生物的变异1.ppt

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生物的变异 变异的类型基因突变基因重组染色体变异不可遗传变异可遗传变异环境条件改变引起 基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,而引起的基因结构的改变。┯┯┯┯ ATGC TACG ┷┷┷┷┯┯┯┯┯ ATAGC TATCG ┷┷┷┷┷┯┯┯ AGC TCG ┷┷┷┯┯┯┯ ACGC TGCG ┷┷┷┷增添改变缺失(D)(d1)(d2)(d3)一.基因突变 基因突变的时间:有丝分裂间期、减Ⅰ前的间期基因突变的特点:1、普遍性:在自然界中广泛存在即DNA→DNA2、随机性可发生在生物个体发育的任何时期和生物体内的任何细胞。3、低频率性4、不定向性5、多害少利性 基因突变的原因:外因:物理/化学/生物手段内因:脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序改变, 从而改变了遗传信息调研1、06年春,在我国部分地区又出现了小范围的禽流感疫情,研究得知其病原体为一种新的禽流感病毒,这种病毒最可能来源于()A.无性生殖B.基因突变C.自然条件下的基因重组D.染色体变异病毒的可遗传变异只有基因突变调研2用射线超标的大理石装修房屋,会对未生育夫妇造成危害 进而影响生育的质量。以下说法正确的是()A.射线易诱发基因突变,通过受精作用传给后代 B.射线易诱发基因突变,通过有丝分裂传给后代 C.射线易诱发染色体变异,通过减数分裂传给后代 D.射线易诱发染色体变异,通过有丝分裂传给后代√发生在体细胞中的突变,一般是不能传递给后代的 基因突变对蛋白质结构的影响碱基对影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变增添大插入位置前不影响,影响插入后的序列缺失大缺失位置前不影响,影响缺失后的序列 2.基因突变对性状的影响(1)基因突变影响性状:原因:突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,影响生物性状。例如镰刀型细胞贫血症。(2)基因突变不影响性状:原因:①若基因突变发生后,引起了mRNA上的密码子改变,但由于一种氨基酸可对应多个密码子,若该改变了的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸,此时突变基因控制的性状不改变(密码的简并性);②若基因突变为隐性突变,如AA中其中一个A→a,此时性状也不改变。 3.基因突变的结果是产生新基因,并不全是产生等位基因不同生物的基因组组成不同,病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。不能。思考:在光学显微镜下能观察到基因突变吗? 二、基因重组原因:在减数分裂时(有性生殖过程中),控制不同性状的基因重新组合。实现:主要是通过有性生殖过程实现的途径1:基因自由组合(减I后期)途径3:转基因(DNA重组技术)途径2:交叉互换(四分体时期)R型细菌转化成S型细菌变异来源?基因重组 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 问:自然条件下,细菌的变异能否来自基因重组?例1、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A①B①②C①②③D②③④√自然条件下,不进行有性生殖的生物,如细菌,不能通过基因重组产生可遗传的变异。 基因突变和基因重组的区别基因突变基因重组本质发生时间发生可能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(减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期)可能性很小非常普遍适用范围所有生物(包括病毒)进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物 基因突变基因重组结果产生新基因(等位基因),控制新性状产生新基因型,不产生新基因意义是生物变异的根本来源,生物进化的原始材料生物变异的重要来源,有利于生物进化应用人工诱变育种杂交育种联系通过基因突变产生新基因,为基因重组提供了自由组合的新基因,基因突变是基因重组的基础 三、染色体变异——光镜下可见1、染色体结构的改变缺失重复倒位易位实质还是引起脱氧核苷酸的数目、排列顺序等的改变 acdefb增添(或重复)缺失倒位易位acdefbacdefbbacdefbacdefacdefb12acdefb21acdefbgijkhlacdefkgijbhl染色体结构变异 交叉互换与易位的区别biibba12AAaBBbbBacdefhjkml★交叉互换则发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。互换的两个染色体片段带有相同或等位基因。★易位发生在两条非同源染色体之间;易位的两个染色体片段上带有不同类型的基因。 ①细胞内的个别染色体增加或减少②细胞内的染色体以染色体组的形式 成倍增加或减少2、染色体数目的增减21三体综合症,性腺发育不良 染色体组相关知识细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,携带着控制生物生长发育的全部遗传信息的一组染色体例:人类的染色体组:22+X或22+Y (1)根据染色体的形态判断。细胞内同一形态的染色体共有几条,则该细胞中含有几个染色体组。如图甲中与1号(或2号)相同的染色体共有4条,此细胞有4个染色体组。(2)根据基因型判断。控制同一性状的基因(读音相同的大、小写字母)出现几次,则含有几个染色体组。如图乙中基因型为AaaaBbbb,任一种基因有4个,则该细胞中含有4个染色体组。(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2个。 染色体组数变异判断同组内各染色体大小、形状不同5种形状每一形状3个同3个染色体组(3N)每一形状5个同5个染色体组(5N) 单倍体、二倍体和多倍体二倍体:由受精卵发育而成的个体,体细胞中有两 个染色体组的叫做二倍体;体细胞中含有三个及以上染色体组的叫多倍体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体1、单倍体只含有一个染色体组2、二倍体生物的单倍体只含有一个染色体组3、如果是受精卵发育成的个体,体细胞中有几个染色体组, 就称为几倍体。4、如果是生殖细胞未经受精直接发育的个体, 无论细胞中有多少个染色体组,仍是单倍体× 单倍体多倍体来源植株 特点应用诱导 方法举例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,生长发育延迟,结实率低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蜜蜂的雄蜂香蕉(三倍体);马铃薯(四倍体);八倍体小黑麦 四、变异与育种常见的育种技术、及其原理和处理方法单/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 单倍体育种原理:染色体变异方法:花药离体培养育种过程A×B→F1花粉→4种单倍体植株→4种纯种植株→优良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优点:缩短了育种年限(2年) 获得的后代均为纯种个体 为什么说单倍体育种能明显缩短育种年限?花药离体培养→P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素→↑需要的矮抗品种㈡单倍体育种第1年第2年P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT㈠杂交育种↓第1年第2年第3~6年××↑需要的矮抗品种矮抗 多倍体育种原理:染色体变异方法:秋水仙素处理萌发的种子或幼苗机理:抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,导致染色体不分离具有偶数染色体组的多倍体植物:可育具有奇数染色体组的多倍体植物:不可育 1、采用多倍体育种秋水仙素处理萌发的幼苗时,可以诱导多倍体的产生,秋水仙素的作用是。三倍体植株需要授以二倍体的成熟花粉,因为成熟花粉具有的色氨酸酶系(促使合成生长素),通过授粉为其子房的发育提供。三倍体植株不能进行减数分裂的原因是由于卵原细胞3个染色体组(3N=33),减数分裂时同源染色体联会,从而不能正常产生卵细胞。由此可以获得的是倍体果实,但是没有种子的无籽西瓜。上述过程需要的时间周期为2年。第一年可以由专门的种子培育公司完成3N和2N的种子;农户直接购买配比好的3N和2N的种子,按照正常的栽培方法培育,当年就可以获得。抑制纺锤体的形成生长素紊乱三无籽西瓜无籽西瓜的培育方法 2、采用无性繁殖(组织培养)3、利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊,以促使子房发育成无种子的果实,在此过程需要进行套袋处理,以避免花粉干扰。 育种名称原理处理方法单倍体育种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染色体变异花药离体培养染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗基因重组杂交基因突变用理化生的方法人工诱变基因重组限制酶,运载体DNA连接酶等细胞的全能性植物体细胞杂交 下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三种品种,根据上述过程,回答下列问题:Ⅳ①AABB②aabb③AaBb④Ab⑥AAaaBBbb⑤AAbbⅠⅡⅢⅤ⑴用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______,方法Ⅱ称为_________,由Ⅰ和Ⅱ培育⑤所依据的原理是________.