生物的变异ppt课件

变 异,1.概念： 2.类型：,生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。,变异,不可遗传变异,可遗传变异,3.表现型=基因型+环境条件,（环境变化，遗传物质未发生改变）,（遗传物质发生改变）,交叉互换型 自由组合型 重组DNA技术,染色体结构变异,染色体数目变异,缺失、重复、易位、倒位,基因突变：,基因重组,染色体变异,生物变异的根本来源,非整倍地增减 整倍地增减,2019/4/18,2019/4/18,遗传物质发生改变,遗传物质不发生改变,变异能在后代中再次出现,变异性状仅限于当代表现,是育种的原始材料，能从中选育出符合人类需要的新类型或新品种,无育种价值，但在生产上可利用优良环境条件来影响性状的表现获取高产优质产品,环境条件的影响,2019/4/18,2019/4/18,4.生物分类与可遗传变异的关系：,病毒 原核生物,真核生物,只有基因突变,基因突变 基因重组 染色体变异,基因突变 染色体变异,有性生殖,无性生殖,生物,5.正确理解“可遗传”与“可育”： （1）确认是否为可遗传变异的唯一依据是看“遗传物质是否发生变化”。（2）三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状。这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。（3）无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状不是由于遗传物质改变而引起的，是不可遗传的变异。将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。,所有生物都可通过基因突变产生新基因，使本物种基因库增加“原始材料”，促进生物进化发展；基因重组和染色体变异是真核生物特有的。,2019/4/18,2019/4/18,反 馈 检 测 1.变异分为 和 。可遗传变异包括 、 、 。 和 均属于突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为 ，分子水平发生的变异为 ，只在减数分裂过程发生的变异为 ，真、原核生物和病毒共有的变异类型为 。 2.“环境条件改变引起的变异”一定就是“不可遗传的变异”吗？ 3.下列变异属于可遗传变异的是（ ） 玉米单株自交后代出现白化苗，后代仍白花 由于水肥充足，玉米的穗大粒多 四倍体西瓜的产生 豌豆的黄皱和绿圆新类型的出现 旧社会妇女缠足而产生的“小脚” A. B. C. D. 特别提醒：水、肥、阳光特别充足时，温度改变、激素处理等引起的变异一般是不遗传的变异，但射线、太空、化学诱变剂等处理引起的变异一般为可遗传的变异。确认是否为可遗传的变异的唯一依据是看“遗传物质”是否发生变化。,可遗传变异,不遗传的变异,基因突变,基因重组,染色体变异,基因突变,染色体变异,染色体变异,基因突变和基因重组,基因重组,基因突变,不一定,C,2019/4/18,2019/4/18,一、基因突变的实例：镰刀型细胞贫血症 1.症状： (1)细胞形态：患者红细胞为 。 (2)特点：易发生红细胞 ，使人患溶血性贫血，严重时会导 致死亡。 2.发病机理（图解）：,中央微凹的圆饼状,弯曲的镰刀状,正常,异常,谷氨酸,缬氨酸,GAA,GUA,弯曲的镰刀状,破裂,患者贫血的直接原因是血红蛋白结构异常,即血红蛋白分子上一个氨基酸的替换；根本原因是基因突变,即基因上一个碱基对的替换.,突变,3.原因：,正常,贫血,光学显微镜下能否观察到红细胞形状的变化？,2019/4/18,2019/4/18,1. 概念： 2. 时期： 3. 本质： 4. 结果： 5. 类型： 6. 突变的遗传性： 7. 原因： 8. 特点： 9. 意义： 10. 应用：,DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。,基因结构的改变,产生了新基因，即该基因的等位基因（真核生物）。,显性突变和隐性突变；自然突变和诱发突变。,常发生于DNA复制时（主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期）,基 因 突 变,普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性,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。是生物多样性的根本原因。,外因（物理、化学、生物因素）+内因（复制偶发错误 碱基组成改变）,若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不会传递给子代。,人工诱变育种,2019/4/18,2019/4/18,替换,增添,缺失,导致基因结构发生改变,基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变；基因突变一定会导致基因结构的改变，但不一定引起生物性状的改变；基因突变DNA中碱基对的增添、缺失、替换。,2019/4/18,2019/4/18,基因突变对性状的影响 1.对基因结构中碱基对的替换、增添和缺失对生物性状的影响大小,小,大,不影响插入位置前的序列，只影响插入位置后的序列,不影响缺失位置前的序列，只影响缺失位置后的序列,大,只改变1个氨基酸或不改变,也可使翻译提前终止,增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列,小,提醒：增添或缺失的的位置不同，影响结果也不一样：最前端-氨基酸序列全部改变或不能表达（形成终止密码子）；在中间某个位置会造成肽链提前中断（形成终止密码子）或插入点后氨基酸序列改变；在该序列最后则不影响表达或使肽链延长。因此增添或缺失的位置越靠前，对肽链的影响越大。,2019/4/18,2019/4/18,2.基因突变未引起生物性状改变的原因： (1)突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。 (2)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 (3)密码子具有简并性，有可能翻译出相同的氨基酸(从密码子与氨 基酸的对应关系分析)。（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）。 (4)由纯合子的显性基因突变成杂合子中的隐性基因(从基因型与表 现型的关系分析)。 (5)体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因。 (6)性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境 条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来等。,2019/4/18,2019/4/18,基因突变与生物变异、进化的关系,原因：基因突变 mRNA上密码子改变 编码的氨基酸改变 蛋白质的结构和功能改变 生物性状改变,1如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生了一种突变，导致1169位的赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是( ),A处插入碱基对GC B处碱基对AT替换为GC C处缺失碱基对AT D处碱基对GC替换为AT,知识拓展： 基因结构改变类型的“二确定” 1.确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对 的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或 缺失。 2.确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判 断，若只相差一个碱基，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替 换碱基。,B,2019/4/18,2019/4/18,2如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是( ),A图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因 B结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果 C图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的 D上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体,B,1.基因突变常发生在间期，也能发生在其他各时期，只是突变率更 低。 2.在个体发育过程中，基因突变发生得越早，影响范围越大。3.基因突变中，只要是基因分子结构内的变化，1个碱基对的改变叫基因突变，1000个碱基对的改变也叫基因突变。 4.密码子的简并性，增大了翻译过程的容错性，提高了翻译的速率。 5.RNA病毒中，基因突变指RNA中碱基的替换、增添和缺失，其突变率远大于DNA突变率。,2019/4/18,2019/4/18,归纳提升 基因突变的“一定”和“不一定” 1.基因突变一定会引起基因结构的改变，即基因中碱基排列顺序的 改变。 2.基因突变不一定会引起生物性状的改变。 3.基因突变不一定都产生等位基因。 病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 4.基因突变不一定都能遗传给后代。 （1）基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。 （2）如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。,2019/4/18,2019/4/18,精要点拨： 基因突变类型及判定方法 1.类型： 显性突变：aaAa(当代表现性状)。 隐性突变：AAAa(当代不表现，一旦表现即为纯合子)。 2.判定方法： 选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。 让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。,3.一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为（ ） A.显性突变 B.隐性突变 C.Y染色体上的基因突变 D.X染色体上的基因突变,A,2019/4/18,2019/4/18,4.基因突变对后代的影响： （1）如基因突变发生在有丝分裂过程中，可以通过无性生殖传递后代。由于多数生物进行有性生殖，所以体细胞突变，对后代影响较小。 （2）如果基因突变发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。对于进行有性生殖的生物来说，对后代影响大。 （3）生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。,2019/4/18,2019/4/18,基因突变原理的应用诱变育种,1.原理： 利用 因素处理生物，使它发生基因突变。 2.方法： 物理方法： 。 化学方法： 等处理。 3.过程： 4.意义： 5.实例：,物理或化学,辐射诱变、激光诱变,秋水仙素、亚硝酸,提高变异频率，创造动物、植物和微生物新品种。,“黑农五号”大豆、高产青霉菌的选育。,2019/4/18,2019/4/18,1.基因突变是分子水平上的变化，不改变染色体上基因的位置和数 量，只改变基因的结构，即由Aa或aA，而A、a的本质区别 是其基因分子结构发生了改变，即基因中脱氧核苷酸种类、数 量、排列顺序发生了改变。 2.基因突变一定是可遗传变异，因为遗传物质改变了；但基因突变 产生的新基因新性状不一定传递给后代，若发生在体细胞中，一 般不会传递给子代，而发生在配子中可以。 3.基因突变若发生在体细胞有丝分裂过程中，这种突变可通过无性 繁殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。 