必修2-第8讲-生物的变异

必修2-第8讲-生物的变异第一页，共65页。

阅读教材P80-89的内容，完成面对面P118-120的知识清单填空。（12分钟）第一页第二页，共65页。一、基因突变1．概念:由于DNA分子中发生________的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。碱基对2．实例：镰刀型细胞贫血症第二页第三页，共65页。(1)直接原因：组成血红蛋白分子的一个________被替换。(2)根本原因:控制血红蛋白合成的基因中一个________改变。3．时间：主要发生在_____________或___________________________________________。氨基酸碱基对有丝分裂间期

减数第一次分裂前的间期第三页第四页，共65页。4、引起基因突变的因素及基因突变的原因和实质第四页第五页，共65页。5、基因突变的实质是生物内因或者外部因素引起的基因结构的改变，其结构指的是基因的碱基对种类和排列顺序，改变形式有碱基对的增添、缺失和替换。碱基对影响范围对氨基酸的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变增添大不影响插入位置前的序列，只影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列只影响缺失位置后的序列提醒：（1）以上三种形式对生物体的影响可能不同。第五页第六页，共65页。(2)除真核生物在细胞分裂间期DNA分子复制过程中出现差错发生突变外，细胞质内DNA、原核细胞DNA、病毒DNA复制时也可出现差错发生突变。(3)以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核糖核苷酸序列发生变化，也引起基因突变，且RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。6、结果：基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而产生新基因。第六页第七页，共65页。7、基因突变的特点(1)________：在生物界中普遍存在。(2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位。(3)________：突变频率很低。(4)不定向性：可以产生一个以上的等位基因。(5)多害少利性：一般是有害的，少数有利。低频性普遍性第七页第八页，共65页。8、基因突变与性状表现的关系②判定方法杂交法：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。自交法：让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。第八页第九页，共65页。9、基因突变对生物体的影响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。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有害突变：破坏生物与环境的协调性，适应性下降。②有利突变：产生适应新环境的新性状，适应性增加。③中性突变：突变不影响生物的性状，突变不断积累。第九页第十页，共65页。10．意义(1)________产生的途径。(2)生物变异的__________。(3)生物进化的原始材料。新基因根本来源11、在育种中的应用第十页第十一页，共65页。二、基因重组1．实质：是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因_________。2．类型：(1)自由组合型:位于非同源染色体上____________自由组合。(2)交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的__________。(3)人工重组型：________技术，即基因工程。转基因交叉互换非等位基因重新组合第十一页第十二页，共65页。三种基因重组机制比较重组类型

同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因间的重组DNA分子重组技术发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期重组质粒的形成以及导入受体细胞发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合目的基因经载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组第十二页第十三页，共65页。图像示意第十三页第十四页，共65页。3．结果：产生新的基因型，导致__________出现。4．意义：形成生物多样性的重要原因之一。[解惑]

(1)受精过程中不存在基因重组。(2)一对等位基因A、a之间不会发生基因重组。[提醒]

肺炎双球菌的转化实验的理论基础是基因重组。重组性状第十四页第十五页，共65页。归纳：基因重组与基因突变的关系基因突变是产生新基因的途径，产生新的性状(现存性状的相对性状)，所以，基因突变影响的是生物体某一具体的性状。基因重组并没有产生新的基因，是将现存的基因组合起来的方式，基因重组产生新的基因型(区别于现存的基因型)，产生新的性状组合，所以基因重组影响生物体整体众多性状的组合问题。基因突变是变异的根本来源，是基因重组发生的基础，基因重组是生物变异的重要来源，是基因突变产生的基因在生物个体中的组合方式。两者共同作用，为生物进化提供广泛的原材料。第十五页第十六页，共65页。第十六页第十七页，共65页。[提醒]

(1)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。(2)基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，只是产生了新的表现型(或新品种)。(3)自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。第十七页第十八页，共65页。下表是水稻抗稻瘟病的突变品系和敏感品系的部分DNA碱基和氨基酸所在位置。请分析下列说法正确的是(

)A.基因中的碱基对改变,必将引起相应蛋白质中氨基酸的变化B．抗性产生的根本原因是DNA模板链上决定第228位氨基酸的相关碱基发生了替换C．对生物而言，碱基对替换多数是有利的，而增添和缺失比替换的危害更大D．该突变品系不可能再突变为敏感品系抗性品系CGT丙氨酸GGT脯氨酸TTA天冬酰胺敏感品系CGT丙氨酸AGT丝氨酸TTA天冬酰胺氨基酸所在位置227228230B第十八页第十九页，共65页。1．下列关于基因重组的说法，正确的是(双选)(

