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高中生物核心概念高考复习课件―生物变异.ppt

高中生物核心概念高考复习课件―生物变异

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2019-06-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《高中生物核心概念高考复习课件―生物变异ppt》,可适用于综合领域

生物变异生物变异的类型:不遗传变异:遗传物质没有改变仅由环境引起。非等位基因自由组合狭义基因重组基因重组等位基因互换广义基因重组:见后叙述可遗传变异基因突变突变染色体结构变异染色体变异染色体数目变异生物变异基因重组基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。基因重组是遗传的基本现象病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。减数分裂或体细胞有丝分裂均有可能发生基因重组。基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。真核生物重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间细菌可发生在转化或转导过程中。人为条件下可以在基因工程中实现。关于基因突变自然界生物性状突变的现象:果蝇眼色猫眼色的变异花色体细胞突变柑桔体细胞突变基因突变广泛存在:不同皮色的老鼠关于基因突变基因突变的时期:生物个体发育的任何时期中均可发生突变即体细胞和性细胞均能发生突变。性细胞的突变率高于体细胞:性细胞在减数分裂末期对外界环境条件的敏感性较大性细胞发生的突变可以通过受精过程直接传递给后代。突变后的体细胞常竞争不过正常细胞会受到抑制或最终消失需及时与母体分离无性繁殖经有性繁殖传递给后代。  许多植物的“芽变”就是体细胞突变的结果:发现性状优良的芽变及时扦插、压条、嫁接或组织培养繁殖和保留。  芽变在农业生产上有着重要意义不少果树新品种就是由芽变选育成功的如:温州密桔温州早桔。但芽变一般只涉及某一性状很少同时涉及很多性状。关于基因突变基因突变的时期:体细胞基因突变通常独立发生:  某一基因位点的一个等位基因发生突变时不影响另一个等位基因即等位基因中两个基因一般不会同时发生突变(AAaa)。  ①隐性突变:AAAa为隐性突变当代不表现F表现。       aaAa为显性突变当代即能表现。  ②显性突变:aaAa当代即能表现与原性状并存形成镶嵌现象或嵌合体。   突变早镶嵌范围大如叶芽发生突变突变枝。   突变迟镶嵌范围小突变范围局限于一个花朵或果实甚至仅限于它们的一部分。  如:番茄果肉、苹果的半红半黄现象。    观赏桃花一朵花上有不同颜色。关于基因突变基因突变的一般特征:重复性:同一生物不同个体间可以多次发生同样的突变。可逆性:象许多生化反应过程一样是可逆的。显性基因A通过正突变形成的隐性基因a又可经过反突变又形成显性基因A。基因突变的方向不定可多方向发生。复等位基因:指位于同一基因位点上各个等位基因的总体。复等位基因并不存在于同一个体中(同源多倍体除外)而是存在于同一生物群内。复等位基因的出现增加生物多样性提高生物的适应性提供育种工作更丰富的资源使人们在分子水平上进一步了解基因内部结构。突变的有害性:多数突变对生物的生长和发育往往是有害的。  某一基因发生突变长期自然选择进化形成的平衡关系就会被打破或削弱进而打乱代谢关系引起程度不同的有害后果一般表现为生育反常或导致死亡。  关于基因突变基因突变的一般特征:突变的有害性:多数突变对生物的生长和发育往往是有害的。有害性可能是致死的即导致个体死亡的突变。    致死基因(lethalalleles):指可以导致个体死亡的基因包括隐性致死基因(recessivelethalalleles)和显性致死基因(dominantlethalalleles)。().植物:最常见的为隐性白化突变。  这种白化苗不能正常形成叶绿素当子叶或胚乳中养料耗尽时幼苗死亡。().动物: ①纯合显性致死(小鼠毛色遗传):黑色黄色但无黄色纯合体。②.杂合显性致死突变:显性致死突变在杂合状态时即可死亡。不会产生纯合体。③.纯合隐性致死突变:人的“异染白痴脑病”由aa基因控制(隐性纯合致死)。④.伴性致死突变:致死突变可发生在常染色体上也能发生在性染色体上致死突变发生在性染色体上可引起伴性致死。