高考生物第一轮总复习 第22讲生物的变异课件（广西专版）.ppt

第四单元 生物的生殖和发育 遗传与变异 生物的进化 第22讲 生物的变异 考纲搜索 1 基因突变 2 基因重组 3 染色体结构和数目的变异 分析预测 本讲重点考查的内容有 基因突变 基因重组和染色体变异的判断 基因突变的原因 人工诱变在育种中的应用 染色体变异 尤其是二倍体 多倍体 的特点 判断和在育种方面的应用 其中联系太空诱变育种 多倍体育种 单倍体育种等进行考查是综合命题的重点 也是高考命题的热点 本部分试题开放性大 可与基团表达 基因工程 进化 生态等联系 要给予高度重视 一 知识概述 1 基因突变概念 由于dna分子中发生的增添 缺失或改变 而引起的的改变特点 普遍性 随机性 突变率低 多害少利性 不定向性意义 是生物变异的来源 为生物进化提供了最初的原材料实例 镰刀型细胞贫血症 碱基对 基因结构 根本 症状 红细胞呈镰刀状 易破裂 溶血性贫血直接原因 血红蛋白的一条多肽链上一个氨基酸由正常的谷氨酸变成了缬氨酸根本原因 控制血红蛋白合成的dna分子中的一个碱基序列由正常的ctt突变cat 人工诱变概念 指利用物理因素 如x射线 紫外线 激光 电离辐射等 或化学因素 如亚硝酸 秋水仙素等化学药剂 或空间因素 用宇宙强辐射 微重力等条件 来处理生物 使生物发生突变优缺点 提高 创造人类需要的变异类型 但诱发产生的突变 往往不多 需处理大量材料 在上的应用 高产青霉菌菌株的培育 发酵工程中菌种的选育 变异频率 大幅度改变生物的某些性状 有利的个体 育种 2 基因重组概念 在生物体进行过程中 控制不同性状的基因的重新组合 来源非同源染色体上非等位基因的自由组合 同源染色体上非姐妹染色单体上的交叉互换意义 为生物变异提供的来源 是形成生物多样性的重要原因之一 对于生物进化具有重要意义 有性生殖 丰富 3 染色体变异 结构变异数目变异 结构变异 缺失 染色体中某一片段的缺失 如 重复 染色体中增加某个相同的基因片段倒位 染色体某一片段的位置颠倒了180 易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 猫叫综合征 染色体组成倍增加或减少 染色体组 细胞中的一组 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育 遗传和变异的全部信息 二倍体 由发育而成的个体 体细胞中含有两个染色体组 几乎全部的动物和过半数以上的高等植物 都是二倍体 非同源染色体 受精卵 多倍体 概念 由发育而成的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组实例 如三倍体香蕉 四倍体马铃薯 六倍体普通小麦 八倍体小黑麦等形成原因 外界条件剧变或内部因素的干扰 使有丝分裂过程中纺锤体的形成受到破坏 导致染色体数目加倍特点 茎秆粗壮 叶片 果实和种子都比较大 糖类和蛋白质等营养物质的含量都增高 但发育 结实率 在育种上的应用 目前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗 秋水仙素能抑制的形成 受精卵 延迟 低 纺锤体 单倍体 概念 体细胞中含有本物种配子的个体 如蜜蜂中的雄蜂特点 植株弱小 在育种上的应用 目前常用的方法是花药离体培养 在育种中需先经把花粉培育成单倍体幼苗 再用秋水仙素处理单倍体幼苗 就可获得纯合子 明显缩短了育种年限个别染色体的增加或减少 如21三体综合征 染色体数目 高度不育 花药离体培养 二 要点归纳基因突变1 发生的过程及时间基因突变发生在dna分子复制过程中 即细胞分裂间期 包括有丝分裂间期和减数分裂间期 2 基因突变的结果 1 只改变基因结构 产生新基因 而不改变基因的数量 2 基因突变不一定引起生物性状的改变 其原因是 突变发生在非编码区或真核生物基因的内含子中 突变后新形成的密码子与原密码子决定同一种氨基酸 突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状的改变 某些突变虽然改变了蛋白质中个别氨基酸的种类或数目 但不影响蛋白质的功能 此类突变也不会引起生物性状的改变 注意 dna中不具遗传效应的片段中发生碱基改变也不会影响生物的性状 3 一切生物都可以发生基因突变不论是病毒 原核生物还是真核生物 不论是无性生殖还是有性生殖均可发生基因突变 4 基因突变的 随机性 1 时间上的随机 它可发生于生物个体发育的任何时期 甚至在趋于衰老的个体中也很容易发生 如老年人易患皮肤癌等 2 部位上的随机 基因突变既可以发生在体细胞中 又可以发生在生殖细胞中 若为前者 一般不传递给后代 若为后者 则可以通过生殖细胞 进而通过生殖传给子代 5 基因突变的原因外因 诱变因素 生物因素 物理因素 化学因素等 内因 基因结构改变 碱基对增添 缺失或改变 碱基序列改变 遗传信息改变 基因突变 