高中生物核心概念高考复习课件—生物变异

生物变异 生物变异的类型： 不遗传变异：遗传物质没有改变，仅由环境引起。非等位基因自由组合 狭义基因重组基因重组 等位基因互换广义基因重组：见后叙述可遗传变异基因突变突 变 染色体结构变异染色体变异染色体数目变异生物变异 基因重组基因重组是指一个基因的 DNA序列是由两个或两个以上的亲本 DNA组合起来的。基因重组是遗传的基本现象，病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。减数分裂或体细胞有丝分裂均有可能发生基因重组。基因重组的特点是双 DNA链间进行物质交换。真核生物，重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间，细菌可发生在转化或转导过程中。人为条件下可以在基因工程中实现。 关于基因突变 自然界生物性状突变的现象： 果蝇眼色猫眼色的变异 花色体细胞突变 柑桔体细胞突变 1.基因突变广泛存在： 不同皮色的老鼠 关于基因突变 基因突变的时期： 生物个体发育的任何时期中均可发生突变，即体细胞和性细胞均能发生突变。 性细胞的突变率高于体细胞：性细胞在减数分裂末期对外界环境条件的敏感性较大；性细胞发生的突变可以通过受精过程直接传递给后代。 突变后的体细胞常竞争不过正常细胞，会受到抑制或最终消失 需及时与母体分离 无性繁殖 经有性繁殖传递给后代。许多植物的 “芽变 ”就是体细胞突变的结果：发现性状优良的芽变 及时扦插、压条、嫁接或组织培养 繁殖和保留。芽变在农业生产上有着重要意义，不少果树新品种就是由芽变选育成功的，如：温州密桔温州早桔。但芽变一般只涉及某一性状，很少同时涉及很多性状。 关于基因突变 基因突变的时期： 体细胞基因突变通常独立发生：某一基因位点的一个等位基因发生突变时，不影响另一个等位基因，即等位基因中两个基因一般不会同时发生突变 (AA， aa)。 隐性突变： AA Aa 为隐性突变，当代不表现， F2表现。a a Aa 为显性突变，当代即能表现。 显性突变： aa Aa，当代即能表现，与原性状并存，形成镶嵌现象或嵌合体。突变早，镶嵌范围大，如叶芽发生突变 突变枝。突变迟，镶嵌范围小，突变范围局限于一个花朵或果实，甚至仅限于它们的一部分。如：番茄果肉、苹果的半红半黄现象。 观赏桃花，一朵花上有不同颜色。 关于基因突变 基因突变的一般特征： 1.重复性：同一生物不同个体间可以多次发生同样的突变。2.可逆性：象许多生化反应过程一样是可逆的。显性基因 A通过正突变形成的隐性基因 a 又可经过反突变又形成显性基因 A。3.基因突变的方向不定，可多方向发生。复等位基因：指位于同一基因位点上各个等位基因的总体。复等位基因并不存在于同一个体中 (同源多倍体除外 )，而是存在于同一生物群内。复等位基因的出现增加生物多样性提高生物的适应性提供育种工作更丰富的资源使人们在分子水平上进一步了解基因内部结构。4.突变的有害性：多数突变对生物的生长和发育往往是有害的。某一基因发生突变 长期自然选择进化形成的平衡关系就会被打破或削弱 进而打乱代谢关系 引起程度不同的有害后果 一般表现为生育反常或导致死亡。 关于基因突变 基因突变的一般特征： 4.突变的有害性：多数突变对生物的生长和发育往往是有害的。 有害性可能是致死的，即导致个体死亡的突变。致死基因（ lethal alleles）：指可以导致个体死亡 的基因，包括隐性致死基因（ recessive lethal alleles）和显性致死基因（ dominant lethal alleles）。(1)植物：最常见的为隐性白化突变。这种白化苗不能正常形成叶绿素，当子叶或胚乳中养料耗尽时，幼苗死亡。(2)动物： . 纯合显性致死 (小鼠毛色遗传 )：黑色 黄色，但无黄色纯合体。 杂合显性致死突变：显性致死突变在杂合状态时即可死亡。不会产生纯合体。 纯合隐性致死突变：人的 “异染白痴脑病 ”由 aa基因控制（隐性纯合致死）。 伴性致死突变：致死突变可发生在常染色体上，也能发生在性染色体上，致死突变发生在性染色体上可引起伴性致死。 突变有害性的相对性：高秆 矮秆：有害性：矮秆株在高秆群体中受光不足、发育不良；有利性：矮秆株在多风或高肥地区有较强抗倒伏性、 生长茁壮。