名师课件生物的变异高中课程

基因突变基因突变生生物物的的变变异异 不遗传的变异不遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异 基因重组基因重组染色体变异染色体变异生物体内遗传生物体内遗传物质没有改变物质没有改变生殖细胞内遗生殖细胞内遗传物质的改变传物质的改变一、基因突变：一、基因突变：1、实例：、实例：镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症 直接原因：血红蛋白中一个氨基酸替换直接原因：血红蛋白中一个氨基酸替换 根本原因：基因中一个碱基对发生替换根本原因：基因中一个碱基对发生替换2、概念：、概念：DNA分子中碱基对的分子中碱基对的增添增添、缺失缺失 和和替替换换，引起的基因结构的改变。，引起的基因结构的改变。产生新基因产生新基因3、基因突变的实质：、基因突变的实质：4、发生时期：、发生时期：（DNA复制过程中）复制过程中）有丝分裂间期有丝分裂间期 减数分裂间期减数分裂间期5、基因突变的原因：、基因突变的原因：（1）诱发突变（外因）诱发突变（外因）物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素（2）自发突变）自发突变 普遍性（任何生物都可发生）普遍性（任何生物都可发生）多害少利性多害少利性 随机性（任何时期都可发生）随机性（任何时期都可发生）不定向性不定向性（可形成等位基因）（可形成等位基因）低频性低频性 新基因产生的途径新基因产生的途径 生物变异的根本来源生物变异的根本来源 生物进化的原始材料生物进化的原始材料2、基因重组的类型：、基因重组的类型：（1）减数第一次分裂后期）减数第一次分裂后期：非同源染色体非同源染色体自由组合（2）减数第一次分裂前期：）减数第一次分裂前期：非姐妹染色单体非姐妹染色单体的交叉互换二、基因重组：二、基因重组：1、概念：、概念：基因重组是指生物进行基因重组是指生物进行有性生殖有性生殖的过的过程中，控制不同性状的基因的重新组合程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因突变基因突变基因重组基因重组原因原因发生发生时期时期发生发生可能可能范围范围实质实质意义意义很小很小产生新基因产生新基因 产生新基因型产生新基因型变异的根本来源变异的根本来源很普遍很普遍所有生物所有生物进行有性生殖的真核生物进行有性生殖的真核生物自发突变、诱发突变自发突变、诱发突变分裂间期（分裂间期（DNADNA复制复制过程中）过程中）减数第一次分裂前期、后期减数第一次分裂前期、后期变异的来源之一变异的来源之一非同源染色体自由非同源染色体自由组合组合|交叉互换交叉互换1 1、种类：、种类：缺失缺失 重复重复 易位易位 倒位倒位使排列在染色体上的基因数目和排列顺序发生改变，使排列在染色体上的基因数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异从而导致性状的变异2 2、结果：、结果：基因数目改变基因数目改变基因排列顺序改变基因排列顺序改变注意：注意：缺失与基因突变的区别：位点、片段缺失与基因突变的区别：位点、片段 易位与交叉互换的区别：易位与交叉互换的区别：非同源、同源的非姐妹染色单体非同源、同源的非姐妹染色单体 染色体结构变异和基因突变的区别染色体结构变异和基因突变的区别 基因突变基因突变是染色体的某一个位点上基是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变在因的改变，这种改变在光学显微镜光学显微镜下是下是看看不见不见的的。染色体结构变异染色体结构变异是可以用显微镜直是可以用显微镜直接接观察观察到的比较明显的染色体变化。到的比较明显的染色体变化。（1）变化大小）变化大小（2）在光学显微镜下，染色体变异可见；基）在光学显微镜下，染色体变异可见；基因突变不可见。因突变不可见。