高三生物一轮复习课件 变异和生物育种.pptx
生物的变异可遗传变异不可遗传变异基因突变基因重组染色体变异新基因新基因新的基因新的基因组合方式组合方式染色体上新的染色体上新的基因的基因的数量和排列方式数量和排列方式均均与与基基因因有有关关基因突变概念概念DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的替换替换、增添增添和和缺失缺失，而引起的而引起的基因结构的改变基因结构的改变什么叫基因结构？什么叫基因结构？基因基因中中碱基对数量碱基对数量和和排列顺序排列顺序非基因区段非基因区段主要作用是对主要作用是对基因的表达基因的表达进行进行调控调控碱基对的改变不会改变基因的结构碱基对的改变不会改变基因的结构,不属于基因突变不属于基因突变.但可能但可能影响基因表达影响基因表达.三种方式中对表达产物三种方式中对表达产物影响最小影响最小的方式是什么？的方式是什么？替换替换对表达产物影响最小对表达产物影响最小G A A U A C G C C谷氨酸-酪氨酸-丙氨酸基因基因mRNAmRNA蛋白质蛋白质G A A U A C G C G G谷氨酸-酪氨酸-丙氨酸G A A U G G C G C C谷氨酸-半胱氨酸-丙氨酸G A A U A G G G C C谷氨酸替换替换1 1个碱基对对表达产物的影响是什么？个碱基对对表达产物的影响是什么？不改变氨基酸、改变不改变氨基酸、改变1 1个碱基、改变终止密码子的位置个碱基、改变终止密码子的位置（提前出现或者延后出现）（提前出现或者延后出现）C T T A T C C C G GG A A T A G G G C C模板模板C T T A C C G C G GG A A T G G C G C C模板模板C T T A T G C G C CG A A T A C G C G G模板模板C T T A T G C G GG A A T A C G C C模板模板增添和缺失几个碱基对影响最小？（增添和缺失几个碱基对影响最小？（0 0）3 3个个C T T T A A C G GG A A A T T G C CG A A A U U G C C谷氨酸-异亮氨酸-丙氨酸基因基因mRNAmRNA蛋白质蛋白质C T T T A A C G CG A A A T T G C GA A A U U G C C赖氨酸-亮氨酸C T T T A A C G GG A A A T T G C C A A U U G C C天冬氨酸-半胱氨酸C T T T A A C G CG A A A T T G C GA U U G C C异亮氨酸-丙氨酸基因突变概念概念DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的替换替换、增添增添和和缺失缺失，而引起的而引起的基因结构的改变基因结构的改变时期时期任何时期任何时期主要发生在分裂间期（主要发生在分裂间期（DNADNA复制时）复制时）为什么主要发生在为什么主要发生在DNADNA复制时复制时?DNADNA复制时双螺旋会解开复制时双螺旋会解开,稳定性降低稳定性降低射线中含有较高能量射线中含有较高能量,打击到打击到DNADNA上会导致上会导致DNADNA断裂断裂,此过程中会此过程中会丢失或增加部分碱基丢失或增加部分碱基基因突变类型类型内因：内因：DNADNA分子复制时偶尔发生错误（自发突分子复制时偶尔发生错误（自发突变变外因：外因：物理因素物理因素-损伤损伤DNADNA化学因素化学因素-改变碱基改变碱基生物因素生物因素-影响宿主细胞的影响宿主细胞的DNADNA某些化学物质会改变某些化学物质会改变碱基的性质碱基的性质.若某物质若某物质X X能让能让G G识别并和识别并和A A配对配对,那么那么X X物质处理分裂中的细胞物质处理分裂中的细胞,分分裂几次裂几次能完成碱基对的替换能完成碱基对的替换?若某物质若某物质Y Y能让能让G G无法和任何碱基配对无法和任何碱基配对,那么那么Y Y处理分裂中的细胞处理分裂中的细胞,会会发生发生哪种类型的基因突变哪种类型的基因突变,第几次分裂时出现第几次分裂时出现基因突变的细胞基因突变的细胞?基因突变结果结果产生产生新的基因新的基因等位基因的种类将突变类型分为等位基因的种类将突变类型分为显性突变显性突变（aaaaAaAa）隐性突变隐性突变（AAAAAaAa）新基因新基因表达产物不同表达产物不同且控制着且控制着相对性状相对性状产生的新基因属于产生的新基因属于等位基因等位基因产生原因是：产生原因是：密码子具有密码子具有简并性简并性新的基因新的基因表达产物完全相同表达产物完全相同且控制着且控制着相相同性状同性状（同义突变）（同义突变）若突变后多肽若突变后多肽链延长或缩短，链延长或缩短，原因是？原因是？