變化。1、 突變:基因點突變 染色體突變 基因重組(為自然選擇提供材料,進化主要原因)2、 遺傳漂變:由于種群太小引起基因頻率的隨即增減或丟失,由奠基者效應(少數個體構成的種群,生活在與原來大種群隔離的生境中時,遺傳漂變發生,小種群存活下來后,將達到新的遺傳平衡狀
39、態。對進化有力)和瓶頸效應(生境不利時,種群個體數急劇減少,生存下來的個體組成小種群,可能具有與原來種群不同的基因庫組成,一些基因 的頻率顯著增加,一些顯著降低,或消失,使種群的遺傳多樣性下降。)引起3、 遷移:種群一般不完全獨立,個體可以遷入或遷出,導致基因流動,造成種群基因庫的改變;基因流動可以減少種群間的差異;4、 自然選擇:最能適應生存環境的個體留下的后代最多,對基因庫的影響最大;自然選擇會引起適應性進化;二、其它因素近交、遠緣雜交等1、親緣交配:親緣關系較近的2個個體間的交配稱為近親交配(影響:第一,使種群的純合率增加;第二,使隱性基因得到表現;其最終將導致近交退化。)2、中性變異:
40、所謂中性變異,即指那些對生存既無益也無害的變異性狀,其中有分子水平的也有個體水平的。5、適合度:某一基因型個體與其他基因型個體相比能夠存活并把它的基因傳給下一代的能力,或該基因型個體對下一代基因庫的相對貢獻,一般用W表示。 選擇系數(淘汰系數):指不同個體在同一種環境條件下被淘汰掉的百分率。它是與適合度相對應的表示相對選擇強度的數值,一般以S表示。6、自然選擇:自然選擇即最適者生存,它是指適合于環境條件(包括食物、生存空間、風土氣候等)的生物被保留下來,不適合者則被淘汰的現象。自然選擇是在生存斗爭中實現的,它通過對微小的有利變異的積累而促進生物進化。非隨機,是適應性改變的主要原因。是小進化主要
41、因素。 以下情況會發生自然選擇: 1. 種群內存在突變和不同基因型的個體; 2. 突變影響表型,影響個體的適應度; 3. 不同基因型個體之間適應度有差異; 自然選擇的特點:自然選擇是保留有利性狀、淘汰有害性狀的過程 自然選擇過程是通過生存斗爭實現的 自然選擇是一個緩慢、長期的過程 自然選擇的類型:1穩定性選擇(正態化選擇):即把趨于極端的變異淘汰掉而保留那些中間型的個體,使生物類型具有相對的穩定性。 2前進性選擇:a單向性選擇(定向性選擇):把趨于某一極端的變異保留下來,淘汰掉另一極端的變異,使生物類型朝向某一變異方向發展。 b分裂性選擇:即指把一個群體中的極端變異個體按不同方向保留下來,而中
42、間常態型則大為減少的選擇。 4平衡性選擇:使二個或幾個不同質量性狀在群體中的比例在若干代中保持平衡的現象稱平衡性選擇。平衡性選擇也即是保留不同等位基因的選擇;導致群體中存在兩種或兩種以上不同類型的個體,也稱多態現象; 5性選擇:指造成許多雌雄異體生物與性別相關的體形、顏色、行為等方面差異的選擇方式性選擇是“建筑在同性個體之間的斗爭上面的,通常是雄性為占有雌性而引起斗爭。其結果并不是失敗的競爭者死,而是它少留后代或不留后代” 達爾文的性選擇定義恰恰符合現代綜合論的“適者繁殖”的概念。 特點:第一. 性選擇僅僅發生在同性別的個體間,一般是雄性為獲 得配偶所發生的爭斗。第二. 性選擇不是”生存競爭”
43、,而是”繁殖競爭”,斗爭結果只是生殖機會減少或不能生殖。第三. 性選擇同樣存在優勝劣汰,一般是最強壯的雄性適合度最高,可以留下最多的后代。 形式:激烈形式 緩和形式 局限性:1性選擇是繁殖過剩的一種形式,即雄性過剩或雄性生殖細胞過剩的結果。 2性選擇是自然選擇的特殊形式3并非所有的第二性征都是性選擇的結果。4性別分化給物種帶來巨大的利益,特別有利于后代遺傳素質的提高, 是自然選擇學說中的一個重要內容。 6集團選擇:在大多數情況下,自然選擇是由種群內不同基因型個體間適應度的差異所引起。但在某些特殊情況下,種內不同集團之間平均適應度的差異也造成選擇,被稱為集團選擇。7、自然選擇的作用:通過對個體表
