生物变异的来源课件

生物生物变异的来源异的来源（改变）的变异基因型（改变）+环境条件（改变）的变异来源 基因重组诱因生物的生物的变异：异：不可遗传可遗传表现型基因突变染色体畸变1.对基因突变的理解判断正误(1)基因突变是由于DNA片段的增添、缺失和替换引起的基因结构的改变。()(2)基因突变一定会引起基因结构的改变，但不一定会引起生物性状的改变。()(3)引起基因突变的外界因素有物理因素、化学因素和生物因素。()一、基因突一、基因突变是指由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。解析：基因内部：不是DNA或RNA上核苷酸序列的改变都会引起基因不变；是核酸分子，不一定是DNA，也可能是RNA；才是特定核苷酸的序列。是指由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。解析：基因内部：不是DNA或RNA上核苷酸序列的改变都会引起基因不变；是核酸分子，不一定是DNA，也可能是RNA；才是特定核苷酸的序列。（1）从定义本身来说，碱基对的增添、缺失或改变的含义是什么：如果碱基替换，是否一定导致性状的改变？如果不是，什么情况下性状会发生改变，什么情况下性状不会发生改变；碱基对的增添、缺失可能有哪些类型？分别造成什么后果（2）从不同变异的类型区分来说。基因突变、基因重组、染色体畸变之间拥有什么区别和联系？（3）从发生的时间和遗传来说，什么时候可能发生基因突变?哪些细胞可能发生突变？突变后的基因哪些可能传递到子代，哪些不可能传递到子代？（4）从发生的原因来说，为什么基因会发生突变，这能够给你哪些启示？（5）从基因突变的特点来说，基因突变与什么特点？为什么会有这些特点？这些特点可以解释自然界的哪些现象？（6）从基因突变的结果来说，突变的结果是什么？有哪些理论和实践意义？（7）从基因的位置和及结构来说，它与DNA、染色体、碱基之间有什么关系？染色体的有关概念（1）染色体的成分定位：DNA、组蛋白、少量的RNA和非组蛋白（2）染色体的形态定位：丝状（染色质），棒状（染色体）（3）染色体概念定位：染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、遗传信息。（4）染色体类型定位：按功能可以分为常染色体和性染色体；按来源可分为同源染色体和非同源染色体；按结构可以分为中着丝粒染色体，近端着丝粒染色体、端着丝粒染色体（5）染色体按行为定位：有丝分裂：复制、螺旋化、着丝粒分裂、解螺旋；减数分裂：复制、螺旋化、联会、同源染色体分离、非同源染色体自由组合、交叉互换、着丝粒分裂、解螺旋（6）染色体与遗传功能定位：分离定律、自由组合定律（7）染色体与变异功能定位：染色体组、多倍体、单倍体；染色体结构变异、染色体数目变异、染色体异常遗传病。(4)若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变。()(5)基因突变具有普遍性、可逆性、多方向性以及稀有性等特点。()(6)基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源。()(7)基因突变按对表现型的影响可划分为自然突变和致死突变。()的改变 随之发生改变碱基对的 2基因突变的机理填空(1)机理分析缺失、增加或替换mRNA的碱基顺序遗传性状某些因素的作用引起导致DNA分子中核苷酸顺序发生改变导致mRNA翻译的蛋白质出现异常最终引起导致(2)实例分析(镰刀形细胞贫血症)直接病因：血红蛋白肽链上的一个发生改变。根本病因：血红蛋白基因(DNA)上一个发生改变，由AT替换成了TA。氨基酸碱基对镰刀型细胞贫血症在显微镜下能看到吗？3、基因突变对生物的影响：碱基碱基对影响范影响范围对氨基酸的影响氨基酸的影响替替换增添增添缺失缺失小大大不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列只改变1个氨基酸或不改变4、基因突变的原因分析替换基因的数目和位置改变了吗？没有为探究突变基因结构发生改变的原因，某科研小组利用DNA分子杂交技术(如图所示)进行了以下实验：步骤：用放射性同位素标记原基因，突变后的基因不做标记；加热上述两种基因的DNA片段使之成为单链，然后进行DNA分子杂交；制片、染色，用电镜观察由一条标记链和一条未标记链组成的杂交DNA分子。请预测结果及结论：预测一：；预测二：；预测三：。(1)基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。(2)基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性状的改变。(3)突变部位发生在基因中不表达的片段(4)蛋白质不同，功能相同5、基因突变不一定导致生物性状改变的原因:七、基因突变的类型(根据对表现型的影响)：P77形态突变生化突变致死突变八：基因突变的地位：是生物变异的根本来源，是产生等位基因的途径，是基因重组的基础。下图为大肠杆菌某基因的一条脱氧核苷酸链的碱基序列，以下变化对该基因所控制合成的多肽(以此链为模板)的氨基酸序列影响最大的是(不考虑终止密码子)ATG GGC CTG CTG AATG GGC CTG CTG AGAG TTC TAAGAG TTC TAA 1 1 4 4 7 7 10101313 100 100 103103 106106A第6位的C被替换为TB第9位与第10位之间插入1个TC第100、101、102位被替换为TTTD第103至105位之间缺失1个TB八、例题：编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。