生物变异的来源.ppt

生物变异的来源,生物的变异：,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：,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:,6、显性突变和隐性突变的判定：,（1）类型,显性突变：,隐性突变：,aaAa（当代表现）,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。,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。,特别提醒 基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。 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。,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 AGAG TTC TAA 1 4 7 10 13 100 103 106 A第6位的C被替换为T B第9位与第10位之间插入1个T C第100、101、102位被替换为TTT D第103至105位之间缺失1个T,B,八、例题：,解析：A项属于碱基替换，由于密码子存在简并性，可能对氨基酸序列无影响；B项属于碱基的增添，自增添处合成的多肽序列将会全部改变；C项属于整个密码子被替换，只会引起多肽序列中一个氨基酸的改变；D项属于碱基缺失，自缺失处合成的多肽序列将会改变，但D项改变对氨基酸序列的影响比B项小。,答案：B,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50 C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,在DNA上，编码mRNA和tRNA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，mRNA上的一个碱基发生突变（如：ATT突变成GTT），在翻译过程中，则本来识别ATT的tRNA，换成识别GTT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,5,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,4,a,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。, 交换 组合,等位基因,非等位基因,板书：,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。,2n,2n,3n-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,基因突变和基因重组的比较：,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,ABCD,1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。,染色体组数量的判断方法,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：,受精卵,受精卵,3、比较： (1)易位与交叉互换的区别：,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,如图为果蝇细胞的染色体组成，以下说法正确的是 A染色体1、4、5、7组成果蝇的一个染色体组 B染色体3、6之间的片段交换属于基因重组 C控制果蝇红眼或白眼的基因位于2号染色体上 D果蝇基因组可由1、3、6、7四个染色体组成,A,四、变异类型与细胞分裂的关系,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 BAB Cab DAAaaBBbb,A,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12,D,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,生物变异在生产上的应用,（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F1 F1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。 ( ),多倍体育种,(1),方法：用一定浓度的,秋水仙素,来处理萌发的,种子或幼苗,(2),原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制,纺锤体,形成，引起细胞内染色体数目加倍。,(3),过程,生物育种方法的选择 (1)若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。 (2)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。 (3)若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。 (4)若实验植物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。 (5)若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。,几种育种方法分析 (1)杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得纯合 子的方法，可缩短育种年限。 (2)染色体加倍可以是以秋水仙素等方法使其加倍，也可以是 细胞融合，且细胞融合可在两个不同物种之间进行。 (3)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进 行育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。,如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。,(1)两个新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。 (2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是_， 白色、高酚的棉花植株的基因型是_。,显性,隐性,AaBB,aaBb,如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。,(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变1代中选择另一亲本，设计一方案，尽快造育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。,不发生性状分离,为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是 A利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体 B用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体 C将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体 D用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体,D,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,傻瓜水稻”割完后的稻蔸(留在土壤中的部分)第二年还能再生长，并能收获种子。如图是一种名为“傻瓜水稻”的新品种产生图。据图分析下面正确的是 A完成过程所依据的遗传学原理是染色体变异 B完成过程的作用是选择，其基础是生殖隔离 C割完后的稻蔸第二年还能再生长，并能收获种子。其意义是快速繁殖后代 D如果把除草基因、耐旱基因和抗虫基因移植到傻瓜水稻上，可研究出一套完整的傻瓜水稻栽培技术体系,基因重组,连续自交，提高纯合子比例,通过无性生殖保持亲本的优良性状,说明没有产生新的物种,应该不是染色体加倍,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