高中生物 第四章 第一节 生物变异的来源课件 浙科版必修2.ppt

第一节生物变异的来源 一 基因重组1 实质原有基因的 2 两种类型 1 自由组合 2 同源染色体的 发生染色体片段的交换 重新组合 非同源染色体上的非等位基因 非姐妹染色单体之间 3 结果产生新基因型 出现 为生物变异提供丰富来源 4 意义 1 导致 的多样性 2 为 和生物进化提供丰富的物质基础 重组性状 生物性状 动植物育种 二 基因突变1 实质是dna分子上 2 类型形态突变 突变和 突变 3 特点普遍性 稀有性 可逆性 4 诱变因素 因素 碱基对的缺失 增加或替换 生化 致死 多方向性 有害性 物理 化学 生物 5 机理分析 以镰刀形细胞贫血症为例 1 写出图中a b c分别代表的过程 a b c 2 代表的碱基序列是 在突变过程中发生了碱基对的 代表的氨基酸是 3 镰刀形细胞贫血症的根本原因是 直接原因是 6 意义生物变异的 复制 转录 翻译 替换 缬氨酸 基因突变 血红蛋白结构异常 根本来源 三 染色体畸变1 染色体结构变异 1 写出图中各条染色体所代表的结构变异类型 a b c d 2 结果 使位于染色体上的 和排列顺序发生改变 导致 的变异 缺失 重复 倒位 易位 基因的数目 性状 2 染色体数目变异 1 类型 非整倍体变异 增加或减少 整倍体变异 以 的形式成倍增加或减少 2 基本概念 染色体组 生物一个配子中的全部染色体 其中染色体的形态结构 功能各不相同 单倍体 体细胞中含有 染色体数目的个体 多倍体 体细胞中所含染色体组数超过 的生物体 个别染色体 染色体组 二倍体 本物种配子 两个 3 写出下列各图中染色体组数及每个染色体组中染色体条数 a b c d中含有的染色体组数分别为 a b c d中每个染色体组含有染色体的数目分别为 3 4 2 1 3 3 4 4 1 基因突变具有多害少利性 即一般有害 少数有利 有些基因突变既无害也无利 分析 基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系 所以一般有害 但有少数基因突变也可能使生物产生新的性状 适应改变的环境 获得新的生存空间 2 基因突变引起的变异 一定会遗传给后代 分析 若基因突变发生在生殖细胞中 则会遗传给后代 若基因突变发生在体细胞中 则不会遗传给后代 3 基因突变一定引起生物性状的改变 分析 基因的改变未必能引起生物表现型的改变 原因有 大多数氨基酸有两个以上的遗传密码 有的氨基酸改变后并不引起蛋白质功能的改变 隐性突变等 4 单倍体不一定只含1个染色体组 可能含同源染色体 可能含等位基因 也有可能产生可育后代 分析 二倍体的单倍体只有一个染色体组 没有同源染色体 但四倍体 八倍体的单倍体分别含有二个 四个染色体组 含有同源染色体 含有等位基因 也有可能产生可育后代 5 由配子直接发育成的个体 不论含多少个染色体组 都属于单倍体 分析 单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 即由配子直接发育而成 6 2011江苏t22c 非同源染色体之间交换一部分片段 导致染色体结构变异 分析 非同源染色体之间交换一部分片段 属于染色体结构变异中的易位 7 2009北京t3d 真核生物进行有性生殖时 通过减数分裂和随机受精使后代产生不同于双亲的基因组合 分析 在减数分裂过程中 由于四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换或减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合而发生基因重组 使后代产生不同于双亲的基因组合 考点一基因突变1 引起基因突变的因素及其作用机理 2 基因突变对生物的影响 3 类型 1 按照对某一性状的影响划分 显性突变 aa aa 当代表现 隐性突变 aa aa 当代不表现 一旦表现即为纯合子 2 按照对生物表现型影响的程度划分 形态突变 主要影响生物的形态结构 可从表现型的明显差异来识别 生化突变 影响生物的代谢过程 导致某个特定的生化功能的改变或丧失 致死突变 导致个体活力下降 甚至死亡 3 按照发生突变的细胞种类划分 体细胞突变 发生在体细胞有丝分裂过程中 这种突变可通过无性繁殖传给后代 但不会通过有性生殖传给后代 生殖细胞突变 发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中 这种突变可通过有性生殖传给后代 4 基因突变不一定导致生物性状改变的原因 1 不具有遗传效应的dna片段中的 突变 不引起基因突变 