《生物的变异》课件.ppt
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1、第9讲 生物的变异,2010年普通高等学校招生全国统一考试理科综合考试大纲的说明(广东卷),1、变异的类型,不遗传的变异,基因重组,基因突变,染色体变异,染色体结构变异,可遗传的变异,染色体数目变异,一、变异,(由于环境不同引起,遗传物质没有改变,不能进一步遗传给后代),(遗传物质发生改变),(不遗传的变异),(可遗传的变异),(改变),(改变),(改变),只有基因突变,只有基因突变和染色体变异,基因突变、染色体变异、基因重组,可进行有性生殖和无性生殖:酵母菌、草履虫等。,2、各种生物可遗传变异的来源,一、变异,例2、用紫外线照射红色细菌的培养液,几天后出现了一个白色菌落,把这个白色菌落转移培
2、养,长出的菌落全是白色的,这种变异是()A.染色体变异 B.基因重组 C.人工诱变 D.自然突变,C,镰刀型红细胞贫血症,1、实例,二、基因突变,血红蛋白 正常 异常,氨基酸,谷氨酸,缬氨酸,mRNA,DNA,突变,红细胞 圆饼状 镰刀型,此病是一种常染色体隐性遗传病。,二、基因突变,增添,缺失,替换,2、概念:,DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换,而引起基因结构的改变。(实质是基因中碱基对排列顺序的改变),思考:上述几种突变的方式,哪种方式引起的变异最小?,不一定,原因:一种氨基酸可能有多个密码子;(密码的简并)一些DNA片段不携带遗传信息;(无遗传效应)隐性突变。,思考:DNA碱基对
3、的改变一定会引起生物的性状改变吗?,细胞分裂的间期(DNA分子复制时,即S期),3、发生时间:,4、引起基因突变的因素:,物理因素,化学因素,生物因素,病毒和某些细菌等,紫外线,X射线,其它各种辐射,亚硝酸碱基类似物苯环类似物,外因:,DNA的复制偶发错误;DNA的碱基组成发生改变,内因:,(原理是:射线将DNA分子打断,细胞在对DNA进行修复时发生局部片段丢失、插入、倒转等错误),主要是这些化学物质能与DNA发生化学反应,改变生物体内核酸的碱基,(病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA),自然界的物种中广泛存在。,可发生在任何时期,自然界突变率很低:10-5 10-8,多数有害,少数有利,普遍
4、性:,随机性:,低频性:,多害少利性:,一个基因可以产生一个以上的等位基因,不定向性:,5、基因突变的特点:,6、基因突变的意义:,是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源,为生物进化提供原始材料。,7、基因突变的来源:,(2)人工诱变:,(1)自然突变:生物受自然界物理、化学、生物 因素的影响,发生基因突变。,8、基因突变的结果,基因突变是DNA分子水平上某一个基因内部碱基对的种类和数目的变化,并不改变染色体上基因的数量以及基因所处的位置,只改变基因的表现形式(Aa或由aA),因此,基因突变产生的新基因和原基因是一对等位基因。也就是说基因突变可以产生新的基因,产生基因“质”的改变,而“量”未
5、改变。,C,B,“一母生九仔,连母十个样”,这种个体的差异,主要是什么原因产生的?,基因重组,三、基因重组,1、概念:,生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因重新组合,3、意义,基因工程,基因的自由组合:,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体之间发生局部互换,转基因技术:,通过有性生殖实现基因重组,是生物变异的来源之一,是生物多样性的重要原因之一,对生物的进化有重要的意义。,基因重组能否产生新的基因?,本质,基因突变,基因重组,发生时期及原因,DNA复制时,由于碱基互补配对的差错而引起,减I四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换,减I后期非同源染色体的
6、自由组合引起,基因的分子结构改变,控制不同性状的基因重新组合,普遍性、随机性、不定向性、突变频率低、多数有害。,特点,遵循孟德尔遗传规律,类型多,普遍存在,出现频率高。,意义,为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一。,物理因素、化学因素、生物因素及内部因素相互作用。,条件,不同个体间杂交,有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞,是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。,结果,能产生新的基因,可能出现新的性状,不产生新基因,可形成新的基因型,使性状重新组合,小结:,1、一对夫妇所生子女中,性状差别甚多,这种变异主要来自 A.基因重组 B.基因突变 C.
