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1、必修必修 二二v变异变异 遗传病遗传病 进化进化基因重组及其基因重组及其意义意义基因突变的特基因突变的特征和原因征和原因染色体结构变染色体结构变异和数目变异异和数目变异生物变异在育生物变异在育种上的应用种上的应用转基因食品的转基因食品的安全安全人类遗传病的人类遗传病的类型类型人类遗传病的人类遗传病的监测和预防监测和预防人类基因组计人类基因组计划及意义划及意义现代生物进现代生物进化理论的主化理论的主要内容要内容生物进化与生物进化与生物多样性生物多样性的形成的形成变异的种类变异的种类不遗传的变不遗传的变异异可遗传可遗传的变异的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异生生物物的的变变
2、异异染色体结染色体结构的变异构的变异染色体数染色体数目的变异目的变异非整倍的变异非整倍的变异整倍的变异整倍的变异单倍体单倍体多倍体多倍体基因突变基因突变概念：概念：由于由于 DNA 分子中发生碱基对的增添分子中发生碱基对的增添,缺失或改变，而缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。引起的基因结构的改变，叫基因突变。基因突变的例子：色盲、白化病、糖尿病基因突变的例子：色盲、白化病、糖尿病基因突变的原因：由于在基因突变的原因：由于在 DNA 复制过程中，由于复制过程中，由于各种原因（各种原因（内，外因内，外因）而发生差错，导致分）而发生差错，导致分子结构改变（碱基种类，数量子结构改变（碱基
3、种类，数量,排列顺序等排列顺序等发生局部改变）发生局部改变）种类种类自然突变：自然发生自然突变：自然发生诱发突变：人工条件诱导发生突变诱发突变：人工条件诱导发生突变基因突变的意义：生物变异的根本来源，为进化提供基因突变的意义：生物变异的根本来源，为进化提供最初原材料。最初原材料。 发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作用发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变常常引起直接传递给后代。发生在体细胞中的突变常常引起当代生物个体性状发生变化，一般是不能遗传给下当代生物个体性状发生变化，一般是不能遗传给下一代的。一代的。基因突变的特点基因突变的特点（ 1 ）普遍性）
4、普遍性 任何生物都可以见到突变产生的性状。任何生物都可以见到突变产生的性状。（ 2 ）随随机机性性 在在生生物物个个体体发发育育的的任任何何时时期期和和生生物物体体的的任何细胞任何细胞都可以发生基因突变。都可以发生基因突变。（ 3 ）低低频频率率性性 在在自自然然界界，各各物物种种的的突突变变频频率率很很低低，高高等等生生物物中中，大大约约十十万万到到一一亿亿个个配配子子，仅仅有有一一个个发发生生基基因因突变。突变。（ 4 ）多多害害少少利利性性 大大多多数数基基因因突突变变会会破破坏坏生生物物长长期期进进化达到的相对协调和平衡，不利于生长和发育。化达到的相对协调和平衡，不利于生长和发育。（
5、5 ）不不定定向向性性 显显性性基基因因可可以以突突变变成成隐隐性性基基因因，隐隐性性基基因因可可以以突突变变成成显显性性基基因因，一一个个基基因因可可以以产产生生一一个个以以上上的的等位基因。等位基因。 基因突变是有利还是有害基因突变是有利还是有害取决于环境。取决于环境。 在个体发育过程中，基因突变的在个体发育过程中，基因突变的发生的时间越早，生物体表现的突变发生的时间越早，生物体表现的突变部分越大部分越大人工诱变在育种上的应用诱变意义：是创造动、植物新品种和微生物新诱变意义：是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法类型的重要方法优点：提高突变频率，加速育种进程优点：提高突变频率，加速育
6、种进程缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。需处理大量材料。诱变因素诱变因素物理因素：各种射线、激光物理因素：各种射线、激光化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等人工诱变与基因工程的不同人工诱变与基因工程的不同 人工诱导基因突变人工诱导基因突变可增加突变的频率和类可增加突变的频率和类型，但这种变异是型，但这种变异是不定不定向向的，有利的变异类型的，有利的变异类型仍然很少仍然很少 基因工程基因工程则是用特定则是用特定的方法，的方法，定向地改变定向地改变基基因的组成或结构，从而因的组成或结构，从而改良或创造出新产品
