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1、高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 1 / 11第一学期 第十六周 第一学期 第十六周 课程内容 第五章、第六章 变异和育种 2014-2015 学年 高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 3 / 11基因突变和基因重组 基因突变 1.发生的过程及时间 基因突变发生在细胞分裂间期 DNA 分子复制过程中。 由于这时稳定的双螺旋结构解旋形成单链 DNA，稳定性大大下降，极易受到外界因素干扰使原来的碱基序列发生变化，导致基因发生突变。 以 RNA 为遗传物质的生物，其 RNA 上核糖核苷酸序列发生变化，也引起
2、基因突变，且 RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。 2.基因突变的机制 基因突变是一个基因内部发生碱基对的种类和数目的变化，即改变基因的表现形式：Aa 或aA。一条染色体上基因的数量并未改变。 3.基因突变对肽链的影响 （1）发生碱基对的替换 由于基因中脱氧核苷酸数量并未改变，则控制合成的肽链长度也不会改变，但可导致 mR-NA 中密码子发生变化，由于密码子的简并性，反映到肽链氨基酸种类上，可能发生变化，也可能不发生变化。 替换时，有可能会使 mRNA 上的终止密码子提前，从而使肽链变短。 （2）发生碱基对的增添和缺失 由于密码子的阅读是连续的，由突变部位开始所控制合成的 mRNA 发
3、生连锁式的改变，除可能导致肽链长度改变外，还会导致肽链中氨基酸的序列改变。 4.基因突变对后代的影响 （1）基因突变可以发生在体细胞有丝分裂过程中，这种突变可以通过无性繁殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。 （2）基因突变可以发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，这种突变有可能通过有性生殖传给后代。 、基因突变与基因重组的区别与联系 基因突变与基因重组两者都产生可遗传的变异，但它们也有根本的区别（见下表） 基因突变 基因重组 区别 本 质 基因的分子结构发生了改变，产生了新基因，改变了基因的基因的重新组合，产生了新的基因型，但未曾改变基因的“质”与“量”，可使其性状高三生物 第一学期 新
4、课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 4 / 11“质”，可能出现新性状 重新组合 发生时期及原因 细胞分裂间期 DNA 分子复制时，由于碱基互补配对出现差错而引起 减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换及非同源染色体之间自由组合 条 件 外界条件的剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中减数分裂和受精作用 适 用 范 围 所有生物均可发生（包括病毒），具普遍性 只适用于真核生物有性生殖的核基因遗传意 义 是生物变异的根本来源，通过诱变育种可培育新品种，是基因重组的基础 是生物变异的重要因素，通过杂交育种导致性状的重组，可培育出新的
5、优良品种 发生可能 可能性很小 非常普遍 联 系 使生物产生可遗传的变异，在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 基因的自由组合，基因的交叉互换、重组 DNA 技术及肺炎双球菌的转化等都属于基因重组。 基因重组适用的范围：除了基因工程以外，狭义的基因重组通常考虑适用于进行有性生殖的过程。 二、染色体变异 、染色体结构变异的类型 类型 遗传效应 图解 实例 缺失 缺失片段越大，对个体影响越大。轻则影响个体生活力，重则死亡 猫叫综合征 重复 引起的遗传效应比缺失小，重复部分太大会影响个体生活力 果蝇的棒状眼 倒位 形成配子，大多异
6、常，从而影响个体生育 一 高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 5 / 11易位 产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代人慢性粒细胞白血病染色体结构的改变，引起染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，对生物个体往往是不利的，有的甚至会致死。 每个物种染色体的大小、形态和结构都是相对稳定的。 、染色体组与染色体数目的判断 1.染色体组的判别 染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息的一组非同源染色体。要构成一个染色体组应具备以下几点： （1）一个染色体组中不含有同源染色体。 （2）一
7、个染色体组中所含有的染色体形态、大小和功能各不相同。 （3）一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套遗传信息（即含一整套基因，不能重负）。 2.某生物体细胞中染色体组数目的判断 （1）根据染色体形态判断：细胞内形态、大小相 同的染色体有几条，则该细胞中就含有几个染色 体组。如图：每种形态的染色体有 3 条，则该细 胞中含有 3 个染色体组。 （2）根据基因型判断：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体中就含有几个染色体组。例如：基因型为 AaaaBBbb 的细胞或生物体，含有 4 个染色体组。也可以记作：同一个字母不分大小写重复出现几次，就是几倍体
8、生物。 （3）根据染色体数目和染色体形态推算含有几个染色体组。 染色体组数=染色体形态数染色体数目如图，共有 8 条染色体，染色体形态数（形态大 小不相同）为 2，所以染色体组数为 82=4（个）。 【提示】 一个染色体组内的各条染色体在形态、结构、功能上都各不相同，它们是一组非同源染色体。 、二倍体、多倍体、单倍体的比较 1.二倍体、多倍体、单倍体的比较 二倍体 多倍体 单倍体 概念 体细胞中含 2 个染色体组的个体 体细胞中含 3 个或 3 个以上染色体组的个体 体细胞中含本物种配子染色体数的个体 染色 2 3 个或 3 个以上 1 至多个 高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立