禾谷类作物的落粒性对生物有利、对人类无益。水稻、玉米、高粱雄性不育对生物不利、对人类有益，可以省去制种时的去雄麻烦。 例：高秆 矮秆，其原因： 由基因突变而引起； 因土壤瘠薄或遭受病虫为害而生长不良等。鉴定方法：可将变异体与原始亲本在同一栽培条件下比较。矮秆 后代为高秆，则不是突变，由环境引起。后代仍为矮秆，则是基因突变引起的。 关于基因突变 基因突变的鉴定（举例） :、突变发生的鉴定 :经诱变产生的变异是否属于真实的基因突变，是显性突变还是隐性突变、突变频率的高低，都应进行鉴定。 由基因发生某种化学变化而引起的变异是可遗传，而由一般环境条件导致的变异是不遗传的。 关于基因突变 基因突变的鉴定（举例） :、显、隐性的鉴定 :显性突变和隐性突变的区分，可利用杂交试验加以鉴定。如：突变体矮秆株 原始品种 (高 )F1高秆F2有高秆、也有矮秆，说明该突变属于隐性突变。关于基因突变 基因突变的分类：转换：同型碱基对替换 T颠换：异型碱基对替换 A倒位： ATCGAT碱基缺失： ATCGAT碱基插入：关于基因突变 自然条件下各种动、植物发生基因突变频率不高，可保持生物种性的相对稳定性。但不利于动、植物育种。穆勒和斯特德勒（ 1927）用 X射线研究人工诱变， 证实人工诱发基因突变可以大大提高突变率。 一、物理因素诱变 : 物理因素 各种电离辐射 非电离辐射。 1电离辐射诱变： 诱变中常用的射线 射 线 穿透力 辐 射源 应 用 时间 照射方法X 较 强 X光机 早（ 1927） 外照射 强 60Co、 137Cs 较 早 外照射 弱 32P、 35S、 14C、 65Zn 较迟 内照射（浸泡或注射）中子 弱 核反 应 堆或加速器，如 钋 -铍 中子 弹 较 近 外照射关于基因突变 2非电离辐射诱变：主要是紫外线照射，其波长较长 (3800 150)、穿透力弱，一般应用于微生物或高等生物的配子诱变。 3综合效应诱变：在太空中进行的空间诱变是一项有效的人工诱变技术。太空中大量存在着各种物理射线可诱发突变，其它诸如失重、超净、无地球磁场影响以及卫星发射和返回时的剧烈震动等因素也是产生诱变的重要原因。上述诱变因素的共同作用也会影响诱变效果。 关于基因突变 二、化学因素诱变 : 1. 妨碍 DNA某一成分的合成，引起 DNA变化：妨碍合成嘧啶： 5-氨基尿嘧啶、 8-乙氧基咖啡碱；妨碍嘌呤合成： 6-巯基嘌呤。 2. 碱基类似物替换：如 5-溴尿嘧啶 (5-BU)、 5-溴去氧尿核苷 (5-BudR)、 2-氨基嘌吟 (2-AP)；诱变原理：化学药物分子结构与 DNA碱基相似，在不妨碍基因复制的情况下能渗入到基因分子中。在 DNA复制时引起碱基配对差错，最终导致碱基对的替换，引起突变。 3. 直接改变 DNA某些特定的结构： DNA诱变剂 与 DNA起化学反应并改变碱基氢键特性的物质。 4. 引起 DNA复制的错误：诱变剂： 2-氨基吖啶、吖啶橙、 ICR-170等。能嵌入 DNA双链中的碱基之间，引起单一核酸的缺失或插入，造成突变。 5 抗生素：如重氮丝氨酸、链霉素和丝裂霉素 C等。抗生素的诱变作用：破坏基因分子结构 ,造成染色体的断裂而引起突变。 关于染色体变异 染色体结构变异 一、缺失 染色体的某一区段丢失。 缺失杂合体中，联会时形成环状或瘤状突起 (见下图 )，但易与重复相混淆。 关于染色体变异 染色体结构变异 一、缺失 染色体的某一区段丢失。 缺失对个体的生长和发育不利： 缺失纯合体很难存活； 缺失杂合体的生活力很低； 含缺失染色体的配子一般败育； 缺失染色体主要是通过雌配子传递。 猫叫综合症（第 5号染色体短臂缺失）：婴儿啼哭如猫叫，一般伴随有小头症和智力迟钝。 关于染色体变异 染色体结构变异 二、重复 染色体多了与自己相同的某一区段。 在杂合体中，重复区段会突出环或瘤；不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆 (染色体长度不同 )。 扰乱基因的固有平衡体系 引起表现型变异（如果蝇的棒眼遗传） 关于染色体变异 染色体结构变异 三、倒位 染色体某一区段的正常顺序颠倒了。 倒位染色体的联会和鉴定： . 