不引起性状变异 2 由于多种密码子决定同一种氨基酸 因此某些基因突变也不引起生物性状的改变 3 某些基因突变虽然改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类 但并不影响蛋白质的功能 4 隐性突变在杂合子状态下不会引起生物性状的改变 5 性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果 在某些环境条件下 改变了的基因可能并不会在性状上表现出来 思维拓展 由基因突变可联系的知识 1 联系细胞分裂 在细胞分裂间期 dna复制时 dna分子双链打开 脱氧核苷酸链不稳定 容易发生碱基对的改变 2 联系细胞癌变 癌细胞就是原癌基因或抑癌基因发生基因突变所致 3 联系育种 诱变育种就是利用基因突变的原理进行的 4 联系生物进化 基因突变为生物进化提供原材料 典例1 在一段能编码蛋白质的脱氧核苷酸序列中 如果其中部缺失1个核苷酸对 不可能的后果是 a 没有蛋白质产物b 翻译为蛋白质时在缺失位置终止c 所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸d 翻译的蛋白质中 缺失部位以后的氨基酸序列发生变化 解析 选a 基因中能编码蛋白质的脱氧核苷酸序列 若在其中部缺失1个核苷酸对 经转录后 在信使rna上可能提前形成终止密码 使翻译过程在基因缺失位置终止 使控制合成的蛋白质减少多个氨基酸 或者因该段脱氧核苷酸序列中部缺失1个核苷酸对 使信使rna上从缺失部位开始向后的遗传密码都发生改变 从而使合成的蛋白质中 在缺失部位以后的氨基酸序列都发生变化 互动探究 1 若上题不是强调 中部 特定位置 只是讲 一段脱氧核苷酸序列中缺失了1个核苷酸对 则a能发生吗 提示 能 若发生在起始密码相对应的核苷酸序列 则可能没有蛋白质产物 即a能发生 起始密码是翻译的起点 若起始密码相对应的核苷酸序列改变 则可能没有蛋白质产物合成 2 在题干条件下 在缺失位点附近增加或减少几个核苷酸对对生物的性状影响可能最小 提示 增加1个核苷酸对或减少2个核苷酸对 增加1个核苷酸对 可能只改变缺失位点对应的一个氨基酸 减少2个核苷酸对 只是减少缺失位点对应的1个氨基酸 变式训练 自然界中 一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下 根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因dna分子的改变最可能是 a 突变基因1和2为一个碱基对的替换 突变基因3为一个碱基对的增加b 突变基因2和3为一个碱基对的替换 突变基因1为一个碱基对的增加c 突变基因1为一个碱基对的替换 突变基因2和3为一个碱基对的增加d 突变基因2为一个碱基对的替换 突变基因1和3为一个碱基对的增加 解析 选a 突变基因1是基因中某个碱基对改变 但没有引起相对应的氨基酸序列发生变化 这是由于一种氨基酸可能有多个密码子与之对应 突变基因2是基因中某个碱基对改变 使信使rna上苯丙氨酸的密码子变成了亮氨酸的密码子 突变基因3是基因中增加了某个碱基对 使信使rna上从苯丙氨酸以后的密码子对应的氨基酸都发生了变化 考点二染色体畸变1 单倍体 二倍体和多倍体的确定方法可由下列图解中提供的方法区分 注 x为一个染色体组的染色体数 a b为正整数 单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体 2 染色体组概念的理解 1 不含同源染色体 没有等位基因 2 染色体形态 大小和功能各不相同 3 含有控制一种生物的一整套基因 但不能重复 3 染色体组数量的判断方法 1 据染色体形态判断 细胞内形态相同的染色体有几条 则含有几个染色体组 如图所示的细胞中 形态相同的染色体在a中有4条 b中有3条 c中两两相同 d中各不相同 则可判定它们分别含4个 3个 2个 1个染色体组 2 据基因型判断 控制同一性状的基因出现几次 就含几个染色体组 每个染色体组内不含等位基因或相同基因 如图所示 e h中依次含4 2 3 1个染色体组 3 据染色体数 形态数的比值判断 染色体数 形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少 每种形态染色体有几条 即含几个染色体组 如果蝇的该比值为8条 4种形态 2 则果蝇含2个染色体组 4 染色体结构变异中的易位与基因重组中交叉互换的区别 高考警示 单倍体不等于一倍体 1 单倍体是由配子发育形成的个体 可能含有多个染色体组 2 