第六章 生物的遗传和变异二.docx

第六章 生物的遗传和变异二.docx

《第六章 生物的遗传和变异二.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章 生物的遗传和变异二.docx（35页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第六章生物的遗传和变异二

第四节生物的变异

一基因突变和基因重组

课前导读

一、生物的变异

1概念变异指的是。

2类型：

种类

不可遗传的的变异

可遗传的变异

引起变异的因素

特点

1、一般只在代表现出来；

2、遗传给后代；

3、变异方向是向的

（由决定）

1、可在代也可在代表现出来；

2、变异一旦发生，就能传给后代（除了细胞发生的变异）；

3、变异方向是向的

3来源：

可遗传变异的三个来源

、、

二、基因突变

1概念：

基因中碱基对的、和，引起的基因的改变2实质：

基因突变是的改变。

突变使一个基因变成它的，通常会引起一定的表现型的变化。

3特点

（1）普遍性：

各种生物都可能发生，在自然界广泛存在。

突变性状：

一些少见的，区别于普通性状的表现型，如：

色盲、糖尿病、白化病。

自然突变：

诱发突变：

（2）随机型：

可以发生在生物个体发育的任何时期（个体、部位、基因、时间）

生物体发育过程中，（基因突变可以发生在生物个体发育的时期和生物体的细胞。

突变发生的时期越早，表现突变的部分越，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越）

（3）频率：

对一种生物体而言，基因突变频率很低，但很稳定

不同的基因突变率不一样，差异很大

诱发突变的频率远远高于自然突变

（4）多数：

对生物有害的原因是

少数突变是有利的

（5）定向：

一个基因可向不同的方向发生突变，产生一个以上的基因

4意义

它是生物变异的来源，也为生物进化提供了的原材料。

5应用

人工诱变在育种上的应用：

（实例：

如青霉素的生产）

a、诱变因素：

物理因素--各种射线（辐射诱变），激光（激光诱变）、化学因素—

亚硝酸、硫酸二乙酯、等

b、优点：

突变率，变异性状稳定快，加速育种，大幅度地某些性状。

c、缺点：

诱发产生的突变，的个体往往不多，需处理的材料。

]

三、基因重组

1概念：

生物进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的。

2原因：

基因自由组合（染色体上的基因）

基因交换（同源染色体上的非等位基因）

3实现途径：

来源于基因重组的变异必须通过生殖过程（分裂）实现。

4特点：

双亲的杂合性越高，二者遗传物质基础相差越，后代产生的差异可能性也就越。

5意义：

a．为生物变异提供了的的来源；

b．是形成了生物性的重要原因之一；

c．对生物的进化具有十分重要意义。

6人工条件下的基因重组－工程

重组DNA技术：

将的基因，通过运载体送入生物的细胞中并且使新的基因在细胞内正确表达，产生人类所需的物质，或者组建出新的生物类型，达到的

目的。

重组ＤＮＡ通过的手段，实现了基因间的，是基因重组的另一种方式。

学法指导

一、基因突变产生的结果

（1）多数基因突变并不引起生物性状的改变

a不具遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状变异。

在DNA分子中，有的片段带有遗传信息，有的片段不带有遗传信息，如果突变生在不带有遗传信息的片段中，则这种突变不会有遗传效应，更不会引起性状的改变

b由于多种密码子决定同样一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起生物性状的改变。

例如，UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子，当U和G相互置换时，不会改变密码子的功能，因为决定氨基酸的还是苯丙氨酸。

C某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置的种类，当并不影响该蛋白质的功能。

d隐性基因的功能突变在杂合状态下也不会引起性状的改变，例如在豌豆中，高茎基因D对矮茎基因是显性；若在基因型为DD的受精卵中，有一个D突变为d，则该受精卵的基因型为Dd，这样虽然该突变导致了基因型的改变，但矮茎基因在杂合状态下，其性状不能表达。