表l显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因判断正确的是A状况一定是因为氨基酸序列没有变化B状况一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50C状况可能是因为突变导致了终止密码位置变化D状况可能是因为突变导致tRNA的种类增加C比较指标酶Y活性/酶X活性100%50%10%150%酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数目11小于1大于1在在DNA上，编码上，编码mRNA和和tRNA的编码区不在一起，也就是二者的转录，几乎的编码区不在一起，也就是二者的转录，几乎没有任何干涉影响。也就是，没有任何干涉影响。也就是，mRNA上的一个碱基发生突变（如：上的一个碱基发生突变（如：ATT突变成突变成GTT），在翻译过程中，则本来识别），在翻译过程中，则本来识别ATT的的tRNA，换成识别，换成识别GTT的的tRNA果蝇出现白眼是基因突变导致的，该基因突变前的部分序列（含起始密码信息）如下图所示。（注：起始密码子为AUG，终止密码子为UAA、UAG或UGA）下图所示的基因片段在转录时。以链为模板合成mRNA；若“”所指碱基对缺失，该基因控制合成的肽链含个氨基酸。乙5UGA某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，高茎（H）对矮茎（h）为显性，红花（R）对白花（r）为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如上图，起始密码子均为AUG。若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A，其对应的密码子由变为。正常情况下，基因R在细胞中最多有个,其转录时的模板位于（填“a”或“b”）链中。GUC UUC 4a如图1为具有2对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下列问题：(1)上述两个基因发生突变是由于_引起的。图1(2)图2为甲植株发生了基因突变的细胞，它的基因型为_，表现型是_，请在图中标明基因与染色体的关系。图1该突变均为隐性突变，且基因突变均发生在甲和乙的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。(3)甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？可用什么方法让其后代表现出突变性状。取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现突变性状。1概念：指具有不同遗传性状的雌雄个体进行 时，控制不同性状的 重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。2类型(1)减数分裂时非同源染色体上的 自由组合。(2)减数第一次分裂四分体时期的一对同源染色体上的非姐妹染色单体 ，导致一条染色单体上的 重新组合。有性生殖非等位基因非等位基因交叉互换非等位基因二、基因重组（至少要有两对基因）(3)基因工程中的DNA重组技术。(4)细菌的转化。假设涉及n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F2表现型共有种，其中纯合基因型共有种，杂合基因型共有种。2n2n3n-2n意义：生物产生变异的主要来源之一，导致生物性状的，为生物进化和遗传育种提供了原材料。多样性基因突变基因重组变异本质发生时间适用范围结果特点应用基因突基因突变和基因重和基因重组的比的比较：基因发生改变原有基因的。通常在：分子结构有丝分裂间期和减间期减前期和后期重新组合所有的生物有性生殖中的真核生物和基因工程中的原核生物产生新基因（等位基因）产生新基因型普遍性、可逆性、稀有性、有害性和多方向性人工诱变育种杂交育种经典例题：下列有关基因重组的叙述，不正确的是（不定项选择）A基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离B基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a，属于基因重组C非同源染色体上的非姐妹染色单体间的互换可导致基因重组D造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组ABCD1染色体结构变异连线三、染色体畸变2染色体数目变异(1)非整倍体变异：体细胞内 的增加或减少。如先天性愚型()、特纳氏综合征（）。(2)整倍体变异：体细胞内 成倍地增加或减少。个别染色体染色体组21三体综合征XO一个染色体组中不含；一个染色体组中所含的染色体在上各不相同；一个染色体组中含有控制本物种生物性状的，但不能重复。同源染色体形态、大小和功能一整套基因(1)在细胞内任选一条染色体，细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条，则含有几个染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有四条，此细胞有四个染色体组。(2)在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(读音相同的大小写字母)出现几次，则有几个染色体组，如图乙中，若细胞的基因型为AaaaBBbb，任一种基因各有四个，则该生物含有四个染色体组。