山東省沂水縣高中生物 第五章 基因突變及其他變異 第一、二節(jié) 生物變異知識(shí)點(diǎn)總結(jié)學(xué)案 新人教版必修2

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1、第一、二節(jié) 生物變異（基因突變 基因重組 染色體變異） 1.漫談生物變異：在豐富多彩的生物界中，蘊(yùn)含著形形色色的變異現(xiàn)象。 理論判斷標(biāo)準(zhǔn) 不可遺傳的變異：在這些變異現(xiàn)象中，有的僅僅是由于環(huán)境因素的影響造成的，并沒(méi)有引起生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)的變化，因而不能夠遺傳下去，屬于不遺傳的變異。體細(xì)胞變異和細(xì)胞質(zhì)基因突變?nèi)绻麤](méi)有遺傳下去，也屬于不遺傳的變異。 可遺傳的變異：有的變異現(xiàn)象是由于生殖細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)的改變引起的，因而能夠遺傳給后代，屬于可遺傳的變異，特別的還有體細(xì)胞變異的無(wú)性生殖也是可遺傳的。 實(shí)際情況：變異究竟是否可遺傳，實(shí)際情況就看是這種變異否遺傳

2、了下去，遺傳給后代了。 可遺傳的變異有三種來(lái)源：基因突變，基因重組，染色體變異。 2、基因突變的概念、原因、特征（B） 基因突變的概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失而引起基因結(jié)構(gòu)的改變 特征：1、基因突變?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘? 2、基因突變是隨機(jī)發(fā)生的、不定向的 3、在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。 4、多數(shù)是有害的，但不是絕對(duì)的，有利還是有害取決于生物變異的性狀是否適應(yīng)環(huán)境 。 對(duì)基因突變的隨機(jī)性的解釋 (2)隨機(jī)性：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和任何細(xì)胞均可發(fā)生基因突變。 ①時(shí)間上的隨機(jī)：它可發(fā)生于生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，甚至在趨于

3、衰老的個(gè)體中也很容易發(fā)生，如老年人易得皮膚癌等。 ②部位上的隨機(jī)：基因突變既可發(fā)生于體細(xì)胞中，也可發(fā)生于生殖細(xì)胞中。若為前者，一般不傳遞給后代，若為后者，則可通過(guò)生殖細(xì)胞傳向子代?？梢园l(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上、也可發(fā)生在同一DNA分子的不同部位。 3、基因突變的意義：（A） 基因突變是新基因產(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。（若產(chǎn)生了新基因，就必然組合成新基因型） 4．基因突變類型以及與性狀的關(guān)系 基因突變的類型 根據(jù)對(duì)性狀類型的影響，可將基因突變分為 ①顯性突變：a-A ②隱性突變：A—a 根據(jù)誘變時(shí)的狀態(tài)，可將基因突變分為 ①自然

4、突變：在自然狀態(tài)下發(fā)生的基因突變 ②誘發(fā)突變：在人工條件下誘發(fā)的突變 (1)基因突變可間接引起密碼子改變，最終表現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能改變，影響生物性狀，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥。 (2)基因突變并非必然導(dǎo)致性狀改變，其原因是： ①一種氨基酸可以由多種密碼子決定，當(dāng)突變后的DNA轉(zhuǎn)錄成的密碼子仍然決定同種氨基酸時(shí)，這種突變不會(huì)引起生物性狀的改變。 ②突變成的隱性基因在雜合子中不引起性狀的改變，如AA→Aa。 ③不直接編碼氨基酸的基因片段(DNA片段的內(nèi)含子或者非編碼區(qū))發(fā)生改變。 5、基因重組的概念及實(shí)例（A） 基因重組的概念：生物體進(jìn)行有性生殖的

