必修第四单元第一讲生物变异.ppt

,明考向,第四单元 生物的变异、育种和进化,忆教材,研考点,提能力,高考随堂体验,课时活页作业,第 一 讲 生 物 的 变 异,一、基因突变判断正误 (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。 () (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、随机发生和不定向性以及低频性 等特点。 () (6)基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源。(),基因突变为什么常发生在DNA复制时期？ 提示：在DNA复制时，稳定的双螺旋首先解开形成单链，此时DNA稳定性大大下降，极易受到外界因素或体内生理因素的干扰，使原来的碱基序列发生变化导致基因突变发生。,悟一悟,二、基因重组填空 (1)实质：控制不同性状的基因 。 (2)类型： 自由组合型：位于非同源染色体上 自由组合。 交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的 。 人工重组型： 技术，即基因工程。 (3)结果：产生 型，导致 出现。 (4)意义：形成生物多样性的重要原因之一。,重新组合,非等位基因,交叉互换,转基因,重组性状,新的基因,生物性状改变的原因有哪些？ 提示：遗传物质改变，即基因突变、基因重组和染色体变异。 由环境因素变化引起，如在暗处生长的绿色植物的叶片变黄。,想一想,三、染色体变异 1结构变异连线,“易位”与“交叉互换”相同吗？试分析原因。 提示：不同。易位是染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体结构变异；交叉互换是同源染色体非姐妹染色单体之间相同位点片段的交换，属于基因重组。,悟一悟,2数目变异判断正误 (1)一个染色体组内没有同源染色体，但却含有控制生长发 育的全部遗传信息。 () (2)体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个 或三个以上染色体组的个体是多倍体。 () (3)由配子发育而来的个体，体细胞中无论含有几个染色体 组，都是单倍体。 () (4)单倍体茎秆粗壮，果实、种子较大，而多倍体则长势矮 小，且高度不育。 (),3二倍体、多倍体和单倍体填表,受精卵,受精卵,配子,两个染,色体组,三个或,三个以上,配子染色体数目,两个,三个或三个以上,体细胞,4单倍体育种和多倍体育种据图填空,(1)图中和操作是 ，其作用原理是 。 (2)图中过程是 。 (3)单倍体育种的优点是 。,秋水仙素处理幼苗,秋水仙素抑制纺锤体形成,花药离体培养,明显缩短育种年限,1基因突变概念图解,2基因突变的原因分析,3基因重组图解分析,4基因突变和基因重组的比较,1基因突变对生物的影响,2.基因突变不一定导致生物性状改变的原因 (1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 (2)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。 (3)基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性 状的改变。,3显性突变和隐性突变的判定,(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。,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。,1基因突变DNA中碱基对的增添、缺失、改变 (1)基因是有遗传效应的DNA片段，不具有遗传效应的DNA 片段也可发生碱基对的改变。 (2)有些病毒(如SARS病毒)的遗传物质是RNA，RNA中碱基 的增添、缺失、改变引起病毒性状变异，广义上也称 基因突变。,2基因突变不只发生在分裂间期 引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部 因素对DNA的损伤不仅发生在间期，而是在各个时期 都有；另外，外部因素还可直接损伤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 因突变不只发生在间期。,3基因突变的结果是产生新基因，并不全是产生等位基因 不同生物的基因组组成不同，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基因突变的利害性 基因突变引起的变异并不是除了有害就是有利，可分为 三种情况：即有利、有害和对生物既无利也无害(中性)。 自然选择淘汰有害变异，保留有利和中性变异。,1(2012郑州质检)某一基因的起始端插入了2个碱基对。在 插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其指导合 成的蛋白质结构影响最小 ( ) A置换单个碱基对 B增加3个碱基对 C缺失3个碱基对 D缺失5个碱基对,解析：某基因的起始端插入两个碱基对后，在插入位点后的所有密码子均改变，导致合成的蛋白质在插入位点后序列几乎全发生改变。若此时在附近缺两个碱基对或增加1个碱基对，即总碱基对的增减数为3n，则可能对将来控制合成的蛋白质影响较小。 答案：D,2下列有关基因重组的说法，错误的是 ( ) A生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的 基因的重新组合属于基因重组 B减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单 体之间的局部交换，可导致基因重组 C减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因的 组合可导致基因重组 D一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则 不能,解析：减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组。