44、型的選擇而間接地作用于基因;通過對個體的選擇而改變種群的基因庫;自然選擇所造成的種群進化改變的方向和后果,因種群內個體適應度的分布狀況不同而不同; 自然選擇的意義:1自然選擇是一個創造性過程,生物進化中突變是隨機的,但選擇是非隨機的而且是有方向性的 2自然選擇是一個決定性過程。自然選擇的方向決定于環境的要求。8、適應:是指生物體的形態結構和生理機能與其賴以生存的一定環境條件相適合的現象。 適應形成的條件:(1)變異是可遺傳的變異; (2)變異具有生存價值,具有選擇上的優勢; (3)環境的定向變化對生物提供選擇壓力; 適應的普遍性:植物對環境的適應:不同植物的葉片大小不同 動物對環境的適應:保護
45、色 警戒色 擬態 適應的相對性:適應是對一定環境條件的適應,而不是對所有環境條件的適應。 適應是一種暫時的現象,它不是永久性的。也就是說當適宜的環境變化時,適應就失去了作用 原因:適應的相對性是由于遺傳基礎(基因等)的穩定性、多效性和環境條件的變化相互作用的結果。(遺傳基礎有其穩定性,一切已形成的適應一般落后于改變著的環境條件。基因又具有多效性。另一方面自然界中不存在一成不變的環境,地質氣候時刻處于變化之中。捕食者與被捕食者都在經歷選擇,都在向適應環境的方向發展) 適應的起源:1. 適應起源的基本方式 先期適應(環境改變前就有相應雛形)。 后期適應,也稱后適應:它指的是生物在由于早已存在的某些
46、變異而得到生存(即先期適應)后,在新的條件下發生新的有利變異從而加強了適應。(后來的發展過程)不同方式的適應 同一類生物對相似的生活環境可有不同的適應方式(包括性狀等)。 適應的起源原理:機能強化(細胞技能強化,器官技能強化) 技能改變(一是一種器官同時具有二種以上的機能。其中一種是主要的機能,其他是次要的機能。另一種類型是指重復的器官具有相似或不同的機能) 機能替代 機能擴大9、微觀進化在生物進化中的意義 1、它是通過基因頻率的變化積累產生的,累積的結果導致種內分化,是漸進式進化的基礎。經過長期的選擇,微小變異的積累,導致形成新的種或亞種。 2、微觀進化是生物體保持其連續性所必須的, 生物體
47、必須通過微觀進化來適應多變的環境. 3、微觀進化使物種的基因庫更加豐富.第十章:物種與物種的形成:1、林奈時代:認為物種是永恒的、不變的、特創的和獨立(孤立)的。拉馬克、達爾文時代:認為物種變化的、進化的,可產生、可絕滅的,以親緣紐帶相互聯系的。2、物種的基本概念:非時向種:即只對現存的生物分門別類,不涉及目前的物種是由哪些原始種演化而來,更不涉及歷史上曾經存在過而現在已絕滅的種,這種不考慮時間因素所涉及的物種的概念就是非時向的種。 時向種:即分類對象不僅僅是現存的生物,也包括地質歷史上生存過的,從分類的目的上不僅僅是識別、鑒定和命名,還包括物種之間的歷史聯系,這就是時向種概念。時向種包括時間
48、種和分支種。(古生物學中的時間種是指一個物種在其生存時間內所包含的所有生物個體。)3、物種的標準:1形態學標準:以表型特征為識別和區分物種的依據,即所謂的表型種。 2遺傳學標準:從遺傳學的角度,物種被定義為:互交繁殖的群體,共有一個基因庫。 生殖隔離成為識別和區分物種的最重要的標準.缺點:1)應用有局限性; 2)對無性生殖的生物不適用; 3)生殖隔離并非區分物種的決定性指標; 3生態學標準:從生態學看,物種是生態系統中的功能單位,每一物種在生態系統中均占有一個生態位,處于其所能達到的最佳適應狀態即適應峰。 4生物地理學標準:不同的物種,地理分布范圍不同 現代物種的定義:種是由種群所組成的生殖單元,基本分類單元(和其他單元在生殖上是隔離的,享有一個基因庫),在自然界占有一定的生境,在系譜
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