必修二期末复习第讲变异育种基因工程课件.ppt

1、必修二期末复习第讲变异育种基因必修二期末复习第讲变异育种基因工程工程第一页，共43页。一、基因突变1.概念:由于DNA分子中发生 的 、和 ,而引起的 的改变。2.实例:镰刀型细胞贫血症碱基对谷氨酸缬氨酸GAAGUAGAACAT替换增添缺失基因构造 (1)直接原因:组成血红蛋白分子的一个 被替换。(2)根本原因:控制血红蛋白合成的基因中一个 改变。3.时间:主要发生在 。氨基酸碱基对有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期第二页，共43页。4.诱发因素:、和生物因素,其中亚硝酸、碱基类似物属于 。(1):一切生物都可以发生。(2)随机性:生物个体发育的 。(3):自然状态下,突变频率很低。(4);

2、(3).(1)产生的途径。(2)生物变异的 。(3)生物进化的 材料。【思维激活】基因突变为什么常发生于DNA复制时期,即细胞分裂的间期?在DNA复制时,稳定的DNA双螺旋解开形成单链DNA,这时DNA的稳定性会大大下降,极易受到外界因素干扰而使原来的碱基序列发生变化,导致基因发生突变。基因突变发生在体细胞与生殖细胞,对生物体产生的影响一样吗?体细胞中的基因突变一般不能遗传给后代(通过营养生殖也可传给后代),生殖细胞中的基因突变可直接遗传给后代。物理因素化学因素普遍性任何时期和部位低频性新基因根本来源原始化学因素不定向性多害少利性第三页，共43页。判断对错 (1)积聚在甲状腺细胞内的131I可

3、能直接诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代。()(2)DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因突变。()(3)为了确定在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现的一株红花豌豆是否是基因突变的结果,应检测和比较红花植株与白花植株中花色基因的DNA序列。()(4)观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置。()第四页，共43页。二、基因重组1.实质:控制不同性状的基因 。2.类型:(1)自由组合型:位于非同源染色体上 自由组合。(2)穿插互换型:四分体的非姐妹染色单体的 。(3)人工重组型:技术,即基因工程。3.结果:产生 ,导致 出现。4.意义:形成生物多样性的重要原因之一。

4、重新组合非等位基因穿插互换转基因新的基因型重组性状第五页，共43页。判断对错(1)减数第二次分裂时,非姐妹染色单体之间自由组合。()(2)有丝分裂和减数分裂过程中均可产生非同源染色体之间发生自由组合,导致基因重组。()(3)同源染色体的非姐妹染色单体的交换可引起基因重组。(4)纯合体自交因基因重组导致子代性状别离。()第六页，共43页。网络图构建可遗传的变异基因突变DNA碱基对替换、增添和缺失普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性自由组合穿插互换水、肥、光、温度等外界因素第七页，共43页。考点一 基因突变1.引起基因突变的因素及其作用机理第八页，共43页。(1)基因突变发生在不直接编码氨

5、基酸的基因片段。(2)碱基替换前后所对应的氨基酸未发生改变密码子的简并性。(3)由显性纯合子中的显性基因突变成杂合子中的隐性基因。【易错提醒】无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。基因突变一定会导致基因构造的改变,但却不一定引起生物性状的改变。基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变,基因的数目和位置并未改变。生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状假设在陆地上那么为不利变异,而在多风的岛屿上那么为有利变异。基因突变不只发生在分裂间期。第

6、九页，共43页。2.三种类型的基因重组重组类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因的重组人为导致基因重组(DNA重组技术)发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期体外目的基因与运载体重组,导入细胞内与细胞内基因重组发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重组目的基因经过运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组图像示意第十页，共43页。【易错提醒】穿插互换基因重组。如果穿插互换发生在同源染色体之间叫 ;如果发生在非同源染色体之间叫 ,属于 变异。精卵结合

7、并没有发生基因重组。基因重组在人工操作下也可以实现,如基因工程、肺炎双球菌转化中都发生了基因重组。基因重组易位染色体构造第十一页，共43页。技法提炼根据题意来确定图中变异的类型(1)假设为有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等),那么只能是 造成的。(2)假设为减数分裂,那么原因是 。(3)假设题目中问造成B、b不同的根本原因,应考虑可遗传变异中的最根本来源 。(4)假设题目中有分裂时期提示,如减数第一次分裂前期造成的那么考虑 ,间期造成的那么考虑 。基因突变基因突变(间期)或基因重组(减数第一次分裂)基因突变基因突变穿插互换第十二页，共43页。染色体变异第十三页，共43页。一、染色体构造的变异

