專題9 生物的變異和育種【學案】

（1）癥狀：紅細胞由正常的圓餅狀變成鐮刀型，這樣的紅細胞易破裂（溶血），造成貧血。（2）直接原因：血紅蛋白分子結構的改變。（3）根本原因：控制血紅蛋白的DNA（基因）中一個鹼基對改變，引起基因結構的改變。

2．概念：DNA分子中發生鹼基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變。3．原因及種類（1）誘發突變①物理因素：如紫外線、X射線②化學因素：如亞硝胺、鹼基類似物、黃曲霉毒素③生物因素：如某些病毒（2）自發突變4．發生的一般時期：DNA複製階段（有絲分裂或減數第一次分裂間期）5．意義：是新基因產生的唯一途徑，是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料6．基因突變與性狀改變的關係：如果是體細胞突變，則突變越早對生物體影響越大。例如：植物的葉芽如果在發育的早期發生基因突變，那麼由這個葉芽長成的枝條，上面著生的葉、花和果實都有可能與其他枝條不同。如果基因突變發生在花芽分化時，那麼，將來可能只在一朵花上表現出變異。如果發生在配子中也可能對性狀無影響，如：a.發生在非編碼蛋白質的序列上；b.突變前後對應密碼子決定同一種氨基酸（增添缺失非3的倍數影響大）；c.顯性純合子一個基因發生隱性突變。【思考】鹼基對替換、缺失、增添對多肽的合成會產生哪些影響？提示：肽鏈變短、變長、不變、改變一個氨基酸；無法轉錄7．特點（1）普遍性：無論是低等生物，還是高等的動植物以及人類，都可能發生基因突變引起生物性狀的改變（2）隨機性：基因突變可發生在個體發育的任何時期（時間）；發生在不同的DNA分子上，同一DNA的不同部位（空間）（3）低頻性：據估計，在高等生物中，大約105～108個生殖細胞中，才會有1個生殖細胞發生基因突變（4）多害少利性：基因突變如果造成表型改變，就可能破壞與環境的協調關係對該生物的生存往往是不利的，也可中性（5）不定向性：一個基因可以向不同的方向發生突變，產生一個以上的等位基因8．細胞癌變和基因突變的關係：細胞增殖→DNA複製→基因突變→癌變（不增殖的細胞其細胞核DNA不複製）9．復等位基因：同一基因座出現多個等位基因。如人類的ABO血型系統包括：A型、B型、AB型、O型。人類的ABO血型是由三個基因控制的，它們是IA、IB、i，但是對每個人來說，只可能有兩個基因，其中IA、IB都對i為顯性，而IA和IB之間無顯性關係。所以說人類的血型是遺傳的，而且遵循分離規律。10．基因突變的類型：①顯性突變(a→A)；②隱性突變(A→a)，可通過與野生型雜交或自交來判斷知識點2基因重組1．概念：真核生物在進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合（A、a和B、b之間），非常普遍。2．發生時間和產生的原因（1）減數第一次分裂後期：同源染色體上的等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合（2）四分體時期：交叉互換導致同源染色體非姐妹染色單體上的基因重組（3）廣義的基因重組還包括基因工程

圖1生物產生___種配子，自交F1___份，___種基因型，___表現型；圖2生物若完全連鎖則產生___種配子，自交F1___份，___種基因型，___表現型；圖2生物若發生交叉互換則產生___種配子；自交F1___種基因型，___表現型，是16份嗎?3．特點：不產生新的基因但可以產生新的基因型4．意義：是生物變異的來源之一，也是形成生物多樣性的重要原因之一，對生物進化具有重要的意義知識點3染色體變異1．種類（1）染色體結構變異①類型：

②意義：改變染色體上基因的數目和排列順序，從而導致性狀的變異（2）染色體數目變異①類型：細胞內個別染色體增加或減少，如21三體綜合征、XXY；細胞內的染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少，如三倍體無籽西瓜②產生原因：減數或有絲分裂時染色體不分離2．染色體組：細胞中的一組非同源染色體，在形態和功能上各不相同，但又相互協調，共同控制生物的生長、發育、遺傳和變異。例如，二倍體生物的配子中所含的一組染色體。細胞內形態相同的染色體有幾條就說明有幾個染色體組，即染色體組數目等於同源染色體的個數，等於等位基因和相同基因之和。

3．二倍體和多倍體：由受精卵發育而來，體細胞中含有兩個和三個或三個以上染色體組的個體。幾乎全部動物，過半數的高等植物都是二倍體、馬鈴薯為四倍體、香蕉為三倍體。單倍體加倍後叫多倍體或二倍體4．人工誘導多倍體的原理和方法：秋水仙素或低溫作用於正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，細胞不能分裂成兩個子細胞，從而引起細胞內染色體數目加倍。染色體數目加倍的細胞繼續進行有絲分裂，將來就可以發育成多倍體植株5．如何獲得三倍體無子西瓜：用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖得到四倍體西瓜→二倍體西瓜♂×四倍體西瓜♀→三倍體種子→減數分裂時聯會紊亂，幾乎不能產生正常的配子→無子西瓜