突变有害性的相对性:高秆矮秆:有害性:矮秆株在高秆群体中受光不足、发育不良有利性:矮秆株在多风或高肥地区有较强抗倒伏性、生长茁壮。  禾谷类作物的落粒性对生物有利、对人类无益。水稻、玉米、高粱雄性不育对生物不利、对人类有益可以省去制种时的去雄麻烦。关于基因突变例:高秆矮秆其原因:  ①.由基因突变而引起  ②.因土壤瘠薄或遭受病虫为害而生长不良等。  鉴定方法:可将变异体与原始亲本在同一栽培条件下比较。矮秆后代为高秆则不是突变由环境引起。         后代仍为矮秆则是基因突变引起的。基因突变的鉴定(举例):  ㈠、突变发生的鉴定:  经诱变产生的变异是否属于真实的基因突变是显性突变还是隐性突变、突变频率的高低都应进行鉴定。  ∵由基因发生某种化学变化而引起的变异是可遗传而由一般环境条件导致的变异是不遗传的。关于基因突变基因突变的鉴定(举例):  ㈡、显、隐性的鉴定:  显性突变和隐性突变的区分可利用杂交试验加以鉴定。如:      突变体矮秆株×原始品种(高)            ↓           F高秆            ↓        F有高秆、也有矮秆说明该突变属于隐性突变。关于基因突变基因突变的分类:转换:同型碱基对替换T颠换:异型碱基对替换A倒位:ATCGAT碱基缺失:ATCGAT碱基插入:ATCGAT关于基因突变自然条件下各种动、植物发生基因突变频率不高可保持生物种性的相对稳定性。但不利于动、植物育种。  穆勒和斯特德勒()用X射线研究人工诱变证实人工诱发基因突变可以大大提高突变率。一、物理因素诱变:物理因素各种电离辐射+非电离辐射。.电离辐射诱变:诱变中常用的射线 射线穿透力辐射源应用时间照射方法X较强X光机早()外照射强Co、Cs较早外照射弱P、S、C、Zn较迟内照射(浸泡或注射)中子弱核反应堆或加速器如钋铍中子弹较近外照射关于基因突变.非电离辐射诱变:主要是紫外线照射其波长较长(-Å)、穿透力弱一般应用于微生物或高等生物的配子诱变。.综合效应诱变:在太空中进行的空间诱变是一项有效的人工诱变技术。  太空中大量存在着各种物理射线可诱发突变其它诸如失重、超净、无地球磁场影响以及卫星发射和返回时的剧烈震动等因素也是产生诱变的重要原因。上述诱变因素的共同作用也会影响诱变效果。 关于基因突变二、化学因素诱变:妨碍DNA某一成分的合成引起DNA变化:妨碍合成嘧啶:氨基尿嘧啶、乙氧基咖啡碱妨碍嘌呤合成:巯基嘌呤。碱基类似物替换:如溴尿嘧啶(BU)、溴去氧尿核苷(BudR)、氨基嘌吟(AP)  诱变原理:化学药物分子结构与DNA碱基相似在不妨碍基因复制的情况下能渗入到基因分子中。在DNA复制时引起碱基配对差错最终导致碱基对的替换引起突变。直接改变DNA某些特定的结构:DNA诱变剂与DNA起化学反应并改变碱基氢键特性的物质。引起DNA复制的错误:诱变剂:氨基吖啶、吖啶橙、ICR等。  能嵌入DNA双链中的碱基之间引起单一核酸的缺失或插入造成突变。.抗生素:如重氮丝氨酸、链霉素和丝裂霉素C等。  抗生素的诱变作用:破坏基因分子结构,造成染色体的断裂而引起突变。关于染色体变异染色体结构变异一、缺失染色体的某一区段丢失。缺失杂合体中联会时形成环状或瘤状突起(见下图)但易与重复相混淆。关于染色体变异染色体结构变异一、缺失染色体的某一区段丢失。缺失对个体的生长和发育不利:①.缺失纯合体很难存活②.缺失杂合体的生活力很低③.含缺失染色体的配子一般败育④.缺失染色体主要是通过雌配子传递。猫叫综合症(第号染色体短臂缺失):婴儿啼哭如猫叫一般伴随有小头症和智力迟钝。关于染色体变异染色体结构变异二、重复染色体多了与自己相同的某一区段。在杂合体中重复区段会突出环或瘤不能同缺失杂合体的环或瘤相混淆(染色体长度不同)。扰乱基因的固有平衡体系引起表现型变异(如果蝇的棒眼遗传)关于染色体变异染色体结构变异三、倒位染色体某一区段的正常顺序颠倒了。倒位染色体的联会和鉴定:  ①很长倒位区段:倒位区反转过来与正常染色体的同源区段进行联会倒位区段以外的部分只有保持分离。  ②较短倒位区段:倒位杂合体联会在倒位区段内形成“倒位圈”。关于染色体变异染色体结构变异倒位杂合体形成败育的交换配子①.臂间倒位杂合体产生大量缺失和重复染色单体②.臂内倒位杂合体产生双着丝点染色单体随着出现后期Ⅰ桥关于染色体变异染色体结构变异②.臂内倒位杂合体产生双着丝点染色单体随着出现后期Ⅰ桥①.臂间倒位杂合体产生大量缺失和重复染色单体关于染色体变异染色体结构变异四、易位染色体一个区段移接在非同源的另一个染色体上。关于染色体变异染色体结构变异四、易位染色体一个区段移接在非同源的另一个染色体上。易位染色体的联会关于染色体变异染色体数目变异一、染色体的整倍数变异.