一倍体只含有一个染色体组 典例2 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 甲可以导致丁或戊的形成d 乙可以导致戊的形成 解析 选d 由图可知 甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换 乙表示非同源染色体之间的易位 前者的变异类型属于基因重组 发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因 可导致丁的形成 后者属于染色体结构变异 由于是与非同源染色体之间发生的交换 因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因 可导致戊的形成 丙属于染色体结构变异中的 重复 互动探究 1 e和e h和h之间属于什么关系 提示 等位基因 e和e h和h控制相对性状 而且在一对同源染色体上的位置相同 2 形成丁的途径除了甲之外 还可以通过什么途径 提示 通过基因突变也可以形成丁 与原染色体相比 丁中出现了e和h的等位基因e和h 则除了同源染色体间非姐妹染色单体的交叉互换外 还可能通过基因突变产生 变式训练 如图表示某生物细胞中两条染色体及其上部分基因 下列选项不属于染色体畸变引起的是 解析 选c a属于染色体结构变异中的缺失 b属于染色体结构变异中的易位 c属于基因突变 d属于染色体结构变异中的倒位 拓展延伸 生物的变异概述1 可遗传的变异与不遗传的变异的比较 2 三种可遗传变异的比较 1 三种变异的区别 2 三种变异的共同点 基因突变 基因重组 染色体畸变都会引起遗传物质的改变 都是可遗传的变异 但不一定遗传给后代 3 三种变异的实质解读 若把基因视为染色体上的一个位 点 染色体视为点所在的 线段 则基因突变 点 的变化 点的质变 但数目不变 基因重组 点 的结合或交换 点的质与量均不变 染色体畸变 线段 发生结构或数目的变化 染色体结构变异 线段 的部分片段重复 缺失 倒位 易位 点 的质不变 数目和位置可能变化 染色体数目变异 个别 线段 增加 减少或 线段 成倍增减 点 的质不变 数目变化 思维拓展 由可遗传变异可联系的知识 1 联系细胞分裂 在有丝分裂和减数分裂过程中 均有可能由于染色体的不正常分配导致染色体的数目变异 2 联系遗传规律 在三倍体 转基因生物的遗传中 经常涉及细胞中成单的染色体在减数分裂过程中随机移向细胞一极的情况 3 联系进化知识 染色体组成倍增加 可能导致新物种的形成 备选典例 遗传学检测两个人的体细胞中两种基因组成 发现甲为aab 乙为aabb 对于甲缺少一个基因的原因分析 错误的是 a 染色体结构变异b 染色体数目变异c 基因突变d 可能是男性 解析 选c 缺少一个基因可能是该基因在x染色体上 y染色体上没有相应的基因或等位基因 也可能是染色体断片的丢失 还有一种可能是该细胞中缺少了一条染色体 基因突变只能改变基因的类型而不能改变基因的数目 变式训练 以下情况属于染色体畸变的是 21 三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了相应部位的交叉互换 染色体数目的增加或减少 花药离体培养后长成的植株 非同源染色体之间的自由组合 染色体上dna碱基对的增加或缺失a b c d 解析 选d 是染色体数目畸变中个别染色体的增加 是基因重组 是染色体数目的变异 包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍地增减 是染色体数目变异中染色体组成倍地减少 是基因重组 若染色体上dna碱基对的增加或缺失引起基因结构的改变 则是基因突变 一 判断某种变异是否是可遗传变异的方法 典例1 某生物兴趣小组饲养了一批纯合的长翅红眼果蝇幼虫 分装在10支试管中 准备放在25 培养箱中培养 果蝇生长的最适温度 由于疏忽 其中有2支试管未放入培养箱 当时气温高达37 10天后观察发现 培养箱中的果蝇全为长翅 而未放入培养箱中的果蝇出现了残翅 1 残翅性状的出现在遗传学上称为 你认为出现残翅的最可能的原因是 2 请设计实验证明你的推测 简要写出实验步骤 预期结果并得出结论 实验步骤 a b c 预期结果与结论 a b 解析 1 残翅是不同于亲本的性状 属于变异 果蝇仅出现了翅的变异 很可能是发生了基因突变 2 判断残翅性状的出现是否由高温引起 可以在正常的温度下 观察残翅果蝇幼虫的发育状况 答案 1 变异温度的变化影响果蝇的发育 果蝇的遗传物质没有发生改变 或 发生改变 2 实验步骤 a 利用高温下发育的雌雄残翅果蝇交配产卵b 