生物的变异
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生物的变异. 北京四中:毕诗秀. 变异的种类. 不可遗传的变异. (改变). (改变). (改变). 表 现 型 = 基 因 型 + 环 境 条 件. 基因重组. 来源. 可遗传的变异. 基因突变. 染色体变异. 一、基因重组. a A. a A. A A. a a. A a. b b. B B. B B. b b. B b. 1 、基因重组类型:. ①非同源染色体上的非等位基因自由组合. ②同源染色体上的非姐妹染色体交叉互换.

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Presentation Transcript

生物的变异

北京四中:毕诗秀


变异的种类

不可遗传的变异

(改变)

(改变)

(改变)

表 现 型 = 基 因 型 + 环 境 条 件

基因重组

来源

可遗传的变异

基因突变

染色体变异



a A

a A

A A

a a

A a

b b

B B

B B

b b

B b

1、基因重组类型:

①非同源染色体上的非等位基因自由组合

②同源染色体上的非姐妹染色体交叉互换

③体外基因重组技术(转基因技术)


2、基因重组的概念:

控制不同性状的基因即非等位基因(如A和B或A和b等)重新组合

3、基因重组的意义:

基因重组为生物变异提供了丰富的来源,是生物多样性的来源之一,对进化有重要的意义


正常型红细胞与镰刀型红细胞(黑色人种发病率高)

二、基因突变

㈠基因突变的典型实例


正常的红细胞

异常的红细胞

CAT

CTT

正常

异常

GTA

GAA

GUA

GAA

碱基改变

血红蛋白

氨基酸

谷氨酸

缬氨酸

β-6位

mRNA

突变

DNA

镰刀型细胞贫血症分析


DNA

mRNA

氨基酸

天冬氨酸

缬氨酸

谷氨酸

天冬氨酸

㈡基因突变的类型

1. 碱基对的改变


DNA模板链

TAC CAT TAG GAT CCC ATT

异亮

起始

终止

插入C

DNA模板链

TAC CCA TTA GGA TCC CAT T

起始

天冬

多肽链

丢失T

DNA模板链

TAC CAT AGG ATC CCA TT

mRNA

AUG GUA UCC UAG GGU

起始

终止

mRNA

AUG GUA AUC CUA GGG UAA

多肽链

  • 2.碱基对的增添、缺失

mRNA

AUG GGU AAU CCU AGG GUA

多肽链


(三)基因突变的概念:

DNA分子中碱基对的增添、缺失(数量的改变)或改变(种类的改变),从而引起基因结构的改变。

是染色体上某一位点的基因改变

基因突变结果产生了其等位基因

┯┯┯┯┯ATAGCTATCG┷┷┷┷┷

(d1)

增添

┯┯┯AGCTCG┷┷┷

┯┯┯┯ATGCTACG┷┷┷┷

缺失

(d2)

┯┯┯┯ACGCTGCG┷┷┷┷

(D)

改变

(d3)



2、随机性


3、不定向性


结构

代谢

调节

结构蛋白

酶蛋白

激素蛋白

适应

性状

环境

蛋白质

基因

4、多害性

5、稀有性(自然突变率低)



(五)基因突变的意义:

生物变异的根本来源,为生物变异提供最初的原材料


(六)基因突变的应用—诱变育种

原理:基因突变

方法:利用物理因素(各种射线)或化学方法

特点:提高突变率,创造人类需要的变异类型,培育新品种

神州五号太空育种 巨型南瓜重逾300斤(图)

巨人南瓜亮相哈尔滨香坊公园


三、染色体变异

㈠染色体变异类型

5号染色体缺失

1、染色体结构变异

猫叫综合征患者


果蝇正常眼

果蝇棒眼

你能说出染色体结构的变异和基因突变的区别吗?



