第四章 生物的变异.ppt

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1、第四章 生物的变异,变异,染色体畸变,基因重组,可遗传变异,不可遗传变异,基因突变,数目变异：整倍体变异、非整倍体变异,结构变异：缺失、重复、倒位、易位,形态突变、生化突变、致死突变,同义突变、错义突变、无义突变,自然突变、人工诱变,(可用显微镜下观察),自由组合,交叉互换,人为：转基因,(生物进化的原料),一、变异类型及实例整理,基因重组 基因突变（1）形态突变：果蝇的红眼白眼（2）致死突变：人类的镰刀型贫血症（3）生化突变：人类的苯丙酮尿症 染色体畸变（1）染色体结构变异猫叫综合征：第五条染色体的部分缺失果蝇的复眼（棒眼）：X染色体的某个区段重复（2）染色体数目变异特纳氏综合征（45，XO

2、）：先天愚型（唐氏综合征）（47，21）葛莱弗德氏综合征（47，XXY）,判一判,1.有丝分裂、减数分裂、细胞分化过程中都能发生基因重组 2.受精作用时，来自雌雄配子的基因集中在受精卵中，这就是基因重组 3.Aa个体杂交时，后代出现性状分离现象，这是基因重组的结果 4.基因重组可以导致新基因型的产生，基因突变可以导致新基因的产生。 5.病毒的变异来源：基因重组、基因突变、染色体畸变 6.细菌的变异来源：基因重组、基因突变、染色体畸变 7.基因型为AAa的个体是三倍体，基因型为AAB的个体没有完整的染色体组 9.由配子直接发育而成的个体都叫单倍体，单倍体就是一倍体 10.一个染色体组中肯定没有同

3、源染色体，单倍体的体细胞中没有同源染色体 11.二倍体和四倍体杂交可以产生三倍体，三倍体和三倍体杂交可以产生三倍体,一、基因重组,1、概念:,在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。,2、类型:,基因的自由组合:,基因的交叉互换:,非同源染色体上的非等位基因的 自由组合,同源染色体上的非姐妹染色单体之间 发生局部互换.,减前期,减后期,3.发生时期：,有性生殖减数分裂过程中,非常丰富。,重组DNA技术：,人为地把需要的基因组合在一起,1、基因突变的概念：P77,DNA分子中发生碱基对的 、 和，而引起的 的改变。,缺失,增加,替换,基因结构,

4、一、基因重组,二、基因突变, , , , ,（D）,（d1）,（d2）,（d3）,注意：一个基因发生基因突变，只能变成它的等位基因，基因数目不变,结合蓝 皮P114-思考讨论1,1.概念：P77 2.结果： 3.特点： 4.诱变因素,一、基因重组,二、基因突变,1.概念：P77 2.结果： 3.特点： 4.诱变因素,一、基因重组,二、基因突变,三、染色体畸变 1.染色体结构变异 2.染色体数目变异,缺失,重复、缺失,倒位,易位,染色体结构变异,缺失,构成一个染色体组的条件 （1）一个染色体组中不含同源染色体 （2）所有染色体的形态结构、功能各不相同 （3）含有控制该生物生长发育的全套遗传信息,

5、1.根据染色体结构图和基因型，判断染色体组数,2.根据细胞分裂图判断染色体组数,b,B,a,A,细胞的基因型为AAaaBBbb,有几个染色体组？,有丝分裂 后期,二倍体,中期,前期,四倍体,二倍体,二倍体,一倍体,后期,有丝分裂中期,图形辨析,二倍体、多倍体和单倍体的比较,比较基因突变、基因重组、染色体畸变,基因分子结构变化，产生新基因 （碱基替换|增加|缺失）,并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合,细胞分裂间期，DNA复制过程中,减后期：非同源染色体上的非等位基因自由组合 减前期：交叉互换,突变频率低,类型多，出现频率高,变异的根本来源,变异的主要来源,不可见,不可见,任何生物

6、均可发生,真核生物有性生殖产生配子时在核遗传中发生,真核生物核遗传中发生,体细胞在有丝分裂时，染色体不分离形成加倍的核；或减数分裂时，偶然发生染色体配对不分离、分离或延迟等,自然状态下变异频率较低,对生物进化具有一定的意义,可见,染色体组成倍增减，或个别染色体增减，或内部结构发生改变,基因重组,基因突变 染色体畸变,染色体数目变异,染色体数目变异,杂交选择纯合化,用物理或化学方法处理生物,花药离体培养单倍体秋水仙素处理(幼苗)纯种,秋水仙素处理(萌发的种子或幼苗),使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上,提高变异频率，加速育种时程，大幅度改良某些性状,有利变异少，需大量处理供试材料,明显缩短