9、思辰网络教育有限公司 版权所有 6 / 11体组 来源 受精卵发育 受精卵发育 配子发育 自然 成因 正常有性生殖 未减数的配子受精；合子染色体数目加倍 单性生殖（孤雌生殖或孤雄生殖） 植株 特点 正常 果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低 植株弱小，高度不育 举例 几乎全部动物，过半数高等植物 香蕉、普通小麦 玉米、小麦的单倍体 2.单倍体与二倍体、多倍体的判定 （1）由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组，就叫几倍体。 （2）由配子发育而成的个体，不论含几个染色体组，都称为单倍体。如八倍体生物的单倍体含有 4 个染色体组。 （3）二倍体生物的配子中只含有一个染色体组。 3.单倍体高度
10、不育的原因 体细胞染色体组数一般为奇数，当其进行减数分裂形成配子时，由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱，不能产生正常的配子。 【提示】 单倍体是生物个体，而不是配子，所以精子、卵细胞、花粉属于配子，但不是单倍体。 【特别提示】 单倍体育种的过程 植株 A植物 BF1 植株花药离体培养单倍体幼苗 选择需要纯合体植株 （方法：杂交 培养 加倍 选择） 、生物可遗传变异的比较 变异类型 比较项目 基因重组 基因突变 染色体变异 概 念 因基因的重新组合而发生的变异 基因结构的改变，包括 DNA 碱基对的增添、缺失或替换 染色体结构或数目变化而引起的变异 类 型 非同源染色体上的非等位基因自由组合同
11、源染色体上的非姐妹染色单体之间交叉互换 自然状态下发生的自然突变 人为条件下发生的诱发突变 染色体结构变异染色体数目变异 观 察 光镜下观察不到 光镜下观察不到 光镜下一般能观察到适 用 真核生物生物进行有任何生物均可发生真核生物核遗传中发秋水仙素处理 高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 7 / 11范 围 性生殖产生配子时在核遗传中发生 （包括原核、真核生物及非细胞结构的生物） 生 产 生 结 果 只改变基因型，基因种类的数目都不变 产生新的基因，基因种类改变，数目不变可引起基因“数量”上的变化，如增添或缺失几个基因 意义 形成多样性的重要原因，
12、对生物进化十分重要意义 生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料 对生物进化有一定意义 育种应用 杂交育种 诱变育种 单倍体、多倍体育种【提示】 基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，均可传给后代。生物变异的联系如下: 基因突变是 DNA 分子水平上的变化；染色体变异是染色体结构或数目的变异，属于细胞水平上的变化。 三、育种方法 几种育种方法的比较 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 基因工程育种 方法 杂交、自交 射线、激光、化学药品处理、生物处理 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养后再诱导染色体加倍 将一种生物特定基因转移到另一种生物细胞中 原理 基因重组
13、 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 优点 操作简单、目的性强 提高变异频率，大幅度改良某些性状，后代变异性状较快稳定 器官大、营养物质含量高 明显缩短育种年限 定向改造生物的遗传性状 缺点 育种年限长 处理材料较多，突变后发育延迟，结实率较方法复杂，成活率较有可能引发生态危机 不可遗传的变异表现型 (改变) = 基因型 (改变) +环境(改变) 突变诱因高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 8 / 11有利个体少 低，在动物中难以开展 低，需与杂交育种配合 举例 高秆抗病和矮秆易感病小麦杂交产生矮秆抗病品种 高产青霉素菌株的育成 三倍体无子
14、西瓜和甜菜、八倍体小黑麦 抗病植株的育成 抗虫棉 【提示】 基因工程育种的原理是基因重组，是指发生在两种生物之间的广义的基因重组。 诱变育种属于分子水平上育种，只有此育种方式可产生新基因。 根据育种要求选择育种方式 1.一般作物育种可选用杂交育种和单倍体育种。 2.为得到特殊性状，可选择诱变育种（如航天育种）或多倍体育种。 3.若要将特殊性状组合到一起，还要克服远缘杂交的不亲和性，可考虑运用基因工程育种或细胞工程育种，如抗虫棉的培育和“工程菌”的培育。 、不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点 1.培育杂合子品种 在农业生产上，可以将杂种子一代作为种子直接利用，如水稻，玉米等。 （1）基本步骤
15、：选取双亲 P（、）杂交F1 （2）特点：高产、优质、抗性强、但种子只能种一年。 2.培育纯合子品种 （1）培育隐性纯合子品种的基本步骤 选取双亲 P（）杂交F1自交F2选出表现型符合要求的个体种植推广。 （2）培育双显性纯合子或单显性杂合子品种的基本步骤。 选取双亲 P（、）杂交F1自交F2选出表现型符合要求的个体自交F3选出稳定遗传个体推广种植。 （3）特点：操作简单，但需要的时间较长。 【提示】 杂交育种只能利用已有基因重新组合、按需选择，并不产生新的基因。 进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种培育新品种。 1原核生物中某一基因的编码区起始端增加了一个碱基对。在增加点附近，再发生下列哪种情况可能对其编码的蛋白质结构影响最小（ ） A置换单个碱基对 B增加四个碱基对 C增加两个碱基对 D缺失三个碱基对 高三生物 第一学期 新课预习 第十六周 天津市立思辰网络教育有限公司 版权所有 9 / 11解析：在编码区起始端增加一个碱基对，则从插入点往后的遗传信息都将改变；但
