可遗传变异

可遗传变异 生物学案17(基因突变、基因重组、染色体变异) 知识目标: 1、基因重组的概念、实例及意义-----------------------------------------A 2、基因突变的概念、原因、特征------------------------------------------B 3、基因突变的意义及诱变育种在生产中的应用----------------------------A 4、染色体结构变异和数目变异------------------------------------------A 5、多倍体育种与单倍体育种原理、方法及特点----------------------------A 6、转基因生物和转基因食品的安全性------------------------------------A 一、基因突变 1、基因突变的实例 (1)正常人的红细胞是什么形状的,有什么功能, 患者的红细胞是什么形状的,对功能有没有影响, (2)引起红细胞突变的直接原因:____________引起红细胞突变的根本原因:_ ____ 蛋白质 正常 异常 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 mRNA G A G A C T T C T DNA G A A G A 2、基因突变的概念、实质、意义 (1)概念:是指DNA分子中碱基的增添、缺失或改变等变化。 (2)实质:基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序发生了改变，即遗传信息发生改变。 (3)结果:产生新的基因。 (4)意义:生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。 (5)基因突变的发生时期:细胞分裂间期DNA复制过程中。 注:基因突变如果发生在体细胞中，一般不能传递给后代，但可以通过无性生殖传给后 代,如细菌;如果发生在生殖细胞中，则可以通过受精作用直接传递给后代。 3、基因突变的类型 (1)自发突变:在没有人为因素的干预下，在复制过程中发生碱基对的增添、缺失或改 变，由此而产生的变异。 (2)人工诱变:在人为因素干预下发生的基因突变。 (3)诱变因素:?物理因素。如:_______ 、________?化学因素。如:________、 _______ ?生物因素。如:________、________ 4、基因突变的特点: ?普遍性:基因突变在生物界中是普遍存在的。 ?随机性:生物个体发育的任何时期和任何部位的细胞的任一分子DNA，只要有DNA分子 的复制，都可能发生基因突变。 ?低频性:在自然状态下突变率很低。 ?不定向性:一个基因可朝不同方向形成多种突变 ?多害少利性:突变大多不利于生物的生长发育 ?可逆性: 正常型可以突变成突变型，突变型也可以突变成正常型。 二、基因重组: 1、基因重组的概念、实例: (1)概念: (2)实例:玫瑰冠鸡与豆冠鸡杂交实验观察下列图解回答: F2代为什么会出现亲代没有的胡桃冠和单冠呢, P: 玫瑰冠 豌豆冠 (RRpp ) ( rrPP) F 胡桃冠 胡桃冠 1 (RrPp) (RrPp) F 胡桃冠 玫瑰冠 豆冠 单冠 2 (R_P_ ) (R_pp) (rrP_ ) (rrpp) F的比例: __________ 3/4 1/4 1/4 3/4 ____________ 2 2、基因重组的来源: (1)自由组合:减数第一次分裂后期，____________________自由组合( (2)交叉互换:减数分裂四分体时期，___________________常常发生交换。 思考:基因型为RrPp(两对基因独立遗传)精原细胞可产生______种比例相等的精细胞， 分别是_____________________，它们是如何产生的, (3)基因重组的意义: 为生物变异提供极其丰富的来源，是生物多样性的的重要原因之一，对生物进化具有十 分重要的意义。 (4)与基因突变的关系: 基因重组是基因的重新组合，可产生新的____________不产生_____________，而基因 突变是碱基对的_____________，可产生新的_______________,从而出现新的基因型。 3、重组DNA技术 (1)概念:将从一个生物体内分离得到或仍合成的目的基因转入另一个生物体中，使后者获 得新的遗传性状或达所需要的技术。 (2)工具:基因的剪刀:DNA限制性内切酶;基因的针线:DNA连接酶; 基因的运输工具:载体 (3)过程:?提取目的基因 ?目的基因与运载体结合 ?将目的基因导入受体细胞 ?目的基因的检测与表达 三、染色体变异 1、染色体结构变异的类型 (1)缺失:染色体中的某一片段及其带有的基因一起丢失而一起的变异。 实例:人类第5号染色体部分缺失引起的猫叫综合症 (2)重复:染色体上增加了某一片段引起的变异。 实例:果蝇棒状眼的形成 (3)易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异。 实例:夜来香某些类型的变异 (4)倒位:染色体的某一片段位置颠倒引起的变异。 2、染色体数目的变异 (1)非整倍性变异:指在正常的染色体组中，丢失或增加了一条或几条完整的染色体。 实例:21三体综合症 结果:在大多数情况下，非整倍性变异是致死的，但对植物影响较小。 (2)整倍性变异 染色体组:细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生长发育 的全部遗传性息。(如人类的22条常染色体+X或Y性染色体) ?(一倍性变异:指体细胞之含有一个染色体组的变异。 特点:一倍体变异属于致死性变异，在自然环境中一般不能生存，也是不育的。 ?(多倍体变异:与正常的二倍体体细胞相比，具有更多染色体组的变异。 原因:自发产生，也可诱导产生，如低温、化学物质。 3、染色体变异在育种上的应用 (1)单倍体育种: ?单倍体植株的特点:植株弱小，高度不育。 ?人工获得单倍体的常用方法:花药离体培养 ?单倍体育种的过程: P 高杆抗病小麦(DDTT) × 矮杆抗病小麦(ddtt) F 高杆抗病小麦(DdTt) 1 减数分裂 花药 DT Dt dT dt 离体培养 ddtt ddTT 纯合体 DDTT DDtt 所需品种 ,、方法:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,、优点:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ?单倍体育种的优点及原因: 优点:明显缩短育种年限 原因:用这种方法获得的植株，不仅能够正常生殖与发育，而且每队染色体上成对的基因 都是纯和的，自交产生的后代不会发生性状分离。 (2)多倍体育种 ?多倍体植株的特点:茎干粗壮，叶片果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的 含量都有所增加。 ?人工诱导多倍体的方法:常用的方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。原理是当 秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导 致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目 加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体 植株。 ?多倍体育种过程:阅读教材P47积极思维 附表1 二倍体、多倍体和单倍体 二倍体 多倍体 单倍体 由受精卵发育而成的，体细胞中含体细胞中含有三个或三个以体细胞中含有本物种配 有两个染色体组的个体。 上染色体组的个体。 子染色体数目的个体。 几乎全部的动物和过半数的高等在植物中很常见，动物中极自然条件下偶尔出现。 植物。 少见。 茎杆粗壮，果实、种子较大，常见类型 植株弱小，高度不育。 糖类和蛋白质等含量高。 附表2 作物育种方式的比较 类型 杂交育种 人工诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 原理 基因重组 基因突变 染色体组成倍减少 染色体组成倍增加 将具有不同优用物理或化学的方用秋水仙素处理萌方法 良性状的两个花药的离体培养 法处理生物 发的种子或幼苗 亲本杂交 自交后代是纯合使优良性状集可提高变异频率，器官巨大，提高产主要优点 体，明显缩短育种中在一个个体 加速育种进程 量和质量 年限 附表3 基因重组、基因突变和染色体变异的比较 基因重组 基因突变 染色体变异 基因的分子结构发生基因的重新组合产生染色体组成倍增加或减少，或个了改变，产生了新的本质 新的基因型，使性状别染色体增加或减少，或染色体基因，出现了新的性重新组合 内部结构发生改变 状 减?四分体时期由于体细胞在有丝分裂中，染色体不个体发育的任何时期发生时四分体的非姐妹染色分离，出现多倍体;或减数分裂和任何细胞。DNA碱期及其单体的交叉互换和减时，偶然发生染色体不配对不分基对的增添、缺失或原因 ?后期非同源染色体离，分离延迟等原因产生染色体改变 的自由组合 数加倍的生殖细胞，形成多倍体 外界条件的剧变和内外界条件的剧变和内部因素的相条件 不同个体之间的杂交 部因素的相互作用 互作用 是生物变异和产生生利用单倍体育种和多倍体育种可生物变异的根本来物多样性的重要原因选育出优质、高产的新品种。利源，也是生物进化的之一。通过杂交育种，用个别染色体的增加或减少，还意义 重要因素之一。通过导致性状的重新组可进行基因定位研究和实施染色诱变育种可培育出新合，从而培育出新的体工程的研究，有针对性地选育品种 优良品种 动、植物新品种 巩固练习 1(以下情况下，属于染色体变异的是 ( ) ?唐氏综合征患者细胞中的第21号染色体有3条 ?姐妹染色体单体的分开 ?染色体数目增加或减少 ?染色单体部分缺失后而形成的精子 ?非同源染色体之间的自由组合 ?染色体上DNA碱基对的增添缺失 A(??? B(???? C(???? D(??? 2(某生物正常体细胞的染色体数目为8条，下图表示含有一个染色体组的细胞是 ( ) 3(下列关于染色体组的正确叙述是 ( ) A(染色体组内不存在同源染色体 B(染色体组只存在于生殖细胞中 C(染色体组只存在于体细胞中 D(染色体组在减数分裂过程中消失 ,(.由八倍体小黑麦的花粉培养而成的植物是 ( ) A(单倍体 B(二倍体 C(四倍体 D(八倍体 ,.有性生殖的生物其后代个体之间的性状总是有一定的差异，造成这些差异最主要的原因是 A.基因突变 B.基因重组 C.基因分离 D.染色体变异