7、。改良或创造出新产品。有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍突变频率低，但普遍存在。突变频率低，但普遍存在。发生可能发生可能生物变异的来源之一，是形成生物生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。通过杂交育种多样性的重要原因。通过杂交育种性状的重组，培育出新的优良品种性状的重组，培育出新的优良品种。生物变异的生物变异的根本根本来源，为来源，为进化进化提供原材料提供原材料。通过诱变育种可。通过诱变育种可培育新品种。培育新品种。意义意义有性生殖过程中有性生殖过程中减数分裂形成生减数分裂形成生殖细胞殖细胞外界条件的剧变和内部外界条件的剧变和内部因素的因素的相互作用相互作用。条件条件减数第一次分裂
8、减数第一次分裂非同源染色体上非等位基因自由非同源染色体上非等位基因自由组合，同源染色体的非姐妹染色组合，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换。单体间交叉互换。细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA分子复分子复制时制时，由于外界理化因素或自，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失换、增添或缺失发生时间发生时间及原因及原因不同基因重新组合，不产生新基因，不同基因重新组合，不产生新基因，而是产生而是产生新基因型新基因型，使不同性状重，使不同性状重新组合。新组合。基因分子结构改变，产生基因分子结构改变，产生新基新基因因，出现，出现新性状新性状。本质本质基因重
9、组基因重组基因突变基因突变基因突变与基因重组的区别基因突变与基因重组的区别变异的种类变异的种类不遗传不遗传的变异的变异 可遗传可遗传的变异的变异 基因突变：基因突变：DNA碱基对的增添、缺失或改变碱基对的增添、缺失或改变 基因重组：（自由组合和交叉互换）基因重组：（自由组合和交叉互换） 染色体变异染色体变异 染色体结染色体结构的变异构的变异 染色体数染色体数目的变异目的变异 非整倍的变异非整倍的变异 整倍的变异整倍的变异 单倍体单倍体 多倍体多倍体 生生物物的的变变异异染色体数目变异染色体数目变异（1）染色体组的概念）染色体组的概念雄雄果果蝇蝇产产生的配子生的配子 细胞中的一组非同源染色体，细
10、胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做组染色体，叫做一个染色体组一个染色体组，也，也称为称为基因组基因组。2、染色体组为单位成倍的改变（整倍变异）、染色体组为单位成倍的改变（整倍变异）识别染色体组的方法识别染色体组的方法v1、细胞内形态相同的染色体有几条，就含有几个染、细胞内形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。如：此细胞有四个染色体组色体组。如：此细胞有四个染色体组 。v2、在细胞和生物体的基因型中，同一种基
11、因有几个，、在细胞和生物体的基因型中，同一种基因有几个，就有几个染色体组。如：若细胞的基因型为就有几个染色体组。如：若细胞的基因型为AaaaBBbb，任一种基因各有四个，则该生物含有，任一种基因各有四个，则该生物含有四个染色体组。四个染色体组。 雄蜂是由卵细胞雄蜂是由卵细胞不经不经过受精过受精直接而来的。直接而来的。单倍体的概念单倍体的概念雄蜂雄蜂 蜂王蜂王 工蜂工蜂 通过通过单性生殖单性生殖产生的个体，都只含有本产生的个体，都只含有本物种物种配子配子中的染色体数目，这样的个体叫做中的染色体数目，这样的个体叫做单倍体单倍体。单倍体和多倍体的比较单倍体和多倍体的比较 单倍体单倍体多倍体多倍体概念
