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1、专题五 变异、育种,生物的后代出现不同于亲本的性状,应用:,生物的变异,概念：,类型:,基因重组基因突变染色体变异,不可遗传的变异,可遗传的变异,多倍体育种,单倍体育种,杂交育种,人工诱变育种,基因工程育种,表现型 基因型 环境条件,可遗传的变异,不能遗传的变异,基因突变基因重组染色体变异,来源,（改变）,（改变）,（改变）,1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。,一、基因突变的实例,GAA,CTT,谷氨酸
2、,缬氨酸,DNA,mRNA,氨基酸,蛋白质,正常,异常,G A,G A,G A,C T,突变,直接原因,根本原因,A,A,T,U,基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失而引起的基因结构的改变。,增添,替换,缺失,（D）,（d1）,（d2）,（d3）,1基因突变的概念,2，基因突变的时间：,有丝分裂间期、减间期,即DNADNA,3，基因突变的原因：,物理：,X射线、射线、紫外线、激光等,化学：,亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等,生物：,包括病毒和某些细菌等,内部因素：,复制偶发错误、碱基组成改变,外部因素,4，基因突变的特点：,1）普遍性：在自然界中广泛存在,2）随机性、不定向
3、性,可发生在生物个体发育的任何时期；细胞内不同的DNA分子上；同一个DNA分子的不同部位。,3）在自然状态下，基因突变频率低且一 般是有害的,是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。,基因突变的意义：,优点：提高突变频率，在较短时间内获得更 多的优良变异类型。 缺点：盲目性大、工作量大。,6.应用诱变育种,人工诱变育种优缺点：,例1：原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小？（ ）,A.置换单个碱基对 B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对 D.缺失4个碱基对,例2、基因突变按其部位可分为体细胞
4、突变（a）和生殖突变（b）两种，则（ ） Aa、b均发生在有丝分裂的间期 Ba、b均发生在减数分裂的间期 Ca发生在有丝分裂的间期，b发生在减数分裂 第一次分裂的间期 Da发生在有丝分裂的间期，b发生在减数分裂 第二次分裂的间期,C,D,例3：下列关于变异的叙述不正确的是 （ ） A可遗传变异的性状一定是可以遗传给后代的 B多指症和白化病是由基因突变引起的男女 发病几率相等的疾病 C变异的产生一般是不定向的，但有些变异 的产生是定向的 D乳酸菌的可遗传变异的来源只有基因突变 E生物变异的根本来源是基因突变,A,二、基因重组,1，概念：生物在进行有性生殖过程中， 控制不同性状的基因重新组合。,2
5、，类型：主要是通过有性生殖过程实现的,类型1：基因自由组合（减I后期）,类型3：转基因（DNA重组技术）,类型2：交叉互换（四分体时期）,同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换,非同源染色体 的自由组合,基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化有重要的意义。,3、基因重组的意义？,4，基因突变和基因重组的区别,基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现新性状,不同基因的重新组合，不产生新基因，但产生新的基因型，使性状重组,分裂间期DNA复制时,减数第一次分裂,可能性很小,非常普遍,三、染色体变异,（一）概念：光学显微镜可见的染色体结构的改变和数目的增减,染色体结构的改
6、变：缺失、增加、移接、颠倒,染色体数目的改变：,个别染色体增减,染色体成倍增减,2,类型,1,与基因突变的区别,基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显微镜下不可见。,（二）染色体结构的变异：猫叫综合征,a、缺失：染色体中某一片段的缺少，片段上的基因也随之减少。,b、增加：染色体中增加了某一片段。,c、颠倒：染色体中某一片段的位置颠倒了1800。,d、移接：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。,1,类型 :,染色体结构变异,染色体上的基因的数目 和排列顺序改变,生物性状的变异,多数不利，甚至导致生物体死亡,结果,影响,2,染色体结构变异的结果和影响,（三）染色体数目变异：,1、
