湖南省师大附中高中生物 变异课件 新人教版必修2.ppt

生物的变异 http www biosino org news 2001 200106 01062805 htm 大洋网讯 世界自然基金会 wwf 表示 人类滥猎象牙 将令亚洲大象出现基因突变 丧失长象牙的基因 出现新品种的 无象牙大象 亚洲大象与非洲大象不同 并非所有雄性亚洲大象都有象牙 而长有象牙的亚洲大象 往往成为非法捕猎者的狩猎对象 环保人士担心 长此猎杀下去 长象牙的大象会永远消失 正常情况下 只有五成至六成的大象长有象牙 但研究人员最近在斯里兰卡发现 竟有超过九成的大象没有象牙 这可能与非法猎象活动猖獗有关 有牙基因 难遗传下代世界自然基金会的保护物种干士托因表示 大象会否长象牙 是由一种基因决定 长有象牙的大象拥有显性基因 没有象牙的属隐性基因 而这隐性基因通常都会遗传给下一代 长有象牙的雄象被猎杀后 便没机会把显性基因遗传下去 情况已响起警号 滥猎象牙的另一恶果 是令雄性和雌性大象的数目失去平衡 特别是印度 柬埔寨和越南 当地雄性大象数目急跌 尽管全球在八九年已全面禁止国际象牙贸易 但象牙黑市买卖却继续活跃 目前 亚洲野生大象数目不足五万头 分布在印度次大陆和亚洲东南部 生物变异的类型 突变 mutation 这个概念和术语最初是由荷兰植物学家 孟德尔定律的重新发现者之一德弗里斯 h devries 在1901年提出来的 当时他把在月见草中观察到的偶然出现的 巨大的 可遗传的变化称为突变 后来知道 德弗里斯在月见草中观察到的 突变 是染色体畸变而非基因突变 一 基因突变 科学家发现导致早老症的基因变异april18 2003遗传密码里一个字母的错误 就能使人在十几年里过完一生 据估计在世界范围内 平均每 万到 万个新生儿中就有 人患有此症 患病的孩子虽然出生时看似正常 但一年多后就会出现加速衰老症状 皮肤出现皱纹 头发掉落 患上老年人常见的心血管疾病 关节僵硬等 他们衰老速度相当于正常儿童的 至 倍 通常在 岁左右因心脏病发作或中风等而死亡 最早于 年发现 美国国家人类基因组研究所所长柯林斯博士领导的小组最新研究显示 人体 号染色体上编码 核纤层蛋白 的基因发生变异 可能是导致早老症的最常见原因 柯林斯等共对 名患早老症的儿童进行了研究 结果发现其中 人的 核纤层蛋白 基因编码中 一个正常的胞嘧啶 都被错误地 拼写 成了胸腺嘧啶 这个基因帮助形成细胞核周围的核膜 在早老症病人体内 它的变异导致细胞核畸形 镰刀型细胞贫血症1910年 一个黑人青年到医院看病 症状 发烧和肌肉酸痛 经检查发现 他的红细胞是弯曲的镰刀状 1928年 人们了解到这是一种遗传病 后来证实 它是一种常染色体隐性遗传病 1949年 鲍林根据电泳图谱推测此病是由于血红蛋白分子的缺陷造成的 1956年 格拉姆等人用胰蛋白酶将正常和镰刀型的血红蛋白切成肽段 对比二者的滤纸电泳双向层析谱发现有一个肽段的位置不同 这段有区别的肽链氨基酸顺序 h2nval his leu thr pro glu glu lyscooh12345678 正常 h2nval his leu thr pro val glu lyscooh12345678 病态 镰刀型红细胞贫血症的根本病因 由于dna分子中发生碱基对的增添 缺失 或改变 而引起的基因结构的改变 就叫做基因突变 思考 基因突变有什么特点呢 2003年8月28日 吉隆坡宠物展上展出了一只珍贵的加拿大无毛猫 据说在1966年的多伦多市 一头家猫产下一只没有毛的小猫 这个自然的基因突变便诞生了今天为人认识的加拿大无毛猫 路透社照片 http www biosino org news 2001 200110 01100812 htm寻常草蛇基因突变长出两脑袋过量使用化学药剂 农药 化肥等对环境造成污染 都可能引发这种基因突变 一 在生物界普遍存在如 棉花的短果枝 水稻的矮杆 糯性 果蝇的白眼 残翅 家鸽羽毛的灰白色 人的色盲 糖尿病 白化病 血友病等遗传病 类型 自然突变和诱发突变 新加坡国立大学儿科部门的科研人员在肥胖儿童身上发现他们体内的mc3r或者mc4r基因产生了基因突变 联合早报 何文欣 2002 08 13 二 随机发生 生物体个体发育的任何时期生物体的各种细胞 注意 发生在体细胞中的突变 一般是不能传递给后代的 短腿羊是怎么来的1791年 在美国新英格兰的一户农民赛斯 