生物变异的实验设计.ppt

《生物变异的实验设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物变异的实验设计.ppt（33页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、生物变异的实验设计生物变异的实验设计1.为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构，必须先将细胞固定。2在进行本实验的过程中，与观察植物细胞的有丝分裂一样，所观察的细胞已经被盐酸杀死了，最终在显微镜下看到的是死细胞。3选材的时候必须选用能够进行分裂的分生组织细胞，不分裂的细胞染色体不复制，不会出现染色体数目加倍的情况。用浓度为2%的秋水仙素溶液，处理植物分生组织56小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。(1)针对以上问题，你作出的假设是：_。你提出此假设的依据是_。(2)低温处理植物材料时，通常

2、需要较长时间才能产生低温效应，根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。(3)按照你的设计思路，以_作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体加倍的依据。为此你要进行的具体操作是：第一步：剪取根尖23 mm。第二步：按照_步骤制作_。思路点拨：答案：(1)用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍低温能够影响酶的活性(或纺锤体的形成)，使细胞不能正常进行有丝分裂(也可提出其他假设，只要能够运用所学的生物知识进行合理地解释即可)(2)只要设计的表格达到以下两个要求即可：A.至少作两个温度的对照；B.间隔相等的培养时间进行取样。以下表格仅作参考。(3)在显微镜下观察和比较经过不同处理

3、后根尖细胞内染色体数目(或染色体计数)解离漂洗染色制片细胞有丝分裂装片培养时间培养温度5 h10 h15 h常温40做一题做一题例例3已知家鸡的突变类型无尾已知家鸡的突变类型无尾(M)对普通类型有尾对普通类型有尾(m)是显性。现用普通有尾鸡自交产的受精卵来孵小鸡，在是显性。现用普通有尾鸡自交产的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射一点点胰岛素，孵化出的小鸡就表孵化早期向卵内注射一点点胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状。现出无尾性状。(1)普通有尾鸡自交产的受精卵的基因型是普通有尾鸡自交产的受精卵的基因型是_，如果不在孵化早期向卵内注射胰岛素，正常情况下表如果不在孵化早期向卵内注射胰岛素，正常

4、情况下表 现型应是现型应是_。(2)孵化早期一般是指胚胎发育的孵化早期一般是指胚胎发育的_期。期。(3)你认为上述实验中胰岛素的作用是你认为上述实验中胰岛素的作用是_。(4)请设计实验探究你在请设计实验探究你在(2)中的假设，简要写出实验步骤、中的假设，简要写出实验步骤、实验结果和结论。实验结果和结论。_。解析解析环境条件的改变，有时会导致表现型的改变。不环境条件的改变，有时会导致表现型的改变。不过，因环境改变所引起的表现型改变，与某基因型所引起过，因环境改变所引起的表现型改变，与某基因型所引起的表现型变化通常是不一样的。但是，有时环境条件的改的表现型变化通常是不一样的。但是，有时环境条件的改

5、变所引起的表现型改变，很像某基因型引起的表现型变化。变所引起的表现型改变，很像某基因型引起的表现型变化。这在生物学上称为表现型模拟。表现型模拟的性状是不能这在生物学上称为表现型模拟。表现型模拟的性状是不能真实遗传的。因为其遗传物质并没有发生改变。本题中题真实遗传的。因为其遗传物质并没有发生改变。本题中题干正是一个表现型模拟的例子。干正是一个表现型模拟的例子。普通有尾鸡自交所产受精卵的基因型是普通有尾鸡自交所产受精卵的基因型是mm，正常情况下，正常情况下表现型应是有尾。在孵化早期向卵内注射胰岛素，引起了表现型应是有尾。在孵化早期向卵内注射胰岛素，引起了无尾性状，是否发生了遗传物质的改变，这是本题

6、的切入无尾性状，是否发生了遗传物质的改变，这是本题的切入点。胰岛素引起的无尾性状能否真实遗传，这是实验设计点。胰岛素引起的无尾性状能否真实遗传，这是实验设计的出发点。的出发点。答案答案(1)mm有尾有尾(2)卵裂和囊胚卵裂和囊胚(3)诱导基因诱导基因m突突变为变为M(或影响胚胎的正常发育或影响胚胎的正常发育)(其他合理答案也可其他合理答案也可)(4)让上述注射胰岛素后产生的无尾鸡，成熟后雌、雄交让上述注射胰岛素后产生的无尾鸡，成熟后雌、雄交配。所产受精卵正常孵化配。所产受精卵正常孵化(不注射胰岛素不注射胰岛素)。观察后代相关。观察后代相关性状表现。如果后代出现无尾鸡，则证明胰岛素的作用是性状表

