高三生物一轮复习 基因突变、基因重组和染色体变异

第一课时 基因突变 基因重组和染色体变异 生物界中的变异现象 什么叫 生物的变异 生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性 表现型 基因型 环境 不遗传的变异 改变 改变 改变 遗传物质未发生改变 遗传物质发生改变 可遗传的变异 一 基因突变 1 概念 DNA分子中发生碱基对的 和 而引起的的改变 增添 缺失 替换 基因结构 增添 缺失 替换 基因突变是否改变染色体上基因的数量和位置 3 时间 2 结果 产生新的等位基因 主要在DNA复制时期 如有丝分裂间期和减 间期 1 真核生物 2 原核生物 3 病毒 有丝分裂 减数分裂 无丝分裂 二分裂 增殖 物理因素 化学因素 生物因素 紫外线 X射线 其它各种辐射 亚硝酸碱基类似物苯环类似物 复制偶发错误碱基组成改变 内部因素 外部因素 引起基因突变的因素 4 基因突变的原因 病毒 普遍性 随机性 低频性 多害少利性 5 基因突变的特点 生物界中广泛存在 个体发育的任何时期和部位 自然界突变率很低 10 5 10 8 有害的基因突变 畸形的雏鸭 人类的多指 人类的并指 镰刀形红细胞 普遍性 随机性 低频性 多害少利性 不定向性 5 基因突变的特点 生物界中广泛存在 个体发育的任何时期和部位 自然界突变率很低 10 5 10 8 多数有害 少数有利 基因突变还有何特点 灰老鼠 黑老鼠 黄老鼠 普遍性 随机性 低频性 多害少利性 不定向性 5 基因突变的特点 生物界中广泛存在 个体发育的任何时期和部位 自然界突变率很低 10 5 10 8 A a1或A a2 多数有害 少数有利 6 基因突变的意义 基因 突变 新基因 等位基因 基因型 改变 表现型 改变 产生新基因生物变异的根本来源生物进化的原始材料 知识点一表格 化学因素 有亚硝酸 硫酸二乙酯等 2 人工诱导基因突变常用方法 物理因素 包括X射线 紫外线 激光等 生物因素 病毒 细菌等 7 基因突变的应用 人工诱变育种 1 原理 运用物理因素或化学因素提高突变率 诱发基因突变 获得优良品种 高产大豆高产青霉菌株 有利的基因突变 有利的基因突变 4 诱变意义 是创造动 植物新品种和微生物新类型的重要方法 成功率低 有利变异个体往往不多 处理的材料量大 育种规模大 诱变的各种因素都是致癌因素 如有泄漏将造成人体伤害或环境污染 2 优点 提高突变率 创造新类型 缩短育种周期 大幅度改良某些性状 3 缺点 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 1 基因突变一定会引发性状的改变吗 突变后的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸 该碱基位于基因的非编码序列 内含子和非编码区 隐性突变 易错必明 不一定 由于某些性状由多基因决定 某基因的改变了 但共同作用于此性状的其他基因未改变 其性状可能也不改变 DNA 异亮氨酸 异亮氨酸 mRNA 探究 碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗 探究 碱基对增添 缺失和替换对蛋白质的结构影响最小的是 原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对 在插入位点的附近 再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小 A 置换单个碱基对B 增加4个碱基对C 缺失3个碱基对D 缺失4个碱基对 2 基因突变是否一定传递给子代 1 如果基因突变发生在有丝分裂过程中 一般不遗传 但有些植物可以通过传递给后代 2 如果基因突变发生在减数分裂过程中 可以通过配子传递给后代 3 无丝分裂 原核生物的二分裂 病毒遗传物质复制时均可发生基因突变 4 基因突变不改变染色体上基因的数量和位置 只改变其基因结构 5 自然状态下病毒和原核生物的变异方式仅基因突变 无性生殖 一母生九仔 连母十个样 这种差异怎么造成的 二 基因重组 在生物进行生殖的过程中 控制不同性状的基因的 1 基因重组的概念 有性 重新组合 真核 2 基因重组类型和发生时期 减数第一次分裂前期 四分体时期 染色体上的染色单体之间的交叉互换 