怀特 sethwright 家的羊群里 发现了一只背长腿短且略弯曲的雄绵羊 由于腿短 它跳不过羊圈篱笆 故而易于圈养 经过怀特的精心选育 一个新的绵羊品种 安康羊 anconsheep 产生了 达尔文对此很感兴趣 曾将该例收录在他的著作 动物和植物在家养下的变异 一书中 但安康羊在1870年左右绝种了 这种短腿羊 最初是在其亲代的生殖细胞中的基因产生了变化而导致的 基因的变化称为基因突变 genemutation 大约在1920年左右 挪威一户农民的羊群里 又突然出现了一只短腿羊 这是因为又新产生了一次基因突变 由此又重新育成了一个短腿绵羊的新品种 三 自然状态下 突变率低 在第二次世界大战临近结束的1945年8月 美国先后向日本广岛和长崎投下了两颗原子弹 造成约10 6万人死亡 约13万人受伤 当时缪勒就指出 原子弹爆炸产生的放射性污染将给广岛和长崎幸存居民的后代带来难以预料的影响 缪勒不幸言中了 在战后的20多年里 广岛和长崎先后出生了数以百计死胎和智障 肢体畸型的新生儿 利弊都是相对于人类而言的 四 大多数突变是有害的 人的abo血型 ia ib ii 小鼠毛色 a aya 灰 黄 黑 五 突变是不定向的 注意 不定向 仍然限定在某一种性状范围内 如 颜色 性状等 是什么因素导致基因突变 物理因素 化学因素 生物因素 太空育种 太空诱变育种研究四川农业大学玉米研究所于1994和1996年率先在国内开展玉米空间诱变育种研究 从中获得一份具有矮化作用的由隐性单基因控制的细胞核雄性不育新材料 为遗传学研究和育种利用提供宝贵资源 该不育材料的雄穗不发达 分枝少 分枝顶端有退化迹象 不育株无任何花药外露 不育花药瘦瘪细小 只有可育花药的1 3大小 挤压不育花药使其破裂 没有花粉散出 相反可育花药内充满正常可染的花粉粒 该不育材料败育彻底 育性表现稳定 不受光 温等环境条件影响 是一个 无花粉型 的雄性不育 17个优良牧草育种材料太空诱变育种遨游归来新华网 2003 12 1208 41 23 稿件来源 科技日报12月2日 在北京市公证处办完公证后 作空间诱变育种的17个牧草品种重回中国农业大学草地研究所 这些珍贵的育种材料乘dz2型专用搭载盒 于11月3日由 长征2号丁 运载火箭发射的第18颗返回式卫星发射升空 17种牧草在太空中遨游18天后将扎根祖国大地 此次搭载是中国农业大学草地研究所和北京飞鹰绿色食品有限公司进行合作研究的紫花苜蓿 冰草 野牛草 野牛草 马蔺 胡枝子 新麦草 蓝茎冰草等10个种 17个品种 总重量186 28克 这次搭载植物的特点是时间长 牧草种类多 有两个品种的牧草种子搭载前还作了不同含水量的处理 记者范建通讯员才杰 二 染色体变异每种生物的染色体 无论结构或数目都是相对恒定的 但是 在自然条件或人为条件的影响下 染色体的结构和数目都可以发生变化 从而导致生物的性状发生变异 其中 染色体数目的改变是染色体变异的一个重要方面 对于生物新类型的产生起着很大的作用 染色体数目的变异这种变异可以分为两类 一类是细胞内的染色体组成倍地增加或减少 另一类是细胞内只有个别染色体增加或减少 在生产实践中 常常应用染色体组成倍地增加或减少这一类的变异 为了讲清这个问题 首先要了解什么是染色体组 果蝇的染色体 左 雌果蝇的染色体 右 雄果蝇的染色体 这8个染色体 包括3对常染色体 和1对性染色体 雌果蝇为xx 雄果蝇为xy 因此共有4对 每对是一对同源染色体 这8个染色体可以分成两组 就雄果蝇来说 其中的一组包括x 另一组包括y 在精子形成的过程中 经过减数分裂 染色体的数目减半 所以雄果蝇的精子中含有一组染色体 x 或y 这一组染色体中的4个染色体 形状和大小各不不相同 图74 一般地说 生殖细胞中的这样一级染色体就叫一个染色体组 不同生物 每个染色体组所包括的染色体的数目 形态和大小不同 二倍体和多倍体凡是体细胞中含有两个染色体组的个体 就叫二倍体 果蝇就是二倍体 几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体 凡是体细胞中含有三个以上染色体组的个体 就叫多倍体 其中 体细胞中含有三个染色体组的个体 叫做三倍体 如香蕉就是三倍体 体细胞中含有四个染色体组的个体 叫做四倍体 如马铃薯就是四倍体 此外 还有六倍体等 多倍体在植物界中广泛地存在着 目前已经知道 在被子植物中至少有1 