染色体组:维持生物体生命活动所需的最低限度的一套基本染色体或称为基因组以X表示。、染色体组的基本特征:各染色体形态、结构不同其上携带基因不同  染色体组是一个完整而协调的体系缺少一个就会造成不育或性状的变异。.不同种属染色体组的染色体数:  一个染色体组所包含的染色体数不同种属间可能相同也可能不同。  例:大麦属X= 稻属X= 烟草属X= 茶属X=     小麦属X= 棉属X= 高梁属X= 葱属X=.二倍体生物:n=Xn=X关于染色体变异染色体数目变异一、染色体的整倍数变异整倍体的同源性和异源性:  ()同源多倍体:指增加的染色体组来自同一物种一般是由二倍体的染色体直接加倍产生的。()异源多倍体:指增加的染色体组来自不同物种一般是由不同种属间的杂交种染色体加倍形成。设:三个二倍体种染色体组(X)分别以A、B、E表示,X=n=X=A=(aaa)(aaa)=aaaaaa=n=X=B=(bbb)(bbb)=bbbbbb=n=X=E=(eee)(eee)=eeeeee=  ①同源四倍体:  AAAAn=X=A=AAAA=  BBBBn=X=B=BBBB=  EEEEn=X=E=EEEE=  ②同源三倍体:  AAAA×AA   AAA n=X=A=AAA=  BBBB×BBBBB n=X=B=BBB=  EEEE×EE   EEE n=X=E=EEE=关于染色体变异染色体数目变异一、染色体的整倍数变异关于染色体变异染色体数目变异一、染色体的整倍数变异异源四倍体、同源异源八倍体:    AA×BB   加倍     ABAABB(n=X=AABB=)        加倍         AAAABBBB(同源异源八倍体)         n=X=异源六倍体: AABB×EE加倍  ABEAABBEE(n=X=AABBEE=)  如:六倍体小麦(n=X=AABBDD=)关于染色体变异染色体数目变异一、染色体的整倍数变异关于染色体变异染色体数目变异二、染色体的非整倍数变异比该物种中正常合子染色体数(n)多或少一个至几个染色体的个体。  超倍体:染色体数>n多倍体、二倍体中均能发生。  亚倍体:染色体数<n通常在多倍体中发生。  遗传学上有代表性的非整倍体只有以下几种:  三 体:n=aaaaaaa=  双三体:n=aaaaaaaa=  四 体:n=aaaaaaaa=  单 体:n=aaaaa=  双单体:n=aaaa=  缺 体:n=aaaa=关于染色体变异染色体数目变异三、单倍体 概念:单倍体──指具有配子染色体数(n)的个体。  ①二倍体植物:n=X单倍体水稻、玉米的单倍体就是一倍体(n=X=、)。  ②多倍体生物:n≠X   普通烟草的单倍体含二个染色体组(n=X=TS=)   普通小麦的单倍体含三个染色体组(n=X=ABD=)。  ③单倍体表现出高度不育:  ∵在单倍体植株内染色体都是成单的表现为高度不育几乎不能产生种子。关于染色体变异染色体数目变异三、单倍体 单倍体的形成:  高等生物中所有单倍体几乎都来源于不正常的生殖过程。  如:孤雌生殖、孤雄生殖。  自然界:大部分单倍体是孤雌生殖所形成的。  组培技术:花药培养、小孢子培养产生的。关于染色体变异染色体数目变异四、同源多倍体的形态特征:  巨大性:染色体倍数越多核和细胞越大器官越大。  ①外形:叶片、花朵、花粉粒、茎粗和果实等器官都随着染色体组(X)数目的增加而递增。  染色体组的倍数是否越高越有利呢?  染色体组的倍数性有一定限度超过限度其器官和组织就不再增大甚至导致死亡。如:甜菜最适宜的同源倍数是三倍(含糖量、产量)玉米同源八倍体植株比同源四倍体短而壮但不育②气孔和保卫细胞:气孔和保卫细胞大于二倍体单位面积内的气孔数小于二倍体。关于染色体变异染色体数目变异五、同源三倍体在农业上的应用:  同源三倍体具有高度不育的特性。  例:无籽西瓜(X=)     二倍体(n=X=)       ↓加倍     同源四倍体  × 二倍体   (n=X=) ↓          同源三倍体西瓜(无籽)          n=X=  人工创造的同源三倍体:葡萄、香蕉等。关于染色体变异染色体数目变异六、普通小麦的演化过程      一粒小麦   ×  拟斯卑尔脱山羊草     n=AA= ↓   n=BB=             Fn=X=AB=             ↓加倍       二粒小麦的异源四倍体 × 方穗山羊草       n=X=AABB= ↓ n=X=DD=                  Fn=X=ABD=                  ↓加倍                异源六倍体                n=X=AABBDD=                  ↓基因突变、长期演化                 普通小麦               n=X=AABBDD=关于染色体变异染色体数目变异中国农科院鲍文奎先生育成的异源八倍体小黑麦具有穗大、粒大、抗病和抗逆性强的特点。      