)A．生物体有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组B．减数分裂的四分体时期，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．格里菲思实验中，R型细菌转化为S型细菌的本质是基因重组D．生物体有性生殖过程中，非同源染色体之间交换部分片段可导致基因重组解析：减数分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换属于基因重组；非同源染色体之间交换部分片段属于染色体结构变异。AC第十九页第二十页，共65页。2．染色体结构变异(1)染色体结构变异的类型及观察类型图解变异杂合体染色体组成显微观察的联会异常缺失三、染色体变异1．类型总述第二十页第二十一页，共65页。类型图解变异杂合体染色体组成显微观察的联会异常重复易位第二十一页第二十二页，共65页。类型图解变异杂合体染色体组成显微观察的联会异常倒位[提醒]

染色体的结构变异是可以在显微镜下观察的,但需要用变异杂合体(成对的同源染色体有一条正常,一条是变异类型)的生殖细胞作为观察对象,观察其减数分裂的联会异常。第二十二页第二十三页，共65页。(3)染色体结构变异与基因突变的区别①变异范围不同基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。染色体结构的变异是在染色体水平上的变异，涉及染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。（2）染色体结构变异结果使排列在染色体上的基因的________________发生改变，从而导致性状的改变。数目或排列顺序第二十三页第二十四页，共65页。②变异的方式不同基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型;染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。③变异的结果不同基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变。染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，生物的性状发生改变。第二十四页第二十五页，共65页。(4)染色体结构变异中的易位与基因重组中交叉互换的比较易位交叉互换变异类型染色体结构变异基因重组范围非同源染色体之间同源染色体内部非姐妹染色单体之间交换对象非等位基因等位基因图示第二十五页第二十六页，共65页。3.染色体数目变异(1)个别染色体的增多与减少①常染色体的增多与减少，如21三体综合征。②性染色体的增多与减少，如XXY型变性人、XO型性腺发育不良综合征。[提醒]

个别染色体的增多与减少往往是异常配子形成后参与受精导致的。在减数分裂过程中发生姐妹染色单体不分离或者同源染色体不分离都会导致异常配子的形成，如XY型异常配子产生如图所示：第二十六页第二十七页，共65页。第二十七页第二十八页，共65页。(2)染色体组成倍增减(1)概念：细胞中的一组_____________，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体叫做一个染色体组。①染色体组概念的理解a．不含同源染色体，没有等位基因；B．染色体形态、大小和功能各不相同；c．含有控制一种生物个体所有性状的一整套基因。果蝇的染色体组非同源染色体第二十八页第二十九页，共65页。②二倍体、多倍体与单倍体的比较单倍体二倍体多倍体发育来源配子受精卵染色体组1个或1个以上2个3个或3个以上形成原因自然成因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变人工诱导花药离体培养秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗第二十九页第三十页，共65页。单倍体二倍体多倍体特点植株弱小，高度不育正常可育果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低举例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和过半数的高等植物香蕉(三倍体);马铃薯(四倍体);八倍体小黑麦[解惑]

多倍体不一定都能通过有性生殖产生后代，如三倍体植株。第三十页第三十一页，共65页。③二倍体、多倍体与单倍体的形成过程[提醒]

单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育而成的生物个体。单倍体不一定只含1个染色体组。第三十一页第三十二页，共65页。④染色体组数量的判断(不考虑异源多倍体)方法一：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。如下图所示的细胞中,形态相同的染色体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。第三十二页第三十三页，共65页。方法二：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或相同基因，如图所示：(e～h中依次含4、2、3、1个染色体组)方法三：据染色体数/形态数的比值判断染色体数/形态数的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。如果蝇该比值为8条染色体/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。第三十三页第三十四页，共65页。小结：基因重组、基因突变和染色体变异的比较项目类型基因突变基因重组染色体变异实质基因结构的改变(碱基对的增添、缺失或替换)基因的重新组合，产生多种多样的基因型染色体结构或数目变化引起基因数量或排序改变类型自发突变、人工诱变基因自由组合、交叉互换、转基因染色体结构、数目变异时间细胞分裂间期减数第一次分裂前期或后期细胞分裂过程中适用范围任何生物均可发生真核生物进行有性生殖产生配子时真核生物均可发生第三十四页第三十五页，共65页。项目类型基因突变基因重组染色体变异产生结果产生新的等位基因，但基因数目未变即变“质”未变“量”只改变基因型，未发生基因的改变即“量”“质”均未变可引起基因“数量”或“排列顺序”上的变化意义生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料形成生物多样性的重要原因，对生物进化有重要意义对生物进化有一定意义育种应用诱变育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种实例青霉菌高产菌株的培育豌豆、小麦的杂交三倍体无子西瓜及八倍体小黑麦的培育相同点基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，都是可遗传变异，但不一定遗传给后代第三十五页第三十六页，共65页。下列有关两种生物变异的种类的叙述,正确的是(双选)(