（2）少数基因突变可引起生物性状的改变，例如人的镰刀型贫血症。

二、基因突变的随机性

可以发生在生物个体发育的任何时期（个体、部位、基因、时间）。

生物体发育过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分越少。

叶芽突变该叶芽发育的枝条上的叶、花、果实可能不同

花芽早期突变一朵花或花序表现变异

体细胞突变一般不能传递给后代

生殖细胞突变通过受精作用传给后代

三、基因突变的不定向

一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因

复等位基因间可以相互突变转变：

A+可以突变为AY，AY也可以回复突变为A+。

四、基因突变与基因重组的区别

项目

基因突变

基因重组

变异实质

基因的分子结构的改变

控制不同性状的基因重新组合

产生过程

DNA复制时，在一定的外界条件或生物内部因素的作用下，引起基因中脱氧核苷酸的缺失、增添和改变

减数分裂过程中，非同源染色体的重新组合（随机重组）或同源染色体的非姐妹染色单体片段交换引起基因间的重新组合（交换重组）

结果

产生新的基因，控制新的性状

不产生新的基因，

产生新的基因型

特点

普遍性、随机性、不定向性、

稀有性、有害性

后代中重组产生的类型有一定的

规律

意义

生物变异的根本来源生物进化的重要因素

变异的主要来源之一，指导育种

例子

镰刀型贫血症

黄圆×绿皱→黄皱

案例分析

例1．基因突变常发生在细胞周期的（）

A分裂间期B分裂期前期

C分裂期后期D在分裂期的各个时期都有可能

〔解析〕：

DNA的功能之一是通过复制传递遗传信息。

在通常情况下，DNA能够严格的复制自己，因而得以保持它在分子结构上的稳定性。

但是，在DNA复制的过程中，可能由于各种原因而发生差错，使碱基的排列顺序发生局部的改变，致使某个基因突变。

由此看出基因突变发生在细胞周期的间期。

另外细胞分裂间期在细胞周期中所占的时间更长，也增加了基因突变的频率。

〔答案〕：

A

变式训练1—1一个碱基对可家到DNA分子或从DNA分子上除去，这种生物体DNA碱基序列的变化是（）

A基因重组B染色体变异C基因突变D不遗传的变异

〔解析〕：

基因突变方式至少有两大类：

一类是碱基替换，即一个碱基对被另一个碱基对代替；另一类是碱基对数目的改变，即增加或减少一个碱基对。

〔答案〕：

C

变式训练1—2某基因的一个片段中的一条DNA链在复制时一个碱基由G→C,该基因复制三次后发生突变的基因占基因总数的（）

A100%B50%C25%D12.5%

例2．基因突变发生的时间是（）

A.DNA复制时B.减数分裂的四分体期

C.减数第一次分裂后期D.B和C项都是

〔解析〕：

基因重组有两种类型:

