2015高三生物复习：变异与进化.ppt

2015高三生物 复习 变异与进化专题 避免变异无性繁殖 利用 变异 多倍体育种 单倍体育种 杂交育种 人工诱变育种 生物的后代出现不同于亲本的性状 自然变异 人工诱导变异 按来源分 应 用 生 物 的 变 异 概念： 类 型 基因重组 基因突变 染色体变异 不可遗传的变异 可遗传 的变异 按结 果分 基因突变 概念 ： DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，引起 的基因结构的改变。（变成了其等位基因） 时期 ： 主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 意义 ： 产生新基因，是生物变异的根本来源，为生物进化 提供最初的原材料。 特点 ： 普遍性、随机性、低频率、多害少利性、不定向性 实例 ： 镰刀型细胞贫血症 思考? 基因突变的概念、发生时期、意义、特点及实例 原因： 外因是外界环境条件（生物、物理、化学因素）； 内因是DNA复制过程中基因中脱氧核苷酸的种类、数量 、排列顺序发生局部改变。 增添 改变 缺失 （D） （d1） （d2） （d3） 例例1 1、基因突变按其部位可分为体细胞突变（、基因突变按其部位可分为体细胞突变（a a）和生）和生 殖突变（殖突变（b b）两种，则（）两种，则（ ） A Aa a、b b均发生在有丝分裂的间期均发生在有丝分裂的间期 B Ba a、b b均发生在减数分裂的间期均发生在减数分裂的间期 C Ca a发生在有丝分裂的间期，发生在有丝分裂的间期，b b发生在减数分裂发生在减数分裂 第一次分裂的间期第一次分裂的间期 DDa a发生在有丝分裂的间期，发生在有丝分裂的间期，b b发生在减数分裂发生在减数分裂 第二次分裂的间期第二次分裂的间期 C C 例例2 2：下列关于变异的叙述：下列关于变异的叙述不正确不正确的是的是 （ ） A A可遗传变异可遗传变异的性状一定是可以遗传给后代的的性状一定是可以遗传给后代的 B B多指症多指症和和白化病白化病是由基因突变引起的男女是由基因突变引起的男女 发病几率相等的疾病发病几率相等的疾病 C C变异的产生一般是变异的产生一般是不定向不定向的的 DD乳酸菌的乳酸菌的可遗传变异可遗传变异的来源只有基因突变的来源只有基因突变 E E生物变异生物变异的根本来源是基因突变的根本来源是基因突变 A A 例例4.4.下列属于下列属于可遗传的变异可遗传的变异的是（的是（ ） 玉米由于水肥充足而长得穗大粒足玉米由于水肥充足而长得穗大粒足 用生长素处理获得用生长素处理获得无籽番茄无籽番茄 四倍体西瓜与普通西瓜杂交获得四倍体西瓜与普通西瓜杂交获得无籽西瓜无籽西瓜 用射线照射后获得的用射线照射后获得的青霉素高产菌株青霉素高产菌株 杂交获得杂交获得矮秆抗病小麦矮秆抗病小麦 秋水仙素处理获得秋水仙素处理获得八倍体小黑麦八倍体小黑麦 普通羊群中偶尔出现的能稳定遗传的普通羊群中偶尔出现的能稳定遗传的短腿安康羊短腿安康羊 利用基因工程获得的利用基因工程获得的抗虫棉抗虫棉 利用植物体细胞杂交获得的杂种植株利用植物体细胞杂交获得的杂种植株薯茄薯茄 基因重组 概念: 是指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。 同源染色体的非姐妹 染色单体交叉互换 非同源染色体 的自由组合 基因重组 概念: 是指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。 类型 ： 1.减数分裂时非同源染色体上的非等位基因间的自由组合 2.减数分裂四分体时，同源染色体的非姐妹染色单体间的交 叉互换 3.异源基因重组基因拼接技术或DNA重组技术（基因工程 ） 区别：1与2是在有性生殖（减数第一次分裂）过程中实现的。 3是在对基因改造、重组后导入受体细胞内通过无性繁殖， 使重组基因表达，产生出人类需要的基因产物。 意义 ： 产生新的基因型，为生物变异提供丰富的来源 。 基因重组 生物多样性的原因之一，对生物进化有重要意义 。 基因工程技术可定向改变生物性状，产生出人类 所需的生物类型。 基因突变和基因重组的区别 基因突变变基因重组组 本质质 发发生 时间时间 发发生 可能 基因的分子结构发生改 变，产生了新基因，出 现新性状 不同基因的重新组合， 不产生新基因，但产生 新的基因型，使性状重 组 分裂间期DNA复制时 减数第一次分裂 可能性很小非常普遍 染色体变异 概念: 染色体的结构或数目的改变。 类 型 ： 染色体的 结构变异 染色体的 数目变异 缺失：染色体中的某一段的缺失片段上的基因也随之缺失 重复：除正常染色体外还多了一些染色体部分 倒位：一条染色体的一个片断断裂后倒转180度后重新接合 易位：一条染色体的一个片断移接到另一条非同源染色体上 实例：猫叫综合症（人第5号染色体部分缺失引起的遗传病） 个别染色体的增加或减少 染色体组倍性增加 染色体组倍性减少 结果:染色体上基因的顺序或数目的改变。 显微镜下可以看见 常染色体 性染色体 1 1 染色体组染色体组 雌雌果蝇产生的配子果蝇产生的配子 雄果蝇产生的配子雄果蝇产生的配子 A A一个染色体组中不含同源染色体。一个染色体组中不含同源染色体。 B B一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能 各不相同。