导致染色体上基因的重新组合 减数第一次分裂后期 染色体自由组合 导致上的基因自由组合 DNA分子重组技术 同源 非姐妹 非同源染色体 同源 非等位 非等位 非同源 减数第一次分裂前期 四分体时期 同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换 同源染色体上非等位基因之间的重新组合 减数第一次分裂后期 A a b B A a B b Ab和aB AB和ab 2 基因重组类型和发生时期 非同源染色体自由组合 导致非同源染色体上的非等位基因自由组合 DNA分子重组技术 目的基因经过运载体导入受体细胞 导致受体细胞中基因重组 目的基因 3 基因重组的理解 通过有性生殖过程实现的基因重组 为生物变异提供了极其丰富的来源 这是形成的重要原因之一 对于生物进化具有十分重要的意义 3 基因重组的意义 生物多样性 肺炎双球菌的转化及病毒遗传物质的整合也属于基因重组 基因重组产生了新的基因型 但未改变基因的 质 和 量 基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源 是形成生物多样性的重要原因 基因重组只能发生在进行有性生殖的同种生物之间 在减数分裂过程中实现的 而不是在精子与卵细胞的结合过程中实现的 自然状态下 原核生物不发生基因重组 特别提醒 基因的分子结构发生改变 不同基因的重新组合 细胞分裂间期由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换 缺失或增添 减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换 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 外界环境条件的变化和内部因素的相互作用 有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞 新基因产生的途径 是生物变异的根本来源 是生物进化的原始材料 是生物变异的重要来源 是形成生物多样性的重要原因 对生物的进化也具有重要的意义 突变频率低 但普遍存在 有性生殖中非常普遍 产生了新基因 出现了新性状 不产生新基因 而是产生新的基因型 使不同性状重新组合 一 染色体结构变异 二 染色体数目变异 三 染色体变异在育种中的应用 三 染色体变异 染色体的某一片段缺失 消失 1 缺失 一 染色体结构变异 如 猫叫综合症 猫叫综合症 症状 患儿哭声轻 音调高 很像猫叫 两眼距离较远 耳位低下 生长发育缓慢 存在着严重的智力障碍 病因 5号染色体部分缺失 染色体中增加某一片段 重复 重复 一 染色体结构变异 果蝇的卵圆眼和棒状眼 野生型 卵圆眼 变异型 棒状眼 染色体的某一片段位置颠倒180 3 倒位 颠倒 一 染色体结构变异 染色体的某一片段移接到另一条染色体上 4 易位 移接 一 染色体结构变异 非同源 易位与交叉互换的区别 相互易位发生在之间 交叉互换发生在之间 相互易位可以发生在分裂和分裂中 交叉互换发生在分裂时 相互易位在光学显微镜下 交叉互换一般在光学显微镜下 非同源染色体 同源染色体的非姐妹染色单体 有丝 减数 减数 可见 不可见 核心突破 缺失 重复 倒位 易位 染色体结构的变异导致生物变异的原因是什么 基因数目改变 基因位置改变 一 染色体结构变异 概念 二 染色体数目的变异 非整组变异 类型 指细胞内染色体数目的增添或缺失 整组变异 细胞内个别染色体的增加或减少 细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少 概念 细胞内某一号或几号染色体的数量增多或减少 后果 因为染色体上的基因能控制蛋白质的合成 某号染色体增多或减少后将导致相应蛋白质的增多或减少 从而导致新陈代谢的严重紊乱 造成细胞死亡或严重的功能缺陷 正常 增多 减少 一 非整组变异 唐氏症起因与染色体数发生错误 智障 天才 舟舟 病因 常染色体变异 比正常人多了一条21号染色 舟舟是一个先天智力障碍 三体综合症 患者 例 21三体综合征 如图 又称先天性愚型或唐氏综合症 是由于患者细胞内多了一条21号染色体造成的 患者眼间宽 眼角上斜 口常半张 身体发育缓慢 智力极度低下 许多在10岁前夭折 