普通小麦   ×   黑麦     n=AABBDD= ↓ n=RR=             Fn=ABDR不育             ↓加倍、选育           异源八倍体小黑麦(Triticale)           n=X=AABBDDRR=  云贵种植有一定的增产效果。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验实验原理微核是指独立于细胞核外的圆形、椭圆形或无规则的小核其直径小于细胞核的可以是染色体断片也可以是整条染色体。自然状态下生物体产生微核的概率很小在某些有害理化因素的影响下微核的产生率会大大增加。当这些有害因素损伤真核细胞的遗传物质时细胞核中的染色体会发生断裂时这些染色体片段不能随有丝分裂进入子细胞留在细胞质中就构成了微核。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验微核是常见的遗传毒理学指标之一指示染色体或纺锤体的损伤。由于这种损伤会因细胞受到的外界诱变因子作用的加剧而加剧而微核产生的数量又可与诱变因子剂量的多少呈正相关因此可用微核出现的频率来评价环境诱变因子对生物遗传物质的损伤程度。通常计算微核数目的多少用微核千分率MCN(平均每千个细胞出现微核的细胞个数)来表示。蚕豆根尖微核实验具有准确、快速、操作简便、有明显剂量效应关系、适合大批量样品检测等优点在环境监测中应用广泛。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验实验材料微核实验通常使用蚕豆做实验材料,实验选大小均匀、饱满、表面光滑的个体。选用培养的洋葱根尖也可(见教材)。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验实验过程①蚕豆萌发蚕豆于℃用自来水浸泡h,湿纱布包裹催芽h。选已发芽的蚕豆放入垫有湿脱脂棉的培养皿中培养h。其间每h用水冲洗次,换水培养。在发芽良好的种子中间选择根长整齐一致,根长约~cm的蚕豆随机分组。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验实验过程②诱变剂配制用蒸馏水将四氯乙烯(污水中常见的一种持久性有机污染物)分别配制成mgL、mgL、mgL、mgL的溶液。③蚕豆根尖细胞微核试验把选好的蚕豆幼苗根部插入打孔的塑料板孔中,置℃下用四氯乙烯溶液培养h后取下幼苗随后倒去试剂于℃用蒸馏水修复培养小时。切取蚕豆根尖,解离、染色、压片方法参照植物细胞有丝分裂观察实验镜检每组观察左右细胞,统计微核千分率MCN‰。整个实验过程以蒸馏水作对照。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验染色技术:针对不同材料或希望获得不同的效果,可选择适当的染液和染色方法用于常规染色体形态结构鉴定的染色方法很多,常用的有如下几种()改良苯酚品红染色:若只作临时镜检观察,对解离后材料水洗并吸干,挑取根尖乳白色分生组织于载玻片上夹碎捣烂,滴加~滴染液,染色~min,压片()醋酸洋红染色:若只作临时镜检观察,将解离水洗后的材料吸干,挑取根尖乳白色分生组织于载玻片上夹碎捣烂,滴加~滴染液,染色~min,压片。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验实验结果与分析如表显示蚕豆根尖微核数、微核率均随试剂浓度的升高而增加,蚕豆根尖微核率和四氯乙烯浓度之间均呈明显的剂量效应关系。显著性检验显示处理组微核数、微核率与对照组差异显著(P<)部分处理组显著性差异为极显著(P<)。微核实验结果表明:一定浓度的四氯乙烯能够诱发根尖微核细胞数增加,且呈现剂量效应关系,说明在一定的浓度范围内,用蚕豆根尖细胞微核实验技术,能够监测环境中的四氯乙烯污染。利用蚕豆根尖微核技术探究环境污染情况的实验本实验作为一个探究性实验研究的角度、控制的变量可以是不同的。例如可以从处理时间、换用不同实验材料(如洋葱、吊兰)、换用其他理化因子(如洗洁精、肥皂、硫酸铜、造纸厂废水、废电池、烟丝浸出液)等角度进行探究。

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