7、育种年限，育种时间较短。,技术复杂，需与杂交育种配合,各种器官大、营养成分高、抗性强,与杂交育种配合；获得的新品种发育延迟,育种时间最长,基因重组,剪切 拼接 导入 筛选表达,人为增加变异范围，实现种间遗传物质的交换，克服远缘杂交不亲和,技术复杂，安全性问题,三、进化的五句重要的话,可遗传变异是自然选择的前提 自然选择是生物进化的一个重要的动力机制 任何一种生物现存基因都是长期自然选择和适应的结果 生殖隔离的出现是新物种形成的标志 种群基因频率的改变是生物进化的标志,例：芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因（H和h，G和g）控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种（HHG

8、G）的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁（2n）及大量花粉（n）等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是：,A.、两过程均需要植物激素来诱导细胞分化 B.与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株 C.图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株（HHGG）的效率最高 D.F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会,1.生物的变异(1)不遗传的变异(2)可遗传的变异,由环境条件的改变引起,不涉及遗传物质的变化,只限于当代的表现型改变,基因重组 基因突变 染色体畸变,交叉互换,二、基因突变的机理,缺失,（正常）,替换,增添,A,a1,a2,a3,基因突变易

9、错点分析,B与b的根本区别是? 染色体上某一位置的基因可以向不同的方向突变成它的等位基因?对吗? 基因突变一定是显性基因突变成隐性基因,或者是隐性基因突变成显成基因?对吗? 由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？ 基因突变都会遗传给后代吗？,染色体结构变异,易位：,A B C,染色体组、染色体组型 单倍体、二倍体、多倍体区分 异常个体或配子产生的原因分析,染色体数目变异,2、染色体组数量的判断,（1）根据细胞图中同源染色体的条数判断细胞中有几条同源染色体就的几个染色体组,A B C D,1、构成一个染色体组的条件 （1）一个染色体组中不含同源染色体 （2）所有染色体的形态结构、功能各不

10、相同 （3）含有控制该生物生长发育的全套遗传信息,减数分裂,有丝分裂,（2）根据基因型判断控制同一性状基因出现几次，一般含几个染色体组,（3）根据染色体数与染色体形态数的比值判断,已知某生物体细胞中有48条染色体，共有8种染色体形态，问该生物有几个染色体组？,b,B,a,A,细胞的基因型为AAaaBBbb,有几个染色体组？,二倍体：,多倍体：,二倍体和多倍体,三倍体、四倍体,例如：人、果蝇、玉米等大多数生物,例如：香蕉、马铃薯,由受精卵发育而成的，体细胞中有两个染色体组的个体。,由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。,5、单倍体,（1）概念：,体细胞中含有本物种配子染

11、色体数目的个体,（2）单倍体植株特点,弱小，且高度不育,（3）单倍体育种：,明显缩短育种年限,蜜蜂中，雌蜂是由受精卵发育而来，体细胞中有两个染色体组，而雄蜂由没有受精的卵细胞发育而来，体细胞中只有一个染色体组，这种性别的决定方式，不是看某一条或两条染色体，而是看染色体组的数目。,有丝分裂 后期,二倍体,中期,前期,四倍体,二倍体,二倍体,一倍体,后期,有丝分裂中期,图形辨析,发育过程,二倍体、多倍体和单倍体的比较,a、二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组。,请判断：,b、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。,

12、c、单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组,d、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体,1.生物体称单倍体还是几倍体，关键看什么？,发育起点：单倍体（配子），几倍体（受精卵）,2.一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？,一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。,例1：基因型为Aa的个体,在进行减数分裂时,产生了异常的配子, 请解释原因。,(2)产生了Aa的配子,(1)产生了基因型为aa的配子,异常个体或配子产生的原因分析,减数第一次分裂的后期,同源染色体没有分离,减数第二次分裂的后期,着丝粒分裂后形成的两条染色体没有分离,XBX_,例2：一对表现型正常的夫妇，生育一个色盲(

13、XXY) 的儿子。请解释可能原因。,原因：母亲在减数分裂后期时姐妹染色单体形成的两条子染色体移向同一极，产生了异常的卵细胞XbXb。,配子,Y,解题步骤：,b,XBY,基因重组,基因突变 染色体畸变,染色体畸变（成倍减少）,染色体畸变（成倍增加）,杂交选择纯合化,用物理或化学方法处理生物,花药离体培养单倍体秋水仙素处理(幼苗)纯种,秋水仙素处理(萌发的种子或幼苗),使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上,提高变异频率，加速育种时程，大幅度改良某些性状,有利变异少，需大量处理供试材料,明显缩短育种年限，育种时间较短。,技术复杂，需与杂交育种配合,各种器官大、营养成分高、抗性强,与杂交育种配合；