（1）在减数第一次分裂后期,随着非同源染色体的自由组合,非等位基因也自由组合；

（2）在减数分裂的四分体期，由于非姐妹染色单体的交叉互换，打破了原有基因的连锁关系而产生基因充足。

DNA复制，没有基因组合的改变。

〔答案〕：

D

变式训练2—1卵原细胞染色体复制过程中不会发生（）

A.解旋和子链合成B.基因突变

C.基因重组D.转录和翻译

〔解析〕：

染色体由DNA和蛋白质组成。

染色体的复制会涉及DNA分子的复制和相关蛋白质的合成。

因此会发生DNA分子的解旋、子链的合成，这期间就有可能发生基因突变；蛋白质的合成会发生转录和翻译。

而基因重组是不同染色体之间的行为（自由组合或交叉互换），没有基因重组发生。

〔答案〕：

C

变式训练2—2基因突变和基因重组一般不会引起下列哪一项结果（）

A有利于个体生存B不利于个体生存

C有利于生物进化D不利于其他生物的进化

〔解析〕：

基因突变和基因重组都可使生物产生新的变异，可能更适应环境也可能更不适应环境，其效果都表现在产生变异的个体身上，与其他生物的进化无关。

〔答案〕：

D

跟踪练习

一、单项选择题

1．下面叙述的变异现象，可遗传的是（ ）

　　A．割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变的第二性征

　　B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状

　　C．用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无子

D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花

2．生物变异的根本来源是（ ）

　　A．基因重组　　B．染色体数目变异　　C．染色体结构变异　　D．基因突变

3．基因重组发生在（ ）

　　A．减数分裂形成配子的过程中　　B．受精作用形成受精卵的过程中

C．有丝分裂形成子细胞的过程中　　D．通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中

4．生物界是千姿百态，多种多样的，这都要建立在生物丰富变异的基础上。

生物丰富的变异主要来源于（ ）

　　A．基因重组　　B．基因突变　　C．染色体变异　　D．环境变化

5．下列育种方法中，可以改变原有基因分子结构的育种方法的是

A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.多倍体育种

6．下列哪项不是多倍体植物的特点

A.器官大型化B.发育延迟，结实率降低

C.糖和蛋白质含量提高D.植株弱小，高度不育

7．野生果蝇约有0.1%突变个体是宇宙中短波辐射引起的，这种突变为

A.大突变B.微突变C.诱发突变D.自然突变

8生物变异的主要来源是

A.环境改变B.基因重组C.基因突变D.染色体变异

9．番茄果实红色（H）对黄色（h）为显性。

某隐性纯合植株（hh）自交，结出了半边红半边黄的变异果，这可能是植株哪个部位的基因h突变为H引起的

A.幼苗期的顶芽细胞B.早期的一个叶芽细胞

C.一个花芽的某些细胞D.花药组织内的花粉母细胞

10．下列关于基因突变的叙述中，正确的是（ ）

　　A．基因突变发生在DNA的复制过程中

　　B．基因突变都是有害的，不利于生物进化

　　C．只有细胞核中的基因才会发生基因突变

　　D．同源染色体上的成对基因往往同时突变

11．在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是（ ）

　　A．有基因突变产生的抗药性个体存在 

　　B．以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力

　　C．约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子

　　D．生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体

12．白化病产生的根本原因是（  ）

　　A．双亲都是杂合子　　B．近亲结婚　　C．基因突变　　D．致病基因成对

13．诱发突变与自然突变相比，正确的叙述是（ ）

　　A．诱发突变对生物的生存是有利的

　　B．诱发突变可以引起生物性状的定向变异

　　C．诱发突变产生的生物性状都是显性性状

D．诱发突变的突变率比自然突变的突变率高

14．下列细胞中，属于果蝇配子并能形成受精卵的是（  ）

　　A．甲与乙　　B．乙与丙　　C．乙与丁　　D．丙与丁

15．认为基因突变是生物变异的主要来源，其主要原因是

A.突变产生许多异质性等位基因B.突变可以获得具有新功能的非等位基因

C.突变基因的表现型效应与原有基因不同D.突变打破原有遗传基础的均衡性

16．自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:

正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸

突变基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸

突变基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸

突变基因3精氨酸苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸

根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是:

A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添

B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添

C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添

D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添

17．将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得

好。

产生这种现象的原因是

A.基因重组引起性状分离B．环境引起性状变异

C．隐性基因突变成为显性基因D．染色体结构和数目发生了变化

二、填空题

19．将生物随飞船带入太空，可进行多项科学研究。

如植物种子经太空返回地面后种植，往往能得到新的变异特性。

这种变异的来源主要是植物种子经太空中的________辐射后，其____发生变异。

现一般把这种育种方式称为__________。

试举出这种育种方式的一个优点：

_________

20．昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。

近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌内的DNA分子结合起来。

经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。

请根据上述资料回答：

　　（l）人工诱变在生产实践中已得到广泛应用，因为它能提高________，通过人工选择获得_________.

（2）酯酶的化学本质是______，基因控制酯酶合成要经过________和_______两个过程。

　　（3）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于________.

　　（4）请你具体说出一项上述科研成果的实际应用__________.

能力提高题

人类的正常血红蛋白（HbA）β链第63位氨基酸是组氨酸，其密码子为CAU或CAC。

当β链第63位组氨酸被酪氨酸（UAU或UAC）替代后，出现异常血红蛋白（HbM），导致一种贫血症；β链第63位组氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替代而产生的异常血红蛋白（Hbz）将引起另一种贫血症。

（1）写出正常血红蛋白基因中，决定β链第63位组氨酸密码子的碱基对组成。

（2）在决定β链第63位组氨酸密码子的DNA三个碱基对中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗？