2 、染色体数目变异

非整倍数的变化—如21三体综合征

染色体数目的变化

整倍数的变化—多倍体、单倍体等

21-三体综合征



⑴产生的原因

减数第一次分裂时某对染色体不联会联会染色体不分离

减数第二次分裂时姐妹染色单体没有分向两极

⑵危害

细胞内个别染色体的增加或减少,会引起生物性状的改变甚至导致生物体死亡。

玉米和番茄体内如果缺少了一条染色体就不能成活;果蝇中少一条性染色体就会影响生育力,少一条或多一条常染色体就会导致果蝇死亡。


(二)染色体组及其倍性变化

1、染色体组

细胞中形态功能各异的一组非同源染色体

携带控制一种生物生长发育、遗传和变异的一套遗传信息

来源于同一个祖先种

2、二倍体和多倍体

⑴概念:

⑵多倍体的来源


有丝分裂过程

染色体加倍

二倍体

四倍体

杂交

三倍体

二倍体

减数分裂

过程异常

染色体数目加倍的配子

二倍体

结合

三倍体

染色体数目正常的配子

同源多倍体的来源

你能以三倍体香蕉的形成过程为例说明自然界中多倍体的成因吗?(假定最初的香蕉是二倍体)


一粒小麦

2n1=14

×

拟斯稗尔脱山羊草

2n2=14

n1+n2=14

杂种不育

染色体数目加倍

方穗山羊草

2n3=14

×

二粒小麦

2n1+2n2=28

n1+n2+ n3=21

染色体数目加倍

2(n1+n2+ n3)=42

普通小麦

异源六倍体

异源多倍体的来源

—种间杂交后杂种染色体数目加倍


多倍体草莓

多倍体桔梗

⑶多倍体的特点

器官增大

—茎秆粗壮、叶片果实大

抗逆性提高

代谢增强,营养成分含量高

结实率降低

发育稍有延迟

  • 大麦同源四倍体籽粒蛋白质含量比二倍体原种增加10-12%;

  • 玉米同源四倍体籽粒胡萝卜素含量比二倍体原种增加43%


⑷应用 —多倍体育种


三倍体无籽西瓜

秋水仙素

染色体加倍

二倍体西瓜幼苗

四倍体西瓜

杂交

三倍体西瓜植株

二倍体西瓜

秋水仙素

染色体加倍

二倍体花粉刺激

杂交

异源四倍体,不育

三倍体无籽西瓜的获得

八倍体小黑麦的培育过程

普通小麦(6n)

杂种(3n+n)

八倍体小黑麦(6n+2n)

黑麦(2n)

异源八倍体,可育

秋水仙素的作用?

抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,染色体数目加倍


减数分裂

减数分裂

单性生殖

单性生殖

3、单倍体

⑴概念:

体细胞含有本物种配子染色体数目的个体

来源于单性生殖

蜂王、工蜂和雄峰的染色体数目有何差异?其性别决定方式?

玉米 2n=20

普通小麦 6n=2(n1+n2+n3)=42

配子 n=10

配子 3n=n1+n2+n3=21

个体 n=10

个体 3n=n1+n2+n3=21

二倍体玉米的单倍体

普通小麦的单倍体


单性生殖

??

香蕉、无籽西瓜体细胞中含有3个染色体组叫做三倍体,而普通小麦的单倍体也含有3个染色体组,为什么不称作三倍体?

— 单倍体

来源

2个染色体组— 二倍体

受精卵或无性生殖

3个或3个以上染色体组— 多倍体


⑵特点:

弱小、高度不育

⑶应用—单倍体育种

秋水仙素

花药

离体培养

单倍体

可育的纯种

F1花粉

染色体加倍

水稻高茎对矮茎为显性(D-d),抗病对不抗病为显性(T-t),现有纯种的高茎抗病水稻和矮茎不抗病水稻,如何利用这两个亲本获得符合农业生产的水稻新品种(矮茎抗病)


×

P

P

DDTT

DDTT

ddtt

ddtt

×

F1

F1

DdTt

DdTt

自交

自交

花药

dt

Dt

dT

DT

F2

ddtt

D_T_

D_tt

ddT_

dt

Dt

dT

DT

单倍体

ddtt

后代不发生性状分离的留

种,如果后代发生性状分

离,则继续自交

纯合体

DDTT

DDtt

ddTT

淘汰

花药离体培养

秋水仙素处理

思考: 单倍体育种和杂交育种比较,有何优势?


1:大丽花的红色(C)对白色(c)为显性。一株杂合的大丽花植株有许多分枝,其中有一个分枝上全部开白花。这可能是哪个部位的基因突变造成的?

A 一个花芽的某些细胞 B 早期的一个叶芽细胞

C 杂合植株产生的性细胞 D 幼苗期的顶芽细胞


1:大丽花的红色(C)对白色(c)为显性。一株杂合的大丽花植株有许多分枝,其中有一个分枝上全部开白花。这可能是哪个部位的基因突变造成的?

A 一个花芽的某些细胞 B 早期的一个叶芽细胞

C 杂合植株产生的性细胞 D 幼苗期的顶芽细胞

解析:杂合植株的基因型为Cc,正常情况下应该开红花,但其中一个分枝上全开白花,说明该分枝的基因型为cc ,可以推测形成该植株的早期叶芽发生突变,经过有丝分裂形成的该枝条的所有细胞的基因型为cc,在该枝条上形成的花芽的基因型也为cc,所以全部开白花。答案:B

思考:

如果是某一个枝条上的一朵花为白花呢?

如果是某一朵有几个花瓣是白色的呢?

某一个花芽发生基因突变

某花芽的某些细胞基因突变


  • 2:自然界中,一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下

  • 正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

  • 突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

  • 突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

  • 突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸

  • 根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是

  • A 突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添

  • B 突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添

  • C 突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添

  • D 突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添


  • 2:自然界中,一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下

  • 正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

  • 突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

  • 突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

  • 突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸

碱基种类的改变-----性状没有改变

碱基种类的改变

碱基数量的改变

答案: A


此位置之后氨基酸的种类均发生变化

增添非3的倍数

增添3个或3的倍数

增添若干个碱基

改变

该位点控制的氨基酸可能发生改变

增添几个氨基酸,前后氨基酸序列都不会发生变化

该处以后的氨基酸有可能改变


  • 3: 在一个自交繁殖的植物种群中,发现一种突变性状,具此性状的个体连续繁殖两代后,又有37.5%的性状回复到原有性状。原有性状的突变是由于

  • A 隐性基因突变为显性基因

  • B 突变的基因与原基因无显隐性关系

  • C 显性基因突变为隐性基因

  • D 突变的基因与原基因没有等位关系


  • 解析: 在一个自交繁殖的植物种群中,发现一种突变性状,

  • 具此性状的个体连续繁殖两代后,又有37.5%的性状回复到原有性状。

该种群个体为纯合体

发生性状分离,说明具有该性状的个体是杂合体,基因型为Aa,而原个体为纯合体,如果原来是AA,这突变成Aa,性状是无法显现的,由此推断原个体的基因型为aa,即a基因突变成A基因

答案:A


4

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

d

b

c

a

3

1 2 4 5

1 2 4 5

例4:某些类型的染色体结构和数目的变异,可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图,它们依次属于

A 三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失

B 三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加

C 三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失

D 染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体


P

DDTT

高杆抗病

×

ddtt

矮杆不抗病

F1

DdTt

D-T-

淘汰

D-tt

淘汰

ddtt

淘汰

dt

Dt

ddT-

单倍体植物

DDTT

B

A

例5:现有两种纯种小麦,一种性状是高杆(D)、抗锈病(T);另一种性状是矮秆(d)、易染锈病(t)(两对基因独立遗传)。育种专家提出了如图A和B所示的两种育种方法,来获得小麦新品种。请根据下图回答问题:


  • ⑴如果要缩短育种年限,应该选择的育种方法是⑴如果要缩短育种年限,应该选择的育种方法是(选择A或B)。

  • ⑵图中⑥所示的植株是依据原理获得的。

  • ⑶图中①和④植株的基因组成分别是和。

  • ⑷Ⅱ过程中,D和d的分离发生在;

  • Ⅲ过程中,常采用的方法是;

  • Ⅳ过程常用的化学药剂是。

  • ⑸Ⅴ过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占抗倒伏抗锈病植株的比例为。

  • ⑹从Ⅴ过程中选出抗倒伏抗锈病的植株连续自交2代,获得能稳定遗传的抗倒伏抗锈病的植株占子二代植株中的比例为。

  • ⑺如果将方法 A中获得的③和⑤植株杂交,得到F1代后自交,则后代基因型及比例为。


  • 答案:⑴如果要缩短育种年限,应该选择的育种方法是

  • ⑴A;

  • ⑵基因重组;

  • ⑶DT;ddTT;

  • ⑷减数第一次分裂;花药离体培养;秋水仙素;

  • ⑸1/3;

  • ⑹7/12;

  • ⑺DDtt:Ddtt:ddtt=1:2:1


谢谢!晚安!⑴如果要缩短育种年限,应该选择的育种方法是