5、過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。 1、在生物體通過(guò)減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合； 2、發(fā)生在減數(shù)分裂形成四分體時(shí)期，位于同源染色體上的等位基因有時(shí)會(huì)隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換（交叉互換），導(dǎo)致染色單體上的基因重組。 實(shí)例：貓由于基因重組產(chǎn)生毛色變異、一母生9子，個(gè)個(gè)皆不同、除了兩個(gè)雙胞胎，沒(méi)有兩個(gè)同胞兄弟姊妹在遺傳上完全相同。 6、 基因突變產(chǎn)生的新基因型和基因重組產(chǎn)生的新基因型的區(qū)別 若基因突變產(chǎn)生了新基因，則此基因是自然界之前沒(méi)有的新基因，組合成了全新的基因型。而基因重組產(chǎn)生的新基因型只是由

6、于本身的基因重組而產(chǎn)生的，需要注意的是基因重組的概念里面的基因全部都是自然界中已有的基因，沒(méi)有如同基因突變可得到的自然界中沒(méi)有的新基因，所有基因重組的新基因型一般是相對(duì)于親本而言是新的新基因型。 7、基因重組的意義（A） 基因重組是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義 8、染色體變異：染色體結(jié)構(gòu)的變異和數(shù)目的變異（A） 染色體變異包括染色體結(jié)構(gòu)、數(shù)目的改變，與基因突變不同，染色體變異可以用光學(xué)顯微鏡看見，基因突變是看不見的。 染色體結(jié)構(gòu)的變異：指細(xì)胞內(nèi)一個(gè)或幾個(gè)染色體發(fā)生片段的缺失、增添、倒位或易位等改變 染色體數(shù)目的變異：指細(xì)胞內(nèi)染色

7、體數(shù)目的改變可分兩類：一類是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少，另一類是細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少。 染色體組：細(xì)胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，攜帶著控制生物生長(zhǎng)發(fā)育的全部遺傳信息，這樣的一組染色體叫一個(gè)染色體組 由受精卵發(fā)育而成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體；體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的叫多倍體。 體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體，叫單倍體。單倍體植株長(zhǎng)得弱小，而且高度不育。 9、基因重組中的“交叉互換”和染色體變異中的“易位”的區(qū)別 研究對(duì)象都是染色體，但是交叉互換僅僅發(fā)生在同

8、源染色體同源區(qū)段之間，不會(huì)引起染色體結(jié)構(gòu)性的改變，其他任何情況均屬于染色體變異中的易位，或者說(shuō)易位發(fā)生在非同源區(qū)段之間。 10、基因突變、基因重組和染色體變異列表比較 項(xiàng) 目 基因突變 基因重組 染色體變異 適用范圍 生物 種類 所有生物（包括病毒）均可發(fā)生，具有普遍性 自然狀態(tài)下，只發(fā)生在真核生物的有性生殖過(guò)程中，細(xì)胞核遺傳 真核生物細(xì)胞增殖過(guò)程均可發(fā)生 生殖 無(wú)性生殖、有性生殖 有性生殖 無(wú)性生殖、有性生殖 類 型 可分為自然突變和誘發(fā)突變， 也可分為顯性突變和隱性突變 自由組合型、 交叉互換型 染色體結(jié)構(gòu)的改變、 染色體數(shù)目的變化 發(fā)生

9、時(shí)間 有絲分裂間期和減數(shù)Ⅰ間期 減數(shù)Ⅰ前期和減數(shù)Ⅰ后期 細(xì)胞分裂期 產(chǎn)生結(jié)果 產(chǎn)生新的基因（產(chǎn)生了它的等位基因）、新的基因型、新的性狀。 產(chǎn)生新的基因型，但不可以產(chǎn)生新的基因和新的性狀。 不產(chǎn)生新的基因，但會(huì)引起基因數(shù)目或順序變化。 鏡 檢 光鏡下均無(wú)法檢出，可根據(jù)是否有新性狀或新性狀組合確定 光鏡下可檢出 本 質(zhì) 基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新的基因，改變了基因的 “質(zhì)”，出現(xiàn)了新性狀，但沒(méi)有改變基因的“量”。 原有基因的重新組合，產(chǎn)生了新的基因型，使性狀重新組合，但未改變基因的“質(zhì)”和“量”。 染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生改變，沒(méi)有產(chǎn)生新的基因，基因的數(shù)量可發(fā)生