7、染色体变异 D.环境的影响,A,2、人类的正常血红蛋白(Hb-A)的B链第63位氨基酸为组氨酸(CAU),Hb-M的B-63为酪氨酸(UAU),这种突变的原因在于基因中 A.某对碱基发生置换 B.增添或缺失1-2对碱基 C.缺失一小段DNA D.增添一小段DNA,A,四、染色体变异,1、基因突变和染色体变异,基因突变:,可用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化。,染色体变异:,染色体上某一个位点上基因的改变,光学显微镜下不可见。,2、染色体结构变异,(1)类型,染色体的某一片段消失,缺失:,正常,异常,猫叫综合征,重复:,染色体增加了某一片段,正常,异常,2、染色体结构变异,(1)类型,染色
8、体的某一片段消失,缺失:,猫叫综合征,果蝇棒状眼,染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异。,易位,正常,异常,1 2,1 2 1 2,重复:,染色体增加了某一片段,2、染色体结构变异,(1)类型,染色体的某一片段消失,缺失:,猫叫综合征,果蝇棒状眼,一条染色体的断裂片段,位置倒过来后再接上去,造成这段染色体上的基因位置颠倒。,正常,异常,夜来香,倒位,染色体某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异。,易位,1 2,2 1,2、染色体结构变异,(1)类型,(2)概念,由于染色体结构的改变而引起的变异。,染色体结构的改变,染色体上基因的数目和排列顺序改变,引起生物性状的变异,多数
9、对生物体不利,甚至导致生物体死亡,(3)结果,思考:染色体变异与基因突变相比,哪一种变异引起的性状变化较大?,重复,缺失,倒位,易位,3、染色体数目的变异,正常,增多,减少,个别染色体增减,染色体组成倍增减,指细胞内染色体数目增添或缺失。,细胞中的一组非同源染色体,形态和功能各不同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体叫做一个染色体组。,(1)染色体组的概念,3、染色体数目的变异,(2)染色体组概念的理解A.不含同源染色体,没有等位基因。B.染色体形态、大小和功能各不相同。C.含有控制一种生物性状的一整套基因,但不能重复。,AAaa BBbb,Aa Bb Cc
10、,4个染色体组,4个染色体组,2个染色体组,细胞内形态相同的染色体有几条,就含有几个染色体组。,在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次,就有几个染色体组。,染色体组数目的判别:,2个染色体组,甲,乙,根据染色体的形态来判断:,根据基因型来判断:,减数第一次分裂后期,2个染色体组。有丝分裂后期,4个染色体组。,二倍体:由受精卵发育而来,体细胞中含有两个 染色体组的个体。,(2)二倍体、多倍体、单倍体,多倍体:由受精卵发育而来,体细胞中含有三个 或三个以上染色体组的个体。,单倍体:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。,自然条件下,单倍体由未受精的卵细胞发育而成。人工
11、条件下常采用花药离体培养获得单倍体植株。,3、染色体数目的变异,由受精卵发育而来体细胞中含有2个染色体组的个体,由受精卵发育而来体细胞含有3个和3个以上染色体组的个体,体细胞中含本物种配子染色体数的个体,2个,3个或3个以上,1个或多个,受精卵发育而来,外界条件剧变,有丝分裂受阻,染色体数目加倍,配子直接发育,正常有性生殖,卵不经过受精而发育成新个体(孤雌生殖),正常,器官巨型性,生长发育延迟,结实率低,植物弱小,高度不育,多数动物,植物,香蕉、普通小麦,蜜蜂中的雄蜂,植物组织培养,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,花药离体培养,由配子经受精作用形成的合子(受精卵)发育而成的个体,细胞中含有几个染