一般情况下，基因重组发生在减数分裂过程中，而根尖进行的是有丝分裂。 答案：B,1染色体结构变异 (1)易位与交叉互换的区别：,(2)染色体的缺失、重复、倒位与基因突变的区别(如下图所示)：,2染色体组的组成特点,口诀记忆染色体结构变异 染体变异四种类，缺失重复易倒位。 识别判断看基因，种类数量来区分： 种类数量都减少，定是缺失错不了； 种类不变数量增，重复变异所发生； 倒位只是序列变，种类数量不改变； 易位发生非同源，种类数量都改变。,1染色体组数量的判断,(1)细胞内同一形态的染色体共 有几条则该细胞中含有几个 染色体组，如图甲中与1号 (或2号)相同的染色体共有4 条，此细胞有4个染色体组。,(1)细胞内同一形态的染色体共有几条则该细胞中含有几个 染色体组，如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有4条， 此细胞有4个染色体组。 (2)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，则含有几个染色体组。如图乙中基因型为AaaaBbbb， 任一种基因有4个，则该细胞中含有4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。如雌果蝇体细胞中 有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。,2变异类型与细胞分裂的关系,特别提醒 一般来说，一个染色体组中所含有的染色体数目细胞中所含染色体形态数。,3(2012金华模拟)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 ( ),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,解析：甲是交叉互换，乙是易位，丙是重复，丁是交叉互换，戊是易位。 答案：D,42010年8月25日，经权威遗传机构确认，济南发现的一例 染色体异常核型即46，XYt(6,8)为世界首报，该例异常核 型属于染色体平衡易位携带者。染色体平衡易位携带者 在人群中约占0.47%，是造成流产和畸形儿的重要因素， 由于没有遗传物质丢失，患者表现及智力均与正常人一 样。11、12号染色体易位即t(11、12)，在人群中较为常 见。下列说法中，正确的是 ( ),A在光学显微镜下观察不到染色体易位 B该异常核型为6、8号染色体易位 C染色体结构改变一定导致基因数量的改变 D染色体易位属于基因重组，不改变基因的数量,解析：染色体变异在显微镜下可以观察到；倒位和易位一般不改变基因的数量，只改变基因的排列顺序和位置；染色体易位属于染色体结构变异，不属于基因重组。 答案：B,1单倍体、多倍体的成因及特点,2多倍体的产生及育种 (1)产生原理：,(2)多倍体育种无子西瓜的培育图示：,特别提醒 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程， 花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。 通过细胞融合也可获得多倍体，如二倍体体细胞和配 子细胞融合可得到三倍体。,1单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组 因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的 体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的单倍体 的体细胞中含有不止一个染色体组。 2单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同 两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种 操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的 植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的 种子或幼苗。,5(2011四川高考)小麦的染色体数为42条。下图表示小 麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：、 表示染色体，A为矮秆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗 条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦 与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来(图中黑色部 分是来自偃麦草的染色体片段)。,(1)乙、丙品系在培育过程中发生了染色体的_变异。该现象如在自然条件下发生，可为_提供原材料。 (2)甲与乙杂交所得到的F1自交，所有染色体正常联会，则基因A与a可随_的分开而分离。F1自交所得F2中有_种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有_种。,(3)甲与丙杂交所得到的F1自交，减数分裂中甲与丙因差异较大不能正常配对，而其他染色体正常配时，可观察到_个四分体；该减数分裂正常完成，可产生_种基因型的配子，配子中最多含有_条染色体。 (4)让(2)中F1与(3)中F1杂交，若各种配子的形成机会和可育性相等，产生的种子均发育正常，则后代植株同时表现三种性状的几率为_。,解析：(1)根据题干信息及图形分析，乙、丙两品种小麦的染色体都含有偃麦草的染色体片段，可知其发生的是染色体结构的变异，为生物进化提供原材料。(2)A和a是等位基因，其随同源染色体的分开而分离；F1的基因型为AaB0(0表示染色体上无相应的基因)。