性腺发育不良 特纳氏综合症 单体 2n 1 此外 17号及14号染色体增多一条的患者生理和智力都严重不正常 人类其它染色体数目发生变化的病例极少发现 很可能这些染色体数目改变是致死的 概念 体细胞内染色体组增多或减少 后果 在植物及低等动物中比较常见 由于基因控制的蛋白质成比例增多或减少 一般对生存没有显著影响 在高等植物 染色体组增多的植株一般具有大型性 各器官粗大 成熟推迟 染色体组减少的植株则生长瘦弱 二 整组变异 请思考 1 果蝇体细胞有几条染色体 8条 2 号和 号染色体是什么关系 号和 号呢 同源染色体 非同源染色体 3 雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体 和 和 和 X和Y XY 特点 1 它们在形态和功能上 2 携带着控制一种生物生长发育 遗传和变异的全部遗传信息 我们把这样一组染色体叫做一个染色体组 形状 大小各不相同的一组染色体 各不相同 1 染色体组 雄果蝇的精子中含有一组非同源染色体 果蝇 细胞中的一组 染色体 它们在 和 上各不相同 但是携带着控制生物生长发育的 这样的一组染色体 叫做一个染色体组 1 染色体组的概念 非同源 形态 功能 全部信息 据 染色体形态 判断 细胞内同种形态染色体有几条就含几个染色体组 2 染色体组的确认方法 3个 4个 1个 4个 据 基因型 判断 控制同一性状的基因有几个就含几个染色体组 AAaa AABBDD Aaa ABCD 四个染色体组 两个染色体组 三个染色体组 一个染色体组 2 染色体组的确认方法 据 染色体数 染色体形态数 值 比值是几 即含几个染色体组 如 果蝇 8条 4种形态 2个染色体组 2 染色体组的确认方法 例如 人 果蝇 玉米等 自然界中 几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体 2 二倍体和多倍体 由发育而成的 体细胞中含有染色体组的个体 二倍体 受精卵 两个 例如 香蕉 三倍体 马铃薯 四倍体 等 由发育而成的 体细胞中含有染色体组的个体 多倍体 受精卵 多个 2 二倍体和多倍体 多倍体植株的特点 2 茎杆粗壮 叶片 果实和种子都一般比较大 糖类 蛋白质等含量增高 3 但发育延迟 结实率低 1 多倍体在植物中广泛存在 而在动物中则较少见 凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种 1 人工诱导多倍体的形成 常用方法有哪些 低温和秋水仙素处理法 2 秋水仙素处理法的具体做法是什么 原理又是什么 方法 用秋水仙素处理 或 原理 当秋水仙素作用于正在 的细胞时 能够抑制 的形成 导致 不能 从而引起细胞内染色体 染色体数目加倍的细胞继续进行 分裂 将来就可能发育成 植株 萌发的种子 幼苗 分裂 纺锤体 染色体 移向两极 数目加倍 有丝 多倍体 多倍体植株的特点和形成 多倍体育种方法 萌发的种子或幼苗 染色体数目加倍 秋水仙素或低温处理 多倍体植株 发育 细胞融合也可得到多倍体 如二倍体如何培育得到三倍体植株 染色体复制 人工诱导多倍体的原理 着丝点分裂 无纺锤丝牵引 染色体数加倍 低温 适宜浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下抑制纺锤体形成 导致染色体复制且着丝点分裂后不能分配到两个细胞中 从而使细胞内的染色体数目加倍 万山之母 帕米尔高原 据统计 帕米尔高原上的植物65 以上是多倍体 由发育而成的个体 定义 配子 3 单倍体 单倍体植株特点 弱小 且高度不育 Q 一个染色体组生物一定是单倍体吗 单倍体一定只有一个染色体组吗 二倍体西瓜幼苗 二倍体西瓜幼苗 秋水仙素处理 二倍体西瓜植株 四倍体西瓜植株 自然长成 四倍体植株上结的果实 胚 胚乳 种皮和果皮各有几个染色体组 无籽西瓜 4n 4n 2个2n 2n 二倍体植株的花粉 n 花粉 n 受精极核 5n 花粉 n 受精卵 3n 胚 胚乳 种皮 果皮 5n 3n 4n 4n 二倍体西瓜幼苗 二倍体西瓜幼苗 秋水仙素处理 二倍体西瓜植株 四倍体西瓜植株 三倍体西瓜种子 自然长成 四倍体植株上结的果实 胚 胚乳 种皮和果皮各有几个染色体组 胚乳 种皮 果皮 胚 受精极核 珠被 子房壁 受精卵 5n 4n 4n 3n 5n 4n 