14、获得的新品种发育延迟,育种时间最长,基因重组,剪切 拼接 导入 筛选表达,人为增加变异范围，实现种间遗传物质的交换，克服远缘杂交不亲和,技术复杂，安全性问题,染色体变异,个别增减,染色体组,二倍体,概念,特点,应用,成因,概念,特征,多倍体,单倍体,分类,数目 变异,成倍 增减,缺失、重复、倒位、易位,结构变异 ：,结构变异 ：,1、认真分析下图的对照图，从A、B、C、D中确认出表示含一个染色体组的细胞，是图中的,如何从图形、基因型中识别二倍体或多倍体？,2.韭菜体细胞中的32条染色体具有8种各不相 同的形态，韭菜是： A单倍体 B二倍体C四倍体 D八倍体,讨论：有两个不同向日葵品种，一个是粒

15、大、含油少的品种（BBEE），另一个是粒小、含油多的品种（ bbee）。如何才能培育出一个既粒大油多的新品种，并且新品种的性状能稳定遗传。（粒大小用B、b表示，油多少用E、e表示）,粒大、含油少,粒小、含油多,粒大、含油少,BBEE,bbee,一、杂交育种,BbEe,1/3BBee,1,2,3,P:,粒大含油多,汰,选出,一、杂交育种,1、概念,利用基因重组的原理，有目的的将两个或多个品种的优良性状组合在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。,3、方法：,纯种,2、原理,基因重组,纯合化,培育纯合子：,培育隐性纯合子：,选取双亲,杂交,子一代,自交,子二代,选出符合要求的个体,培育显性纯合

16、子：,选取双亲,杂交,子一代,自交,子二代,选出符合要求的个体,自交,子三代,选出稳定遗传的个体,培育杂合子品种：,原理：,利用F1的优良性状，并不要求遗传上 的稳定，将杂种一代作为种子直接利用。,过程：,选取双亲，杂交，得到子一代。,提醒：,1.若生物以有性生殖繁殖后代，必须选育出 优良性状的纯种，以免后代发生性状分离。,2.若生物以无性生殖繁殖后代，如甘薯、马铃薯 等，只要通过杂交得到具有该优良性状的个体即 可。不必纯合化。,优点：,缺点:,育种时间长。,育种的目的性强，使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上 。,5、杂交育种的优缺点,讨论：杂交育种的优点是很明显的，但在实际操作中会遇到

17、不少困难。请从杂交后代可能出现的各种类型，及育种的时间等方面，分析杂交育种方法对不足。,只应用于进行有性生殖的同种植物或动物。,二、诱变育种,1概念,利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。,4意义：,创造动植物、微生物新品种,2、方法：,辐射诱变、化学诱变,3、原理：,基因突变和染色体变异,5、诱变育种的优缺点,讨论：与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？,优点：可以提高突变频率，在短时间内获得更多的优良变异类型。,缺点：变异方向不定，有利变异少，需大量处理供试材料,提高变异频率，能产生多种多样对新类型，为育种创造出丰富对原材料。 能在较短的时间内有效对改良生物品种

18、的某些性状。 改良作物品质，增强抗逆性。,三、单倍体育种,1、单倍体植株特点：,弱小，且高度不育,2、概念：用单倍体做中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法。,3、过程：,二倍体植株（杂合子）,花药离体培养,单倍体植株,二倍体植株（纯合子）,人工诱导染色体加倍,4、单倍体育种的特点： 明显缩短育种年限。能排除显隐性干扰，提高效率. 5、原理：染色体畸变,AAbb 宽、不抗,aaBB 窄、抗,AaBb 宽、抗,花药离体培养,AB,Ab,aB,ab,人工诱导染色体加倍,AABB 宽、抗,AAbb,aaBB,aabb,F1,单倍体,四、多倍体育种,1.方法,低温处理,用秋水仙素处理,方法,原

19、理:染色体畸变,2.应用,Q：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,人工诱导多倍体的产生,单击返回,五、转基因技术,1、概念：,2、原理：,3、特点：,4、转基因食品的安全性,结果：定向改造生物的性状，获得人类所需要的品种。,规律：,依据不同的育种要求，选择不同的育种方法，设计实验程序：,1.将两亲本的不同优良性状集中在一个个体中，可利用杂交育种。,2.要求快速育种，首先运用杂交育种，然后运用单倍体育种快速获得所需纯合子。,3.要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可用诱变育种。,4.要求提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。,5.要求定向改变生物性状，采用基因工程育种。,6.用秋水仙素处理植物时：若处理对象是单倍体植株，为单 倍体育种；若处理对象是正常植株，为多倍体育种。,