4.基因突变若发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，这种突 变可通过有性生殖传给后代。 5.基因突变容易发生在具有DNA复制功能的细胞中(具有分裂能力 的细胞)，已高度分化的失去分裂能力的细胞因其不发生DNA复 制， 故不容易发生基因突变。所以细胞发生基因突变的概率为： 生殖细胞体细胞，分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。 6.无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突 变（一切生物均可发生基因突变）。 7.基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。,2019/4/18,2019/4/18,8. 基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生 在体细胞中，一般不会传递给子代。但有些植物的体细胞发生基 因突变，可通过无性生殖传递。 9. 基因突变常发生于DNA复制时期。 原因：在DNA复制时，稳定的双螺旋首先解开形成单链DNA，这时 DNA的稳定性会大大下降，极易受到外界因素干扰使原来的碱基 序列发生变化，导致基因发生突变。 10. 基因突变不只发生在分裂间期。 原因：引起基因突变的因素分为外因和内因。外因对DNA的损 伤不仅发生在间期，而是在各个时期都有；另外，外因还可直接 损伤DNA分子或改变碱基序列，并不是通过DNA的复制来改变 碱基对，所以基因突变不只是发生在间期。 11. 基因突变的结果是产生新基因，并不全是产生等位基因。 原因：不同生物的基因组组成不同，病毒和原核细胞的基因组 成结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等 位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原 核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。,2019/4/18,2019/4/18,12. 基因突变一定导致所携带的遗传信息改变，但性状不一定改变。 （基因突变一定会导致基因结构的改变，但不一定引起生物性状的 改变。）原因： (1)突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。 (2)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 (3)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。 (4)由纯合子的显性基因突变成杂合子中的隐性基因。 (5)体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因。 (6)性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境 条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来等。 13.基因突变的随机性体现在两个方面：(1)时间上的随机：即基因突变可发生于生物个体发育的任何阶段，甚至在于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌等。(2)部位上的随机：基因突变既可发生于体细胞，也可发生于生殖细胞。若为前者，一般不传递给后代；若为后者，则可通过生殖细胞，进而通过生殖传向子代。另外，基因突变可以发生在不同的DNA分子上，也可发生在同一DNA分子的不同部位。,2019/4/18,2019/4/18,1.对基因突变中碱基对的增添、缺失和替换与氨基酸、蛋白质和 性状的关系,小,大,大,只改变1个氨基酸或不改变,插入位置前不影响，影响插入后的序列,缺失位置前不 影响，影响缺 失后的序列,若开始增添1个碱基对，可再增添2个、5个即3n+2或减少1个、4个即3n+1(n0，且为整数),若开始缺失1个碱基对，可再减少2个、5个即3n+2或增添1个、4个即3n+1(n0，且为整数),提醒:增添或缺失的的位置不同，影响结果也不一样：最前端氨基酸序列全部改变或不能表达（形成终止密码子）；在中间某个位置会造成肽链提前中断（形成终止密码子）或插入点后氨基酸序列改变；在该序列最后则不影响表达或使肽链延长。,图解引起基因突变的因素及其作用机理,2019/4/18,2019/4/18,1.概念： 2.本质： 3.结果： 4.类型： 5.时期： 6.原因： 7.特点： 8.意义： 9.应用：,基因重组是指在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。,基因的重新组合,产生新的基因型,自由组合型、交叉互换型、重组DNA技术,减后期、减前期的四分体时期、目的基因导入细胞后,同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因间的重组；同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，导致染色单体上的基因重组。,发生于真核生物有性生殖的核遗传中；只产生新的基因型，并未产生新的基因；两个亲本杂合性越高，基因重组产生变异的可能性越大。,基 因 重 组,基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要意义。,杂交育种,与基因突变意义的区别,2019/4/18,2019/4/18,自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的 自由组合而发生重组,2019/4/18,2019/4/18,交叉互换型：位于同源染色体上的非等位基因随四分体的非姐妹染 色单体的交叉互换而发生重组。