3的物种是多倍体 例如 普通小麦 棉花 烟草 苹果 梨 以及花卉植物中的菊 水仙等都是多倍体 思考 多倍体是如何形成的呢 单倍体自然界中 除二倍体生物和多倍体生物外 还有单倍体生物 这种生物的体细胞中 一般只含有一个染色体组 例如玉米是二倍体 它的体细胞中含有二个染色体组 20个染色体 它的单倍体植株的体细胞中含有一个染色体组 10个染色体 应该指出 有的单倍体生物的体细胞中不只含有一个染色体组 例如 普通小麦是六倍体 它的体细胞中含有六个染色体组 42个染色体 而它的单倍体植株的体细胞中则含有三个染色体组 21个染色体 因此 单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 自然条件下 在玉米 普通小麦 水稻 烟草等作物中 偶尔也会出现单倍体植株 这是由未经受精作用的卵细胞发育面成的 单倍体水稻 二倍体水稻和四倍体水稻的比较 与正常的植株相比 单倍体植株长得弱小 而且是高度不孕的 所以它本身在生产上没有使用价值 多倍体植株一般表现为茎秆粗壮 叶片 果实和种子都比较在 糖类和蛋白质等营养物质的含量都有增高 但是发育延迟 结实率降低 一 多倍体育种就是采用人工方法获得多倍体的植物 再利用其变异来选育新品种的方法 目前 世界各国利用这种方法已经培育出不少新品种 如含糖量高的三倍体无籽西瓜和甜菜等 此外 还创造出自然界中没有的新作物 八倍体小黑麦 人工诱导多倍体的方法很多 目前最常用且最有效的方法 是用秋水仙素 从百合科植物秋水仙中提取出来的一种植物碱 来处理萌发的种子或幼苗 从而得到多倍体植株 秋水仙素的作用在于 能够抑制细胞有丝分裂时形成的纺锤体 染色体虽然完成了复制 但是不能形成两个子细胞 因而使染色体的数目加倍 这样 加倍的染色体就存在于一个体细胞时 以后 由这样的体细胞分裂出来的子细胞 染色体数目都比原来的体细胞增加了一倍 这就形成了一个多倍体植株 育种简介 三倍体无籽西瓜的培育过程 图解 三倍体无籽西瓜普通西瓜是二倍体 用秋水仙素处理普通西瓜的幼苗 可以使它变成四倍体 然后 用四倍体植株作母本 用二倍体植株作父本 进行杂交 就能在四倍体植株上结出三倍体的种子 三倍体的种子长成的三倍体植株 由于在减数分裂的过程中 染色体的联会发生紊乱 因而不能形成正常的生殖细胞 这时候 需要授给普通西瓜 二倍体 成熟的花粉 刺激子房发育而成果实 西瓜 因为胚珠并不发育成为种子 所以这种西瓜叫做无籽西瓜 目前生产上采用三倍体西瓜幼苗进行组织培养的方法 扩大了种植面积 普通小麦与黑麦的杂交育种 图解 八倍体小黑麦八倍体小黑麦是普通小麦 六倍体 与黑麦 二倍体 杂交所产生的新种 黑麦是普通小麦在植物分类学上属于不同的属 二者的亲缘关系较远 它们的杂交后代完全不育 中国农业科学院的科学工作者 运用先进的育种方法和技术 使上述的杂种能够生育 并且对杂种的生代进行选育 从中培育出适于在高寒地区种植的良种 它的优点是 耐瘠薄的土壤和寒冷的气候 面粉白 蛋白质含量高 产量比在高寒地区种植的普通小麦和黑麦都高 茎杆可以作青饲料 单倍体育种方法 用花药离体培养获得单倍体 用秋水仙素处理单倍体 使其染色体加倍 优点 明显地缩短育种的年限 常规的杂交育种方法要 年才能获得一纯合品种 而单倍体育种一般只 年即可获得一纯合品种 例如 用 小麦育种 花粉类型 经离体培养后单倍体类型 用秋水仙素处理纯合的二倍体 x射线与白血病1911年 有人研究了x射线与白血病的关系 提出了从事x射线工作的人患白血病可能性大的报告 以后又有人提出了关于在职业性工作人员中发现白血病的报告 例如美国放射科医生白血病的发病率比非放射科医生要高 白血病是由德国病理学家维尔柯夫在1846年首次发现的 它是由于白细胞无限制地增殖 并迅速侵害人体各个部位而导致死亡的一种恶性肿瘤 日本的白血病患者多 与广岛 长崎原子弹爆炸有关 日本和美国科学家都研究了两地原子弹爆炸中幸存者的白血病发病率 结果发现广岛 长崎明显高于其他地区 放射照射还会诱发其他癌症 如甲状腺癌 乳腺癌 骨癌和皮肤癌等 广岛 长崎原子弹爆炸落下的放射性灰尘 使马绍尔群岛上的一些居民患了甲状腺肿瘤 受放射照射的妇女中乳腺癌的发病率较高 环境污染造成基因突变福州双胞胎男童变性 上图 2003 12 0511 12 20 3日下午 刚满五岁的小男孩贝贝在福州儿童医院顺利实施了变性手术 而他的双胞胎哥哥宝宝2日已经成