生物的变异

生物的变异表现型改变基因型改变环境条件改变=+不遗传变异可遗传变异基因重组基因突变染色体结构变异染色体数目变异诱因基因水平染色体水平DNA来源镰刀型贫血症及病因根本原因：基因突变；（控制血红蛋白的基因中的一个碱基T被碱基A代替）正常异常1、红细胞形态：两面凹园饼状镰刀型2、血红蛋白中的氨基酸谷氨酸缬氨酸3、mRNAGAAGUA4、DNACTTGAACATGTA直接原因：血红蛋白分子的多肽链上，一个谷氨酸被一个缬氨酸替换基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添和替换，而引起的基因结构的改变。┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯┯ＡＴＡＧＣＴＡＴＣＧ┷┷┷┷┷┯┯┯ＡＧＣＴＣＧ┷┷┷┯┯┯┯ＡＣＧＣＴＧＣＧ┷┷┷┷替换缺失增添基因的结构：⑴原核细胞的基因结构编码区（无内含子、外显子之分）非编码区⑵真核细胞的基因结构编码区（由外显子和内含子组成）非编码区1.原核细胞与真核基因结构的区别2.RNA聚合酶和RNA聚合酶结合位点的区别3、启动子与密码子的区别例题：基因突变发生在（）A.DNA→RNA的过程中B.DNA→DNA的过程中C.RNA→蛋白质的过程中D.RNA→携带氨基酸的过程中基因突变的本质DNA复制正常进行正常DNA（遗传）发生差错个别碱基对的增添、缺失或改变基因结构改变遗传信息改变遗传性状改变诱变因素有哪些？一定会导致遗传性状改变吗？时间？基因突变的时间有丝分裂间期、减Ⅰ间期即DNA→DNAA.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期体细胞生殖细胞中可以发生基因突变中也可以发生基因突变基因突变的成因野生型基因正常复制野生型基因诱变因素物理因素（紫外线等）化学因素（污染物等）生物因素（病毒等）复制差错基因结构改变突变型基因野生性状突变性状研究发现，真核生物的一个基因发生突变后，并未引起遗传性状的改变，可能的原因有哪些？基因突变对遗传性状的影响↓转录初级转录物↓剪切、修饰成熟的信使RNA↓蛋白质↓遗传性状（其本质是只与外显子有关）遗传密码的简并性体现基因突变对遗传性状的影响基因突变的特点自然界的物种中广泛存在可发生在个体发育的任何时期和生物体的任何细胞自然界突变率很低：10－5-10-8多数有害,少数有利①普遍性:②随机性:④低频性:⑤多害少利性：③不定向性：A→a1或A→a2基因突变的意义•产生新基因•产生全新的性状•变异的根本来源•为进化提供了最初的原材料。诱变育种人工诱变育种原理：基因突变方式优点缺点：需大量处理供试材料，需要筛选。物理方式各种射线－辐射诱变激光诱变化学方式：亚硝酸等处理生物。提高变异频率，加速育种进程。大幅度改良某些性状。基因突变习题例1：下面叙述的变异现象，可遗传的是A．割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变的第二性征B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状C．用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无子D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花D例2：自然界中,一种生物某一基因及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3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为一个碱基的增添基因重组•基因重组是所有生物都可能发生的基本的遗传现象•无论高等生物，还是在细菌、病毒中,都存在基因重组•不仅会发生在减数分裂过程中，也会发生在体细胞中•不仅可以发生在细胞核内的基因之间,也可以发生在线粒体和叶绿体的基因之间。生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合纯种黄色圆粒豌豆纯种绿色皱粒豌豆×↓黄色圆粒豌豆↓×PF1F2黄色圆粒绿色圆粒黄色皱粒绿色皱粒出现两种新的类型回忆基因重组的种类基因重组自然重组人工重组1、减Ⅰ前期:非姐妹染色单体间的交叉互换（受精作用时不同类型精子和卵细胞间的随机结合）2、减Ⅰ后期:非同源染色体间的自由组合3、基因工程技术在人工条件下完成基因的重新组合基因重组的根本原因同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换基因互换产生新型配子非同源染色体的自由组合非等位基因自由组合产生新型配子基因重组的意义•是生物变异的来源之一•对生物进化也具有重要意义•是导致生物多样性的原因以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组，F2可能出现的表现型就有210=1024种PF1F2高杆抗病矮杆抗病高杆感病矮杆感病两个小麦品种杂交示意图高杆抗病×矮杆感病DDTTddtt高杆抗病DdTtD_T_ddT_D_ttddttddTT×需要的矮抗品种第1年第2年第3~6年杂交育种基因重组习题例1：下面有关基因重组的说法不正确的是（）A.基因重组发生在减数分裂过程中B.基因重组产生原来没有的新基因C.基因重组是生物变异的重要来源D.基因重组能产生原来没有的新性状例2：真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代A.增加发生基因突变的概率B.继承双亲全部的遗传性状C.从双亲各获得一半的DNAD.产生不同于双亲的基因组合基因重组习题例3：下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛A.①B.①②C.①②③D.②③④染色体结构变异缺失颠倒断裂染色体片断颠倒180°、连接重复倒位染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上易位1.细胞内的个别染色体增加或减少2.以染色体组的形式成倍的增加或减少类型染色体数目变异染色体组例2：人类的染色体组：22+X或22+Y减数分裂3+X3+Y雄果蝇的染色体组图解例1：染色体组•一组非同源染色体•形态、功能各不相同•相互协调，共同控制生物的生长、发育…•携带生物生长发育所需的全部遗传信息•不同种生物，其染色体组数和每个染色体组所包括的染色体数目一般不同如何确定有几个染色体组？