各不相同。 C C一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因 ，但不能重复。，但不能重复。 （不考虑（不考虑XYXY染色体差异）染色体差异） D.D.二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体 概念概念 细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功 能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发 育、遗传和变异的全部信息的一组染色体。育、遗传和变异的全部信息的一组染色体。 概念的变相考法概念的变相考法 染色体组的符合条件：染色体组的符合条件： 要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： 细胞内形态相同的染色体（同源染色体） 有几条，则含有几个染色体组。如右图细胞中相 同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组。 根据基因型来判断。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，则有几个染色体组，如基 因型为AAaBBb的细胞或生物体含有3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。例如，果蝇体细 胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为 2个。 1 11 1 2 2 2 2 3 3 3 3 二倍体 ： 概念： 实例： 体细胞中含有两个染色体组的个体。 几乎全部的动物、过半数的高等植物 多倍体： 概念 ：成 因： 特点 ： 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 外界条件剧变，有丝分裂过程受阻，染色体数目加倍 。 茎秆粗壮，叶片果实种子较大，营养物质含量高， 发育延迟，结实率低。 染色体变异 单倍体： 概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 成因 ： 由配子直接发育成新个体（孤雌生殖、孤雄生殖 ）特点 ： 植株弱小，高度不育 实例 ： 蜜蜂中的雄蜂、玉米、高粱、水稻等高等植物中 偶尔出现的未受精的卵细胞发育成单倍体植物。 2.2.与染色体组相关的几个概念与染色体组相关的几个概念 两看两看 一看：一看： 二看：二看： 受精卵受精卵 发育发育 生物体生物体 生殖细胞生殖细胞 ( (配子配子) ) 发育发育 生物体生物体 二倍体或多倍体二倍体或多倍体 一定是单倍体一定是单倍体 ( (不管有几个染色体组不管有几个染色体组) ) 受精卵受精卵 发育发育 生物体生物体 两个染色体组两个染色体组 三个或三个以三个或三个以 上染色体组上染色体组 二倍体二倍体 多倍体多倍体 （1 1）如何区分单倍体、二倍体、多倍体？）如何区分单倍体、二倍体、多倍体？ C C C C 例题拓展例题拓展 1.1.用花药离体培养法得到马铃薯单倍体植株用花药离体培养法得到马铃薯单倍体植株, ,当它进当它进 行减数分裂时行减数分裂时, ,能观察到染色体两两配对的现象能观察到染色体两两配对的现象, ,共有共有 1212对对. .据此判断该马铃薯是据此判断该马铃薯是( ).( ). A. A.二倍体二倍体 B.B.三倍体三倍体 C.C.四倍体四倍体 D.D.六倍体六倍体 2.2.下列属于单倍体的是下列属于单倍体的是( )( )。 A A、二倍体种子长出的幼苗、二倍体种子长出的幼苗 B B、四倍体的植株枝条扦插长成的植株、四倍体的植株枝条扦插长成的植株 C C、六倍体小麦的花粉离体培养成的幼苗、六倍体小麦的花粉离体培养成的幼苗 DD、用鸡蛋孵化出的小鸡、用鸡蛋孵化出的小鸡 单倍体单倍体 多倍体多倍体 自然条件：自然条件： 人工条件：人工条件： 自然条件：自然条件： 人工条件：人工条件： 一般由一般由未受精的卵细胞未受精的卵细胞发育而来。发育而来。 常用常用花药离体培养花药离体培养法。法。 由于外界环境条件的剧变，影响了由于外界环境条件的剧变，影响了细胞细胞 分裂时纺锤体的形成分裂时纺锤体的形成而使染色体数目加而使染色体数目加 倍产生的。倍产生的。 秋水仙素秋水仙素（常用且最有效）处理萌发的（常用且最有效）处理萌发的 种子或幼苗，影响了种子或幼苗，影响了细胞分裂时纺锤体细胞分裂时纺锤体 的形成的形成而使染色体数目加倍产生的。而使染色体数目加倍产生的。 （2 2）单倍体和多倍体的形成）单倍体和多倍体的形成 生物育种是利用遗传学、细胞生物学、现代 生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程 。生物育种的技术和方法目前有：杂交育种、诱 变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种 和细胞工程育种等。生物育种是提高农作物产量 和品质的主要途径，随着生物科学研究的进展， 育种的方法发展迅速，效果也越来越好。 育种知识体系 1.杂杂交育种： 2.诱变诱变 育种： 3.单单倍体育种： 4.多倍体育种： 5.利用“基因工程”育种： 6.