12、色体组,就叫几倍体;而由未受精的配子(精子、卵细胞、花粉等)直接发育来的,不管含有几个染色体组,都只能叫单倍体。,合子(受精卵)发育而成:,配子(生殖细胞)发育而成:,二倍体,四倍体,单倍体,单倍体,几倍体的判别,甲,乙,4条染色体,8条染色体,无纺锤体形成,染色体复制,着丝点分裂,无纺锤丝牵引,不能分裂成二个子细胞,(3)多倍体形成的原因:,3、染色体数目的变异,人工方法:用低温处理植物分生组织细胞;用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。,自然成因:外界条件剧变,有丝分裂受阻,染色体数目加倍,二倍体,四倍体,二倍体(父本),三倍体,第一年,第二年,三倍体植株,(母本),联会紊乱,秋水仙素,第一年结
13、的果实是几倍体?,第二年结的果实是几倍体?,实例:无子西瓜的培育,秋水仙素,生长素,多倍体育种,花药离体培养,全能,有丝分裂中期,(4)同源多倍体与异源多倍体,同源多倍体:,异源多倍体:,同一物种经过染色体加倍形成的多倍体。,不同物种杂交产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体。,(人工培育),3、染色体数目的变异,五、实验:低温诱导植物染色体数目的变化,进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺锤体的作用下,分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。,1、实验原理,2、目的要求,(1)学习低温诱导植物染色体数目变化的方法(2)理解低温诱导植物细胞
14、染色体数目变化的作用机制,用低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体形成,以至影响染色体被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞染色体数目发生变化。,(2)固定形态:剪取诱导处理的根尖约_cm,放入_中浸泡_小时,以固定细胞形态,然后用体积分数为_的酒精冲洗2次。,(1)低温诱导:将洋葱或大葱、大蒜放在装满清水的广口瓶上,让洋葱的底部接触水面,待洋葱长出约 _ 左右的不定根时,将整个装置放入_的低温室内(_)诱导培养_小时。,(3)制作装片:包括_、_、_、_ 4个步骤,具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。,1cm,冰箱,4,36,0.5-1,卡诺氏液,卡诺氏液(冰
15、醋酸95%酒精=13),0.5-1,95%,解离,漂洗,染色,制片,(4)观察,3、方法步骤,先在低倍镜下找到染色体形态较好的分裂相;确认某个细胞发生染色体数目变化后,再用高倍镜观察。,1)低温处理必须在培养出1cm左右不定根之后。如若生根前就送进冰箱,低温抑制新陈代谢也就抑制了根尖分生区的形成,不会发生根尖分生区的有丝分裂受低温影响的过程。2)剪取根尖时间一般在中午10点左右,此时分裂旺盛,受低温影响较大,实验效果明显。3)染色时间要严格控制,不足时染色体看不清,染色过度,染色体一团糟,无法分辨。,4、注意事项,六、基因突变、染色体变异和基因重组的比较,基因结构的改变,包括DNA的碱基对的增
16、添、缺失或替换,控制不同性状的基因重新组合,染色体的数目和结构发生变化,从而导致生物性状的变异,基因的分子结构发生改变,产生了新基因,不同基因重新组合,不产生新的基因,但产生新的基因型,染色体数目和结构发生改变,DNA复制时,由于外界因素或自身因素引起的碱基对改变,减数第一次分裂时非同源染色体的自由组合或同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换,有丝分裂或减数分裂过程中,在自然界或人为条件的影响下产生的染色体数目和结构的改变,自然突变 或人工诱发突变,自由组合、交叉互换、基因工程,染色体结构变异和数目变异,产生新的基因,控制新的性状,产生新的基因型,不产生新的基因,不产生新的基因,但引起性状的变化
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