10、改變 條 件 外界條件劇變和內(nèi)部因素的相互作用 不同個(gè)體間的雜交，有性生殖過(guò)程中的減數(shù)分裂和受精作用 存在染色體的真核生物 特 點(diǎn) 普遍性、隨機(jī)性、不定向性、低頻率性、多害少利性 原有基因的重新組合 存在普遍性 意 義 新基因產(chǎn)生的途徑，生物變異的根本來(lái)源，也是生物進(jìn)化的原材料 是生物產(chǎn)生變異的來(lái)源之一，是生物進(jìn)化的重要因素之一。 對(duì)生物的進(jìn)化有一定的意義 發(fā)生可能性 可能性小，突變頻率低 非常普遍，產(chǎn)生的變異類型多 可能性較小 應(yīng) 用 誘變育種 雜交育種 單倍體育種、多倍體育種 生物多樣性 產(chǎn)生新的基因，豐富了基因文庫(kù) 產(chǎn)生配子種類多、組

11、合方式多，受精卵多。 變異種類多 實(shí)例 果蠅的白眼、鐮刀型細(xì)胞貧血癥等 豌豆雜交等 無(wú)籽西瓜的培育等 聯(lián) 系 ①三者均屬于可遺傳的變異，都為生物的進(jìn)化提供了原材料；②基因突變產(chǎn)生新的基因，為進(jìn)化提供了最初的原材料，是生物變異的根本來(lái)源；基因突變?yōu)榛蛑亟M提供大量可供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎(chǔ)；③基因重組的變異頻率高，為進(jìn)化提供了廣泛的選擇材料，是形成生物多樣性的重要原因之一；④基因重組和基因突變均產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表現(xiàn)型。 10、單倍體育種與多倍體育種比較 單倍體育種 多倍體育種 原理 染色體數(shù)目以染色體組形式成倍減少，然后再加倍從而獲得

12、純種 染色體數(shù)目以染色體組形式成倍增加 方法 花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體，再用秋水仙素處理幼苗 秋水仙素處理正在萌發(fā)的種子或幼苗 優(yōu)點(diǎn) 明顯縮短育種年限 技術(shù)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn) 技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合 適用于植物，動(dòng)物難以開展。多倍體植物生長(zhǎng)周期延長(zhǎng)，結(jié)實(shí)率降低 過(guò)程舉例 11、誘變育種在生產(chǎn)中的應(yīng)用（A） 誘變育種：就是利用物理因素和化學(xué)因素來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 用這種方法可以提高突變率，在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。誘導(dǎo)青霉素菌株，提高青霉素的產(chǎn)量 12、無(wú)籽西瓜是三倍體；香蕉也是三倍體，請(qǐng)問(wèn)香蕉是如何一代一代地種植的？

13、三倍體香蕉由于染色體的配對(duì)發(fā)生紊亂，從而不能正常地進(jìn)行減數(shù)分裂，不能產(chǎn)生種子，只能通過(guò)無(wú)性繁殖繁衍后代。傳統(tǒng)的無(wú)性繁殖往往通過(guò)地下球莖中的不定芽培育成苗。具體的做法是：將地下塊莖切成4～10個(gè)小塊，每塊含有一個(gè)壯芽，按一定規(guī)格，芽眼朝上平放在畦面上，復(fù)土后蓋些稻草，待蕉苗長(zhǎng)至40～50厘米高時(shí)即可移栽；另一方法是通過(guò)吸芽分株繁殖，即讓不定芽長(zhǎng)成40～50厘米吸芽后，用長(zhǎng)柄利鏟將吸芽與母株相連處割離后移栽。通過(guò)上述無(wú)性繁殖的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，基本能保持母株的遺傳特性。其缺點(diǎn)是：一株母株一年內(nèi)最多只能繁殖4～10個(gè)子株，大田種植時(shí)，不同子株往往長(zhǎng)勢(shì)不一。另外，危害香蕉的病害主要是束頂病和花葉心腐病