6．單倍體（1）定義：由配子直接發育而來，體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體，可能含有一到多個染色體組。（2）特點：與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，高度不育？（無同源染色體，無法聯會）。（3）獲得方法：花藥離體培養7．低溫誘導植物染色體數目的變化實驗：卡諾式液：固定細胞形態；改良的苯酚品紅染液：染色8．染色體易位與交叉互換的區別易位（染色體結構變異）交叉互換（基因重組）圖解

交換範圍發生於非同源染色體之間發生於同源染色體的非姐妹染色單體之間知識點4變異的種類1．不可遺傳變異：由環境因素的影響，並沒有引起生物體內遺傳物質的變化2．可遺傳變異：（1）動物：由生殖細胞內遺傳物質的改變引起的變異，人的體細胞基因突變可產生癌細胞，但不遺傳（2）植物：植物體細胞中的突變可以通過無性繁殖遺傳給後代（3）細菌：可以來自基因突變和基因重組（基因工程）（4）病毒：一般只能來自基因突變知識點5變異類型的判斷1．光學顯微鏡下可見的是染色體變異，不可見的是基因突變或基因重組2．變異個體數量相對較多是重組，偶爾出現是基因突變3．幾個鹼基對或一個DNA片段造成個別基因、個別性狀的改變是基因突變（不影響基因的數量）；完整基因之間的空間轉移叫重組；一堆基因的改變叫染色體變異4．變異類型與細胞分裂的關係：變異類型可發生的細胞分裂方式基因突變無絲分裂、有絲分裂、減數分裂（間期）基因重組減數分裂（生殖器官、減Ⅰ、核遺傳）染色體變異有絲分裂、減數分裂（分裂期、真核生物）知識點6人類遺傳病的類型及預防1．概念：通常是指由於遺傳物質改變而引起的人類疾病2．種類（1）單基因遺傳病（一對）：顯性遺傳病：並指、多指、軟骨發育不全、抗維生素D佝僂病；隱性遺傳病：白化病、苯丙酮尿症、紅綠色盲、血友病、鐮刀型細胞貧血症、先天性聾啞（2）多基因遺傳病（多對）：原發性高血壓、冠心病、青少年型糖尿病、哮喘病；特點：常表現出家族聚集現象、易受環境因素影響、群體中發病率較高（3）染色體異常遺傳病：21三體綜合征、貓叫綜合征3．監測和預防（1）遺傳諮詢：醫生對諮詢對象進行身體檢查，了解家庭病史，對是否患有某種遺傳病作出診斷→分析遺傳病的傳遞方式→推算出後代的再發風險率→向諮詢對象提出防治這種遺傳病的對策和建議，如終止妊娠、進行產前診斷等。（2）產前診斷：在胎兒出生前，醫生用B超、基因診斷等對孕婦進行檢查，以確定胎兒是否患有某種遺傳病或先天性疾病4．顯性遺傳病：患病的基因是顯性基因。隱性遺傳病：患病的基因是隱性基因。5．攜帶者：在遺傳學上，含有一個隱性致病基因的雜合體。6．遺傳病調查：調查發病率時在群體中隨機取樣；調查遺傳方式時在患者家系中調查。7．人類基因組計劃：測定人類基因組的全部DNA序列（22+X+Y），解讀其中包含的遺傳信息。知識點7幾種育種方法的比較名稱雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種細胞工程育種原理基因重組基因突變染色體變異、基因重組、植物細胞全能性染色體變異基因重組細胞全能性處理方法純合子：雜交→連續自交篩選，直到不發生性狀分離為止。雜合子：用純合子雜交用物理或化學方法處理生物材料，提高突變率，從中選擇培育出優良品種先雜交，集優性狀，再花藥離體培養獲得單倍體幼苗，最後用秋水仙素處理幼苗，使染色體數目加倍通常用一定濃度的秋水仙素處理萌發的種子或幼苗獲取目的基因表達載體構建導入受體細胞檢測與鑒定核移植植物組織培養植物體細胞雜交缺點育種年限長；不能產生新基因；只適合有性生殖的生物；容易性狀分離有利變異的個體少，需處理大量實驗材料，突變方向不能控制(盲目性)需與雜交育種配合；只適合有性生殖的生物發育遲緩；結實率低；只適用於植物安全性問題多；技術要求高成活率低；不能完全按照人的意願表達相應性狀優點操作簡便；通過交配使多個優良性狀集中於同一個體產生新基因，新性狀，加速育種進程，方法適用於所有生物只需二年時間，就可得到穩定遺傳（不發生性狀分離）的純系，明顯縮短育種年限莖桿粗壯；葉片、果實、種子比較大；營養物質豐富定向改造，目的性強；時間短；克服遠緣雜交不親和障礙克服遠緣雜交不親和障礙；有些表現出了雙親的遺傳性狀實例矮桿抗鏽病小麥青黴素高產菌株矮桿抗病小麥八倍體小黑麥抗蟲棉白菜－甘藍；多莉
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