将卵放在25 条件下培养c 观察子代果蝇翅的性状表现预期结果与结论 a 子代全为长翅 说明残翅是由温度引起的不遗传变异 遗传物质没有改变 推测正确 或 错误 b 子代全为残翅或出现部分残翅 说明残翅是可遗传的变异 温度的变化引起了遗传物质改变 推测错误 或 正确 方法归纳 根据后代的性状表现来判断该变异是否可以遗传 一般从两方面归纳 1 对于自花授粉的植物 可通过自交 观察后代是否仍然出现该变异性状 若后代出现该变异性状 则该变异是可遗传变异 否则是不遗传变异 2 对于异体受精动物 应通过具有该性状的雌雄个体杂交 观察后代是否出现该变异性状 若后代出现该变异性状 则该变异是可遗传的 否则不是 若仅有一个个体表现为变异性状 可以将变异个体与正常个体杂交 观察后代性状表现 易错提醒 1 变异性状可以遗传时 后代可能均为变异性状 也可能只有部分个体出现变异性状 应注意实验结果语言表述的准确性 2 对于动物而言 若变异个体与正常个体杂交 后代未出现变异性状 此时不能判断该变异性状不能遗传 因为该变异性状可能是隐性性状 应将后代个体进一步杂交 观察后代性状 二 判断显性突变还是隐性突变的方法 典例2 石刁柏是一种名贵蔬菜 属于xy型性别决定 野生型石刁柏叶窄 产量低 在某野生种群中 发现生长着少数几株阔叶石刁柏 雌株 雄株均有 雄株的产量高于雌株 现已证明阔叶为基因突变所致 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 要求写出杂交组合 杂交结果 结论 解析 判断显隐性性状 可以通过让突变型个体与野生型个体杂交 观察后代的表现型 也可以通过多对突变型个体的杂交 观察后代的表现型 答案1 选用阔叶突变型石刁柏雄株和野生型雌株进行杂交 若杂交后代出现了突变 阔叶 型 则为显性突变所致 若杂交后代仅出现野生 窄叶 型 则为隐性突变所致 答案2 选用多株阔叶突变型石刁柏雌株和雄株进行杂交 若杂交后代出现了野生 窄叶 型 则为显性突变所致 若杂交后代仅出现突变 阔叶 型 则为隐性突变所致 方法归纳 判断显性突变还是隐性突变有以下两种方法 1 杂交法 将突变型雄性个体与野生型雌性个体杂交 观察后代性状表现 此法适用于动物和雌雄异体的植物 由于野生型个体一定是纯合子 通过一次杂交 即可判断突变性状的显隐性 2 自交法 将多对突变型雌雄个体自交 观察后代表现型 若后代全部为突变型 则为隐性突变 若后代出现性状分离 则为显性突变 易错提醒 用自交法时 必须将多对突变型雌雄个体自交 若仅做一对突变型雌雄个体的自交 后代表现为突变型时 不能判断该变异性状的显隐性 因为可能其中一个个体为显性纯合子 也可能为隐性纯合子 1 2013 温州模拟 下列有关基因重组的叙述 正确的是 a 姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组b 基因型为aa的个体自交 因基因重组而导致子代发生性状分离c 人的干扰素基因导入羊的受精卵 与其染色体整合后导致基因重组d 基因重组为生物进化提供原材料 解析 选c 基因重组是同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换 而不是姐妹染色单体之间交换片段 基因型为aa的个体自交后代性状分离的原因是等位基因的分离 并没有发生基因重组 人干扰素基因导入羊的受精卵 培育成转基因羊 应用的是转基因技术 其原理为基因重组 基因重组不能产生新基因 故不能为生物进化提供原材料 2 某种群中发现一突变性状 连续培养到第三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型 该突变为 a 显性突变 d d b 隐性突变 d d c 显性突变和隐性突变d 人工诱变 解析 选a 若为隐性突变 性状一经表现 即为纯合 可稳定遗传 而显性突变 一经突变即可表达 但却不一定是纯合子 若为杂合子 需要连续培养到第三代才能选出稳定遗传的纯合子 3 引起生物可遗传变异的原因有三种 即基因重组 基因突变和染色体变异 以下几种生物性状的产生 来源于同一种变异类型的是 果蝇的白眼 豌豆的黄色皱粒 绿色圆粒 八倍体小黑麦的出现 人类的色盲 玉米的高茎皱形叶 人类的镰刀形细胞贫血症a b c d 解析 选c 果蝇的白眼 人类的色盲及镰刀形细胞贫血症都来源于基因突变 豌豆的黄色皱粒 绿色圆粒和玉米的高茎皱形叶都来源于基因重组 八倍体小黑麦的出现则来源于染色体畸变 4 2013 温州模拟 如图为果蝇体细胞染色体组成示意图 以下说法正确的是 a 果蝇的一个染色体组含有的染色体是 x yb