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变异、育种与进化定稿


基因表达习题讲评

13页14题:

32S 32P

31P 35S

DNA原料 蛋白质原料

大肠杆菌

基因表达过程的数量对应关系:

DNA的遗传信息 转录 mRNA的遗传信息 翻译 蛋白质的氨基酸排列顺序
(不考虑终

止密码)

数量

6n

3n

n

练习

1. 某基因中含有1200个碱基,则由它控制 合成的一条肽链含有氨基酸的个数最多是 ( C )含有的肽键个数最多是 ( B ) A.198个 B.199个 C.200个 D.201个
基因中碱基数:mRNA中碱基数:蛋白质中氨基酸数 = 6 : 3 : 1 (不考虑终止密码)

中心法则的提出及发展 1.提出人:___。 克里克 2.完善的中心法则内容(用简式表示)

3.最初提出的内容包括____、转录和__,补充完善 DNA复制 翻译 的内容为RNA复制和___。 逆转录 4.RNA的自我复制和逆转录只发生在___病毒在宿主细 RNA 胞内的增殖过程中,且逆转录过程必须有____的参与。高 逆转录酶 等动植物体内只能发生另外三条途径。

根据所学尝试写出下列生物的遗传信息的传递和表达过程: 1、噬菌体:

2、大肠杆菌:
3、烟草: 4、烟草花叶病毒: 5、HIV病毒:

基因、蛋白质与性状的关系是
蛋白质
基因 结构蛋白 酶或激素

直接作用 细胞结构 生物性状
细胞代谢 生物性状

间接作用

总之:a.生物性状主要是由蛋白质体现 b.蛋白质的合成又受基因的控制 所以:生物的性状是由基因控制的

变异、育种和进化专题复习

生物的变异
(不能遗传的变异) ?不遗传的变异 ?基因重组 ? 类型 表现型 基因型(改变) 环境 (改变) (改变) ?可遗传的变异 ?基因突变 诱 基因重组 ?染色体变异 因 (可遗传的变异) 基因突变
染色体变异

基因突变
⒈概念:

指基因结构的改变,包括DNA碱基对的替 换、增添和缺失。实质? (碱基对排列顺序的改变)

⒉时间: 细胞分裂间期,DNA复制时。 (有丝分裂间期和减数第一次分裂间期) ⒊类型: 自然突变和诱发突变(物理、化学、生物因素) 普遍性、随机性 ⒋特点: 不定向性、可逆性 低频性 多害少利性 ⒌意义: 新基因产生的途径,变异的根本来源, 为生物进化提供原材料。
下页讨论结果 单击画面继续

基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症
正常表现 正常 谷氨酸 GAA CTT GAA 镰刀型贫血 异常 缬氨酸

GUA
CAT GTA

1、直接原因:组成血红蛋白分子的一个氨基酸被替换。 2、根本原因:控制血红蛋白合成的的基因中一个碱 基对替换。
单击画面继续

二、基因重组
1.概念:基因重组是指生物进行有性
生殖的过程中,控制不同性状的基因的重 新组合。

思考:基因重组能否产生新的基因? 能否产生新性状?

2.根本原因
非同源染色体上的
b

非等位基因自由组合
B

Ab 和 aB
B
b

AB 和 ab

同源染色体上的 非姐妹染色单体之间的 交叉互换

A a

B

b

交叉互换使分裂产生 的四个子细胞所含的 遗传物质各不相同

基因重组小结
1、范围: 2、类型(时期):
⑴基因的自由组合

有性生殖的生物
在减数分裂形成配子时,随着 非同源染色体的自由组合非等 位基因也自由组合(MⅠ后) 减数分裂形成四分体时,位于 同源染色体上的等位基因有时 会随着非姐妹染色单体的交换 而发生交换,导致染色单体上 的基因重新组合。 (MⅠ前) 生物变异的来源之一,对生物进 化有重要意义

(自由组合型)
⑵基因的交叉互换

(交叉互换型)