3、染色体结构变异和基因突变的区别、染色体结构变异和基因突变的区别个别染色体的增减个别染色体的增减以染色体组的形式成倍增减以染色体组的形式成倍增减二、染色体数目的变异染色体数目的变异二、染色体数目的变异染色体数目的变异1、个别染色体的增加或减少、个别染色体的增加或减少（1）增加：）增加：21三体综合征三体综合征 （2）减少：性腺发育不良）减少：性腺发育不良 （1）染色体组：）染色体组：概念：概念：a、一组非同源染色体、一组非同源染色体b、形态功能各不相同、形态功能各不相同c、控制生长发育、遗传变异、控制生长发育、遗传变异2、以、以染色体组染色体组的形式成倍的增加或减少的形式成倍的增加或减少确定某生物体细胞中染色体组的数目，可确定某生物体细胞中染色体组的数目，可从以下几个方面考虑：从以下几个方面考虑：1、根据形态判断：、根据形态判断：2、根据基因型来判断：、根据基因型来判断：在细胞或生物体的基因型中，控在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。有几个染色体组。AAaaBBbb4个染色体组个染色体组3个染色体组个染色体组细胞内形态相同的染色体有几条，细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。则含有几个染色体组。（注意：不分显、隐性注意：不分显、隐性）特点：植株弱小，高度不育特点：植株弱小，高度不育（4 4）单倍体：）单倍体：形成原因：形成原因：配子发育而来配子发育而来人工获得单倍体的方法：人工获得单倍体的方法：花药离体培养花药离体培养概念：体细胞中含有本物种配子染色体概念：体细胞中含有本物种配子染色体 数目的个体。数目的个体。（5 5）判断单倍体还是几倍体的关键：）判断单倍体还是几倍体的关键：（1）由）由受精卵受精卵发育成个体，含有几个染色发育成个体，含有几个染色体组就叫几倍体。体组就叫几倍体。（2）由）由配子配子发育成个体，无论含有多少发育成个体，无论含有多少个染色体组都叫个染色体组都叫单倍体单倍体。发育起点发育起点 连续自交多代连续自交多代 DDTT高杆、抗病高杆、抗病DdTt ddtt矮杆、易感病矮杆、易感病P：F1：F2：D T D tt ddT ddtt 9 3 3 1自交自交单倍体育种过程单倍体育种过程普通植株普通植株减数分裂减数分裂花粉花粉花药离体培养花药离体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子幼苗纯合子幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种 DDTT高杆、抗病高杆、抗病DdTt花药离体培养花药离体培养DT Dt dT dt 花药花药秋水仙素处理秋水仙素处理DDTT DDtt ddTT ddtt筛选所需的品种筛选所需的品种 ddtt矮杆、易感病矮杆、易感病DT Dt dT dt 幼苗幼苗F F1 1花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株秋水仙素秋水仙素正常植株（纯合体）正常植株（纯合体）亲本亲本杂交杂交1 1、单倍体育种：、单倍体育种：b、方法：、方法：c、优点：、优点：a.原理：染色体组成倍减少原理：染色体组成倍减少 （由配子发育而来）（由配子发育而来）三倍体无籽西瓜的培育三倍体无籽西瓜的培育第一次传粉：第一次传粉：获得三倍体种子获得三倍体种子秋水仙素处理秋水仙素处理4N2N第二次传粉：第二次传粉：提供生长素使子提供生长素使子房发育房发育3N，联会紊乱不能产生卵细胞，联会紊乱不能产生卵细胞2N3N 2、多倍体育种、多倍体育种（1）原理：抑制纺锤体形成）原理：抑制纺锤体形成（2）方法：）方法：（3）实例：三倍体西瓜的培育）实例：三倍体西瓜的培育秋水仙素秋水仙素发育发育1、概念：、概念：因遗传物质改变而引起的人类疾病。2、遗传病的分类：、遗传病的分类：（1）单基因遗传病 （2）多基因遗传病 （3）染色体异常遗传病所以，不携带致病基因也可能会患遗传病 1 1）概念：）概念：受一对等位基因控制的遗传病。2 2）分类：）分类：显性基因引起显性基因引起的的常染色体显性 例如：并指、软骨发育不全（1 1）单基因遗传病：）单基因遗传病：伴X显性 例如：抗维生素D佝偻病隐性基因引起隐性基因引起的的常染色体隐性 例如：苯丙酮尿症、白化病伴X隐性 例如：红绿色盲、血友病 较常见的有较常见的有原发性高血压原发性高血压青少年型糖尿病青少年型糖尿病 冠心病、哮喘病冠心病、哮喘病1.由多对等位基因控制。由多对等位基因控制。2.常表现出家族性聚集现象。常表现出家族性聚集现象。3.且比较容易受环境影响。且比较容易受环境影响。染色体一、概念：一、概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。再经过选择和培育，获得新品种的方法。二、依据原理：二、依据原理：基因重组基因重组三、常用方法：三、常用方法：四、优点：四、优点：将不同个体的优良性状集中到一个个体上将不同个体的优良性状集中到一个个体上五、缺点：五、缺点：育种时间长育种时间长杂交育种杂交育种杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 一、概念：一、概念：利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。理生物，使生物发生基因突变。二、依据原理：二、依据原理：基因突变基因突变三、常用方法：三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种育种四、优点：四、优点：可以提高突变率，加速育种过程，大幅度可以提高突变率，加速育种过程，大幅度地改良某些品种地改良某些品种,产生前所未有的性状。产生前所未有的性状。五、缺点：五、缺点：有利变异少，须大量处理实验材料有利变异少，须大量处理实验材料诱变育种诱变育种六、应用：太空作物的培育六、应用：太空作物的培育、青霉菌的选育等。、青霉菌的选育等。1、原、原 理：理：2、操作水平：、操作水平：4、结、结 果：果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状3、操作环境：、操作环境：生物体外生物体外如如:EcoR该限制酶能专一识别该限制酶能专一识别GAATTC的序列的序列黏性末端黏性末端限制性内切酶限制性内切酶 （1）存在：主要在微生物中）存在：主要在微生物中 （2）特点：）特点：专一性专一性 识别特定的核苷酸序列识别特定的核苷酸序列 （3）作用：切断）作用：切断磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶 作用：作用：形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键 （1）常用运载体：）常用运载体：质粒：自主复制的质粒：自主复制的小型环状小型环状DNA分子分子 噬菌体、动植物病毒噬菌体、动植物病毒 （2）具备条件：）具备条件：能够在宿主细胞中复制并稳定存在能够在宿主细胞中复制并稳定存在 具有多个限制酶切点具有多个限制酶切点 具有某些标记基因具有某些标记基因三、基因工程的步骤（三、基因工程的步骤（“四步曲四步曲”）提取提取目的基因目的基因1目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合2将目的基因将目的基因导入导入受体细胞受体细胞3目的基因的目的基因的检测检测和鉴定和鉴定4杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育多倍体育种种基因工程基因工程育种育种原原理理常常用用方方法法优优点点缺缺点点基因重组基因重组杂交杂交自自交交选优选优自交自交集双亲优良集双亲优良性状于一体性状于一体育种时间育种时间最长最长基因突变基因突变用物理或用物理或化学方法化学方法处理生物处理生物提高变异提高变异频率频率加速育种加速育种进程进程有利变异有利变异少，需大少，需大量处理实量处理实验材料验材料染色体变异染色体变异（成倍减少）（成倍减少）杂交杂交花药花药离体培养离体培养单倍体单倍体秋秋水仙素处理水仙素处理纯种纯种明显缩短明显缩短育种年限育种年限技术复杂技术复杂基因重组基因重组染色体变异染色体变异（成倍增加）（成倍增加）秋水仙素秋水仙素处理处理各种器官各种器官大、产量、大、产量、营养成分营养成分高高与杂交育与杂交育种配合；种配合；发育延迟发育延迟提取提取拼拼接接导入导入检测与检测与鉴定鉴定定向改造定向改造生物性状生物性状转基因的转基因的安全性安全性 三维设计p69页 关于育种方法的应用生物进化与物种形成生物进化与物种形成（1 1）区别：）区别：实质上是实质上是种群基因频率改变种群基因频率改变的过程的过程 物种形成：当种群基因频率改变至突破物种物种形成：当种群基因频率改变至突破物种界限，形成生殖隔离。界限，形成生殖隔离。标志：生殖标志：生殖隔离形成隔离形成 隔离隔离是物种形成的是物种形成的必要条件必要条件（2 2）联系：）联系：生物进化不一定产生新物种生物进化不一定产生新物种 新物种的形成一定经历生物进化过程新物种的形成一定经历生物进化过程 相关计算：基因频率 基因型频率 哈代-温伯格平衡定律（注意必须是平衡的注意必须是平衡的 种群才能使用种群才能使用）伴X染色体遗传基因频率的计算（用概念去算，注意雄性个体只含有1个基因）