山东省沂水县高中生物 第五章 基因突变及其他变异 第一、二节 生物变异知识点总结学案 新人教版必修2.doc

第一、二节 生物变异（基因突变 基因重组 染色体变异）1.漫谈生物变异：在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。 理论判断标准 不可遗传的变异：在这些变异现象中，有的仅仅是由于环境因素的影响造成的，并没有引起生物体内的遗传物质的变化，因而不能够遗传下去，属于不遗传的变异。体细胞变异和细胞质基因突变如果没有遗传下去，也属于不遗传的变异。 可遗传的变异：有的变异现象是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代，属于可遗传的变异，特别的还有体细胞变异的无性生殖也是可遗传的。 实际情况：变异究竟是否可遗传，实际情况就看是这种变异否遗传了下去，遗传给后代了。 可遗传的变异有三种来源：基因突变，基因重组，染色体变异。2、基因突变的概念、原因、特征（B）基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起基因结构的改变特征：1、基因突变在自然界是普遍存在的2、基因突变是随机发生的、不定向的3、在自然状态下，基因突变的频率是很低的。 4、多数是有害的，但不是绝对的，有利还是有害取决于生物变异的性状是否适应环境 。对基因突变的随机性的解释(2)随机性：生物个体发育的任何时期和任何细胞均可发生基因突变。时间上的随机：它可发生于生物个体发育的任何时期，甚至在趋于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌等。部位上的随机：基因突变既可发生于体细胞中，也可发生于生殖细胞中。若为前者，一般不传递给后代，若为后者，则可通过生殖细胞传向子代。可以发生在细胞内不同的DNA分子上、也可发生在同一DNA分子的不同部位。3、基因突变的意义：（A） 基因突变是新基因产生的途径；是生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。（若产生了新基因，就必然组合成新基因型）4基因突变类型以及与性状的关系 基因突变的类型根据对性状类型的影响，可将基因突变分为 显性突变：a-A 隐性突变：Aa 根据诱变时的状态，可将基因突变分为 自然突变：在自然状态下发生的基因突变 诱发突变：在人工条件下诱发的突变 (1)基因突变可间接引起密码子改变，最终表现蛋白质结构和功能改变，影响生物性状，如镰刀型细胞贫血症。 (2)基因突变并非必然导致性状改变，其原因是： 一种氨基酸可以由多种密码子决定，当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变。 突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变，如AAAa。 不直接编码氨基酸的基因片段(DNA片段的内含子或者非编码区)发生改变。5、基因重组的概念及实例（A）基因重组的概念：生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 1、在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合； 2、发生在减数分裂形成四分体时期，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换（交叉互换），导致染色单体上的基因重组。实例：猫由于基因重组产生毛色变异、一母生9子，个个皆不同、除了两个双胞胎，没有两个同胞兄弟姊妹在遗传上完全相同。6、 基因突变产生的新基因型和基因重组产生的新基因型的区别 若基因突变产生了新基因，则此基因是自然界之前没有的新基因，组合成了全新的基因型。而基因重组产生的新基因型只是由于本身的基因重组而产生的，需要注意的是基因重组的概念里面的基因全部都是自然界中已有的基因，没有如同基因突变可得到的自然界中没有的新基因，所有基因重组的新基因型一般是相对于亲本而言是新的新基因型。7、基因重组的意义（A） 基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要的意义8、染色体变异：染色体结构的变异和数目的变异（A） 染色体变异包括染色体结构、数目的改变，与基因突变不同，染色体变异可以用光学显微镜看见，基因突变是看不见的。 染色体结构的变异：指细胞内一个或几个染色体发生片段的缺失、增添、倒位或易位等改变 染色体数目的变异：指细胞内染色体数目的改变可分两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。 染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体叫一个染色体组 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体；体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫多倍体。 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫单倍体。单倍体植株长得弱小，而且高度不育。9、基因重组中的“交叉互换”和染色体变异中的“易位”的区别 研究对象都是染色体，但是交叉互换仅仅发生在同源染色体同源区段之间，不会引起染色体结构性的改变，其他任何情况均属于染色体变异中的易位，或者说易位发生在非同源区段之间。10、基因突变、基因重组和染色体变异列表比较项 目基因突变基因重组染色体变异适用范围生物种类所有生物（包括病毒）均可发生，具有普遍性自然状态下，只发生在真核生物的有性生殖过程中，细胞核遗传真核生物细胞增殖过程均可发生生殖无性生殖、有性生殖有性生殖无性生殖、有性生殖类 型可分为自然突变和诱发突变，也可分为显性突变和隐性突变自由组合型、交叉互换型染色体结构的改变、染色体数目的变化发生时间有丝分裂间期和减数间期减数前期和减数后期细胞分裂期产生结果产生新的基因（产生了它的等位基因）、新的基因型、新的性状。