3、意义:

基因突变不一定引起性状改变
(1)由于多种密码子决定同一种氨基酸(简并性),因 此某些基因突变不会引起生物性状的改变。如, UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子。当第三位的 U和G相互置换时,不会改变氨基酸的种类。 (2)隐性基因突变在杂合状态下也不会引起性状的改 变。例如,在豌豆基因型为DD的受精卵中,有一 个Dd,则基因型变为 Dd,但这种变化的基因在 杂合状态下仍表现高茎。 (3)某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的种类, 但并不影响该蛋白质的功能。

第22讲 染色体变异
本讲聚焦
考纲要求 定位解读
1.了解染色体结构变异的类型及判断方法 1.染色体结构变异和 2.了解染色体组的概念 3.掌握单倍体、二倍体和多倍体的比较及在 数目变异 (Ⅰ) 育种上的应用 2.实验:低温诱导染 4.理解实验原理,掌握实验步骤并尝试低温诱导 色体加倍
染色体加倍

回扣基础

突破考点

强化审答

集训真题

练出高分

■基因突变基因重组和染色体变异的区别
染色体上某一个位点上基因的改变(点突 基因突变: 变),光学显微镜下不可见。

基因重组: 真核生物有性生殖减数分裂基因之间的重
新组合

可用显微镜直接观察到的比较明显 染色体变异: 的染色体变化。 染色体结构变异

类型
染色体数目变异

个别染色体增减 以染色体组形式

一、染色体结构变异的类型
正常
缺失 增加(重复) 颠倒(倒位) 移接(易位))
实例:猫叫综合征,病因5号染色体部分缺失

异常

染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因 的数目或排列顺序发生改变,而导致性状的变异。

突破考点·提炼技法
考点一 分析染色体结构的变异

1.比较染色体结构四种变异类型 变 异 类 型 具体变化 名 称 染 色 体 结 构 变 异
考点一

结果

举例 猫叫综合征 果蝇的棒 状眼

缺失

缺失某一片段

染色体上的 重复 增加某一片段 基因数目或 某一片段移接到另一 排列顺序改 易位 变,从而导 条非同源染色体上 致性状变异 倒位 某一片段位置颠倒
核心突破

人慢性粒 细胞白血病
技法提炼

命题探究

突破考点·提炼技法
2.区分易位与交叉互换 染色体易位 图 解 染色体 角度 区 别 变异类型 显微镜下 发生于 非同源 发生于同源染色体的 交叉互换

染色体 之间 非姐妹染色单体之间
属于 染色体结

构变异 可在显微镜下

属于 基因重组

是否观察到 观察到
考点一

在显微镜下观察不到

核心突破

命题探究

技法提炼

易位与交叉互换的区别 (1)易位属于染色体结构变异,发生在非同源 染色体之间,是指染色体的某一片段移接到 另一条非同源染色体上。 (2)交叉互换属于基因重组,发生在同源染色 体的非姐妹染色单体之间

例:(09上海).右图中①和②表示发生在常染色体上的变
异. ①和②所表示的变异类型分别属于( ) A. 重组和易位 B. 易位和易位

C. 易位和重组
D. 重组和重组

回扣基础·构建网络
二 染色体数目的变异
1. 染色体组(判一判) (1)一个染色体组内没有同源染色体, 但却含有控制生长发育的全 部遗传信息 (2)染色体组中一定没有等位基因 (3)染色体组中染色体数就是体细胞染色体数的一半 ( √ ( √ ( × ) ) )

提示

只对二倍体生物符合。

回扣基础

突破考点

强化审答

集训真题

练出高分

染色体数目的变异:

实例:21三体综合征;X0型女性

个别染色 体增减
增多 正常 减少

染色体组 成倍增减
实例:多倍体 ; 三倍体无籽西瓜等;