7、现。如果后代出现无尾鸡，则证明胰岛素的作用是诱导基因发生突变；如果后代全部表现出有尾性状，则证诱导基因发生突变；如果后代全部表现出有尾性状，则证明胰岛素的作用并非诱导基因突变，只是影响了鸡的胚胎明胰岛素的作用并非诱导基因突变，只是影响了鸡的胚胎发育的正常进行发育的正常进行(其他合理答案也可其他合理答案也可)学一技学一技1变异成因的探究变异成因的探究因为性状基因型环境条件，所以某生物的变异原因因为性状基因型环境条件，所以某生物的变异原因应从外因和内因两个方面加以分析：应从外因和内因两个方面加以分析：(1)如果是因为遗传物质如果是因为遗传物质(或基因或基因)的改变引起的，此变异可的改变引起的，此变

8、异可 在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现(即能即能 遗传遗传)。(2)如果仅仅是环境条件改变引起的，则不能遗传给自交如果仅仅是环境条件改变引起的，则不能遗传给自交后后代或杂交后代，所以，可以用自交或杂交的方法确定变代或杂交后代，所以，可以用自交或杂交的方法确定变异的原因；或者将变异个体和正常个体培养在相同的条异的原因；或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。环境引起的。2显性突变与隐性突变的判定显性突变与隐性突变的判定(1)AA个体如果

9、突变成个体如果突变成Aa个体，则在当代不会表现出来，只个体，则在当代不会表现出来，只有有Aa个体自交后代才会有个体自交后代才会有aa变异个体出现，因此这种变变异个体出现，因此这种变异个体一旦出现即是纯合体。异个体一旦出现即是纯合体。(2)如果如果aa个体突变成个体突变成Aa个体，则当代就会表现出性状。因个体，则当代就会表现出性状。因此此我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察我们可以选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。后代变异性状的比例来判断基因突变的类型。(3)对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来对于植物还可以利用突变体自

10、交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。进行显性突变与隐性突变的判定。石刁柏(嫩茎俗称芦笋)是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定的雌、雄异株植物。野生型石刁柏叶窄，产量低。在某野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏(突变型)，雌株、雄株均有，雄株的产量高于雌株。(1)要大面积扩大种植突变型石刁柏，可用_来大量繁殖。有人认为阔叶突变型植株是具有杂种优势或具有多倍体特点的缘故。请设计一个简单实验来鉴定突变型的出现是基因突变还是染色体组加倍所致？(2)若已证实阔叶为基因突变所致，有两种可能：一是显性突变、二是隐性突变，请设计一个简单实验方案加以判定。(要求写出杂交组合，杂交结果，得出结论

11、)(3)若已证实阔叶为显性突变所致，突变基因可能位于常染色体上，还可能位于X染色体上。请设计一个简单实验方案加以判定(要求写出杂交组合，杂交结果，得出结论)(4)同为突变型的阔叶石刁柏，其雄株的产量与质量都超过雌株，请你从提高经济效益的角度考虑提出两种合理的育种方案(用图解表示)。(5)野生石刁柏种群历经百年，窄叶基因频率由98%变为10%，则石刁柏是否已发生了生物的进化，为什么？解析(1)通过植物组织培养的方式可以快速繁殖花卉和蔬菜等作物。基因突变与染色体变异的区别是染色体变异在光学显微镜下可以观察到，而基因突变则不行，可采用光学显微镜观察有丝分裂中期细胞内同源染色体数目的方法区分基因突变与

12、染色体数目加倍。(2)若是显性突变则阔叶突变型具有杂合子和纯合子之分，采用多株雌雄个体杂交后代会出现性状分离，若是隐性突变则不会发生性状分离。(3)若显性基因突变位于X染色体上，可选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交，如果后代出现因性别的不同而表现型不同的现象则假设成立，否则位于常染色体上。4)要提高产量可利用植物组织培养的方法大规模培养雄株，也可利用单倍体育种获得纯合的XX植株和YY植株，再让其杂交产生大量的雄株。(5)生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，但是种群基因频率发生改变不一定产生新物种。答案(1)植物组织培养取根尖分生区制成装片，显微镜下观察有丝分裂中期细胞内同源

13、染色体的数目。若观察到同源染色体增倍，则是染色体组加倍所致；否则为基因突变所致。(2)选用多株阔叶突变型石刁柏雌、雄相交。若杂交后代出现了野生型，则为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则为隐性突变所致。(3)选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。(4)方案一：可利用植物细胞的全能性进行植物组织培养(可用以下图解表示)方案二：可利用单倍体育种获得纯合的XX植株和YY植株，再让其杂交产生大量的雄株(可用以下图解表示)(5)已进化。生物进化的实质在于种群

14、基因频率的定向改变。题后反思不同生物的变异类型不同，不同生殖方式所带来的变异类型亦不相同，变异原因与变异类型的探究首先注意的是生物的不同种类和生殖方式。(1)病毒的可遗传变异的来源基因突变。(2)原核生物可遗传变异的来源基因突变。(3)真核生物可遗传变异的来源：进行无性生殖时基因突变和染色体变异；进行有性生殖时基因突变、基因重组和染色体变异。做一题做一题例例4遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失