x染色体上的基因控制的性状遗传 均表现为性别差异c 果蝇体内细胞 除生殖细胞外都只含有两个染色体组d x 或y 四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息 解析 选d 染色体组是细胞中的一组非同源染色体 它们的形态和功能各不相同 但是携带了一种生物生长发育的全部遗传信息 图示果蝇的一个染色体组为 x 或y x y染色体的同源片段上的基因控制的性状通常没有性别差异 果蝇的体细胞在进行有丝分裂的后期有4个染色体组 5 已知某物种一条染色体上依次排列着a b c d e五个基因 下面列出的若干种变化中可使基因内部结构发生改变的是 解析 选d 据图分析选项a b c分别由染色体畸变中缺失 重复和易位造成的 没有新基因产生 而选项d中c的出现既可能是基因突变 也可能是交叉互换产生的 6 刺毛鼠 2n 16 背上有硬棘毛 体浅灰色或沙色 张教授在一封闭饲养的刺毛鼠繁殖中 偶然发现一只无刺雄鼠 浅灰色 全身无棘毛 并终生保留无刺状态 张教授为了研究无刺毛鼠的遗传特性 让这只无刺雄鼠与雌性刺毛鼠交配 结果f1全是刺毛鼠 再让f1刺毛鼠雌雄交配 生出8只无刺毛鼠和25只刺毛鼠 其中无刺毛鼠全为雄性 1 张教授初步判断 该雄鼠无刺的原因是种群中基因突变造成的 而不是营养不良或其他环境因素造成的 控制无刺性状的基因位于性染色体上 写出张教授作出上述两项判断的理由 判断 的理由 判断 的理由 2 若该浅灰色无刺雄鼠基因型为bbxay 基因独立遗传 为验证基因的自由组合定律 则可用来与该鼠进行交配的个体基因型分别为 3 若该浅灰色无刺雄鼠的某精原细胞经减数分裂产生了一个bbbxa的精子 则同时产生的另外三个精子的基因型分别为 y y 这四个精子中染色体数目依次为 这些精子与卵细胞结合后 会引起后代发生变异 这种变异属于 解析 1 可遗传的变异与不遗传的变异的区别在于这种变异是否能够遗传 若性状与性别无关 则该性状是常染色体基因控制的 若性状与性别相关 则该性状由性染色体基因控制 2 验证基因自由组合定律可以用基因型相同的双杂合个体交配 也可以通过测交或者选择一对亲本满足一对基因为杂合子自交型 另一对基因为测交型的个体间交配 如 bbxay bbxaxa bbxay bbxaxa 3 精子中不存在等位基因或相同的基因 由精子bbbxa可知 在该精子形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂均不正常 减数第一次分裂产生的两个次级精母细胞基因型为bbxa和y 次级精母细胞bbxa在减数第二次分裂时 因bb基因未分开 故得到的两个精子为bbbxa和bxa 这些精子与卵细胞结合所形成的受精卵的染色体数均不正常 这属于染色体数目变异 答案 1 因为无刺的性状可遗传给后代 是可遗传的变异 种群中常见品种为刺毛鼠 出现无刺性状最可能是基因突变的结果 因为f1刺毛鼠雌雄交配后代无刺性状和性别相关联 故该基因位于性染色体上 2 bbxaxa bbxaxa bbxaxa bbxaxa 3 bxa10 8 7 7染色体数目变异 7 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 选c 放射性同位素131i不是碱基 因此不能直接插入dna分子或替换dna分子中的某一碱基 因此a项和b项都不正确 放射性同位素131i能导致染色体结构变异 因此c项正确 放射性同位素131i能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变 但由于是体细胞的基因突变 因此不能遗传给下一代 d项错误 8 2010 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 选b 如果要检测是否是基因突变 那么就应该检测dna的碱基序列是否发生了增加 缺失或者替换 从而导致基因结构的改变 9 2010 江苏高考 育种专家在稻田中发现一株十分罕见的 一秆双穗 植株 经鉴定该变异性状是由基因突变引起的 下列叙述正确的是 a 这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的b 该变异植株自交可产生这种变异性状的纯合个体c 观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置d 将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系 解题指南 1 知识储备 基因突变的类型 基因突变与染色体畸变的鉴别 单