4n 3n 种子 果实 无籽西瓜 二倍体西瓜幼苗 二倍体西瓜幼苗 秋水仙素处理 二倍体西瓜植株 四倍体西瓜植株 联会紊乱 三倍体西瓜种子 无子西瓜 自然长成 二倍体西瓜植株 第一年 第二年 无籽西瓜 在人工去雄的番茄花的雌蕊柱头上 涂抹一定浓度的生长素类似物 可以得到无子番茄 下列有关无子番茄和无子西瓜的叙述 正确的是 A 无子番茄性状能遗传B 若取无子番茄植株进行无性繁殖 长成的植株所结果实中有种子C 无子西瓜进行无性繁殖 长成的植株所结果实中有种子D 若取无子西瓜进行无性繁殖 长成的植株子房壁细胞含有四个染色体组 B YR yR Yr yr 黄色圆粒 YyRr 花药 配子 单倍体植株 正常二倍体 纯合体 YYRR yyRR YYrr yyrr 黄圆 绿圆 黄皱 绿皱 秋水仙素诱导加倍 YR yR Yr yr 花药离体培养 单倍体育种 现有以下两种类型水稻 高秆抗病 AABB 矮秆不抗病 aabb 如何得到矮秆抗病的新品种 第一年 第二年 第三年 第四年 若从播种到收获种子需要一年 则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的植株至少需要几年 选育出需要的矮抗植株 杂交育种 ddTT F3 优点 明显缩短育种年限 增加染色体组 用秋水仙素处理幼苗或萌发的种子 适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下破坏纺锤体 当细胞有丝分裂进行到后期时破坏纺锤体 细胞就可以不经过末期而返回间期 从而使细胞内的染色体数目加倍 1 多倍体育种 多倍体植物有生长旺盛 各器官粗壮 种子少或不产生种子的特性 凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种 观赏或用材植物 某些水果 非种子农作物 例1 无籽西瓜的培育 用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜 用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交 得到三倍体的西瓜种子 三倍体西瓜联会紊乱 不能产生正常的配子 三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜 但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子 例 香蕉的培育 香蕉的祖先为野生芭蕉 个小而多种子 无法食用 香蕉的培育过程如下 其它多倍体植物 甘蔗是三倍体 最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽 这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗 四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交 就形成了现在的甘蔗 人们种植的西瓜有三种 普通西瓜为二倍体 个小籽多 重量一般在三公斤以下 大西瓜为四倍体 个大籽小 重量可达五公斤以上 无籽西瓜为三倍体 个大无籽 甘薯 马铃薯等以无性繁殖为主的作物及大多数花卉 水果一般都是多倍体 左图是果蝇体细胞染色体图解 根据回答 1 此果蝇是 性果蝇 性染色体为 其性别决定方式属于 型 AB 2 细胞中有 对同源染色体 有 个染色体组 是 倍体 3 细胞中有 对常染色体 4 细胞中有 对性染色体 能产生 种配子 1 下列变异中 不属于染色体结构变异的是 非同源染色体之间相互交换片段 染色体中 的一个碱基发生改变 染色体缺失片段 染色体增加片段 2 秋水仙素诱导多倍体形成的原因是 诱导染色体多次复制 抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成 促使染色单体分开 形成染色体 促进细胞融合 3 下列细胞含有一个染色体组的是 A 人的表皮细胞B 果蝇的受精卵C 小麦的卵细胞D 玉米的极核 4 下为了用人工的方法同时得到AABB AAbb aaBB aabb四种纯合体 应采取下列那种基因型个体的花药进行离体培养 A AaBBB AaBbC AabbD AABb 5 下列有关单倍体的叙述 正确的是 体细胞中含有一个染