很长倒位区段：倒位区反转过来与正常染色体的同源区段进行联会，倒位区段以外的部分只有保持分离。 .较短倒位区段：倒位杂合体联会在倒位区段内形成 “倒位圈 ”。 关于染色体变异 染色体结构变异 倒位杂合体形成败育的交换配子 臂间倒位杂合体产生大量缺失和重复染色单体 臂内倒位杂合体产生双着丝点染色单体，随着出现后期 桥 关于染色体变异 染色体结构变异 臂内倒位杂合体产生双着丝点染色单体，随着出现后期 桥 臂间倒位杂合体产生大量缺失和重复染色单体 关于染色体变异 染色体结构变异 四、易位 染色体一个区段移接在非同源的另一个染色体上。 关于染色体变异 染色体结构变异 四、易位 染色体一个区段移接在非同源的另一个染色体上。 易位染色体的联会 关于染色体变异 染色体数目变异 一、染色体的整倍数变异 1染色体组：维持生物体生命活动所需的最低限度的一套基本染色体，或称为基因组，以 X表示。2、染色体组的基本特征：各染色体形态、结构不同，其上携带基因不同；染色体组是一个完整而协调的体系，缺少一个就会造成不育或性状的变异。 3不同种属染色体组的染色体数：一个染色体组所包含的染色体数，不同种属间可能相同，也可能不同。例：大麦属 X=7 稻属 X=12 烟草属 X=12 茶属 X=15 小麦属 X=7 棉属 X=13 高梁属 X=10 葱属 X=84二倍体生物： 2n=2X， n=X关于染色体变异 染色体数目变异 一、染色体的整倍数变异 5.整倍体的同源性和异源性： (1) 同源多倍体：指增加的染色体组来自同一物种，一般是由二倍体的染色体直接加倍产生的。(2) 异源多倍体：指增加的染色体组来自不同物种，一般是由不同种属间的杂交种染色体加倍形成。设：三个二倍体种，染色体组 (X)分别以 A、 B、 E表示 ,X=32n 2X 2A (a1a2a3)(a1a2a3) a1a1a2a2a3a3 62n 2X 2B (b1b2b3)(b1b2b3) b1b1b2b2b3b3 62n 2X 2E (e1e2e3)(e1e2e3) e1e1e2e2e3e3 6 同源四倍体：AAAA 2n 4X 4A AAAA 12BBBB 2n 4X 4B BBBB 12EEEE 2n 4X 4E EEEE 12 同源三倍体：AAAAAA AAA 2n 3X 3A AAA 9BBBBBB BBB 2n 3X 3B BBB 9EEEEEE EEE 2n 3X 3E EEE 9关于染色体变异 染色体数目变异 一、染色体的整倍数变异 关于染色体变异 染色体数目变异 一、染色体的整倍数变异 异源四倍体、同源异源八倍体：AA BB加倍AB AABB（ 2n 4X AABB 12）加倍AAAABBBB (同源异源八倍体 )2n=8X=24异源六倍体：AABB EE加倍ABE AABBEE（ 2n 6X AABBEE 18）如：六倍体小麦（ 2n 6X AABBDD 42）关于染色体变异 染色体数目变异 一、染色体的整倍数变异 关于染色体变异 染色体数目变异 二、染色体的非整倍数变异 比该物种中正常合子染色体数 (2n)多或少一个至几个染色体的个体。超倍体：染色体数 2n，多倍体、二倍体中均能发生。亚倍体：染色体数 2n，通常在多倍体中发生。遗传学上有代表性的非整倍体只有以下几种：三 体： 2n+1 a1a1a2a2a3a3a3 7双三体： 2n+1+1 a1a1a2a2a2a3a3a3 8四 体： 2n+2 a1a1a2a2a3a3a3a3 8单 体： 2n-1 a1a1a2a2a3 5双单体： 2n-1-1 a1a1a2a3 4缺 体： 2n-2 a1a1a2a2 4关于染色体变异 染色体数目变异 三、单倍体1.概念：单倍体 指具有配子染色体数 (n)的个体。 二倍体植物： n=X 单倍体水稻、玉米的单倍体就是一倍体(n=X=12、 10)。 多倍体生物： nX 普通烟草的单倍体含二个染色体组 (n=2X=TS=24)；普通小麦的单倍体含三 个染色体组 (n=3X=ABD=21)。 单倍体表现出高度不育： 在单倍体植株内，染色体都是成单的，表现为高度不育，几乎不能产生种子。关于染色体变异 染色体数目变异 三、单倍体2.单倍体的形成：高等生物中所有单倍体几乎都来源于不正常的生殖过程。如：孤雌生殖、孤