F1自交，F2有3(AA、Aa、aa)3(BB、B0、00)9种基因型；不考虑A、a控制的性状，其中仅表现为抗矮黄病的基因型有2种(BB、B0)。,(3)根据题干信息，小麦有42条染色体，共21对，甲、丙杂交后，染色体不能正常配对，因此四分体有20个，减数分裂正常完成，则产生4种基因型的配子，配子中最多含有22条染色体。(4)让(2)中F1与(3)中F1杂交，产生的后代植株中同时具有三种性状的概率为3/41/21/23/16。,答案：(1)结构 生物进化 (2)同源染色体 9 2 (3)20 4 22 (4)3/16,例1 科研人员测得一条多肽链片段的氨基酸排列顺序为“甲硫氨酸脯氨酸苏氨酸甘氨酸缬氨酸”，其密码子分别为：甲硫氨酸(AUG)、脯氨酸(CCU、CCC、CCA)、苏氨酸(ACU、ACC、ACA)、甘氨酸(GGU、GGA、GGG)、缬氨酸(GUU、GUC、GUA、GUG)。控制该多肽链合成的相应DNA片段如下图所示：,根据以上材料，判断下列叙述正确的是 ( ) A解旋酶作用于处，使氢键断裂形成核糖核苷酸单链 B基因突变只能发生在细胞分裂间期，因为DNA解旋形 成单链结构不稳定 C若该DNA片段最右侧碱基对T/A被G/C替换，不会引起 性状的改变 D一般来说，基因中插入三个碱基对要比插入一个碱基 对更能影响蛋白质的结构,解析 首先识别图中处化学键的名称，然后根据题干信息分析各个选项。解旋酶作用于(氢键)处，氢键断裂形成脱氧核苷酸单链；基因突变主要发生在细胞分裂间期，在其他时期也有可能发生，但概率比较小；基因改变，密码子也随之改变，若对应的氨基酸不变，不会引起性状的改变；一般来说，当基因中插入三个碱基对时，结果是增加一个氨基酸，而增加一个碱基对会影响该碱基对后连续的氨基酸种类。 答案 C,例2 下图1为具有两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。 (2)右图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。 (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。 _,(4)a基因和b基因分别控制两种优良性状。请利用已表现出 突变性状的植株为实验材料，设计实验，培育出同时具 有两种优良性状的植株(用遗传图解表示)。 (5)该种植物野生型都为矮茎，现在野生种群中发现生长着 少数高茎植株。若已证明高茎为基因突变所致，有两种 可能：一是显性突变，二是隐性突变，请设计一个简单 实验方案加以判定。,解析 (1)由图可知甲植株和乙植株都发生了碱基的替换。(2)因为A基因和B基因是独立遗传的，所以这两对基因应该分别位于图中的两对同源染色体上。又由于甲植株(纯种)的一个A基因发生突变，所以该细胞的基因型应该是AaBB，性状是扁茎缺刻叶。(3)植株虽已突变但由于A对a的显性作用，B对b的显性作用，在植株上并不能表现出突变性状。当突变发生于体细胞时，突变基因不能通过有性生殖传给子代；要想让子代表现出突变性状，可对突变部位的组织细胞进行组织培养，而后让其自交，后代中即可出现突变性状。,(4)杂交育种和单倍体育两种方法都能达到育种目的。(5)野生型都为纯种，若是显性突变则突变型有杂合子与纯合子之分，若是隐性突变，则自交后代不发生性状分离。,答案 (1)一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变) (2)AaBB(只写Aa不正确) 扁茎缺刻叶(写扁茎不正确) 表示出两对基因分别位于两对同源染色体上即可 (3)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 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。,(4)方法一：杂交育种 方法二：单倍体育种,(5)选用多株突变型植株自花传粉，若后代出现野生型， 则为显性突变所致；若后代全为突变型，则为隐性突变所致。,1实验原理 (1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分 裂后，子染色体在纺锤体作用下分别移向两极，进而 平均分配到两个子细胞中去。 (2)低温可抑制纺锤体形成，阻止细胞分裂，导致细胞染 色体数目加倍。,2实验流程,3注意事项 (1)为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构，必须先将 细胞固定。 (2)在进行本实验的过程中，和观察植物细胞的有丝分裂一 样，所观察的细胞已经被盐酸杀死了，最终在显微镜下 看到的是死细胞。 (3)选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织细胞，不 分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体加倍的情况。,例3 用秋水仙素处理植物分生组织，能诱导细胞内染色体数目加倍，形成多倍体植物细胞，那么，用一定时间的低温(4)处理清水培养的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体数目的加倍，形成多倍体植物细胞呢？请就“低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素作用相同”这个问题进行探究。,材料用具：长出根的洋葱(2N16)若干，小烧杯或培养皿若干，清水、冰箱、质量分数为2%的秋水仙素。 (1)针对上面的问题，可能的假设是_。 你提出此假设的依据是_。,(2)请根据你的假设，写出实验方案。 (3)按照你的设计方案，以_作为鉴别低温是否诱 导细胞内染色体数目加倍的依据。为此你要进行的具 体操作是： 第一步：剪取根尖约0.51 cm。 第二步：按照_的步骤制作_。 第三步：_ (4)预测实验结果并得出结论。