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) 生物變異知識點總結學案 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，蘊含著形形色色的變異現(xiàn)象。 理論判斷標準 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，并沒有引起生物體內的遺傳物質的變化，因而不能夠遺傳下去，屬于不遺傳的變異。體細胞變異和細胞質基因突變如果沒有遺傳下去，也屬于不遺傳的變異。 可遺傳的變異：有的變異現(xiàn)象是由于生殖細胞內的遺傳物質的改變引起的，因而能夠遺傳給后代，屬于可遺傳的變異，特別的還有體細胞變異的無性生殖也是可遺傳的。 實際情況：變異究竟是否可遺傳，實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)生堿基對的替換、增添和缺失而引起基因結構的改變 特征：1、基因突變在自然界是普遍存在的 2、基因突變是隨機發(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，但不是絕對的，有利還是有害取決于生物變異的性狀是否適應環(huán)境 。 對基因突變的隨機性的解釋 (2)隨機性：生物個體發(fā)育的任何時期和任何細胞均可發(fā)生基因突變。 ①時間上的隨機：它可發(fā)生于生物個體發(fā)育的任何時期，甚至在趨于

3、衰老的個體中也很容易發(fā)生，如老年人易得皮膚癌等。 ②部位上的隨機：基因突變既可發(fā)生于體細胞中，也可發(fā)生于生殖細胞中。若為前者，一般不傳遞給后代，若為后者，則可通過生殖細胞傳向子代。可以發(fā)生在細胞內不同的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生的途徑；是生物變異的根本來源；是生物進化的原始材料。（若產生了新基因，就必然組合成新基因型） 4．基因突變類型以及與性狀的關系 基因突變的類型 根據(jù)對性狀類型的影響，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)蛋白質結構和功能改變，影響生物性狀，如鐮刀型細胞貧血癥。 (2)基因突變并非必然導致性狀改變，其原因是： ①一種氨基酸可以由多種密碼子決定，當突變后的DNA轉錄成的密碼子仍然決定同種氨基酸時，這種突變不會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片段的內含子或者非編碼區(qū))發(fā)生改變。 5、基因重組的概念及實例（A） 基因重組的概念：生物體進行有性生殖的

5、過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。 1、在生物體通過減數(shù)分裂形成配子時，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)分裂形成四分體時期，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換（交叉互換），導致染色單體上的基因重組。 實例：貓由于基因重組產生毛色變異、一母生9子，個個皆不同、除了兩個雙胞胎，沒有兩個同胞兄弟姊妹在遺傳上完全相同。 6、 基因突變產生的新基因型和基因重組產生的新基因型的區(qū)別 若基因突變產生了新基因，則此基因是自然界之前沒有的新基因，組合成了全新的基因型。而基因重組產生的新基因型只是由

6、于本身的基因重組而產生的，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，沒有如同基因突變可得到的自然界中沒有的新基因，所有基因重組的新基因型一般是相對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源之一，對生物的進化具有重要的意義 8、染色體變異：染色體結構的變異和數(shù)目的變異（A） 染色體變異包括染色體結構、數(shù)目的改變，與基因突變不同，染色體變異可以用光學顯微鏡看見，基因突變是看不見的。 染色體結構的變異：指細胞內一個或幾個染色體發(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：指細胞內染色

7、體數(shù)目的改變可分兩類：一類是細胞內個別染色體的增加或減少，另一類是細胞內染色體數(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發(fā)育的全部遺傳信息，這樣的一組染色體叫一個染色體組 由受精卵發(fā)育而成的個體，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體；體細胞中含有三個或三個以上染色體組的叫多倍體。 體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體，叫單倍體。單倍體植株長得弱小，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，不會引起染色體結構性的改變，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 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程中，細胞核遺傳 真核生物細胞增殖過程均可發(fā)生 生殖 無性生殖、有性生殖 有性生殖 無性生殖、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 染色體結構的改變、 染色體數(shù)目的變化 發(fā)生

9、時間 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 細胞分裂期 產生結果 產生新的基因（產生了它的等位基因）、新的基因型、新的性狀。 產生新的基因型，但不可以產生新的基因和新的性狀。 不產生新的基因，但會引起基因數(shù)目或順序變化。 鏡 檢 光鏡下均無法檢出，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 基因的分子結構發(fā)生改變，產生了新的基因，改變了基因的 “質”，出現(xiàn)了新性狀，但沒有改變基因的“量”。 原有基因的重新組合，產生了新的基因型，使性狀重新組合，但未改變基因的“質”和“量”。 染色體結構或數(shù)目發(fā)生改變，沒有產生新的基因，基因的數(shù)量可發(fā)生