14、，這兩種病屬病毒或類菌質(zhì)體，它們的潛伏期較長(zhǎng)，通過(guò)地下莖的不定芽和吸芽進(jìn)行繁殖，很難避免其母株就是帶病株，從而造成病害，蔓延整個(gè)蕉園。 Berg和Bustamante(1974年)為消除這些病害，首先作了離體培養(yǎng)研究。Gupta和Wong(1986年)利用莖尖培養(yǎng)技術(shù)獲得成功和完善。我國(guó)1989年實(shí)現(xiàn)工廠化育苗，香蕉試管苗現(xiàn)已可通過(guò)工廠化大規(guī)模生產(chǎn)。其具體做法是：把香蕉吸芽苗頂端生長(zhǎng)點(diǎn)的外植體移入含有一定激素和營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基中，在無(wú)菌的條件下，誘發(fā)成苗，再移入增殖培養(yǎng)基中進(jìn)行多次的續(xù)代培養(yǎng)，增殖擴(kuò)大數(shù)量。香蕉組培苗的增殖速率為3～4倍一般一個(gè)吸芽外植體可續(xù)10代。這樣經(jīng)過(guò)7～11個(gè)月培

15、養(yǎng)，可增殖至6萬(wàn)～100萬(wàn)芽。再把這些試管芽轉(zhuǎn)入生根壯苗培養(yǎng)基中成為試管苗。當(dāng)試管苗生長(zhǎng)到5厘米高時(shí)，可把試管苗移植苗圃中進(jìn)行培育后再移入大田栽種。由于香蕉組培苗工廠化生產(chǎn)，一個(gè)吸芽外植體可以增殖至萬(wàn)株幼苗。在外植體增殖之前通過(guò)ELISA(酶聯(lián)免疫吸附)檢測(cè)，很容易檢出并淘汰帶有束頂病和花葉心腐病外植體，并在一級(jí)和二級(jí)苗圃培育期間通過(guò)防蟲網(wǎng)使蚜蟲不能進(jìn)入苗圃，阻斷了束頂病和花葉心腐病的傳播途徑，從而使進(jìn)入大田種植的蕉苗保證是不帶病的健康株。因此，通過(guò)組培苗的繁殖方式，不但能保證幼苗不帶病，而且生長(zhǎng)期整齊均一、便于管理，比傳統(tǒng)的繁殖方式提高產(chǎn)量30％以上，深受廣大蕉農(nóng)歡迎。 13、單倍體 二倍

16、體 多倍體比較 （一）二倍體、多倍體、單倍體的比較 單倍體 二倍體 多倍體 概念 體細(xì)胞中含本物種配子染色體數(shù)的個(gè)體 體細(xì)胞中含2個(gè)染色體 組的個(gè)體 體細(xì)胞中含3個(gè)或3個(gè)以 上染色體組的個(gè)體 染色體組 1至多個(gè) 2個(gè) 3個(gè)或3個(gè)以上 發(fā)育起點(diǎn) 配子 受精卵 受精卵 自然成因 單性生殖（孤雌生殖或孤雄生殖） 正常有性生殖 未減數(shù)的配子受精；合子 染色體數(shù)目加倍 植物特點(diǎn) 植株弱小，高度不育 正常 果實(shí)、種子較大，生長(zhǎng)發(fā) 育延遲，結(jié)實(shí)率低 舉例 玉米、小麥的單倍體 幾乎全部動(dòng)物、過(guò)半數(shù) 高等植物 香蕉、普通小麥 （二）單倍體與二倍體、多倍體的判定 1、單倍體與二倍體、多倍體是兩個(gè)概念系統(tǒng)，主要區(qū)別在于是由什么發(fā)育而來(lái)的，單倍體的概念與染色體組無(wú)關(guān)。單倍體一般含一個(gè)染色體組（二倍體生物產(chǎn)生的單倍體），也可以含兩個(gè)、三個(gè)甚至更多個(gè)染色體組，如普通小麥產(chǎn)生的單倍體，就有三個(gè)染色體組。 2、二倍體、多倍體與染色體組直接相關(guān)，體細(xì)胞含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體叫二倍體，含有三個(gè)或三個(gè)以上的叫多倍體。 6