为什么？

二染色体变异

课前导读

一、概念　

可以用显微镜直接观察到的，如：

二、类型

1.染色体结构变化

（1）诱因：

自然条件或人为因素影响下产生

（2）类型：

①

②

③

④

（3）影响：

①使染色体上的基因数目和排列顺序发生改变，导致性状改变。

②大多数染色体变异都是不利的，有的甚至导致生物体死亡。

2.染色体数目变化

每种生物的染色体数目都是稳定的，但在某些特定环境条件下，生物体的染色体数目会发生改变，产生可遗传变异。

（1）分类：

①细胞内增加或减少

②细胞内增加或减少

（2）概念：

①染色体组：

②染色组存在：

大多数生物体细胞中，染色体存在，具有染色体组；

配子中往往具有染色体，互为非同源染色体。

③二倍体和多倍体

a、二倍体：

由发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组，叫二倍体。

如：

人、果蝇、玉米等

b、多倍体：

体细胞中含有染色体组的叫多倍体。

体细胞中含有三个染色体组的叫，如：

香蕉、黄花菜

体细胞中含有四个染色体组的叫，如：

马铃薯

c、分布：

几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。

d、多倍体成因

成因：

体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成复制，但细胞没分裂

机制：

e、单倍体和多倍体的比较：

单倍体

多倍体

自然成因

由的生殖细胞直接发育而成

外界条件巨变，过程受阻

诱导方法

常用

用处理萌发的或

植株特点

植株，高度

茎秆，器官，营养物质含量

，但发育，结实率

意义

指导育种，可

指导育种，可选育多倍体新品种

f、应用

Ⅰ多倍体育种：

人工诱导多倍体，获得新品种

Ⅱ单倍体育种（花药离体培养）:

Ⅲ单倍体形成

体细胞中染色体成倍减少，如：

蜂王、工蜂2n=32雄蜂n=16

单倍体：

Ⅳ三倍体无籽西瓜的培育

普通西瓜：

二倍体

无籽西瓜：

三倍体

学法指导

一、染色体组数目的判别：

A．

细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组；

如：

右图中形态相同的染色体有条，即有个染色体组

B．在细胞或生物体的基因型中，同一种基因（相同或等位）有几个，则含有几个染色体组。

如：

右图中生物体的基因型为，即有个染色体组

分析：

1．一个染色体组中不含同源染色体；

2．一个染色体组中所含的染色体形态、大小、和功能各不相同；

3．一个染色体组中含有控制生物形状的一整套基因，但不能重复。

二、单倍体与多倍体的区别

要确定某一生物是单倍体还是多倍体，首先要搞清二者的区别。

1．概念不同。

单倍体强调体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体；而多倍体则是由受精卵发育而成的个体，其体细胞中含有三个或三个以上的染色体组。

2．发育的起点不同。

单倍体是本物种配子未经受精作用在某种因素的刺激下发育成的个体，是单性生殖的结果；多倍体是受精卵发育而来的，是双亲生殖的结果。

3．染色体组的数目不同。

单倍体不一定含一个染色体组，有的单倍体含两个或两个以上的染色体组，但是单倍体体细胞中染色体组的数目都是本物种正常细胞染色体组的数目的一半；多倍体则是含三个或三个以上的染色体组。

三、无籽西瓜和无籽番茄的区别

1．无籽西瓜和无籽番茄虽然都是无籽果实，但培育原理却不相同。

无籽番茄是用一定浓度的人工合成的生长素来处理没有受粉的番茄花蕾，则子房发育成果实，但没有种子；而无籽西瓜是由于三倍体植株在减数分裂中同源染色体联会紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞，当然就不会有种子。

用二倍体西瓜成熟花粉受粉的目的，是刺激子房发育成果实，并不受精作用。

2．无籽西瓜是三倍体，正常西瓜是二倍体。

无籽番茄染色体数目没有发生变化，还是二倍体。

四、育种方法比较

育种的基本思路：

通过各种方式改变生物的遗传物质，产生各种各样的变异类型，从众多的不同变异类型中筛选出符合人类要求的变异，然后定项培育为新品种。

杂交育种

人工诱变育种

单倍体育种

多倍体育种

原理

基因重组

基因突变

染色体组成倍减少

，再加倍后得纯种

染色体组成倍

增加

方法

1、杂交→自交

→选优→自交

2、杂交→“杂种”

辐射诱变

激光诱变

化学诱变

花药的离体

培养，然后再

加倍

秋水仙素处理

萌发的种子

或幼苗。

优点

使不同个体的优良性状集中在

一个个体中

可提高变异频率或出现新性状加速育种进程。

明显缩短育种年限。

器官大，提高产量和营养成分

缺点

时间长，须及时发现优良性状

有利变异少，大量处理实验材料，具有不确定性

技术复杂一些，须与杂交育种配合

适用于植物，在动物方面难于开展

案例分析

例1．一个染色体组的全部染色体其形态和功能是（）]