（重组的是非等位基 因，交叉互换的是等位基因）,2019/4/18,2019/4/18,如图a、b为二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像，请据图回答：,(1)图a处于何种时期？图中的1、2号染色体发生了何种变异？a图发生基因重组的原因是什么？ (2)图b处于何时期？该细胞名称是什么？在该时期细胞中可发生何 类变异？b图发生基因重组的原因是什么？ (1)图a处于四分体时期(减数第一次分裂前期)，图中1、2号染色体因交叉互换发生了基因重组。等位基因随非姐妹染色单体交换。 (2)图b处于减数第一次分裂后期，该细胞名称为初级精母细胞，该 时期细胞可能会发生非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。 非等位基因随非同源染色体自由组合。,2019/4/18,2019/4/18,减后期,减四分体时期,目的基因导入细胞后,同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因间的重组,同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，导致染色单体上的基因重新组合,目的基因经运载体导入受体细胞，导致目的基因与受体细胞中的基因发生重组,发生于真核生物有性生殖的核遗传中；只产生新的基因型，并未产生新的基因；两个亲本杂合性越高，基因重组产生变异的可能性越大。,1.基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，产生了新 的基因型。基因重组使控制不同性状的基因重新组合，因此会 产生不同于亲本的新类型，但只是原有的不同的性状的重新组 合，并不会产生新的性状。 2.基因重组发生的时间是减数第一次分裂的后期和四分体时期， 而不是受精作用过程中。 3.自然条件下，能发生基因重组的生物类型是进行有性生殖的真 核生物，细菌等原核生物、病毒和进行无性生殖的真核生物都 不会发生基因重组。 4.基因重组在人工操作下也可实现，如基因工程、肺炎双球菌转 化中都发生了基因重组。 5.基因重组与基因突变的区别：基因重组不同于基因突变，基因 重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因 结构的改变，产生了新的基因，产生出新的遗传物质。 6.基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源；基因重组能 产生新基因型，是生物变异的重要来源，两者都为进化提供原 材料。,2019/4/18,2019/4/18,基因突变与基因重组的对比和判断方法,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,变异类型的判断,根据图示确定细胞分裂的类型和变异的类型：,有丝分裂 基因突变,减数分裂 基因突变或基因重组,2019/4/18,2019/4/18,识图析图 由图获得的信息： 1.图中无同源染色体、着丝点断裂、均等分裂， 应为次级精母细胞或第一极体。 2.造成B、b不同的原因有基因突变（间期）或 交叉互换（前期）。 若为体细胞有丝分裂（如根尖分生区细胞、受精卵等）则只 能是基因突变造成的； 若为减数分裂，则原因是基因突变（间期）或基因重组（减 前期）。 若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中 的最根本来源基因突变； 若题目中有分裂时期提示，如减前期造成的则考 虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。,2019/4/18,2019/4/18,基因突变和基因重组的判断方法 1.根据亲代基因型判定：(1)如果亲代基因型为BB或bb，则引起B与 b不同的原因是基因突变。(2)如果亲代基因型为Bb，则引起B与b 不同的原因是基因突变或交叉互换。 2.根据细胞分裂方式判定：(1)如果是有丝分裂中姐妹染色单体上 基因不同，则为基因突变的结果。(2)如果是减数分裂过程中姐 妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换的结果。 3.根据染色体图示判定：(1)如果是有丝分裂后期图中，两条子染 色体上的两基因不同，则为基因突变的结果。(2)如果是减数第 二次分裂后期图中，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不 同，则为基因突变的结果。(3)如果是减数第二次分裂后期图中， 两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为交叉互换(基 因重组)的结果。,2019/4/18,2019/4/18,基因重组的三点提醒 (1)多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式，导致后代性状多种多样，但不属于基因重组。 (2)杂合子自交，后代发生性状分离，根本原因是等位基因的分离，而不是基因重组。 (3)“肺炎双球菌的转化实验”、转基因技术等属于广义的基因重组。,2019/4/18,2019/4/18,构建知识网络,必背答题语句 1基因突变的准确描述是：由DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。 2基因突变的随机性的表述是：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在细胞内不同的DNA分子上，也可以发生在同一DNA分子的不同部位。 3基因重组的准确描述是：在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。 4同无性生殖相比，有性生殖产生的后代具有更大的变异性，其根本原因是：产生新的基因组合机会多。,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,染色体变异,染色体 变异,染色体结构变异：,缺失、重复、易位、倒位,猫叫综合征,个别染色体数目增减,以染色体组的 形式成倍增减,如：21三体综合征,染色体组,分类,概念 特征,二倍体 多倍体 单倍体,概念 特点 应用,染色体数目变异,一、染色体结构变异的产生与类型： 1. 