)A．图A过程发生在减数第一次分裂时期B．图A中的变异可以产生新的基因C．图B过程表示染色体数目的变异D.图B中的变异未产生新的基因,但可以改变基因的排列顺序AD第三十六页第三十七页，共65页。2．下列有关“一定”的说法正确的是

(

)A．生物的生殖细胞中含有的全部染色体未必就是一个染色体组B．经花药离体培养得到的单倍体植株再经秋水仙素处理后一定得到纯合子C．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体D．体细胞中含有奇数染色体组的个体一定是单倍体A第三十七页第三十八页，共65页。四、低温诱导植物染色体数目的变化1．原理用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，导致细胞染色体数目发生变化。2．实验流程第三十八页第三十九页，共65页。3．注意问题(1)选材①选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察；②常用的观察材料有蚕豆(染色体较洋葱少故首选)、洋葱、大蒜等。(2)试剂及用途①卡诺氏液：固定细胞形态；②改良苯酚品红染液：使染色体着色；③解离液[体积分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(1∶1)]：使组织中的细胞相互分离开。(3)根尖培养①培养不定根：要使材料湿润以利生根;②低温诱导:应设常温、低温(4℃)、0℃三种，以作对照,否则实验设计不严密。第三十九页第四十页，共65页。(4)固定：用卡诺氏固定液(无水酒精3份∶冰醋酸1份或无水乙醇6份∶氯仿3份∶冰醋酸1份)是为了杀死固定细胞，使其停留在一定的分裂时期以利于观察。(5)制作装片：冲洗载玻片时水的流速要尽量慢一些，忌直接用水龙头冲洗，防止细胞被水流冲走。(6)观察：换用高倍镜观察材料时，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可转动粗准焦螺旋。由于处于分裂期的细胞数量很少，低温又是影响纺锤体的形成(前期)，染色体数目发生变化的细胞极少，需要耐心寻找。第四十页第四十一页，共65页。下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是(

)A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极B.解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变C第四十一页第四十二页，共65页。1．思维误区误区1认为基因突变就是“DNA中碱基对的替换、增添和缺失”辨析基因突变≠DNA中碱基对的替换、增添和缺失(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中碱基的替换、增添和缺失引起病毒性状变异，广义上也称基因突变。第四十二页第四十三页，共65页。误区2认为基因突变只发生在分裂间期辨析基因突变不都与DNA复制出错有关。引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部因素包括物理因素(紫外线等辐射)、化学因素(亚硝酸等化学物质)和生物因素(某些病毒)。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。内部因素包括DNA复制出错和DNA碱基组成改变等，其中，内部因素中的DNA碱基组成的改变更是随机发生。第四十三页第四十四页，共65页。误区3误认为基因突变的结果就是产生等位基因辨析真核细胞(除了性细胞外)的染色体数大多是偶数，每个基因都至少有两个拷贝，分别位于同源染色体上。基因突变导致基因的碱基序列改变，从而导致遗传信息改变，产生新基因,新基因和原来的基因构成等位基因。但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只是一个新基因。第四十四页第四十五页，共65页。误区4认为所有的单倍体都高度不育辨析不要认为所有的单倍体都是高度不育的。绝大多数生物为二倍体，其单倍体中只含一个染色体组，故是高度不育的。单倍体也可能含同源染色体，可能含等位基因，也有可能可育并产生后代。如果生物体细胞中含有四、八等偶数个染色体组,则其单倍体可产生正常的配子，因而是可育的。误区5认为碱基对的增添、缺失和替换都是一对碱基对的变化辨析基因突变是基因结构的改变造成的，一对碱基对的变化可以引起这种变化，两对以上碱基对的改变也可以，有时甚至是一个很长的片段的变化。只是其影响程度可能有差异。第四十五页第四十六页，共65页。误区6认为基因突变一定引起生物性状的改变辨析有些真核生物基因突变，由于突变的部位不同，基因突变后，不会影响蛋白质的结构和功能,对子代性状没有任何影响。真核生物基因突变不影响子代性状的几种情况如下:(1)基因不表达；(2)密码子改变但其决定的氨基酸不变；(3)有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置，但该蛋白质的功能不变；(4)基因突变发生在体细胞中；(5)基因突变发生在精子的细胞质基因中；(6)基因突变发生在显性纯合子中。另外，突变发生在基因的非编码区、编码区的内含子中等情况下也不一定引起生物性状的改变。第四十六页第四十七页，共65页。误区7认为所有的基因突变都是诱变因素引起的辨析诱变因素可以大大提升基因突变的频率，由诱变因素诱发的基因突变称为诱发突变。但并不是所有的基因突变都必须通过诱变因素诱发，基因也可以自发的产生突变，没有诱变因素引起的基因突变属于自发突变。第四十七页第四十八页，共65页。2．易错点易错点1染色体结构变异与基因突变界定不清辨析染色体结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是“基因内部结构”的改变。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。如图所示：第四十八页第四十九页，共65页。易错点2三种变异的实质的理解辨析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”(基因在染色体上呈线性排列)，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)；染色体变异——“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——个别线段增添、缺失或线段成倍增减(点的质不变、数目变化)。第四十九页第五十页，共65页。易错点3