利用“细细胞工程”育种： 7.利用植物激素进进行育种： 生物育种 杂交育种 原理 ： 基因重组(基因的三大遗传基本定律) 方法 ： （1）连续自交选择 （2）通过杂交使亲本的优良性状组合在一起 （3）通过杂交使亲本的优良性状连锁在一起 优点 ： 使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个 体上，即“集优”,能产生新的基因型。 缺点 ： 育种所需时间较长（自交选择需五-六代,甚至十几代) 。 应用 ： 用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育 矮秆抗病小麦 诱变育种 原理 ： 基因突变 方法 ： 物理方法(紫外线、射线、失重等)或化学方法(秋水 仙素、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择符合要求的变 异类型 优点 ： 产生新基因和新的性状，能提高变异的频率。 缺点 ： 有利个体不多，须大量处理供试材料 ，工作量大 。 应用: 太空辣椒的培育 单倍体育种 原理 ： 染色体变异(染色体组成倍地减少) 方法 ： 常用方法为花药离体培养： (1)先将花药离体培 养，培养出单倍体植株；(2)将单倍体幼苗经一定 浓度的秋水仙素处理获得纯合体。 优点 ： 明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程 。 缺点 ： 不能从根本上改变原有性状，因而不能按人类意愿 定向改变作物的的遗传特性 。 应用： 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交得F1， 用F1的花药离体培育纯种矮秆抗病小麦 多倍体育种 原理 ： 染色体变异(染色体组成倍地增加) 方法: 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 . 原理:有丝分裂秋水仙素抑制纺锤体形成细胞染色体数目加倍发育 多倍体植株 优点 ： 育种周期短，能改良原有性状，提高产量（茎杆粗 壮，叶片、果实和种子较大，营养物质含量较多。 ） 快速产生新物种 缺点 ： 一般只适合于植物，发育延迟，结实率低 。 应用 ： 同源多倍体育种(偶数染色体组数)。如：四倍体水稻的培育 异源多倍体育种。如：可育性的“萝卜甘蓝”和“八倍体小 黑麦的培育” 含奇数染色体组数的多倍体的培育。 如：三倍体无籽西瓜的培育 秋水仙素作用时期： 有丝分裂前期 五、现代生物进化理论五、现代生物进化理论 （一）进化学说（一）进化学说 1 1、拉马克关于进化的用进废退学说、拉马克关于进化的用进废退学说 拉马克是进化论的奠基者，拉马克是进化论的奠基者，他在他在1818世纪初提出了用世纪初提出了用 进废退的进化学说：所有生物是由更古老生物进化来的进废退的进化学说：所有生物是由更古老生物进化来的 ；生物由低等向高等逐渐进化的；生物的各种适应性特；生物由低等向高等逐渐进化的；生物的各种适应性特 征的形成都是由于征的形成都是由于用进废退和获得性遗传用进废退和获得性遗传。 2 2、达尔文的自然选择学说、达尔文的自然选择学说 内容：）过度繁殖内容：）过度繁殖基础基础 ）生存斗争）生存斗争动力动力 ）遗传变异）遗传变异内因内因 ）适者生存）适者生存结果结果 二者的根本区别于变异发生在环境改变之前（自然选择学说二者的根本区别于变异发生在环境改变之前（自然选择学说 ）还是之后（用进废退）还是之后（用进废退） l l 种群是生物进化的单位种群是生物进化的单位 l l 突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料 l l 自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向 l l 隔离导致物种形成隔离导致物种形成 （二）现代生物进化理论：（二）现代生物进化理论： l l 以以自然选择学说为核心自然选择学说为核心的现代生物进化理论，其的现代生物进化理论，其基基 本观点本观点是：是：种群种群是生物进化的是生物进化的基本单位基本单位，生物进化的，生物进化的 实质实质在于在于种群基因频率的改变种群基因频率的改变。突变和基因重组突变和基因重组、自自 然选择然选择、隔离隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过是物种形成过程的三个基本环节，通过 它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的 形成。形成。 l l 在这个过程中，在这个过程中，突变和基因重组突变和基因重组产生生物进化的产生生物进化的原原 材料材料，自然选择自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生使种群的基因频率定向改变并决定生 物进化的物进化的方向方向，隔离隔离是新物种形成的是新物种形成的必要条件必要条件。 1.1.基因频率基因频率 基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例 。 基因频率可用抽样调查的方法来获得，并且，基因频率可用抽样调查的方法来获得，并且， A%+aA%+a%=1%=1。 进化实质进化实质: :种群基因频率发生变化的过程