7、细胞内个别染色体的增加或减少：,(1)增加：,如21三体综合症,(2)减少：如性腺发育不良,2、细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加 或减少。,染色体数目的改变：,个别染色体增减,染色体成倍增减,3. 染色体组,雌果蝇产生的配子,雄果蝇产生的配子,A一个染色体组中不含同源染色体。B一个染色体组中所含的染色体形态和功能各不相同。C一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。 （不考虑XY染色体差异）D.二倍体生物生殖细胞中所含有的一组染色体,概念,染色体组的符合条件：,3个,2个,1个,判断标准是:,1）细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组 .,3 1 2,判断标准
8、是：,2）在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。,如图所示的三种细胞内各含有几个染色体组呢?,有三种生物个体它们的基因型分别是AaaBBbccc 、Abcd、AaBbCC，这三种生物体细胞内含有染色体组的数目分别是：,怎样确认染色体组呢？,4,判断标准是:,韭菜细胞共有32条染色体，有8中形态，则韭菜的体细胞中含有几个染色体组呢？,3）染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。,4、二倍体和多倍体,（1）二倍体,由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体。记作2N（N表示一个染色体组所包含的染色体数目）。人：2N=46 果蝇：2N=8 水稻：2N
9、=24,（2）多倍体,由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫多倍体。香蕉：三倍体 马铃薯：四倍体 普通小麦：六倍体,(3)，多倍体育种,A、多倍体植株特点: 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,但发育迟缓，结实率低,B、常用方法：人工诱导的方法低温处理、秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,C、秋水仙素诱导染色体加倍原理 当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。,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
10、，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,纺锤丝,染色体,移向两极,数目加倍,有丝,多倍体,在生物体细胞中，染色体数目不仅可以成倍增加，还可以成倍减少。例如：蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。,整组变异,5、单倍体,（1）概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体,思考：单倍体只含有一个染色体组，对吗？,含有两个染色体组的单倍体也叫二倍体，对吗？,卵细胞精子,单倍体,受精卵,生物体,2N 二倍体3N 三倍体4N 四倍体6N 六倍体,直
11、接发育,（2）单倍体植株的特点植株长得弱小，而且高度不育,一般由未受精的卵细胞发育而来。,常用花药离体培养法。,由于外界环境条件的剧变，影响了细胞分裂时纺锤体的形成而使染色体数目加倍产生的。,秋水仙素（常用且最有效）处理萌发的种子或幼苗，影响了细胞分裂时纺锤体的形成而使染色体数目加倍产生的。,单倍体和多倍体的形成,（3），单倍体育种：明显缩短育种年限,A、方法花药离体培养+秋水仙素处理,B、过程,C、优点,明显缩短育种年限,整条染色体缺失或加倍,基因重复或缺失或位置变化,产生新基因（等位基因）,碱基对的改变,产生新的基因型,基因的重新组合,另：显微镜可观察到变化,杂交育种,诱变育种,多倍体、单
12、倍体育种,正确区分三种可遗传的变异,四、变异与育种,常见的育种技术、及其原理、处理方法和优缺点,单/多倍体育种杂交育种诱变育种基因工程育种细胞工程育种,几种主要育种方法的比较,五、人类遗传病与优生,（一）遗传病的概念： 由于遗传物质改变而引起的人类疾病 。,（二）类型,单基因遗传病,显性遗传病隐性遗传病,多基因遗传病,染色体异常遗传病,单基因遗传病,概念：受一对等位基因控制的遗传病。目前已发现6500多种.,显性致病基因：,常染色体：,性染色体：,多指、并指、软骨发育不全,抗维生素D佝偻病,隐性致病基因：,白化、先天性聋哑、苯丙酮尿症、镰刀型细胞贫血症,色盲症、血友病、进行性肌营养不良,显性致