突变导致编码突变导致编码的的mRNAmRNA中终止中终止密码子延后或密码子延后或者提前出现者提前出现。因为干旱环境的因为干旱环境的作用，个体会向作用，个体会向着耐旱性更强的着耐旱性更强的方向突变。方向突变。突变具有不定向性，突变具有不定向性，不会向特定方向发不会向特定方向发生变异，但是生物生变异，但是生物会向着特定方向进会向着特定方向进化化突变体中大部分突变体中大部分都会因适应环境都会因适应环境而被保留。而被保留。基因突变特点特点意义意义普遍性：自然界中普遍存在普遍性：自然界中普遍存在随机性：可以发生在任何时期任何随机性：可以发生在任何时期任何DNADNA不定向性：基因可以向不同的方向发生不定向性：基因可以向不同的方向发生低频性：频率很低低频性：频率很低少利多害性：大多数都是有害的少利多害性：大多数都是有害的新基因新基因的产生途径的产生途径生物变异的生物变异的根本来源根本来源生物进化的生物进化的原始材料原始材料生物可遗传变异均与基生物可遗传变异均与基因有关，而新基因的产因有关，而新基因的产生途径是基因突变生途径是基因突变生物进化的基本单位是生物进化的基本单位是生物进化的原材料是生物进化的原材料是生物进化的方向是生物进化的方向是生物进化的本质是生物进化的本质是种群种群突变和基因重组产生的可遗传变异突变和基因重组产生的可遗传变异自然选择决定的自然选择决定的是定向的是定向的种群基因频率的定向改变种群基因频率的定向改变突变具有少利多害突变具有少利多害性，大部分都会因性，大部分都会因不适应环境被淘汰不适应环境被淘汰基因突变产生的基因突变产生的性状的多害性，性状的多害性，在任何时期都有在任何时期都有害。害。突变的利和害都是突变的利和害都是相对的，是生物是相对的，是生物是否适应当前环境的否适应当前环境的表现。表现。基因突变实例实例镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症淀粉分支酶基因淀粉分支酶基因CFTRCFTR基因基因应用应用诱变育种诱变育种青霉素高产菌株青霉素高产菌株利用利用物理因素物理因素或或化学因素化学因素来处理生物，使生物发生基因来处理生物，使生物发生基因突变突变“黑农五号黑农五号”大豆品种大豆品种基因重组概念概念生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合状的基因的重新组合时期时期有性生殖过程中有性生殖过程中减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期类型类型交叉互换交叉互换同源染色体非姐妹染色单体交换部分片段同源染色体非姐妹染色单体交换部分片段同一条染色体上的非等位基因组合多样同一条染色体上的非等位基因组合多样配子中基因组成多样配子中基因组成多样自由组合自由组合非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合配子中非同源染色体上的非等位基因组合配子中非同源染色体上的非等位基因组合方式多样方式多样R R型细菌转型细菌转化为化为S S型细型细菌菌转基因技术转基因技术原理均是原理均是基因重组基因重组基因重组实质实质控制不同性状的基因（控制不同性状的基因（非等位基因非等位基因）重新组合）重新组合结果结果产生新的产生新的基因型基因型，导致，导致重组性状重组性状的出现的出现意义意义生物变异的生物变异的来源之一来源之一有利于有利于生物进化生物进化生物多样性的生物多样性的重要原因重要原因个体新的基因型个体新的基因型配子新的基因型配子新的基因型雌雄配子随机结合雌雄配子随机结合基因重组基因重组新的基因型、新的基因型、表现型表现型生物进化原生物进化原材料丰富材料丰富经过自然选经过自然选择、共同进择、共同进化形成生物化形成生物多样性多样性基因重组应用应用杂交育种杂交育种杂交水稻、荷斯坦牛杂交水稻、荷斯坦牛将将两两个或个或多多个品种的个品种的优良性状通过交配集优良性状通过交配集中在一起，在经中在一起，在经过过选择培育选择培育，获得新品种的方法。，获得新品种的方法。基因工程基因工程抗虫棉、产胰岛素大肠杆菌抗虫棉、产胰岛素大肠杆菌按照人们的意愿，把按照人们的意愿，把一种生物一种生物的某种基因的某种基因提取出来提取出来，加以，加以修饰改造修饰改造，然后放到，然后放到另一种生物另一种生物的细胞里，的细胞里，定向地定向地改造生改造生物的遗传性状。物的遗传性状。