A．相同的B．各不相同的

C．有的相同的，有的不同D．除XY染色体外，其余均相同

〔解析〕：

考查染色体组的概念。

染色体组实质上是一套完整的非同源染色体的组合，故大小形态各不相同。

〔答案〕：

B

变式训练1—1韭菜的体细胞中有32条染色体，共有8种形态，韭菜应是（）

〔解析〕：

32条绒头绳，有8种形态，说明每种形态有四条染色体。

根据染色体组的概念，一个染色体组内的染色体形态大小各不相同，在这里一个染色体组就有8条染色体。

32÷8＝4，韭菜的体细胞内有四个染色体组，所以应选B

〔答案〕：

B

变式训练1—2关于单倍体的叙述正确的是（）

1单倍体只含有一个染色体组②单倍体只含有一个染色体

2单倍体是含有本物种配子染色体数目的个体④单倍体只含有一对染色体

⑤未经受精作用的配子发育成的个体一般是单倍体

A．①B．④⑤

C．①④D．①⑤

〔解析〕：

单倍体的定义是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，所以由不经受精作用的配子（如花粉粒）发育成的个体一般是单倍体

〔答案〕：

A

例2球水仙素诱导产生多倍体的生理作用是（）

1抑制细胞有丝分裂时形成纺锤丝

2加速细胞内染色体的复制

3使染色体配对紊乱，不能形成细胞

A．①B．②

C．③D．①②③

4〔解析〕：

秋水仙素能抑制纺锤丝的形成，染色体虽能纵裂开来，但是不能形成两个子细胞，因而使一个细胞里的染色体数目加倍。

〔答案〕：

A

变式训练2—1用杂合体种子尽快获得纯合体植株的方法是（）

A．种植→F2→选不分离者→纯合体

B．种植→秋水仙素处理→纯合体

C．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合体

D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合体

〔解析〕：

利用花药离体培养获得单倍体，再经人工诱导使染色体加倍，可迅速获得纯系植株。

〔答案〕：

C

变式训练2—2四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交

（1）结出的种子是（）

（2）结出的种子培育出的无籽西瓜是（）

A．单倍体B．二倍体

C．三倍体D．四倍体

〔解析〕：

因为四倍体产生的配子含有两个染色体组，二倍体产生的配子含有一个染色体组，故它们杂交产生的种子的细胞内含有三个染色体组，即为三倍体。

西瓜的果肉部分是由子房壁发育而来的，故无籽西瓜与母体一样为三倍体。

〔答案〕：

（1）C

（2）C

跟踪练习

一、单项选择题

1、已知普通小麦是六倍体，含42条染色体。

有关普通小麦的下列叙述中，错误的是（）

A．它的单倍体植株的体细胞含21条染色体

B.它的每个染色体组含7条染色体

C.它的胚乳含3个染色体组

D.离体培养它的花粉，产生的植株表现高度不育

2、四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单倍体植株中，所含的染色体组数是（）

A．1组B．2组C．3组D．4组

3．我国科技工作者创造的自然界中没有的新物种是

　　A．三倍体无子西瓜　　B．八倍体小黑麦（ ）

　　C．京花一号小麦　　D．四倍体水稻

4．普通小麦的卵细胞中有三个染色体组。

用这种小麦的胚芽细胞、花粉分别进行离体培养，发育成的植株分别是（ ）

　　A．六倍体、单倍体　　B．六倍体、三倍体

　　C．二倍体、三倍体　　D．二倍体、单倍体

5．用基因型为

的普通小麦的花粉进行离体培养，得到的植株再用秋水仙素处理，得到的植株是（ ）

　　A．纯合子的二倍体　　B．杂合子的二倍体

　　C．纯合子的六倍体　　D．纯合子的单倍体

6．某生物正常体细胞的染色体数目为8条，下图中，表示含有一个染色体组的细胞是（ ）

7．在三倍体无籽西瓜的培育过程中，将二倍体普通西瓜幼苗用秋水仙素处理，待植物成熟接受普通二倍体西瓜的正常花粉后，发育形成果实的果皮、种皮、胚芽、胚乳细胞的染色体组数依次是（  ）

A．4、2、2、4　　B．4、4、3、5　　C．3、3、3、4　　D．4、4、3、6

8．下列有关水稻的叙述，错误的是

A．二倍体水稻含有二个染色体组

B．二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大

C．二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组

D．二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小

9．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

A．①B．①②C．①②③D．②③④

10．已知