13、病基因：,隐性致病基因：,外耳道多毛症,概念：由多对等位基因控制。常表现出家族性聚集现象，且比较容易受环境影响。,多基因遗传病,原发性高血压冠心病哮喘病青少年型糖尿病。,染色体异常遗传病,概念： 由染色体发生异常而引起的遗传病称为染色体异常遗传病。,常染色体：,性染色体：,由于常染色体变异而引起的遗传病。如21三体综合征、猫叫综合征。,由于性染色体变异而引起的遗传病。如性腺发育不良,（三）、遗传病的监测和预防,、遗传咨询： 、产前诊断：,我国婚姻法规定：“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。”,1、禁止近亲结婚：,（四）、人类基因组计划与人体健康,1、人类基因组计划正式启动于哪一年？2、人类
14、基因组计划的目的是什么？3、哪几个国家参加了这项工作？4、中国承担了多少测序工作？5、人类基因组计划测序结果得知，人类基因组由多少个碱基对组成，以发现的基因约有多少个？,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素,单倍体,明显缩短育种年限,用秋水仙素处理,多倍体,染色体变异,下图为五种不同育种方法示意图。据图回答：, 图中A、D方向所示的途径表示 育种方式，ABC的途径表示 育种方式。这两种育种方式相比较，后者的优越性主要表现在 。,B常用的方法为 。,E方法所运用的原理是 。,C、F过程中最常采用的药剂是 。,由GJ的过程中涉及到的生物工程技术有 和 。,杂交,单倍体,明显缩短育种年限,花
15、药离体培养,基因突变,秋水仙素,基因工程（DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术）,植物组织培养技术,练习,历届和育种相关的试题,1、（2003高考全国卷、新课程卷26）小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即为杂合体），生产上通常用块茎繁殖。现要选育黄肉（Yy）、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）,答案： 小麦第一代AABBaabb 亲本杂交（3分） 第二代F1AaBb 种植F1代自交（
16、2分） 自交第三代F2AB，Abb，aaB，aabb种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_），继续自交，期望下代获得纯合体（2分）,马铃薯第一代 yyRr Yyrr 亲本杂交（3分） 第二代 YyRr，yyRr，Yyrr，yyrr 种植，选黄肉、抗病（YyRr）（3分）第三代 YyRr 用块茎繁殖（2分）,2下图表示棉花品种和两个品系培育出新品种的可能方法，I表示培育过程，请回答：,(1)由品种和经过过程I、V培育出新品种的育种方式是_。(2)由品种经过过程培育品种常用的方法是_。(3)由品种经过过程培育品种常用_方法。(4)由品种直接形成品种的过程被称为_。(5)由品种经过过程培育品种的最简便方
17、法是_。(6)若外源基因D为苏云金芽孢杆菌质粒的抗虫基因，在品种中有了同样的杀虫蛋白，该品种的种植在环境保护上的重要作用是_.,杂交育种,花药离体培养,多倍体育种,人工诱变(诱变育种),自交,减少环境污染,3、番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成，可使番茄贮藏时间延长，培育耐贮藏的番茄新品种。此转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答（1）促进果实成熟的重要激素是？ 它能够发生的化学反应类型有 、 、 。（2）在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是_，基因的“运输工具”是 。（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是_、_和_。,加成氧化聚合,乙烯,限制性内切酶,DNA连接酶,运载体,目的性强,育种周期短,克服远缘杂交的障碍,4右图是用DNA测序仪测出的某人DNA片段的碱基排列顺序。下列四幅图是DNA测序仪测出的另外四人DNA片段的碱基排列顺序，请认真比较这四幅图，其中与右图碱基排列顺序最相似的是,C,请大家指出下列遗传病各属于何种类型？（1）苯丙酮尿症 A.常显（2）21三体综合征 B.常隐（3）抗维生素D佝偻病 C.X显（4）软骨发育不全 D.X隐（5）红绿色盲 E.多基因遗传病（6）青少年型糖尿病 F.常染色体病（7）性腺发育不良 G.性染色体病,