基因重组和染色体变异的比较 注意 1 染色体变异用光学显微镜能看到 而基因突变用光学显微镜看不到 2 基因重组的实质是原有基因的重新组合 自然情况下发生在有性生殖过程中 但在人工操作下也可实现 如重组dna技术 染色体组 单倍体 多倍体的判别1 多倍体 单倍体的比较 注意 由受精卵发育来的生物 体细胞中有几个染色体组就叫几倍体 由配子直接发育来的生物 无论体细胞几个染色体组 都只能叫单倍体 2 染色体组与染色体组数目的判定染色体组是指细胞中形态和功能各不相同 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非同源染色体 要构成一个染色体组应具备以下几条 1 一个染色体组中不含同源染色体 2 一个染色体组中所含染色体的形态 大小和功能各不相同 3 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 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 六种育种方式的比较 1 诱变育种 杂交育种 多倍体育种 单倍体育种 转基因育种的比较 2 细胞工程育种 注意 单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等步骤 花药离体培养只能形成单倍体植株 必须用秋水仙素处理使染色体组加倍后才能形成正常植株 2009 山东 人类常染色体上 珠蛋白基因 a 既有显性突变 a 又有隐性突变 a 突变均可导致地中海贫血 一对皆患地中海贫血的夫妻生下了一个正常的孩子 这对夫妻可能 a 都是纯合子 体 b 都是杂合子 体 c 都不携带显性突变基因d 都携带隐性突变基因 b 本题考查基因突变及对遗传病基因型的判断 由患病夫妻生下了一个正常的孩子可判断 这对夫妻都携带突变基因 但如果是隐性突变的话 这对夫妻应为隐性纯合子 孩子也应患病 从而排除a d选项 所以这对夫妻有可能都携带显性突变基因 均为杂合子 2010 福建 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1169位赖氨酸变为谷氨酸 该基因发生的突变是 甘氨酸 ggg赖氨酸 aaaaag谷氨酰胺 cagcaa谷氨酸 gaagag丝氨酸 agc丙氨酸 gca天冬酰胺 aaua 处插入碱基对g cb 处碱基对a t替换为g cc 处缺失碱基对a td 处碱基对g c替换为a t 本题考查对基因突变的分析与判断 由图示信息可知 赖氨酸 密码子为aaa aag 突变为谷氨酸 密码子为gaa gag 可以推断赖氨酸的密码子是aag 谷氨酸的密码子是gag 则dna片段中的相应变化为 处碱基对a t替换为g c 因此b正确 答案 b 2007 山东 普通小麦中有高秆抗病 ttrr 和矮秆易感病 ttrr 两个品种 控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上 实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验 请分析回答 1 a组由f1获得f2的方法是 f2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占 a组将f1高秆抗病类型自交 f2可获得高秆抗病 高秆易感病 矮秆抗病 矮秆易感病四种类型 其中矮秆抗病类型的基因组成有ttrr 占1 16 ttrr 占2 16 ttrr不能稳定遗传 占2 3 自交 2 3 2 三类矮秆抗病植株中 最可能产生不育配子的是类 b组采用花药离体培养获得的矮秆抗病类型 其基因组成为tr 属单倍体 高度不育 3 a b c三组方法中 最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是组 原因是 由题干信息知 a组为杂交育种 b组为花药离体培养 都可获得矮秆抗病品种 而c组为诱变育种 诱发基因突变的频率低且不定向 因此最不容易获得 c 基因突变发生的频率极低且不定向 4 通过矮秆抗病 获得矮秆抗病小麦新品种的方法是 获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占 矮秆抗病 为单倍体 一般采用秋水仙素处理使染色体加倍 从而获得矮秆抗病小麦新品种 基因组成为ttrr 为纯合子 需要注意的是 花药离体培养得到的只是单倍体 而单倍体高度不育 在育种中往往要用秋水仙素处理得到纯合子 缩短育种年限 不要认为整个过程就是花药离体培养 秋水仙素 或低温 诱导染色体数目加倍 100 5 在一块高秆 纯合子 小麦田中 发现了一株矮秆小麦 请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因 简要写出所用方法 结果和结论 将矮秆小麦与高秆小麦杂交 如果子一代为高秆 子二代高秆 矮秆