染色体组的概念

染色体组
1.概念:细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能
上各不相同,携带着控制生物生长发育的全部遗传信息, 这样的一组染色体,叫一个染色体组。 特点: a.互为非同源染色体 b.形态大小、功能各不相同 c.携带着一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传信息 d.不同生物一个染色体组的染色体形态和数目不同 如二倍体(人、果蝇)等生物的配子中的所有染色 体就是一个染色体组。那么人的体细胞中含有 二个 染色体组

2、染色体组数目的判断
a:细胞内形态相同的染色体有几 条,则含有几个染色体组。 如图,细胞中形状相同的染色体 有4条,此细胞有4个染色体组。

b:控制同一性状的基因(不分大小 写)有几个,就有几个染色体组。 如基因型为AAaBBbCCc的细胞,可以 用右图表示。根据方法1我们可以知 道此细胞有3个染色体组。

CC c

AA a

BBb

C 、根据染色体数目和染色体形态推算含有几个 染色体组。 染色体总数 ?染色体组数= 染色体形态数
?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 8÷2 = 4(个 ) 。

? 2.如图所示细胞的代表四个物种的不同时 期细胞的,其中含有染色体组数最多的是 ( )

例1、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

A

B

C

D

例2、某生物的基因型为AAaaBbbbCCCc, 那么它有多少个染色体组 A、2、 B、 3 C、 4 D、8

上图是某植物正常的体细胞,判断该植物可能 的基因型及细胞中所含的染色体组数( ) A、ABCd,4 B、Aaaa,4

C、AaBbCcDd,8

D、BbbbDddd,8

例2:韭菜体细胞中含有的32条染色 体具有8种各不相同的形态,韭菜应 是( )
A、二倍体 C、四倍体 B、三倍体 D、八倍体

二倍体和多倍体
1、二倍体
由受精卵发育而成的个体,体细胞中含有两个染色 体组的叫二倍体。 记作2N(N表示一个染色体组所包含的染色体数目) 几乎全部的动物和过半数以上的高等植物,都是二倍体

人:2N=46

果蝇:2N=8

水稻:2N=24

玉米、洋葱都是二倍体。

2、多倍体
(1) 由受精卵发育而成的个体,体细胞中含有三 个或三个以上染色体组的叫多倍体。
(2)举例: 香蕉:三倍体 马铃薯:四倍体 普通小麦:六倍体 小黑麦:八倍体 帕米尔高原的植物65%的种类是多倍体

(3)多倍体特点
多倍体植株茎秆粗壮、叶片、果实、 种子都比较大,糖类和蛋白质等营 养物质的含量都增加。

但发育延迟,结实率低。 多倍体在植物中广泛存在,而 在动物中则较少见

(4)多倍体产生的主要原因

细胞分裂时,染色体完成复制,但细胞受外界环境 条件(如温度骤变)或生物内部因素的干扰,纺锤体不 能正常形成,以致染色体不能被拉向两极,细胞也不能 分裂成两个子细胞,于是就形成了染色体数目加倍的细 胞。
例如:秋水仙素;低温等外界因素

单倍体
1、概念:由本物种配 子发育而来的个体。
2、成因:生殖细胞未受 精直接发育成的个体 3、举例雄蜂 它是由卵细胞未经过受精作用直接 发育而来的。 它的体细胞染色体=配子染色体数 4、单倍体植株的特点 植株长得弱小,而且高度不育(同源染色体联会紊乱) 高度不育=不育吗?

但是“单倍体一定高度不育”吗?
例如:用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗, 能得到同源四倍体,若将该四倍体的花药进行离 体培养能得到含有偶数个相同的染色体组数的单 倍体,它可育。 二倍体的单倍体的确“高度不育”!但也不 是“不育”。

■几倍体判别:

生物几倍体判别不能只看细胞内含有多少个染色体组, 还要考虑生物个体发育的直接来源。

A、如果生物体由受精卵发育而成,生物体细胞内有几个 染色体组就叫几倍体。 B、如果生物体是由配子——卵细胞或花粉直接发育而成, 无论细胞内含有几个染色体组,都叫单倍体。 C、如果体细胞内只有一个染色体组,则一定是单倍体。