(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目染色体数/染色体形态数。如图中有8条染色体，分为2种形态（一个大，一个校），则染色体组的数目为4个。染色体染色体组数量的判断方法数量的判断方法多倍体：由 发育的体细胞中含有 染色体组的个体。如三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦。单倍体：由配子直接发育的个体，如蜜蜂中的雄蜂、单倍 体植株。一倍体：中含有一个染色体组的个体，如雄蜂。三个或三个以上体细胞二倍体：由 发育的体细胞中含有 的个体。如几乎所有动物和过半数高等植物。两个染色体组几倍体生物的判定方法：几倍体生物的判定方法：受精卵受精卵3、比较：(1)易位与交叉互换的区别：染色体易位染色体易位交叉互交叉互换区区别发生于生于 之之间 发生于生于 之之间属于属于 变异异属于属于 。在在显微微镜下下 见 在在显微微镜下下 见非同源染色体同源染色体的非姐妹染色单体染色体结构基因重组可不可(2)染色体的缺失、重复、倒位与基因突变的区别缺失重复倒位基因突变均未产生新基因，但却发生了基因数目或排列顺序变化产生了新的基因，但基因数目和排列顺序均未改变A甲可以导致戊的形成B乙可以导致丙的形成C甲可以导致丁或戊两种情形的产生D乙可以导致戊的形成染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是D四、变异类型与细胞分裂的关系变异异类型型细胞分裂方式胞分裂方式基因突基因突变基因重基因重组染色体染色体变异异可发生于无丝分裂、有丝分裂、减数分裂、二分裂等（只要有遗传物质复制）减数分裂有丝分裂、减数分裂巩固练习：1下列有关变异的说法正确的是A染色体中DNA的一个碱基对缺失属于染色体结构变异B染色体变异、基因突变均可以用光学显微镜直接观察C同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组D染色体变异只发生于有丝分裂过程中C如图为某植物的体细胞中染色体数示意图，将其花粉经离体培养得到的植株的基因型最可能是()AAaBb BABCab DAAaaBBbbA某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体畸变的模式图，它们依次属于A三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失B三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加C三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失D染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体C生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”、“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述正确的是()A甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异和基因重组B甲图是由于个别碱基对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变的结果C乙图是由于四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果D甲、乙两图常出现在减数第一次分裂的前期，染色体与DNA数之比为1 2D番茄是二倍体植物(染色体2N24)。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有三条(比正常的番茄多了一条6号染色体)。三体在减数分裂联会时，形成一个二价体和一个单价体：3条同源染色体中的任意2条随意配对联会，另1条同源染色体不能配对，减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他如5号染色体正常配对、分离(如图所示)。以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本，以正常叶型(DD或DDD)的三体番茄为母本(纯合子)进行杂交。试回答下列问题：假设D(或d)基因不在第6号染色体上，使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交，杂交子代叶型的表现型及比例为_。正常叶：马铃薯叶=1：1番茄是二倍体植物(染色体2N24)。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有三条(比正常的番茄多了一条6号染色体)。三体在减数分裂联会时，形成一个二价体和一个单价体：3条同源染色体中的任意2条随意配对联会，另1条同源染色体不能配对，减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他如5号染色体正常配对、分离(如图所示)。以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本，以正常叶型(DD或DDD)的三体番茄为母本(纯合子)进行杂交。试回答下列问题：假设D(或d)基因在第6号染色体上，使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交，杂交子代叶型的表现型及比例为_。正常叶：马铃薯叶=5：1一、杂交育种1含义：有目的地将的优良性状组合在一起，培育出更优良的。