12、概念体细胞中含有本物体细胞中含有本物种种配子染色体数配子染色体数的的个体个体由受精卵发育成的个体，由受精卵发育成的个体，体细胞中含有三个以上染色体组的个体体细胞中含有三个以上染色体组的个体自然形成自然形成原因原因由未经受精作用的由未经受精作用的卵细胞发育而成单卵细胞发育而成单倍体倍体由由于于自自然然条条件件剧剧烈烈变变化化的的影影响响，有有丝丝分分裂裂过过程程受受阻阻碍碍，于于是是细细胞胞核核内内染染色色体体加加倍倍。通通过过减减数数分分裂裂形形成成染染色色体体数数目目也也相相应应加加倍倍的的生生殖殖细细胞胞再再经经受受精精作作用用形形成成合子而发育成多倍体合子而发育成多倍体人工诱导人工诱导方
13、法方法花药离体培养花药离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植株特点植株特点植株弱小、高度不植株弱小、高度不育育茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养成分的含量都有所糖类和蛋白质等营养成分的含量都有所增高，但发育延迟，结实率降低增高，但发育延迟，结实率降低单倍体育种单倍体育种F1花粉花粉单倍体单倍体二倍体（或多倍体）纯系二倍体（或多倍体）纯系组织培养人工诱导 染色体加倍 利用单倍体植利用单倍体植株培育新品种，只株培育新品种，只需要两年时间，就需要两年时间，就可以得到一个稳定可以得到一个稳定的纯系品种。与常的纯系品
14、种。与常规的杂交育种方法规的杂交育种方法相比，明显缩短了相比，明显缩短了育种年限。育种年限。人工诱导多倍体在育种上的应用人工诱导多倍体在育种上的应用抑制纺锤体的形成抑制纺锤体的形成作用对象：作用对象：实实 例：例：作用原理：作用原理：作用时间：作用时间：分裂前期分裂前期无籽西瓜无籽西瓜等等秋水仙素秋水仙素萌发的种子或幼苗萌发的种子或幼苗 为什么秋水仙素的作用对象是萌发的种子或幼苗，为什么秋水仙素的作用对象是萌发的种子或幼苗，若对象是已经成熟的植物好不好？为什么？若对象是已经成熟的植物好不好？为什么？1、原理、原理 ：杂交育种：杂交育种：基因重组基因重组 ， 人工诱变育种：人工诱变育种： 基因突
15、变基因突变 ，单倍体育种和多倍体育种单倍体育种和多倍体育种 ：染色体变异染色体变异（单、减少，多、加倍），（单、减少，多、加倍）， 基因工程育种：基因工程育种：引入外源基因然后基因重组。引入外源基因然后基因重组。杂交育种，人工诱变育种，单倍体育种，多倍杂交育种，人工诱变育种，单倍体育种，多倍体育种，基因工程育种五类区别体育种，基因工程育种五类区别 ：生物变异在育种上的应用生物变异在育种上的应用v2、特点：、特点：v 杂交育种杂交育种产生新的基因型，产生新的基因型，v人工诱变育种人工诱变育种产生新基因，产生新基因，v单倍体育种单倍体育种花粉离体培养，然后秋水仙素花粉离体培养，然后秋水仙素处理幼苗
16、，短时间得到纯合品种，处理幼苗，短时间得到纯合品种，v多倍体育种多倍体育种秋水仙素处理幼苗得到，秋水仙素处理幼苗得到，v基因工程基因工程引入外源基因。引入外源基因。细胞工程细胞工程育种应归入杂交育种，只不过利育种应归入杂交育种，只不过利用融合技术，促进亲缘关系远的物种很快用融合技术，促进亲缘关系远的物种很快融合，得到新品种。融合，得到新品种。四种生物育种方法的比较四种生物育种方法的比较 育种方法育种方法原理原理实例实例诱变育种诱变育种用物理或化学的因素处理生物，诱导用物理或化学的因素处理生物，诱导基因突变，提高突变频率，从中选择基因突变，提高突变频率，从中选择培育出优良品种。培育出优良品种。青
17、霉素高产菌株的培青霉素高产菌株的培育育杂交育种杂交育种利用生物杂交产生的基因重组，使两利用生物杂交产生的基因重组，使两个亲本的优良性状结合在一起，培育个亲本的优良性状结合在一起，培育出所需要的优良品种。出所需要的优良品种。用高杆抗锈病的小麦用高杆抗锈病的小麦和矮杆不抗锈病的小和矮杆不抗锈病的小麦杂交，培育出矮杆麦杂交，培育出矮杆抗锈病的新类型抗锈病的新类型单倍体育种单倍体育种利用花药离体培养获得单倍体，再经利用花药离体培养获得单倍体，再经人工诱导使染色体数目加倍，迅速获人工诱导使染色体数目加倍，迅速获得纯合体。单倍体育种可大大缩短育得纯合体。单倍体育种可大大缩短育种年限。种年限。多倍体育种多倍体育种用人工方法获得多倍体植物，再利用用人工方法获得多倍体植物，再利用其变异来选育新品种的方法。（通常其变异来选育新品种的方法。（通常使用秋水仙素来处理萌发的种子或幼使用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗，从而获得多倍体植物。）苗，从而获得多倍体植物。）三倍体无籽西瓜和八三倍体无籽西瓜和八倍体小黑麦的培育倍体小黑麦的培育