（1）根据染色体形态判断（2）根据基因型判断AaaBBb、Aa、ABcd（3）根据染色体数和染色体的形态数来推算：果蝇：体细胞中有8条染色体，分为4种形态韭菜：体细胞中有32条染色体，分为8种形态染色体组的数目=染色体数染色体形态数例：如图共有8条染色体，染色体形态数（形态大小不相同）为2，所以染色体组数为8÷2＝4（个）3个染色体组的个体二倍体×四倍体三倍体六倍体的花粉离体培养单倍体如何确定是单倍体？还是几倍体？区分：一倍体与单倍体单倍体多倍体来源植株特点应用诱导方法植株弱小高度不育茎秆粗壮，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单倍体育种多倍体育种由生殖细胞直接发育常用花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子或幼苗单倍体与多倍体的区别由受精卵发育成多倍体育种人工诱导多倍体的方法和原理有丝分裂间期有丝分裂后期秋水仙素处理纺锤体不能形成低温等其他物理、化学因素也可能阻止纺锤体的形成。有丝分裂前期正常分裂多倍体单倍体育种过程A×B→F1花粉→多种单倍体植株→多种纯种植株→种子→新植株（新品种）杂交花药离体培养秋水仙素筛选基因重组植物组织培养染色体数目加倍第一年第二年YRYryRyrYYRRYYrryyRRyyrrYYRRYYrryyRRyyrrYRYryRyrYYRRYYrryyRRyyrrYyRr为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限？花药离体培养→配子DTDtdTdt↓DTDtdTdt↓↓↓↓纯合体秋水仙素→筛选、自交㈡单倍体育种P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt↓DDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓第1年第2年㈠杂交育种第1年第2年第3~6年ddTT×↑需要的矮抗品种P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddtt↓×矮抗矮抗ddTT三种可遗传变异的比较1类型项目基因重组基因突变染色体变异概念原因发生时期适用范围产生结果意义育种应用三种可遗传变异的比较项目基因突变基因重组染色体变异概念DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变在生物体进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因重新组合染色体数目或结构发生变化(光学显微镜下可见)，导致生物性状的变异发生时间有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂后期植物细胞有丝分裂过程或未受精的卵细胞、花粉发育而成等原因基因分子结构的改变基因的互换和基因的自由组合染色体数目或结构的变化结果产生新的基因，是生物变异的根本来源不产生新的基因，产生新的基因型，引起性状变异不产生新的基因，产生新的基因型，引起性状变异适用范围所有生物均可发生(包括病毒)，具有普遍性只发生于真核生物有性生殖过程中真核生物细胞增殖过程中均可发生意义生物变异的根本来源，生物进化的重要因素之一；诱变育种生物变异的主要来源；杂交育种单倍体育种，多倍体育种基因突变基因重组染色体变异病毒的增殖原核生物的二分裂无丝分裂有丝分裂减数分裂三种可遗传变异的比较2基因突变基因重组染色体变异线粒体叶绿体细菌的质粒拟核细胞核三种可遗传变异的比较3提醒•以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核苷酸的序列若发生变化（增添、缺失或改变），也属于基因突变。•因为RNA是单链，在传递过程中更易发生突变。这也正是病毒在医学上易发生变种和不易防治的主要原因。育种方法比较名称原理方法特点实例杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞工程育种染色体变异习题例1：下列变异中不属于染色体结构变异的是A.非同源染色体之间互相交换片段B.染色体中DNA的一个碱基发生改变C.染色体缺失片段D.染色体增加片段例2：下列关于单倍体的叙述，正确的是A.体细胞中含有一个染色体组的个体B.体细胞中含有奇数染色体数目的个体C.体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体D.体细胞中含有奇数染色体组数目的个体生物的进化统一生物学的作用•理解生命的物质性和生命物质的特殊性•理解生命结构和功能的统一性•解释生物的多样性、适应性、统一性•将生物学科各个分支学科融会成一个整体，成为统一的生命科学。进化生物学家恩斯特.迈尔曾经说过：“进化是生物学中最重要的概念。如果不考虑进化的话，对生物学中任何为什么的问题都无法得出确切的答案”。生物的进化及相应的理论古生物解释生物的多样性、统一性与适应灭绝生物生物进化理论神创论现代生物进化理论达尔文的“自然选择”学说拉马克的“用进废退”学说1.生物进化的理论是不断发展的，现代生物进化理论是对其他进化学说的总结和发展2.任何一种进化理论都有其进步意义3.任何一种理论都还不可能全面的解释地球上所有生物的进化方式例1：按照达尔文的自然选择学说进行评价，因果关系正确的叙述是（）A.因长期不同眼睛，生活在地穴中的盲螈失去了视觉B.因长期舔食树缝中的蚂蚁，食蚁兽的舌很长C.因长期的相互选择，狼与鹿的奔跑速度都很快D.因生物对环境具有适应力，春小麦连年冬种就可变成冬小麦区分•生物是进化而来，不是神造的•生物是由低等到高等逐渐进化的•生物的各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传•过度繁殖•生存斗争（生—生，生—环）•遗传和变异（现象）•适者生存拉马克的进化学说达尔文的进化学说首先提出了进化理论，具有极大的进步意义；用进废退思想是错误的。合理解释生物进化的原因，解释生物多样性和适应性，改变人们思想。无法解释遗传变异的本质，物种大爆发，对进化的解释局限在个体水平。现代生物进化理论有诸多流派•综合进化理论•新达尔文主义•新拉马克主义•中性学说•骤变论….现代生物进化论的主要内容•种群是生物进化的基本单位•突变和基因重组产生生物进化的原材料•自