产生原因与结果： （1）产生原因：在某些自然或人为因素的作用下，染色体可能发生断裂，断裂端具有愈合和重接的能力。当染色体在不同区段发生断裂后，在同一条染色体内或不同染色体之间以不同的方式重接时就会导致各种结构变异的出现。 （2）结果：染色体结构变异都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的改变。 （3）对生物体的影响： 大多数染色体结构变异对生物是不利的，有的甚至会导致生物体的死亡。如猫叫综合征。 2. 类型：,缺失、重复、易位、倒位,结果,基因的数目减少 基因的数目增多(同一条染色 体上存在了等位基因或 相同基因) 发生在非同源染色体之间 基因的数目没有变化，基因的排列顺序发生改变,缺失 倒位 重复 易位,染色体易位是指 之间交换染色体片段导致染色体结构变异，而交叉互换是指联会的同源染色体的 之间发生互换导致基因重组。 同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换，只是改变了非等位基因间的连锁关系，实现了基因重组，并未改变染色体形态、大小及基因数目，所以不是染色体结构变异。显微镜下不能看到。,非同源染色体,非姐妹染色单体,易位和交叉互换的区别,染色体结构变异,基因重组,非同源染色体之间,同源染色体的非姐妹染色单体之间,非等位基因,等位基因,光镜下能看到,光镜下看不到,染色体结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是“基因结构”的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。如图所示：,基因突变和染色体结构变异的判断,甲,乙,丙,丁,缺失,重复,倒位,基因突变,均可在显微镜下观察到；均未产生新基因，但却发生了基因数目或顺序变化。,显微镜下不能观察到；产生新基因。,D,1.已知某物种一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基 因，下面列出的若干种变化中可使基因内部结构发生改变的是 ( ),关于缺失问题：DNA分子上若干基因的缺失，属于染色体变异； DNA分子上基因内部若干碱基对的缺失，属于基因突变。,染色体结构变异和基因突变的区别,1.变异范围不同： （1）基因突变是在DNA分子水平的变异，只涉及基因内部一个或 几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。 （2）染色体结构的变异是在染色体水平上的变异，涉及染色体 的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种 变化在光学显微镜下可观察到。 2.变异的方式不同： （1）基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失或替换三种类型。 （2）染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易 位。 3.变异的结果不同： （1）基因突变是基因结构的改变。包括DNA碱基对的替换、增添 和缺失。基因突变导致新基因的产生，染色体结构变异未 形成新的基因。 （2）染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺 序发生改变，从而导致性状的变异。,2019/4/18,2019/4/18,例1：观察下列甲、乙、丙三幅图示，请分析：,(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什 么？它们属于何类变异？ (2)图丙的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属 于何类变异？能在光镜下观察到的是哪几个？ (3)图丙中哪类变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺 序？,通过图示辨析染色体结构的变异,规律方法： 利用四个“关于”区分三种变异 (1)关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。 (2)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增添，属于基因突变。 (3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。 (4)关于变异的“质”和“量”：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般不改变基因的量，转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，会改变基因的量或基因的排列顺序。,染色体数目变异,个别染色体增减 以染色体组的形式成倍增减,二、染色体数目的变异：,正常,增多,减少,正常,成倍增多,成倍减少,个别变异,整组变异,2019/4/18,2019/4/18,二、染色体数目的变异：,1、染色体组：概念、特点（P86） （1）特点：一个染色体组中不含同源染色体。 一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。 一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但 不能重复。 （2）染色体组数量的判断方法： 细胞内同一形态的染色体共有几条，就含有几个染色体组； 根据基因型判断：控制同一性状的基因（读音相同的大小 写字母）出现几次，就有几个染色体组。 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。,2019/4/18,2019/4/18,规律总结 染色体组概念辨析 (1)从本质上看，全为非同源染色体，无同源染色体。 (2)从形式上看，所有染色体形态和大小各不相同。 (3)从功能上看，携带着控制一种生物生长、发育、遗传和变异 的全部遗传信息。 (4)从物种类型上看，每种生物的染色体数目、大小、形态都与 其他物种不同。,2019/4/18,2019/4/18,细胞分裂图像中染色体组数的判断方法 以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目中所给图像中的染色体组数。如下图所示：,1.图甲为减数第一次分裂的前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2 条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。 2.图乙为减数第一次分裂的末期或减数第二次分裂的前期，染色体 2条，生殖细胞中染色体2条，该细胞中有1个染色体组，每个染 色体组有2条染色体。 3.图丙为减数第一次分裂的后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2 条，该细胞中有2个染色体组，每个染色体组有2条染色体。 4.图丁为有丝分裂的后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，该 细胞中有4个染色体组，每个染色体组有2条染色体。,甲 乙 丙 丁,单倍体、二倍体和多倍体的区分 如图表示生物体细胞中所含的染色体，据图确定生物的倍性和每个染色体组所含有的染色体数目。,甲代表的生物可能是二倍体或单倍体，其每个染色体组含1条染色体；乙代表的生物可能是三倍体或单倍体，其每个染色体组含2条染色体；丙代表的生物可能是二倍体或单倍体，其每个染色体组含3条染色体；丁代表的生物可能是单倍体，其每个染色体组含4条染色体。,1.染色体组：概念、特点、判断 2.单倍体基因组： （1）无性别区分的生物：一个染色体组的染色体上所有的基因。 （2）有性别区分的生物： 常染色体的一半 + XY（ZW）性染色体上的所有基因。 3.单倍体、二倍体、多倍体：概念、特点、应用,二、染色体数目的变异：,1.单倍体、二倍体和多倍体的判断： （1）如果生物体由受精卵发育而成，其体细胞中有几个染色体 组，该生物就是几倍体。 （2）如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而 成，则无论体细胞中含有几个染色体组，都叫单倍体。 2.单倍体易错点： (1)单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体。 (2)单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能 含等位基因，也有可能可育并产生后代。,3.多倍体形成的原因： 低温或秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两 极，从而引起细胞内染色体数目加倍。 4.单倍体与体细胞中染色体组数为奇数的多倍体高度不育的原 因： 进行减数分裂形成配子时，同源染色体无法正常联会或联会 紊乱，不能产生正常配子。 5.多倍体形成时为什么要强调“处理萌发的种子或幼苗”？ 萌发的种子或幼苗是植物体的分生组织部位，或者说是细胞 有丝分裂旺盛的部位，通过秋水仙素处理后，才能使植物体 产生的新细胞染色体数目加倍，从而形成多倍体。 6.单倍体育种为什么能缩短育种年限？ 单倍体经秋水仙素处理后就可获得稳定遗传的纯合子，一般 可用两年时间完成，而常规的育种方法一般要连续自交、逐 代选择淘汰，所以获得一个纯系一般需58年时间。,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,DDTT,ddtt,DdTt,DdTt,第一年,第二年,两个纯合子杂交,（种子）,（植物体）,花粉,单倍体,纯合子,花药离体培养,秋水仙素处理,减数分裂,DT,Dt,dT,dt,DT,Dt,dT,dt,DDTT,DDtt,ddTT,ddtt,低温诱导植物染色体数目的变化,一、实验原理： 用低温处理植物 细胞，能够抑制 的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使植物细胞染色体数目加倍。（着丝点分裂吗？） 二、材料用具：洋葱或大葱、蒜 卡诺氏液、改良苯酚品红染液（碱性染料）、体积分数为15%的盐酸溶液、体积分数为95%的酒精溶液、蒸馏水。 三、方法步骤： 1.诱导培养：培养不定根， 。 2.材料处理：用卡诺氏液 ，用体积分数为 冲洗2次。 3.制作装片： 。 4.观察比较：先低倍镜在高倍镜。 四、实验现象：视野中既有 细胞，也有 的细胞。,分生组织,纺锤体,低温诱导（4）,固定细胞形态,95%的酒精,解离、漂洗、染色、制片,正常的二倍体,染色体数目发生改变,2019/4/18,2019/4/18,1.试剂及用途： (1)卡诺氏液的作用：固定细胞的形态； (2)改良苯酚品红溶液的作用：使染色体着色； (3)解离液的作用：使组织中的细胞相互分离开； (4)本实验酒精的作用：洗卡诺氏液、与盐酸共同构成解离液。 2.根尖培养： (1)培养不定根：要使材料湿润以利生根； (2)低温诱导时，应设常温、低温4、0三种，以做对照，否则 实验设计不严密。 3.选材时必须选用能够进行分裂的分生组织的原因：不分裂的细胞 染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。 4.显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞，不会观察到染色 体数目动态的变化。,2019/4/18,2019/4/18,低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤基本相同，但也有不同。,问题探究：(1)本实验是否温度越低效果越显著？ (2)观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？ (1)不是，必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。 (2)不是，只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞 仍为二倍体分裂状况。