10、改變 條 件 外界條件劇變和內部因素的相互作用 不同個體間的雜交，有性生殖過程中的減數(shù)分裂和受精作用 存在染色體的真核生物 特 點 普遍性、隨機性、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 新基因產生的途徑，生物變異的根本來源，也是生物進化的原材料 是生物產生變異的來源之一，是生物進化的重要因素之一。 對生物的進化有一定的意義 發(fā)生可能性 可能性小，突變頻率低 非常普遍，產生的變異類型多 可能性較小 應 用 誘變育種 雜交育種 單倍體育種、多倍體育種 生物多樣性 產生新的基因，豐富了基因文庫 產生配子種類多、組

11、合方式多，受精卵多。 變異種類多 實例 果蠅的白眼、鐮刀型細胞貧血癥等 豌豆雜交等 無籽西瓜的培育等 聯(lián) 系 ①三者均屬于可遺傳的變異，都為生物的進化提供了原材料；②基因突變產生新的基因，為進化提供了最初的原材料，是生物變異的根本來源；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；③基因重組的變異頻率高，為進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生新的基因型，可能產生新的表現(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 明顯縮短育種年限 技術簡單 缺點 技術復雜，需要與雜交育種配合 適用于植物，動物難以開展。多倍體植物生長周期延長，結實率降低 過程舉例 11、誘變育種在生產中的應用（A） 誘變育種：就是利用物理因素和化學因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 用這種方法可以提高突變率，在較短時間內獲得更多的優(yōu)良變異類型。誘導青霉素菌株，提高青霉素的產量 12、無籽西瓜是三倍體；香蕉也是三倍體，請問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發(fā)生紊亂，從而不能正常地進行減數(shù)分裂，不能產生種子，只能通過無性繁殖繁衍后代。傳統(tǒng)的無性繁殖往往通過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個小塊，每塊含有一個壯芽，按一定規(guī)格，芽眼朝上平放在畦面上，復土后蓋些稻草，待蕉苗長至40～50厘米高時即可移栽；另一方法是通過吸芽分株繁殖，即讓不定芽長成40～50厘米吸芽后，用長柄利鏟將吸芽與母株相連處割離后移栽。通過上述無性繁殖的優(yōu)點是：方法簡單，基本能保持母株的遺傳特性。其缺點是：一株母株一年內最多只能繁殖4～10個子株，大田種植時，不同子株往往長勢不一。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體，它們的潛伏期較長，通過地下莖的不定芽和吸芽進行繁殖，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)技術獲得成功和完善。我國1989年實現(xiàn)工廠化育苗，香蕉試管苗現(xiàn)已可通過工廠化大規(guī)模生產。其具體做法是：把香蕉吸芽苗頂端生長點的外植體移入含有一定激素和營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基中，在無菌的條件下，誘發(fā)成苗，再移入增殖培養(yǎng)基中進行多次的續(xù)代培養(yǎng)，增殖擴大數(shù)量。香蕉組培苗的增殖速率為3～4倍一般一個吸芽外植體可續(xù)10代。這樣經過7～11個月培

15、養(yǎng)，可增殖至6萬～100萬芽。再把這些試管芽轉入生根壯苗培養(yǎng)基中成為試管苗。當試管苗生長到5厘米高時，可把試管苗移植苗圃中進行培育后再移入大田栽種。由于香蕉組培苗工廠化生產，一個吸芽外植體可以增殖至萬株幼苗。在外植體增殖之前通過ELISA(酶聯(lián)免疫吸附)檢測，很容易檢出并淘汰帶有束頂病和花葉心腐病外植體，并在一級和二級苗圃培育期間通過防蟲網使蚜蟲不能進入苗圃，阻斷了束頂病和花葉心腐病的傳播途徑，從而使進入大田種植的蕉苗保證是不帶病的健康株。因此，通過組培苗的繁殖方式，不但能保證幼苗不帶病，而且生長期整齊均一、便于管理，比傳統(tǒng)的繁殖方式提高產量30％以上，深受廣大蕉農歡迎。 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 體細胞中含本物種配子染色體數(shù)的個體 體細胞中含2個染色體 組的個體 體細胞中含3個或3個以 上染色體組的個體 染色體組 1至多個 2個 3個或3個以上 發(fā)育起點 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 植株弱小，高度不育 正常 果實、種子較大，生長發(fā) 育延遲，結實率低 舉例 玉米、小麥的單倍體 幾乎全部動物、過半數(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、多倍體是兩個概念系統(tǒng)，主要區(qū)別在于是由什么發(fā)育而來的，單倍體的概念與染色體組無關。單倍體一般含一個染色體組（二倍體生物產生的單倍體），也可以含兩個、三個甚至更多個染色體組，如普通小麥產生的單倍體，就有三個染色體組。 2、二倍體、多倍體與染色體組直接相關，體細胞含有兩個染色體組的個體叫二倍體，含有三個或三個以上的叫多倍體。 6