判断细胞图像所示的时期、细胞名称和变异类型判断细胞图像所示的时期、细胞名称和变异类型减数第二次分减数第二次分裂后期裂后期减数第一次减数第一次分裂前期分裂前期减数第一次减数第一次分裂后期分裂后期有丝分裂后有丝分裂后期期减数第二次分减数第二次分裂中期裂中期次级精母细胞、次级精母细胞、极体极体初级精母初级精母/卵卵母细胞母细胞初级精母细初级精母细胞胞体细胞体细胞次级精母次级精母/卵卵母细胞、极体母细胞、极体基因重组或基基因重组或基因突变因突变基因重组基因重组基因突变基因突变基因突变基因突变染色体变异染色体变异（易位）（易位）染色体变异染色体结构变异染色体结构变异染色体数目变异染色体数目变异实验实验染色体结构变异染色体结构变异大多数对生物体不利，甚至会导致生物体死亡大多数对生物体不利，甚至会导致生物体死亡类型类型原因原因结果结果实例实例缺失缺失染色体部分染色体部分片片段缺失段缺失染色体缺失部染色体缺失部分基因分基因果蝇的缺刻果蝇的缺刻翅的形成、翅的形成、猫叫综合征猫叫综合征重复重复染色体染色体增加某一增加某一片段（重复出现）片段（重复出现）染色体部分基染色体部分基因重复出现、因重复出现、数量增加数量增加果蝇的棒状果蝇的棒状眼的形成眼的形成易位易位染色体部分染色体部分片段片段移接移接到另一条到另一条非非同源染色体同源染色体上上染色体上基因染色体上基因的数量和排列的数量和排列改变改变夜来香夜来香倒位倒位染色体某一染色体某一片段片段颠倒颠倒染色体上的基染色体上的基因排列改变因排列改变略略细胞缺失部分细胞缺失部分基因基因细胞中部分基细胞中部分基因数量增加因数量增加细胞中基因数细胞中基因数量不变，排列量不变，排列改变改变细胞中基因数量不细胞中基因数量不变，排列改变变，排列改变倒位倒位重复重复易位易位重复重复缺失缺失染色体数目变异染色体数目变异概念概念生物染色体数目发生改变，从而产生生物染色体数目发生改变，从而产生的可遗传变异。的可遗传变异。个别染色体个别染色体的增加或减少的增加或减少2121三体综合症三体综合症特纳氏综合症特纳氏综合症多了一条多了一条2121号染色体号染色体少了一条少了一条X X染色体染色体染色体数目以染色体数目以染色体组染色体组的形式的形式成倍成倍的增加或的增加或减少减少单倍体单倍体 二倍体二倍体多倍体多倍体染色体组染色体组染色体组染色体组一组一组非同源染色体非同源染色体，在，在形态形态和和功能功能上各不相同，但又上各不相同，但又互相协调互相协调，共同控制生物的，共同控制生物的生长生长、发育发育、遗传遗传和和变异变异一般染色体数目写作一般染色体数目写作2N2N，意为细胞中共有，意为细胞中共有2 2个染色体组个染色体组，每组每组N N条条非同源非同源染色体染色体判断判断判断判断4N=84N=83N=93N=92N=62N=6N=4N=4AAaBbbAAaBbbAaaaBBbbDDDdAaaaBBbbDDDd3N=63N=64N=124N=12单倍体单倍体二倍体二倍体多倍体多倍体发育发育起点起点植株植株特点特点体细胞体细胞染色体染色体组数组数配子配子受精卵受精卵受精卵受精卵植株弱小，植株弱小，高度不育高度不育正常可育正常可育茎秆粗壮；叶茎秆粗壮；叶片、果实和种片、果实和种子较大；营养子较大；营养物质含量丰富物质含量丰富和配子一致；和配子一致；112 233形成形成原因原因单性生殖单性生殖花药离体培养花药离体培养环境变化（低温）环境变化（低温）秋水仙素处理秋水仙素处理花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理原理原理植物细胞具有植物细胞具有全能性全能性秋水仙素能秋水仙素能抑制纺锤抑制纺锤体的形成体的形成，导致，导致染色染色体不能移向细胞两极体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色从而引起细胞内染色体数目加倍体数目加倍已分化的已分化的细胞细胞，仍然，仍然具有具有发育成完整个体发育成完整个体的潜能的潜能对象对象花药花药/雄配子雄配子单倍体：幼苗单倍体：幼苗二二/多多倍体：萌发的倍体：萌发的种子或幼苗种子或幼苗分分裂裂旺旺盛盛实验实验低温诱导染色体数目变异（低温诱导染色体数目变异（P88P88）原理原理试剂及作用试剂及作用卡诺氏液卡诺氏液操作流程操作流程改良苯酚品红改良苯酚品红质量分数为质量分数为15%15%的盐酸的盐酸质量分数为质量分数为95%95%的酒精的酒精诱导培养诱导培养固定固定制作装片制作装片观察观察解离解离漂洗漂洗染色染色制片制片低倍镜低倍镜高倍镜高倍镜1 1二倍体西瓜幼苗的基因型为二倍体西瓜幼苗的基因型为AaAa，则用秋水仙素处理后形成的，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子四倍体为纯合子()2)2固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂是一样的用的漂洗试剂是一样的()3)3染色体之间发生的片段互换属于染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异染色体结构变异()4)4制作根尖细胞的临时装片时，制作基本制作根尖细胞的临时装片时，制作基本步骤是解离步骤是解离漂洗漂洗染色染色制片制片()5 