“基因突变”与“性状分离”对性状改变的影响范围辨析

“基因突变”与“性状分离”都有可能导致后代出现亲代没有的性状，但一般变异个体数量有差异。如一群棕猴中出现“一只”白猴，一片红花植株中“偶尔”出现一株白花，则很有可能是由基因突变造成的，其典型特点是“罕见性状”；若出现一定比例的白猴或白花，则很有可能是由于等位基因分离。配子经受精作用随机结合产生受精卵的过程不叫基因重组。第五十页第五十一页，共65页。易错点4姐妹染色单体上等位基因来源的分析辨析据右图分析：

(1)若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的；(2)若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或基因重组(减数第一次分裂)；(3)若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变；(4)若题目中有××分裂××时期提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。第五十一页第五十二页，共65页。

如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是(

)

A．该动物的性别是雄性B．乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组C．1与2或1与4的片段交换，前者属基因重组，后者属染色体结构变异D．丙细胞不能发生基因重组B第五十二页第五十三页，共65页。易错点5无子番茄和无子西瓜培育过程及遗传特点易于混淆辨析无子西瓜和无子番茄的比较原理化学试剂无子原因能否遗传无子西瓜染色体变异秋水仙素联会紊乱不能产生配子能，后代(无性繁殖)仍无子无子番茄生长素促进果实发育生长素未受精不能，后代有子第五十三页第五十四页，共65页。1．(2013·高考海南卷)某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是(

)A．该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的B．基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同C．基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码D.基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中D当堂训练第五十四页第五十五页，共65页。2．(2013·高考安徽卷)下列现象中，与减数分裂同源染色体联会行为均有关的是(

)①人类的47，XYY综合征个体的形成②线粒体DNA突变会导致在培养大菌落酵母菌时出现少数小菌落③三倍体西瓜植株的高度不育④一对等位基因杂合子的自交后代出现3∶1的性状分离比⑤卵裂时个别细胞染色体异常分离，可形成人类的21三体综合征个体A．①②

B．①⑤

C．③④

D．④⑤C第五十五页第五十六页，共65页。3．(2013·高考福建卷)某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(

)A．图甲所示的变异属于基因重组B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8种D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代D第五十六页第五十七页，共65页。4．(2013·高考四川卷)大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是(

)A．用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性B．单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体C．植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低D．放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向A第五十七页第五十八页，共65页。5．(2012·高考广东卷)科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，未见明显异常。关于该重组酵母菌的叙述,错误的是(

)A．还可能发生变异B．表现型仍受环境的影响C．增加了酵母菌的遗传多样性D．改变了酵母菌的进化方向D第五十八页第五十九页，共65页。6.(2013·高考山东卷)某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,高茎(H)对矮茎(h)为显性，红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。(1)基因M、