请判断: a、二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中 只含一个染色体组。 b、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体, 其体细胞中就含有两个或三个染色体组, 我们可以称它为二倍体或三倍体。

c、单倍体中可以只有一个染色体组,也可以 有多个染色体组
d、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体

注意:
1、体细胞中含一个染色体组的个体一定是单倍体 2、单倍体的体细胞中不一定含一个染色体组
3、体细胞中含有两个或三个染色体组的个体不一定就 是二倍体或三倍体,也可能是单倍体

例.下列基因型的生物中最可能是单倍体的 是( ) A.Bbb B.Aaa C.ABCD D.AaBb

■单倍体和多倍体的形成
自然条件:一般由未受精的卵细胞发育而来。
单倍体 人工条件:常用花药离体培养法。 自然条件: 由于外界环境条件的剧变,影响了细胞 分裂时纺锤体的形成而使染色体数目加 多倍体 倍产生的。 人工条件: 秋水仙素(常用且最有效)或低温处理 萌发的种子或幼苗,影响了细胞分裂时 纺锤体的形成而使染色体数目加倍产生 的。

多倍体育种
1、常用方法: A、常用秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗 B、有时低温诱导 2、秋水仙素作用 抑制纺锤体形成,导致染色体不分离,从而引起 细胞内染色体数目加倍。 3、过程: 分裂 的细胞时,能够抑制 秋水仙素作用于正在______ 染色体 不________ ________ 纺锤丝 的形成,导致________ 移向两极,从而引 数目加倍 。染色体目加倍的细胞继 起细胞内染色体__________ 多倍体 植株。 有丝 分裂,将来就可能发育_________ 续进行_______

多倍体育种
3、过程: 有丝分裂 发育 秋水仙素 抑制纺锤体形成 多倍体植株 4、原理: 染色体变异 5、优点: 操作简便、易行 6、缺点:适用于植物,动物难开展。 7、举例:三倍体无籽西瓜的培育 细胞内染色体数目加倍

8、为什么要处理萌发的种子或幼苗,处理成熟的 植株可以不? 不行,秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细 胞,成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。

人工诱导多倍体的产生(无子西瓜的培育过程) (多倍体育种)

例:下面是三倍体无子西瓜的培育过程图解。请回答下列问题:

(1)为什么以一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的 幼苗的芽尖细胞正在分裂,秋水仙素能够抑制纺锤体的形成, 尖?_________ _ 导致染色体不能移向两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。 低温 (40C) 除了使用秋水仙素外,还能采用_________________ 方法处理。

例:下面是三倍体无子西瓜的培育过程图解。请回答下列问题:

(2)获得的四倍体西瓜缘何要和二倍体杂交?____

___

因为四倍体的西瓜和二倍体的西瓜才能产生三倍体 , 的西瓜种子。 。
写出三倍体无子西瓜的培育过程遗传图解(用A表示一个染色组)。

例:下面是三倍体无子西瓜的培育过程图解。请回答下列问题:

三倍体西瓜在减数分裂过程中, (3)三倍体西瓜为什么没有种子?______ _ 同源染色体联会紊乱,不能产生正常的配子,所以没有种子。 _。

单倍体育种:
1、方法 花药(花粉)离体培养 2、过程 花药离体培养
单倍体植株 3、优点 ①明显缩短育种年限 ②得到的植株都是纯合体 4、缺点 秋水 仙素

恢复正常植株 (纯合体)