⑵用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________,由④培育成⑤的过程中用化学药剂_________处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合称为_______育种.其优点是___________________.⑶由③培育出⑥的常用方法是_______________,形成的⑥叫____________。依据的原理是____________。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 类型杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种原理常用方法优点缺点实例将具有不同优良性状的两亲本杂交用物理或化学的方法处理生物花药离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率加速育种进程明显缩短育种年限器官大型,营养含量高育种时间长有利变异少需大量处理供试材料技术复杂,需与杂交育种配合只适用于植物培育矮抗小麦培育青霉素高产菌株培育矮抗小麦三倍体无子西瓜的培育基因重组基因突变染色体组成倍减少染色体组成倍增加 方法原理常用方法优点缺点代表实例基因工程育种基因重组将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中能定向改造生物的遗传性状有可能引发生态危机转基因抗虫棉 第22讲人类遗传病 一、人类常见遗传病的类型1.单基因遗传病常见类型实例单基因显常染色体显性遗传病等性遗传病伴X染色体显性遗传病等单基因隐性遗传病常染色体隐性遗传病等伴X染色体隐性遗传病等多指、并指、软骨发育不全抗维生素D佝偻病白化病、镰刀型细胞贫血症、先天性聋哑、苯丙酮尿症红绿色盲、血友病由一对等位基因控制 2.多基因遗传病(1)常见多基因遗传病有。(2)多基因遗传病有哪些特点?。3.染色体异常遗传病(1)由染色体结构异常引起,如。(2)由染色体数目异常引起,如。4.细胞质遗传无脑儿、唇裂、原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年型糖尿病易受环境因素的影响,在群体中发病率较高猫叫综合征21三体综合征特点:母病子女全病,如线粒体病 遗传病患者一定携带致病基因吗?【点拨】遗传病患者不一定携带致病基因。如21三体综合征患者,多了一条21号染色体,不携带致病基因。 二、人类遗传病的监测和预防1.主要手段(1)遗传咨询:了解家庭遗传史→分析_________________→推算出后代的再发风险率→提出_______________,如终止妊娠、进行产前诊断等。(2)产前诊断:包含_____检查、_____检查、___________检查以及_____诊断等。2.意义:在一定程度上有效地预防____________________遗传病的传递方式防治对策和建议羊水B超孕妇血细胞基因遗传病的产生和发展 三、人类基因组计划及其影响1.目的:测定人类基因组的全部_________,解读其中包含的__________2.意义:认识到人类基因组的_________________及其相互关系,有利于___________人类疾病DNA序列遗传信息组成、结构、功能诊治和预防 3.先天性疾病不一定是遗传病。()【分析】先天性疾病不一定是遗传病,如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障。4.人类基因组计划需要测定人类基因组的全部基因序列。()【分析】人类基因组计划需要测定人类基因组的全部DNA序列。√× 疾病项目先天性疾病家族性疾病遗传病划分依据疾病发生时间疾病发生的人群发病原因三者关系1、先天性疾病不一定是遗传病,如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障2、家族性疾病不一定是遗传病,如由于食物中缺少VA,家族中多个成员患夜盲症3、大多数遗传病是先天性疾病,但有些遗传病可在个体生长发育到一定年龄才表现出来,因此后天性疾病不一定不是遗传病4、携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病,如白化病携带者;不携带遗传病基因的个体也可能、患遗传病,如染色体异常遗传病。 发病率与遗传方式的调查项目内容调查对象及范围注意事项结果计算及分析遗传病发病率广大人群随机抽样考虑年龄、性别等因素,群体足够大患病人数占所调查的总人数的百分比遗传方式患者家系正常情况与患病情况分析基因的显隐性及所在的染色体类型 调查时应该注意的问题(1)某种遗传病的发病率=×100%。(2)遗传病类型的选择:调查时,最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病,如红绿色盲、白化病等。多基因遗传病容易受环境因素影响,不宜作为调查对象。(3)基数足够大:调查人类遗传病发病率时,调查的群体要足够大,可以让小组数据的结果在班级或年级中进行汇总。

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