5低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的()6 )6低温诱导染色体数目加倍时温度越低效果越显著低温诱导染色体数目加倍时温度越低效果越显著()7()7单倍单倍体的体细胞中一定只含一个染色体组体的体细胞中一定只含一个染色体组()8()8用秋水仙素处理用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是单倍体植株后得到的一定是2 2个染色体组个染色体组()()9 9由二倍体加倍后产生的四倍体，与原来的二倍体是同一个物由二倍体加倍后产生的四倍体，与原来的二倍体是同一个物种种()()1010基因型为基因型为AbcdAbcd的生物体一般是单倍体的生物体一般是单倍体()1111含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体()12()12基基因型为因型为aaaBBBCccaaaBBBCcc的植株一定不是单倍体的植株一定不是单倍体()13()13未经受精的未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体卵细胞发育成的植物，一定是单倍体()1414染色体易位不改变基因数量，一般不会对个体性状产生影染色体易位不改变基因数量，一般不会对个体性状产生影响。响。()()1515果蝇棒状眼的形成是由染色体部分基因增加引起的基因突果蝇棒状眼的形成是由染色体部分基因增加引起的基因突变。变。()()1616多倍体的植株常常是茎秆粗状，叶片、果实和种子都比较大多倍体的植株常常是茎秆粗状，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。，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。()()1717秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而使着丝点不能分裂，秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而使着丝点不能分裂，染色体不能分到两个子细胞。染色体不能分到两个子细胞。()()1818秋水仙素是从百合科植株秋水仙的种子和球茎中提取出来的秋水仙素是从百合科植株秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱，有剧毒。一种植物碱，有剧毒。()()生物育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种基因工程育种基因工程育种基因重组基因重组 基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 染色体变异染色体变异基因重组基因重组杂合子：杂合子：杂交杂交纯合子：纯合子：杂交杂交自自交交筛选筛选符合要求符合要求的表现型的表现型自交直自交直到不发生到不发生性状分离性状分离利用物理利用物理因素或化因素或化学因素批学因素批量处理生量处理生物物筛选筛选出有利的出有利的突变个体突变个体花药离体培花药离体培养养秋水仙秋水仙素处理单倍素处理单倍体幼苗体幼苗筛筛选出优良植选出优良植株株秋水仙素处秋水仙素处理萌发的种理萌发的种子或幼苗子或幼苗提取目的基因提取目的基因目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合将目的基因导将目的基因导入受体细胞入受体细胞目的基因的检目的基因的检测与鉴定测与鉴定杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种 单倍体育种单倍体育种 多倍体育种多倍体育种 基因工程育种基因工程育种原理原理方法方法优点优点可以可以集合集合两个或多两个或多个品种的个品种的优良性状优良性状耗时较长耗时较长可以可以获得获得新基因新基因、新性状新性状盲目，需盲目，需要处理大要处理大量材料量材料明显缩短育明显缩短育种年限种年限技术较复杂技术较复杂营养器官增营养器官增大大发育迟缓发育迟缓可以定可以定向改造向改造生物生物技术含量高技术含量高可能引发生态可能引发生态危机危机杂交育种杂交育种 诱变育种诱变育种 单倍体育种单倍体育种 多倍体育种多倍体育种 基因工程育种基因工程育种优缺优缺点点实例实例杂交水稻杂交水稻高产青霉菌高产青霉菌无籽西瓜，八无籽西瓜，八倍体小黑麦倍体小黑麦抗虫棉抗虫棉基因工程工具：基因工程工具：限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA连接酶连接酶运载体运载体基因工程应用：基因工程应用：作物育种作物育种药物研制药物研制环境保护环境保护基因工程争议：基因工程争议：食品安全食品安全生态系统生态系统？