,解析 该实验是探究低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素的作用相同，所以要设两个对照组，一个是室温下的空白对照，一个是加秋水仙素溶液培养条件下对照。探究实验结果，结论是不确定的，要全面进行预测和分析。,答案 (1)低温同秋水仙素一样可以诱导细胞内染色体数目加倍 低温能够影响酶的活性(或抑制纺锤体形成)，使细胞不能进行正常的有丝分裂 (2)取三个洁净的培养皿，编号1、2、3。 将三组生长状况相同的洋葱根尖分别放入三个培养皿中，其中1号放室温下，2号放在4的冰箱中，3号放在滴加了质量分数为2%秋水仙素溶液中室温下培养，培养相同时间。 (3)在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内染色体数目,第二步：解离、漂洗、染色、制片 细胞有丝分裂临时装片 第三步：先用低倍镜观察，找出染色体形态较好的分裂细胞，再用高倍镜观察，进行染色体计数，并记录 (4)若2、3组培养皿培养的洋葱根尖细胞中染色体数目是1号培养皿培养洋葱根尖细胞中染色体数目的2倍，则低温同秋水仙素一样可以诱导细胞内染色体数目加倍。 若1、2组培养皿培养的洋葱根尖细胞中染色体数目相同，3组培养皿培养的洋葱根尖细胞中染色体数目加倍则低温不能同秋水仙素一样诱导细胞中染色体数目加倍。,高考随堂体验 1(2011安徽高考)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强 的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I 治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生 有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接 ( ) A插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变 B替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变 C造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异 D诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代,解析：DNA分子的组成元素为C、H、O、N、P，不含碘元素，故碘不能插入DNA分子中或替换某一碱基；大剂量的放射性同位素131I积聚在甲状腺滤泡上皮细胞可诱发其发生基因突变，但因突变发生在体细胞而不是生殖细胞，故不能遗传给下一代；大剂量131I可造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异。 答案：C,2(2011上海高考改编)基因突变在生物进化中起重要作 用，下列表述错误的是 ( ) AA基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因 BA基因可突变为A1、A2、A3，它们为一组复等位 基因 C基因突变大部分是有利的 D基因突变可以改变种群的基因频率,解析：A基因突变为a基因，a基因还可以回复突变为A基因；基因突变具有不定向性，可以产生一组复等位基因；基因突变大多是中性的；基因突变能够改变种群基因频率。 答案：C,3(2011江苏高考)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产 生的变异是(多选) ( ) ADNA 复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致 基因突变 B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结 构变异 D着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导 致染色体数目变异,解析：有丝分裂和减数分裂的过程中都有DNA的复制，在DNA复制的过程中可能发生基因突变；非同源染色体之间的自由组合只发生在减数分裂的过程中，故只有减数分裂过程中能发生基因重组；非同源染色体之间交换一部分片段在有丝分裂和减数分裂过程都可以发生，引起的变异为染色体结构变异中的易位，而同源染色体的非姐妹染色单体间交换部分片段则发生在减数分裂过程中，引起的变异为基因重组；在有丝分裂的后期或减数第二次分裂的后期，都可能发生着丝点分裂后染色体的分离异常，引起染色体数目的变异。 答案：ACD,4(2011新课标全国卷)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发 现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出 现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确， 应检测和比较红花植株与白花植株中 ( ) A花色基因的碱基组成 B花色基因的DNA序列 C细胞的DNA含量 D细胞的RNA含量,解析：基因突变产生新的基因，不同的基因其碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序不同，故通过比较花色基因的DNA序列能确定是否通过基因突变产生了等位基因。 答案：B,5(2010福建高考)下图为人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 发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。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,解析：根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的，那么1 169位的赖氨酸的密码子是AAG，