,2019/4/18,基因突变、基因重组和染色体变异的比较,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,2019/4/18,归纳1、三种变异的共同点： 基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，都是可遗传变异，但不一定遗传给后代。 2、三种变异的实质解读： 若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则： 基因突变“点”的变化(点的质变，但数目不变)； 基因重组“点”的结合或交换(点的质与量均不变)； 染色体变异“线段”发生结构或数目的变化； 染色体结构变异线段的部分片段重复、缺失、倒位、易位(点的质不变，数目和位置可能变化)； 染色体数目变异个别线段增添、缺失或线段成倍增减(点的质不变，数目变化)。,无子西瓜与无子番茄培育过程及遗传特点比较,染色体变异,秋水仙素,联会紊乱，不能产生配子,遗传物质发生改变，可遗传给后代,遗传物质不变，不能遗传给后代,未受精,生长素,生长素促进果实发育,无子西瓜培育过程中果实各部分染色体分析(P89),四倍体植株上,三倍体植株上,4,4,3,3,3,无,2019/4/18,2019/4/18,无子西瓜培育过程中父本与母本的选择与处理 1.用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖，原因芽尖有丝分裂旺盛。用秋水仙素处理获得四倍体植株。 2.用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体时，处理的对象应是“幼苗或萌发的种子”。因为萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。 3.用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交获得三倍体种子，种植获得三倍体植株。 4.无子西瓜的培育过程中，两次传粉的目的：第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。 5.三倍体西瓜无种子的原因：三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此不能形成种子。但并不是绝对一颗种子也没有，其原因是进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。 6.每年都要制种很麻烦，可替代：植物组织培养；用生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实。,2019/4/18,2019/4/18,已知西瓜红色瓤（R）对黄色瓤（r）为显性。图中A是黄瓤瓜种子（rr）萌发而成的，B是红瓤瓜种子（RR）长成的。据图作答：,1.秋水仙素的作用是 。 2.秋水仙素溶液应滴在二倍体西瓜 （填部位），原因是 。 3.H瓜瓤是 色，基因型为 ， H中无子的原理是 。 4.生产上培育无子西瓜的原理是 。 5.每年都要制种很麻烦，可以采用的替代方法是 。,抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，使染色体数目加倍,幼苗的芽尖,细胞分裂旺盛,红,Rrr,减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞,染色体变异,植物组织培养,变异原因与变异类型的探究,一、探究生物变异是可遗传的变异还是不可遗传的变异：原理、方法 1.原理： 性状（表现型）=基因型+环境条件，所以某生物的变异原因应从外因和内因两个方面加以分析。如果是由遗传物质（或基因）的改变引起的，且变异发生在配子中，则变异性状可在其自交后代或其他个体的杂交后代中再次出现（即能遗传）；如果仅仅由环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代。 2.方法： 方案一：将变异个体和原本类型在相同环境下培养，观察比较两者的表现型是否相同，若相同则说明变异是由环境引起的。 方案二：自交观察后代是否发生性状分离，发生性状分离的是可遗传变异，不发生性状分离的是不可遗传的变异。,2019/4/18,2019/4/18,二、探究染色体变异与基因突变：原理、方法 1.原理：基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下是观察不到的，而染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下一般可以观察到。 2.方法：制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片，找到处于分裂中期的细胞图像进行染色体结构与数目的比较，可以区分染色体变异与基因突变。 三、探究基因突变的显隐性：原理、方法 1.原理：受到物理、化学等因素的影响，AA个体如果突变成Aa个体，则在当代不会表现出来，只有Aa个体自交，后代才会有aa变异个体出现，因此这种变异个体一旦出现即是纯合子。相反，如果aa个体突变成Aa个体，则当代就会表现出突变性状。 2.方法：选择突变体与原始亲本杂交，若出现性状分离，则说明为显性突变；若没有出现性状分离，则说明为隐性突变。对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离。,2019/4/18,2019/4/18,四、探究基因突变发生在常染色体上还是X染色体上： 方案一（采用正反交方式）： 一对相对性状的亲本进行正交和反交，若子一代结果相同，则为常染色体遗传；若子一代结果不同，则为性染色体遗传。 方案二（用一杂交组合方式）： 父本选择显性性状，母本选择隐性性状，若子一代雄性个体全为隐性，雌性个体全为显性，则为X染色体遗传；若子一代性状表现无性别差异，则为常染色体遗传。