15、同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇现有一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇与一白眼雌果蝇XaXa杂交，子代中杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？方法一：方法一：方法二：方法二：解析解析方法一：用显微镜检测的方法观察该果蝇分裂方法

16、一：用显微镜检测的方法观察该果蝇分裂的细胞中染色体结构是否发生改变，确定该变异是来自的细胞中染色体结构是否发生改变，确定该变异是来自基因突变还是染色体缺失造成的。方法二：利用题干信基因突变还是染色体缺失造成的。方法二：利用题干信息：缺失纯合子导致个体死亡这一现象，可将该果蝇与息：缺失纯合子导致个体死亡这一现象，可将该果蝇与红眼雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄性个体数目的比红眼雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄性个体数目的比例来确定该变异的来源。若为基因突变，则例来确定该变异的来源。若为基因突变，则XaXaXAYXAXa、XaY，子代雌雄比例为，子代雌雄比例为1 1；若该变异为染色体；若该变异为染色体

17、缺失造成，则缺失造成，则XaXXAYXAXa、XAX、XaY、XY(致死致死)，子代雌雄比例为，子代雌雄比例为2 1。答案答案方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因显微镜下观察染色体结构，若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的。突变引起的；反之可能是染色体缺失造成的。方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为代中雌果蝇数与雄果蝇数比为1 1，则这只白眼雌果蝇的，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引

18、起的；若杂交子代中雌果蝇数与出现是由于基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为雄果蝇数比为2 1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的。造成的。学一技学一技(1)若把基因视为染色体上的一个位若把基因视为染色体上的一个位“点点”，染色体视为点，染色体视为点所在所在“线段线段”，则基因突变为，则基因突变为“点点”的变化的变化(点的质变，但数点的质变，但数量不变量不变)；基因重组为；基因重组为“点点”的结合或交换的结合或交换(点的质与量均不点的质与量均不变变)；染色体变异为；染色体变异为“线段线段”发生结构或数目的变化。发生结构或数目的变化。(2)基因重

19、组现象不仅仅存在于真核生物中，通过转基因基因重组现象不仅仅存在于真核生物中，通过转基因技术将其他生物的基因导入原核生物体内以及肺炎双球菌技术将其他生物的基因导入原核生物体内以及肺炎双球菌转化实验都可证明原核生物间也能进行基因的重新组合。转化实验都可证明原核生物间也能进行基因的重新组合。探究某一探究某一变变异性状是否是可异性状是否是可遗传遗传变变异的方法异的方法1两两类变类变异的本异的本质质区区别别即即遗传遗传物物质质是否改是否改变变，改，改变则变则能能遗传遗传给给后代，后代，环环境引起性状改境引起性状改变变但但遗传遗传物物质质未未变则变则不能不能遗传遗传；故；故是否是否发发生了生了遗传遗传物物

20、质质的改的改变变是是实验实验假假设设的切入点，新性状能的切入点，新性状能否否遗传遗传是是实验设计实验设计的出的出发发点。点。2若染色体若染色体变变异，可直接借助异，可直接借助显显微微镜观镜观察染色体形察染色体形态态、数目、数目、结结构是否改构是否改变变。3与原来与原来类类型在相同型在相同环环境下种植，境下种植，观观察察变变异性状是否消失，异性状是否消失，若不消失若不消失则为则为可可遗传变遗传变异，反之异，反之则为则为不可不可遗传变遗传变异。异。4自交自交观观察后代是否察后代是否发发生性状分离。生性状分离。玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎、矮茎玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎、矮

21、茎之分。据此完成下列之分。据此完成下列问题问题：(1)种皮的种皮的颜颜色是由色是由细细胞中的色素决定的，已知胞中的色素决定的，已知该该色素色素不是蛋白不是蛋白质质，那么基因控制种，那么基因控制种皮的皮的颜颜色是通色是通过过控制控制_来来实现实现的。的。(2)矮茎玉米幼苗矮茎玉米幼苗经经适宜适宜浓浓度的生度的生长长素素类类似物似物处处理，可理，可以以长长成高茎植株。成高茎植株。为为了探究了探究该该变变异性状是否能异性状是否能稳稳定定遗传遗传，生物科技小，生物科技小组设计实验组设计实验方案方案如下。如下。请请你写出你写出实验预实验预期及期及相关相关结论结论，并回答，并回答问题问题。实验实验步步骤骤：a在在这这株株变变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分别别用用纸纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间传间传粉。粉。实验预期及相关结论：实验预期及相关结论：a_。b_。问题：问题：a预期最可能的结果：预期最可能的结果：_。b对对上述上述预预期期结结果的解果的解释释：_。b雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。c雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。