产生新的基因型，但不可以产生新的基因和新的性状。不产生新的基因，但会引起基因数目或顺序变化。镜 检光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定光镜下可检出本 质基因的分子结构发生改变，产生了新的基因，改变了基因的 “质”，出现了新性状，但没有改变基因的“量”。原有基因的重新组合，产生了新的基因型，使性状重新组合，但未改变基因的“质”和“量”。染色体结构或数目发生改变，没有产生新的基因，基因的数量可发生改变条 件外界条件剧变和内部因素的相互作用不同个体间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用存在染色体的真核生物特 点普遍性、随机性、不定向性、低频率性、多害少利性原有基因的重新组合存在普遍性意 义新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料是生物产生变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一。对生物的进化有一定的意义发生可能性可能性小，突变频率低非常普遍，产生的变异类型多可能性较小应 用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种生物多样性产生新的基因，丰富了基因文库产生配子种类多、组合方式多，受精卵多。变异种类多实例果蝇的白眼、镰刀型细胞贫血症等豌豆杂交等无籽西瓜的培育等联 系三者均属于可遗传的变异，都为生物的进化提供了原材料；基因突变产生新的基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源；基因突变为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一；基因重组和基因突变均产生新的基因型，可能产生新的表现型。10、单倍体育种与多倍体育种比较单倍体育种多倍体育种原理染色体数目以染色体组形式成倍减少，然后再加倍从而获得纯种染色体数目以染色体组形式成倍增加方法花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗优点明显缩短育种年限技术简单缺点技术复杂，需要与杂交育种配合适用于植物，动物难以开展。多倍体植物生长周期延长，结实率降低过程举例11、诱变育种在生产中的应用（A） 诱变育种：就是利用物理因素和化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。用这种方法可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。诱导青霉素菌株，提高青霉素的产量12、无籽西瓜是三倍体；香蕉也是三倍体，请问香蕉是如何一代一代地种植的？ 三倍体香蕉由于染色体的配对发生紊乱，从而不能正常地进行减数分裂，不能产生种子，只能通过无性繁殖繁衍后代。传统的无性繁殖往往通过地下球茎中的不定芽培育成苗。具体的做法是：将地下块茎切成410个小块，每块含有一个壮芽，按一定规格，芽眼朝上平放在畦面上，复土后盖些稻草，待蕉苗长至4050厘米高时即可移栽；另一方法是通过吸芽分株繁殖，即让不定芽长成4050厘米吸芽后，用长柄利铲将吸芽与母株相连处割离后移栽。通过上述无性繁殖的优点是：方法简单，基本能保持母株的遗传特性。其缺点是：一株母株一年内最多只能繁殖410个子株，大田种植时，不同子株往往长势不一。另外，危害香蕉的病害主要是束顶病和花叶心腐病，这两种病属病毒或类菌质体，它们的潜伏期较长，通过地下茎的不定芽和吸芽进行繁殖，很难避免其母株就是带病株，从而造成病害，蔓延整个蕉园。 Berg和Bustamante(1974年)为消除这些病害，首先作了离体培养研究。Gupta和Wong(1986年)利用茎尖培养技术获得成功和完善。我国1989年实现工厂化育苗，香蕉试管苗现已可通过工厂化大规模生产。其具体做法是：把香蕉吸芽苗顶端生长点的外植体移入含有一定激素和营养成分的培养基中，在无菌的条件下，诱发成苗，再移入增殖培养基中进行多次的续代培养，增殖扩大数量。香蕉组培苗的增殖速率为34倍一般一个吸芽外植体可续10代。这样经过711个月培养，可增殖至6万100万芽。再把这些试管芽转入生根壮苗培养基中成为试管苗。当试管苗生长到5厘米高时，可把试管苗移植苗圃中进行培育后再移入大田栽种。由于香蕉组培苗工厂化生产，一个吸芽外植体可以增殖至万株幼苗。在外植体增殖之前通过ELISA(酶联免疫吸附)检测，很容易检出并淘汰带有束顶病和花叶心腐病外植体，并在一级和二级苗圃培育期间通过防虫网使蚜虫不能进入苗圃，阻断了束顶病和花叶心腐病的传播途径，从而使进入大田种植的蕉苗保证是不带病的健康株。因此，通过组培苗的繁殖方式，不但能保证幼苗不带病，而且生长期整齐均一、便于管理，比传统的繁殖方式提高产量30以上，深受广大蕉农欢迎。13、单倍体 二倍体 多倍体比较（一）二倍体、多倍体、单倍体的比较单倍体二倍体多倍体概念体细胞中含本物种配子染色体数的个体体细胞中含2个染色体组的个体体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体染色体组1至多个2个3个或3个以上发育起点配子受精卵受精卵自然成因单性生殖（孤雌生殖或孤雄生殖）正常有性生殖未减数的配子受精；合子染色体数目加倍植物特点植株弱小，高度不育正常果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低举例玉米、小麦的单倍体几乎全部动物、过半数高等植物香蕉、普通小麦（二）单倍体与二倍体、多倍体的判定1、单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来的，单倍体的概念与染色体组无关。单倍体一般含一个染色体组（二倍体生物产生的单倍体），也可以含两个、三个甚至更多个染色体组，如普通小麦产生的单倍体，就有三个染色体组。2、二倍体、多倍体与染色体组直接相关，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，含有三个或三个以上的叫多倍体。