2原理：。3过程：选择。两个或多个品种新品种基因重组杂交纯合化生物生物变异在生异在生产上的上的应用用（连续自交，不断选种）还可以：单独留种，次年播种，选择不发生性状分离的即为 目的性状二、诱变育种判断正误1利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种，这种育种方法为诱变育种。()2诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变。()3培育太空椒依据的基本原理是基因重组。()4诱变育种可提高变异频率，加速育种进程，大幅改良生物性状。()单倍体可育纯合子染色体数目变异缩短育种年限显隐性三、单倍体育种1 含义：利用 作为中间环节产生具有优良性状的的育种方法。2原理：。3特点 。排除 干扰，提高效率。4育种程序 获得杂种F1F1花药离体培养形成 ，并诱导其分化成幼苗用 处理幼苗，获得 植株常规方法愈伤组织秋水仙素可育的纯合四、多倍体育种判断正误1多倍体育种的基本原理是利用秋水仙素处理萌发的种子、幼苗。()2多倍体育种技术明显缩短育种年限，获得后代一定都是杂合子。()3无籽西瓜是利用人工诱变多倍体的方法获得。()4多倍体育种可培育出新物种。()二倍体水稻高秆对矮秆为显性，在矮秆品种田中发现了一株高秆植株，用这一高秆植株进行花药离体培养得到了多个植株，这些植株有可能是()A不能开花结籽的矮秆植株B能开花结籽的矮秆植株C能开花结籽的高秆和矮秆植株D能开花结籽的高秆植株A各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是（）A传统的育种方法周期长，可选择的范围有限B通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性C杂交育种难以克服远源杂交不亲和的障碍，过程繁杂缓慢，效率低D基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种B将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到四倍体芝麻，此四倍体芝麻（）A与原来的二倍体芝麻相比，在理论上已经是一个新物种了B产生的配子中由于没有同源染色体，所以配子无遗传效应C产生的配子中有同源染色体，用秋水仙素诱导成的单倍体可育D将此四倍体芝麻产生的花粉进行离体培养长成的芝麻属于二倍体A中国的荔枝主要分布在南方广东、广西、福建、台湾等地。尤其是广东地区，栽培面积占全国的70。其中，增城“西园挂绿”至为珍贵，被称为“荔枝之王”。外壳红中带绿，四分微绿六分红，每个荔枝都环绕有一圈绿线，果肉洁白晶莹，清甜爽口，挂齿留香，风味独特。据闻乾隆年间，增城人因为不堪每年纳贡之扰，把百棵挂绿砍掉，唯有在增城荔城镇西郊西园寺（现荔城挂绿广场）留下了一棵。当年的挂绿树如今已是挂绿荔枝品种的老祖宗，有400多年树龄，成功培育了好几代的子孙树种，共100多株。更可贵的是西园挂绿每年仍有结果，2008年的拍卖会上，更是拍出了一颗“西园挂绿”荔枝5.5万元的天价。（1）为了改良“西园挂绿”，要求在不改变“西园挂绿”原有外观品质的前提下把“西园挂绿”改良为果大、糖分含量多。该怎样设计育种方案？（2）已知在荔枝的性状控制中，T（无绿线）对t（有绿线）显性，G（有甜味）对g（无甜味）显性。普通荔枝的基因型往往是TTGg，少数会突变(芽变)成TtGg。据题回答：能否利用芽变荔枝得到“西园挂绿”（ttGg）？请简要介绍你的育种方案。TtGg植株花粉大量ttGg植株tG单倍体植株tg单倍体植株TG单倍体植株Tg单倍体植株ttGGttggTTGGTTgg秋水仙素用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗（3）荔枝介壳虫害严重影响了“西园挂绿”的产量，以前果农常采用喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。如今科学家在一种细菌体内找到了他的抗性基因L，请设计育种方案来有效减轻荔枝介壳虫危害。P86:转基因技基因技术是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因(外源基因)转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。该技术的具体实施过程为：用人工方法将人类所需要的目的基因导入受体细胞内，使其整合到受体的染色体上。外源基因随细胞的分裂而增殖，并在体内得以表达，还能将所获得的新性状稳定地遗传给后代。这种由于外源基因的导入而引起原有遗传物质组成改变的生物称为转基因生物。例如，将北极海鱼的抗冻基因导入西红柿，使西红柿在冬天也能长期保存。转基因技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换。在对生物遗传性状进行改造时所采用的多种方法中，转基因技术的针对性更强，效率更高，经济效益更明显。AABB aabbAaBbAbAAaaBBbbAAbb(1)用和培育所采用的方法称为_,方法称为_,由和培育所依据的原理是_.(2)用培育出的常用方法是_,由培育成的过程中用化学药剂_处理的幼苗,方法和合称为_育种.其优点是_。(3)由培育出的常用方法是_,形成的叫_。依据的原理是_。杂交自交基因重组花药离体培养秋水仙素单倍体明显缩短育种年限排除显隐性干扰用秋水仙素处理多倍体染色体畸变AaBbD(4)D是外源基因，的方法是。转基因技术（基因工程育种）下列表示某种农作物和两种品种分别培育出三种品种,根据上述过程,回答下列问题: