第一課時(shí),基因突變、基因重組和染色體變異,生物界中的變異現(xiàn)象,什么叫“生物的變異”？,生物體親代和子代之間以及子代個(gè)體之間性狀的差異性。,表現(xiàn)型,基因型,環(huán)境,不遺傳的變異,（改變）,（改變）,（改變）,（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）,(遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）,可遺傳的變異,一、基因突變,1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的_、_和_，而引起的的改變。,增添,缺失,替換,基因結(jié)構(gòu),增添,缺失,替換,基因突變是否改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量和位置？,3、時(shí)間：,2、結(jié)果：,產(chǎn)生新的等位基因,主要在DNA復(fù)制時(shí)期,如有絲分裂間期和減間期,（1）真核生物（)；（2）原核生物（）；（3）病毒（）。,有絲分裂、減數(shù)分裂、無(wú)絲分裂,二分裂,增殖,物理因素：,化學(xué)因素：,生物因素：,紫外線,X射線,其它各種輻射,亞硝酸堿基類(lèi)似物苯環(huán)類(lèi)似物,復(fù)制偶發(fā)錯(cuò)誤堿基組成改變,內(nèi)部因素：,外部因素,引起基因突變的因素,4基因突變的原因,病毒,普遍性:隨機(jī)性:低頻性:多害少利性：,5基因突變的特點(diǎn),生物界中廣泛存在,個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位,自然界突變率很低：10510-8,有害的基因突變,畸形的雛鴨,人類(lèi)的多指,人類(lèi)的并指,鐮刀形紅細(xì)胞,普遍性:隨機(jī)性:低頻性:多害少利性：不定向性：,5基因突變的特點(diǎn),生物界中廣泛存在,個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位,自然界突變率很低：10510-8,多數(shù)有害,少數(shù)有利,基因突變還有何特點(diǎn)？,灰老鼠,黑老鼠,黃老鼠,普遍性:隨機(jī)性:低頻性:多害少利性：不定向性：,5基因突變的特點(diǎn),生物界中廣泛存在,個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位,自然界突變率很低：10510-8,Aa1或Aa2,多數(shù)有害,少數(shù)有利,6.基因突變的意義,基因,突變,新基因(等位基因),基因型(改變),表現(xiàn)型(改變),產(chǎn)生新基因生物變異的根本來(lái)源生物進(jìn)化的原始材料,知識(shí)點(diǎn)一表格,化學(xué)因素：有亞硝酸、硫酸二乙酯等。,（2）人工誘導(dǎo)基因突變常用方法：,物理因素：包括X射線、紫外線、激光等；,生物因素：病毒、細(xì)菌等。,7、基因突變的應(yīng)用,人工誘變育種,（1）原理：,運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素提高突變率,誘發(fā)基因突變,獲得優(yōu)良品種.,高產(chǎn)大豆高產(chǎn)青霉菌株,有利的基因突變,有利的基因突變,（4）誘變意義:,是創(chuàng)造動(dòng)、植物新品種和微生物新類(lèi)型的重要方法,成功率低,有利變異個(gè)體往往不多，處理的材料量大（育種規(guī)模大）誘變的各種因素都是致癌因素，如有泄漏將造成人體傷害或環(huán)境污染,(2)優(yōu)點(diǎn)：,提高突變率，創(chuàng)造新類(lèi)型，縮短育種周期,大幅度改良某些性狀,(3)缺點(diǎn):,性狀表現(xiàn)是遺傳基因和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，在某些環(huán)境條件下，改變了的基因可能并不會(huì)在性狀上表現(xiàn)出來(lái)。,1、基因突變一定會(huì)引發(fā)性狀的改變嗎？,突變后的密碼子與原來(lái)的密碼子決定同一種氨基酸。該堿基位于基因的非編碼序列(內(nèi)含子和非編碼區(qū))隱性突變,易錯(cuò)必明,不一定,由于某些性狀由多基因決定，某基因的改變了，但共同作用于此性狀的其他基因未改變，其性狀可能也不改變。,DNA,異亮氨酸,異亮氨酸,mRNA,探究堿基對(duì)改變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？,探究堿基對(duì)增添、缺失和替換對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響最小的是？,原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個(gè)堿基對(duì)。在插入位點(diǎn)的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對(duì)其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最小()A置換單個(gè)堿基對(duì)B增加4個(gè)堿基對(duì)C缺失3個(gè)堿基對(duì)D缺失4個(gè)堿基對(duì),2、基因突變是否一定傳遞給子代？,(1)如果基因突變發(fā)生在有絲分裂過(guò)程中，一般不遺傳，但有些植物可以通過(guò)傳遞給后代。,(2)如果基因突變發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中，可以通過(guò)配子傳遞給后代。,(3)無(wú)絲分裂、原核生物的二分裂、病毒遺傳物質(zhì)復(fù)制時(shí)均可發(fā)生基因突變,(4)基因突變不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量和位置，只改變其基因結(jié)構(gòu)。,(5)自然狀態(tài)下病毒和原核生物的變異方式僅基因突變。,無(wú)性生殖,“一母生九仔，連母十個(gè)樣”這種差異怎么造成的？,二、基因重組,在生物進(jìn)行生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的。,1、基因重組的概念,有性,重新組合,真核,2、基因重組類(lèi)型和發(fā)生時(shí)期,減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期）：染色體上的染色單體之間的交叉互換，導(dǎo)致染色體上基因的重新組合。,減數(shù)第一次分裂后期：染色體自由組合，導(dǎo)致上的基因自由組合。,DNA分子重組技術(shù)。,同源,非姐妹,非同源染色體,同源,非等位,非等位,非同源,減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期）同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換,同源染色體上非等位基因之間的重新組合,減數(shù)第一次分裂后期,A,a,b,B,A,a,B,b,Ab和aB,AB和ab,2、基因重組類(lèi)型和發(fā)生時(shí)期,非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上的非等位基因自由組合,DNA分子重組技術(shù),目的基因經(jīng)過(guò)運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，導(dǎo)致受體細(xì)胞中基因重組。,目的基因,3.基因重組的理解,通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的基因重組,為生物變異提供了極其豐富的來(lái)源.這是形成的重要原因之一,對(duì)于生物進(jìn)化具有十分重要的意義.,3、基因重組的意義,生物多樣性,肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化及病毒遺傳物質(zhì)的整合也屬于基因重組。,基因重組產(chǎn)生了新的基因型，但未改變基因的“質(zhì)”和“量”。,基因重組是真核生物有性生殖過(guò)程中產(chǎn)生可遺傳變異的最重要來(lái)源，是形成生物多樣性的重要原因。,基因重組只能發(fā)生在進(jìn)行有性生殖的同種生物之間；在減數(shù)分裂過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，而不是在精子與卵細(xì)胞的結(jié)合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。,自然狀態(tài)下，原核生物不發(fā)生基因重組。,特別提醒,基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。,不同基因的重新組合。,細(xì)胞分裂間期由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對(duì)的替換、缺失或增添,減數(shù)第一次分裂前期的四分體時(shí)期的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合。,外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。,有性生殖過(guò)程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞。,新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源,是生物進(jìn)化的原始材料。,是生物變異的重要來(lái)源，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要的意義,突變頻率低，但普遍存在,有性生殖中非常普遍,產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新性狀。,不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合。,(一)染色體結(jié)構(gòu)變異,(二)染色體數(shù)目變異,(三)染色體變異在育種中的應(yīng)用,三、染色體變異,染色體的某一片段缺失,消失,1、缺失,(一)染色體結(jié)構(gòu)變異,如：貓叫綜合癥,貓叫綜合癥,癥狀：患兒哭聲輕，音調(diào)高，很像貓叫。兩眼距離較遠(yuǎn)，耳位低下，生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，存在著嚴(yán)重的智力障礙。,病因：5號(hào)染色體部分缺失,染色體中增加某一片段,重復(fù),、重復(fù),(一)染色體結(jié)構(gòu)變異,果蠅的卵圓眼和棒狀眼,野生型：卵圓眼,變異型：棒狀眼,染色體的某一片段位置顛倒180,3、倒位,顛倒,(一)染色體結(jié)構(gòu)變異,染色體的某一片段移接到另一條染色體上,4、易位,移接,(一)染色體結(jié)構(gòu)變異,非同源,易位與交叉互換的區(qū)別,相互易位發(fā)生在之間，交叉互換發(fā)生在之間。相互易位可以發(fā)生在分裂和分裂中，交叉互換發(fā)生在分裂時(shí)。相互易位在光學(xué)顯微鏡下，交叉互換一般在光學(xué)顯微鏡下。,非同源染色體,同源染色體的非姐妹染色單體,有絲,減數(shù),減數(shù),可見(jiàn),不可見(jiàn),核心突破,缺失,重復(fù),倒位,易位,染色體結(jié)構(gòu)的變異導(dǎo)致生物變異的原因是什么？,基因數(shù)目改變,基因位置改變,(一)染色體結(jié)構(gòu)變異,概念：,（二）染色體數(shù)目的變異：,非整組變異：,類(lèi)型,指細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的增添或缺失。,整組變異：,細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少；,細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍的增加或減少。,概念：細(xì)胞內(nèi)某一號(hào)或幾號(hào)染色體的數(shù)量增多或減少。后果：因?yàn)槿旧w上的基因能控制蛋白質(zhì)的合成，某號(hào)染色體增多或減少后將導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)的增多或減少，從而導(dǎo)致新陳代謝的嚴(yán)重紊亂，造成細(xì)胞死亡或嚴(yán)重的功能缺陷。,正常,增多,減少,（一）非整組變異,唐氏癥起因與染色體數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤,智障“天才”舟舟,病因：常染色體變異,比正常人多了一條21號(hào)染色,舟舟是一個(gè)先天智力障礙(三體綜合癥)患者,例：21三體綜合征(如圖，又稱(chēng)先天性愚型或唐氏綜合癥)是由于患者細(xì)胞內(nèi)多了一條21號(hào)染色體造成的?；颊哐坶g寬、眼角上斜、口常半張，身體發(fā)育緩慢、智力極度低下，許多在10歲前夭折。,性腺發(fā)育不良（特納氏綜合癥）,單體（2n-1),此外，17號(hào)及14號(hào)染色體增多一條的患者生理和智力都嚴(yán)重不正常。人類(lèi)其它染色體數(shù)目發(fā)生變化的病例極少發(fā)現(xiàn)，很可能這些染色體數(shù)目改變是致死的！,概念：體細(xì)胞內(nèi)染色體組增多或減少。后果：在植物及低等動(dòng)物中比較常見(jiàn)，由于基因控制的蛋白質(zhì)成比例增多或減少，一般對(duì)生存沒(méi)有顯著影響。在高等植物，染色體組增多的植株一般具有大型性，各器官粗大，成熟推遲；染色體組減少的植株則生長(zhǎng)瘦弱。,（二）整組變異,請(qǐng)思考：,1:果蠅體細(xì)胞有幾條染色體？,8條,2:號(hào)和號(hào)染色體是什么關(guān)系?號(hào)和號(hào)呢?,同源染色體,非同源染色體,3:雄果蠅的體細(xì)胞中共有哪幾對(duì)同源染色體?,和、和、和、X和Y,XY,特點(diǎn)：(1)它們?cè)谛螒B(tài)和功能上_(2)攜帶著控制一種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全部遺傳信息。我們把這樣一組染色體叫做一個(gè)染色體組。（形狀、大小各不相同的一組染色體),各不相同,1、染色體組,雄果蠅的精子中含有一組非同源染色體。,果蠅,細(xì)胞中的一組_染色體，它們?cè)赺和_上各不相同，但是攜帶著控制生物生長(zhǎng)發(fā)育的_，這樣的一組染色體，叫做一個(gè)染色體組。,（1）染色體組的概念,非同源,形態(tài),功能,全部信息,據(jù)“染色體形態(tài)”判斷細(xì)胞內(nèi)同種形態(tài)染色體有幾條就含幾個(gè)染色體組,（2）染色體組的確認(rèn)方法,3個(gè),4個(gè),1個(gè),4個(gè),據(jù)“基因型”判斷控制同一性狀的基因有幾個(gè)就含幾個(gè)染色體組,AAaa,AABBDD,Aaa,ABCD,四個(gè)染色體組,兩個(gè)染色體組,三個(gè)染色體組,一個(gè)染色體組,（2）染色體組的確認(rèn)方法,據(jù)“染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)”值比值是幾，即含幾個(gè)染色體組。如：果蠅,8條/4種形態(tài)=2個(gè)染色體組,（2）染色體組的確認(rèn)方法,例如：人、果蠅、玉米等。,自然界中，幾乎全部的動(dòng)物和過(guò)半數(shù)的高等植物都是二倍體。,2、二倍體和多倍體,由發(fā)育而成的，體細(xì)胞中含有染色體組的個(gè)體。,二倍體：,受精卵,兩個(gè),例如：香蕉（三倍體）、馬鈴薯（四倍體）等。,由發(fā)育而成的，體細(xì)胞中含有染色體組的個(gè)體。,多倍體：,受精卵,多個(gè),2、二倍體和多倍體,多倍體植株的特點(diǎn)：,2.莖桿粗壯，葉片、果實(shí)和種子都一般比較大；糖類(lèi)、蛋白質(zhì)等含量增高.,3.但發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低。,1.多倍體在植物中廣泛存在，而在動(dòng)物中則較少見(jiàn),凡是不以種子為收獲目標(biāo)的植物都可以考慮進(jìn)行多倍體育種。,（1）人工誘導(dǎo)多倍體的形成：,常用方法有哪些？,低溫和秋水仙素處理法,（2）秋水仙素處理法的具體做法是什么？原理又是什么？,方法：用秋水仙素處理_或_。原理：當(dāng)秋水仙素作用于正在_的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制_的形成，導(dǎo)致_不能_，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體_。染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行_分裂，將來(lái)就可能發(fā)育成_植株。,萌發(fā)的種子,幼苗,分裂,紡錘體,染色體,移向兩極,數(shù)目加倍,有絲,多倍體,多倍體植株的特點(diǎn)和形成,多倍體育種方法,萌發(fā)的種子或幼苗,染色體數(shù)目加倍,秋水仙素或低溫處理,多倍體植株,發(fā)育,細(xì)胞融合也可得到多倍體,如二倍體如何培育得到三倍體植株？,染色體復(fù)制,人工誘導(dǎo)多倍體的原理：,著絲點(diǎn)分裂,無(wú)紡錘絲牽引，染色體數(shù)加倍,低溫、適宜濃度的秋水仙素能在不影響細(xì)胞活力的條件下抑制紡錘體形成。導(dǎo)致染色體復(fù)制且著絲點(diǎn)分裂后不能分配到兩個(gè)細(xì)胞中，從而使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍。,萬(wàn)山之母-帕米爾高原,據(jù)統(tǒng)計(jì),帕米爾高原上的植物65%以上是多倍體。,由發(fā)育而成的個(gè)體。,定義：,配子,3、單倍體,單倍體植株特點(diǎn)：,弱小，且高度不育,Q：一個(gè)染色體組生物一定是單倍體嗎？單倍體一定只有一個(gè)染色體組嗎？,二倍體西瓜幼苗,二倍體西瓜幼苗,秋水仙素處理,二倍體西瓜植株,四倍體西瓜植株,自然長(zhǎng)成,四倍體植株上結(jié)的果實(shí)：胚、胚乳、種皮和果皮各有幾個(gè)染色體組？,無(wú)籽西瓜,4n,4n,2個(gè)2n,2n,二倍體植株的花粉(n),+花粉(n),受精極核,(5n),+花粉(n),受精卵,(3n),胚,胚乳,種皮,果皮,(5n),(3n),4n,4n,二倍體西瓜幼苗,二倍體西瓜幼苗,秋水仙素處理,二倍體西瓜植株,四倍體西瓜植株,三倍體西瓜種子,自然長(zhǎng)成,四倍體植株上結(jié)的果實(shí)：胚、胚乳、種皮和果皮各有幾個(gè)染色體組？,胚乳,種皮,果皮,胚,受精極核,珠被,子房壁,受精卵,5n,4n,4n,3n,5n,4n,4n,3n,種子,果實(shí),無(wú)籽西瓜,二倍體西瓜幼苗,二倍體西瓜幼苗,秋水仙素處理,二倍體西瓜植株,四倍體西瓜植株,聯(lián)會(huì)紊亂,三倍體西瓜種子,無(wú)子西瓜,自然長(zhǎng)成,二倍體西瓜植株,第一年,第二年,無(wú)籽西瓜,在人工去雄的番茄花的雌蕊柱頭上，涂抹一定濃度的生長(zhǎng)素類(lèi)似物，可以得到無(wú)子番茄。下列有關(guān)無(wú)子番茄和無(wú)子西瓜的敘述，正確的是（）A無(wú)子番茄性狀能遺傳B若取無(wú)子番茄植株進(jìn)行無(wú)性繁殖，長(zhǎng)成的植株所結(jié)果實(shí)中有種子C無(wú)子西瓜進(jìn)行無(wú)性繁殖，長(zhǎng)成的植株所結(jié)果實(shí)中有種子D若取無(wú)子西瓜進(jìn)行無(wú)性繁殖，長(zhǎng)成的植株子房壁細(xì)胞含有四個(gè)染色體組,B,YR,yR,Yr,yr,黃色圓粒（YyRr）,花藥,（配子）,單倍體植株,正常二倍體,（純合體）,YYRR,yyRR,YYrr,yyrr,黃圓,綠圓,黃皺,綠皺,秋水仙素誘導(dǎo)加倍,YR,yR,Yr,yr,花藥離體培養(yǎng),單倍體育種,現(xiàn)有以下兩種類(lèi)型水稻：高稈抗?。ˋABB），矮稈不抗病（aabb）。如何得到矮稈抗病的新品種。,第一年,第二年,第三年,第四年,若從播種到收獲種子需要一年,則培育出能穩(wěn)定遺傳的矮桿抗病的植株至少需要幾年?,選育出需要的矮抗植株,雜交育種,ddTT,F3,優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限,增加染色體組：用秋水仙素處理幼苗或萌發(fā)的種子適當(dāng)濃度的秋水仙素能在不影響細(xì)胞活力的條件下破壞紡錘體。當(dāng)細(xì)胞有絲分裂進(jìn)行到后期時(shí)破壞紡錘體，細(xì)胞就可以不經(jīng)過(guò)末期而返回間期，從而使細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目加倍。,1、多倍體育種,多倍體植物有生長(zhǎng)旺盛，各器官粗壯，種子少或不產(chǎn)生種子的特性。凡是不以種子為收獲目標(biāo)的植物都可以考慮進(jìn)行多倍體育種。,觀賞或用材植物,某些水果,非種子農(nóng)作物,例1:無(wú)籽西瓜的培育,用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗得到四倍體西瓜；用二倍體西瓜與四倍體西瓜雜交，得到三倍體的西瓜種子。三倍體西瓜聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子。,三倍體西瓜的雌蕊授以二倍體西瓜的花粉后子房能發(fā)育成西瓜，但其中的胚珠因沒(méi)有正常的卵細(xì)胞而不能發(fā)育成種子。,例、香蕉的培育,香蕉的祖先為野生芭蕉，個(gè)小而多種子，無(wú)法食用。香蕉的培育過(guò)程如下：,其它多倍體植物,甘蔗是三倍體。最早的野生甘蔗就像蘆葦又細(xì)又短且開(kāi)花結(jié)籽。這種野生甘蔗發(fā)生自然加倍形成四倍體甘蔗，四倍體甘蔗與野生甘蔗自然雜交，就形成了現(xiàn)在的甘蔗。,人們種植的西瓜有三種：普通西瓜為二倍體，個(gè)小籽多，重量一般在三公斤以下；大西瓜為四倍體，個(gè)大籽小，重量可達(dá)五公斤以上；無(wú)籽西瓜為三倍體，個(gè)大無(wú)籽。,甘薯、馬鈴薯等以無(wú)性繁殖為主的作物及大多數(shù)花卉、水果一般都是多倍體。,左圖是果蠅體細(xì)胞染色體圖解，根據(jù)回答：1、此果蠅是_性果蠅，性染色體為_(kāi)，其性別決定方式屬于_型。,AB,2、細(xì)胞中有_對(duì)同源染色體。有_個(gè)染色體組。是_倍體。3、細(xì)胞中有_對(duì)常染色體。4、細(xì)胞中有_對(duì)性染色體。能產(chǎn)生_種配子。,1、下列變異中，不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的是（）、非同源染色體之間相互交換片段；、染色體中的一個(gè)堿基發(fā)生改變；、染色體缺失片段；、染色體增加片段。,2、秋水仙素誘導(dǎo)多倍體形成的原因是（）、誘導(dǎo)染色體多次復(fù)制；、抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)紡錘體的形成；、促使染色單體分開(kāi)，形成染色體；、促進(jìn)細(xì)胞融合。,3、下列細(xì)胞含有一個(gè)染色體組的是：A、人的表皮細(xì)胞B、果蠅的受精卵C、小麥的卵細(xì)胞D、玉米的極核,4、下為了用人工的方法同時(shí)得到AABB、AAbb、aaBB、aabb四種純合體，應(yīng)采取下列那種基因型個(gè)體的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)：A、AaBBB、AaBbC、AabbD、AABb,5、下列有關(guān)單倍體的敘述，正確的是：（）、體細(xì)胞中