①方法复杂,要与杂交育种配合 ②成活率较低,成本高
5、原理: 染色体变异

多倍体育种 处理 原理 染色体变异 用秋水仙素处理种子或 幼苗

单倍体育种 花药离体培养, 秋水仙素处理 染色体变异

特点

器官大,营养物质含量 高,但发育延迟,结实 率低 三倍体西瓜、 八倍体小黑麦

缩短育种年限, 但方法复杂, 成活率较低 抗病植株的育成

举例

思考:现有高秆抗病和矮秆感病的两小麦纯种,请 分别用杂交育种和单倍体育种两种方法培育矮秆抗 病的纯种,比较育种年限。

杂交育种

用遗传图解表示该过程(附上必要的文字说明) P DDTT x ddtt 亲本杂交得F1种子 ↓ F1 DdT t 种F1,自交得F2种子 ↓自交 F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt 种F2选矮抗 ↓ ddTT 连续自交,逐代淘汰矮杆感病, 直至后代不发生性状分离为止

单倍体育种
P DDTT × ddtt ↓ DdTt Dt Dt DDtt dT dT ddTT dt dt
亲本杂交得F1种子 种 F1 , 取 花 药 进行花药离体 培养得单倍体 植株) 秋水仙素诱导 染色体加倍

F1
配子 单倍体 纯合子 DT DT DDTT

ddtt 选 取 矮 抗 ( ddTT ) 即 为
所需类型

明显缩短育种年限

杂交育种 P
高杆抗病×矮杆感病 ddtt DDTT

单倍体育种
第 1 年 第 2 年

P



高杆抗病 × 矮杆感病 ddtt DDTT ↓

高杆抗病 F1 DdTt × ↓ F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt
矮抗

F1

高杆抗病 DdTt ↓ Dt ↓
Dt ↓

第 1 年

× 连续自交
↑ 需要的矮抗品种

第 3
6 年

DT ↓ 花药离体培养→ DT ↓ 秋水仙素→
配子

dT ↓
dT ↓

dt 第 ↓ 2 年 dt ↓

~

ddTT

纯合体

DDTT DDtt ddTT ddtt ↑ 需要的矮抗品种

杂交育种小结 1、概念: 将两个或多个品种的优良性状通过交配集中 在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。

2、依据原理: 基因重组
3、常用方法:杂交 自交 选种 自交

4、优点: 将不同个体的优良性状集中到一个个体上 5、缺点: 育种时间长

例题:下列表示某种农作物①和②两种品种分别培育出④⑤⑥三 种品种,根据上述过程,回答下列问题:

⑴ 用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ称为_______, 杂交 方法Ⅱ称为 自交 基因重组 。 _________, 由Ⅰ和 Ⅱ培育⑤所依据的原理是 ⑵ 用③培育出④的常用方法Ⅲ是_____________, 花药离体培养 由④培育成 秋水仙素 处理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合 ⑤的过程中用化学药剂_________ 单倍体 育种,其优点是_________________ 明显缩短育种年限 。 称为_______

⑶ 由③培育出⑥的常用方法是_______________, 形成的⑥叫 秋水仙素处理 多倍体 。依据的原理是________ _________ 。 染色体变异

方法
比较 处理

杂交育种
杂交

诱变育种
用射线、激光、 化学药品处理生 物 基因突变

多倍体育种

单倍体育种

用秋水仙素处 花药离体培养, 理种子或幼苗 秋水仙素处理 染色体变异 染色体变异

原理 优缺点

基因重组

方法简便、集 加速育种的进程, 器官较大,营 明显缩短育种 合双亲优良性 大幅度改良性状 养物质含量高,年限,但方法 状;年限长 但有利个体少 但发育延迟, 复杂,成活率 结实率低 低 高杆抗病与矮 高产青霉素菌株、 无籽西瓜和八 杆染病小麦杂 黑农五号大豆 倍体小黑麦 交产生矮杆抗 病 高杆抗病与矮 杆染病小麦杂 交产生矮杆抗 病

举例

五、现代生物进化理论
(一)进化学说 1、拉马克关于进化的用进废退学说 拉马克是进化论的奠基者,他在18世纪初提出了用 进废退的进化学说:所有生物是由更古老生物进化来的; 生物由低等向高等逐渐进化的;生物的各种适应性特征 的形成都是由于用进废退和获得性遗传。 2、达尔文的自然选择学说 内容:1)过度繁殖—基础 2)生存斗争—动力 3)遗传变异—内因 4)适者生存—结果

(二)现代生物进化理论:
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论,其基 本观点是:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实 质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选 择、隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的 综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。 在这个过程中,突变和基因重组产生生物进化的 原材料,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定 生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。

1.基因频率
–基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例。 –基因频率可用抽样调查的方法来获得,并且, A%+a%=1。 –进化实质:种群基因频率发生变化的过程。

2.基因型频率
–基因型频率是指群体中某一个个体的任何一个基因 型所占的百分比。 –AA%+Aa%+aa%=1

例1:从某个种群中随机抽出100个个体,测知基因型 为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。求A、a的基 因频率分别是多少?
A基因的基因频率为:
A%= 2×AA+Aa ×100% = 60%

2(AA+Aa+aa)
2×aa+Aa

a基因的基因频率为:
a%=

×100% = 40%

例2:某工厂有男女职工各200人,对他们进行调查时发现, 女色盲5人,女性携带15人。男性色盲11人,求XB,Xb的 频率。
2×XBXB+XBXb+XBY
2×女性数量+男性数量

2(AA+Aa+aa)

B%=

×100%

例3、在一个种群中随机抽出一定数量的个体,其中 基因型AA的个体占24%,基因型Aa的个体占72%,基因 型aa的个体占4%,那么基因A和基因a的频率分别是:
基因频率= 某基因的数目 该基因的等位基因的总数 × 100%

= 纯合子频率+1/2杂合子频率

假设的昆虫群体满足以下五个条件:
①昆虫群体数量足够大, ②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代,

③没有迁入与迁出,
④自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用 ⑤也没有基因突变和染色体变异。

在上述条件下,种群的基因频率和基因型频 率可以世代相传不发生变化,保持平衡,叫做哈 代-温伯格定律,也叫遗传平衡定律。
设A的基因频率=p,a的基因频率=q ,p+q= 1 ( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1
aa的基因型频率 AA的基因型频率

Aa的基因型频率

⑵计算时运用遗传平衡公式: 例5:在某一个种群中,已调查得知,隐性性状者(等 位基因用A、a表示)占16%,那么该种群的AA、Aa 基因型个体出现的概率分别为: A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36 【解析】 第一步已知隐性性状者即aa的基因型频率为16%,那 么a基因的频率为0.4、A的基因频率为1-0.4=0.6。 第二步将其看作在理想的状态下,运用遗传平衡公式进 行计算:AA%=A%×A%=0.6×0.6=0.36; Aa%=2×A%×a%=2×0.6×0.4=0.48 答案 A

(一)物种
概念:指能够在自然状态下相互交配并且产生可 育后代的一群生物,简称“种”。
全世界的人都是一个物种吗?
马跟驴是一个物种吗?

(二)隔离
概念: 指不同种群间的个体,在自然条件下基因不能自 由交流的现象。

种类

不同物种之间一般是不能够相互交配的, 生殖隔离: 即使交配成功,也不能够产生可育的后 代,这种现象叫生殖隔离。 由于地理上的障碍使得同种生物的不同 地理隔离: 种群间不能够发生基因交流的现象。

新物种形成的标志:产生生殖隔离

物种形成的方式: 1.常见方式:地理隔离 长期 生殖隔离(过程十分缓慢)

加拉帕戈斯群岛的地雀

不同小岛上的植被不同, 果实大小不同所致。

2.其它方式:不经地理隔离,直接产生生殖隔离。 如自然状态下多倍体的形成。

(一)共同进化
任何一个物种都不是单独进化的。

物种 之间、生物 不同_______ ____与无机环境 ________之间在相互影响 中不断进化和发展,这就是共同进化。

(二)生物多样性的形成
1、内容: 基因多样性→物种多样性→生态系统多样性(3层次) 2、形成生物多样性的原因:长期自然选择、共同进化达到结果


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