杂交杂交 自交，逐代淘汰不符合要求的个体，直到不发生性状分离自交，逐代淘汰不符合要求的个体，直到不发生性状分离 花药离体培养花药离体培养 秋水仙素处理萌发中的种子或幼苗秋水仙素处理萌发中的种子或幼苗 秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理单倍体幼苗 诱变育种诱变育种 基因工程育种基因工程育种无子西瓜的培育育种方法育种方法 多倍体育种多倍体育种无子的原因无子的原因三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。会紊乱，不能产生正常配子。(2020(2020全国卷全国卷)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是的是()A)A二倍体植物的配子只含有一个染色体组二倍体植物的配子只含有一个染色体组B B每个每个染色体组中的染色体均为非同源染色体染色体组中的染色体均为非同源染色体C C每个染色体组中都含每个染色体组中都含有常染色体和性染色体有常染色体和性染色体D D每个染色体组中各染色体每个染色体组中各染色体DNADNA的碱基的碱基序列不同序列不同(2019(2019北京卷北京卷)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到到F F1 1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是以下对相关操作及结果的叙述，错误的是()A)A将含有目的将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞基因和标记基因的载体导入受体细胞B B通过接种病原体对转基通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定因的植株进行抗病性鉴定C C调整培养基中植物激素比例获得调整培养基中植物激素比例获得F F1 1花粉再生植株花粉再生植株D D经花药离体培养获得的若干再生植株均为二倍经花药离体培养获得的若干再生植株均为二倍体体(2020(2020全国卷全国卷)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中其中A A、B B、D D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7 7条染色体条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：问题：(1)(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是是高度不育的，原因是_。无同源染色体，不能进行正常的减数无同源染色体，不能进行正常的减数分裂分裂(2020(2020全国卷全国卷)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中其中A A、B B、D D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7 7条染色体条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：问题：（2 2）已知普通小麦是杂种二染色体加已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有有_条染色体。一般来说，与条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是二倍体相比，多倍体的优点是_营养物质含量高、茎秆粗壮营养物质含量高、茎秆粗壮4242（3 3）若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有_秋水仙素处理秋水仙素处理低温处理低温处理（4 4）现有甲、乙两个普通小麦品种现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体纯合体)，甲的表现型是抗病易倒，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。甲、乙两个品种杂交，甲、乙两个品种杂交，F1F1自交，选取自交，选取F2F2中既抗病又抗倒伏、且自交中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株后代不发生性状分离的植株