,2019/4/18,2019/4/18,基因重组,基因突变,染色体数目变异,染色体数目变异,基因重组,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦；杂交水稻、玉米,高产青霉菌、 黑农五号大豆,三倍体无子西瓜、 八倍体小黑麦,转基因抗虫棉,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦,2019/4/18,2019/4/18,几种育种方法的基本步骤,一、针对不同育种目的，杂交育种的基本步骤： 1、培育杂合子品种： 在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是利用杂种优势，品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下： 选取符合要求的纯种双亲P杂交 F1（即为所需品种） 2、培育隐性纯合子品种： 选取双亲P杂交 F1 F2 选取表现型符合要求的个体种 植推广。 3、培育显性纯合子品种： 选取双亲P杂交 F1 F2 选取表现型符合要求的个体 F3连续自交，选出稳定遗传的个体推广种植。 二、单倍体育种的基本步骤： 实例：用高秆抗病（DDTT）和矮秆不抗病（ddtt）小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，见下图：,2019/4/18,DDTT,ddtt,DdTt,DdTt,第一年,第二年,两个纯合子杂交,（种子）,（植物体）,花粉,单倍体,纯合子,花药离体培养,秋水仙素处理,减数分裂,DT,Dt,dT,dt,DT,Dt,dT,dt,DDTT,DDtt,ddTT,ddtt,用高秆抗病（DDTT）和矮秆不抗病（ddtt）小麦品种，快速培育矮秆抗病小麦的过程,2019/4/18,常用育种方法的选择 1.如果将不同个体的优良性状集中到一个个体，则可以选择杂交 育种或单倍体育种，其中单倍体育种可大大缩短育种年限，从 而快速获得纯种。 2.如果要克服远缘杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程和植 物体细胞杂交技术。 3.如果要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性 状即可。 4.如果要培育染色体加倍，可以采用秋水仙素等方法使其加倍， 也可以是细胞融合，并且细胞融合可在两个不同物种之间进行。 5.有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方 法是自交。 6.培育无子果实可选择多倍体育种，其原理是三倍体植物减数分 裂时联会紊乱，因而不能结子。 7.要获得本物种没有的性状可通过诱变育种和基因工程，其中基 因工程是有目的改良。,2019/4/18,8.实验材料若为动物，杂交育种一般不通过逐代自交，而应通过 测交实验直接判断基因型。 9.实验植物若为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性 状即可，不需要培育出纯种。 10.实验材料若为原核生物，不能运用杂交育种，细菌的育种一 般采用诱变育种和基因工程育种的方法。 11.在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法杂交育种。 12.要求快速育种，则运用单倍体育种。 13.要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。 14.太空育种有两个优势：太空失重、真空状态，将很多在地球重力场中无法完成的育种实验变为容易实现的现实；太空高辐射环境为动、植物、微生物发生基因突变提供良好条件！ 15.基因工程技术应用于育种有明显的优势：能够按照人们的意愿，定向改造生物的性状，目的性强，如生产人的胰岛素、干扰素、白蛋白的各种工程菌的构建；打破了物种界限，克服了远缘杂交不亲和的障碍。,2019/4/18,根据育种程序图识别育种名称和过程,2019/4/18,(经典题)下面为6种不同的育种方法。（资料P136）,2019/4/18,据图回答下列问题。 (1)图中A至D方向所示的途径表示_育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为_。ABC的途径表示_ 育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在_。 (2)B常用的方法为_。 (3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_ 、_ 。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是_。 (4)C、F过程最常用的药剂是_，其作用的原理是 _ 。 (5)由G到H过程中涉及的生物技术有_和_。 (6)KLM这种育种方法的优越性表现在 _ 。,杂交,从F2代开始发生性状分离,单倍体,明显缩短育种年限,花药离体培养,基因突变,X射线、激光,亚硝酸、秋水仙素,种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变,秋水仙素,在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍,基因工程,植物组织培养,克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围,2019/4/18,例题：石刁柏是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定的雌、雄异株植物。野生型石刁柏叶窄，产量低。在某野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏（突变型），雌株、雄株均有，雄株的产量高于雌株。 （1）要大面积种植突变型石刁柏，可用 来大量繁殖。有人认为阔叶突变型植株是具有杂种优势或具有多倍体特点的缘故。请设计一个简单实验来鉴定突变型的出现是基因突变还是染色体组加倍所致？ （2）若已证实阔叶为基因突变所致，有两种可能：一是显性突变、二是隐性突变，请设计一个简单实验方