8、 1.概念:由 的改变而引起的变异。2.类型 3.结果:使排列在染色体上的基因的 发生改变,从而导致性状的变异。4.举例:猫叫综合征,是由于人的第5号染色体局部 引起的遗传病。【思维激活1】染色体畸变与基因突变相比,哪一种变异引起的性状变化较大一些?为什么?每条染色体上含有许多基因,染色体畸变会引起多个基因的变化,所以引起的性状变化较大一些。染色体构造数目或排列顺序缺失第十四页，共43页。二、染色体数目的变异(1)细胞内 的增加或减少,如21三体综合征。(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少,如多倍体、单倍体。(1)概念:细胞中的一组 ,在形态和功能上各不一样,但又互相协调,共

9、同控制生物的生长、发育、遗传和变异,这样的一组染色体叫做一个染色体组。(2)组成:如图为一雄果蝇的染色体组成,其染色体组可表示为:。个别染色体非同源染色体、X或、Y第十五页，共43页。三、单倍体育种和多倍体育种1.图中和的操作是 处理,其作用原理是抑制 。2.图中过程是 。3.单倍体育种的优点是 。秋水仙素纺锤体的形成花药离体培养明显缩短育种年限第十六页，共43页。四、低温诱导植物染色体数目的变化1.实验原理用低温处理植物分生组织细胞,如根尖分生组织细胞,能够抑制 ,以致影响染色体被拉向两极,细胞不能分裂成两个子细胞,使植物细胞 加倍。2.方法步骤洋葱根尖培养取材 (解离漂洗 制片)观察。3.

10、实验结论适当低温可以诱导 加倍。纺锤体的形成染色体数目制作装片染色染色体数目第十七页，共43页。1.染色体变异判断对错 (1)观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞。()(2)染色体加倍使草莓的果实变大。()(3)染色体组非整倍性变化必然导致新基因产生。()(4)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。()(5)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。()(6)低温抑制染色体着丝点分裂,使子染色体不能分别移向两极,导致染色体加倍。()(7)三倍体植物不能由受精卵发育而来。()(8)多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的时机。()第十八页，共43页。网络图构建染色体数目变异缺失重

11、复倒位易位个别染色体的增添或减少单倍体多倍体第十九页，共43页。考点归纳易位交叉互换变异类型范围 交换对象 图示染色体构造变异基因重组非等位基因同源染色体非姐妹染色单体之间非同源染色体之间等位基因第二十页，共43页。(1)变异范围不同 基因突变是在 水平上的变异,只涉及基因中一个或几个碱基的改变,这种变化在光学显微镜下观察不到。染色体构造的变异是在 水平上的变异,涉及染色体的某一片段的改变,这一片段可能含有假设干个基因,这种变化在光学显微镜下可观察到。(2)变异的结果不同 基因突变引起基因构造的改变,基因数目 ;生物的性状不一定改变。染色体构造变异一般引起排列在染色体上的基因的 和 发生改变,

12、生物的性状发生改变。DNA分子染色体未变数目排列顺序第二十一页，共43页。(1)据染色体形态判断:细胞内形态一样的染色体有几条,那么含有几个染色体组。(2)据基因型判断控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体组。技法提炼染色体组数量的判断方法(3)据染色体数/形态数的比值判断染色体数/形态数的比值意味着每种形态染色体数目的多少,每种形态染色体有几条,即含几个染色体组。如果蝇该比值为8条/4种形态=2,那么果蝇含2个染色体组。第二十二页，共43页。【情景引领】以下是对ah所示的细胞图中各含有几个染色体组的表达,正确的选项是()B.细胞中含有两个染色体组的是g、e图 C.细胞中含有三个染色体组的

13、是a、b图 D.细胞中含有四个染色体组的是f、c图思考:(1)依据细胞染色体形态如何判断细胞内含几个染色体组?细胞内形态一样的染色体有几条,那么含有几个染色体组。(2)依据细胞基因型如何判断细胞内含几个染色体组?控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体组。C第二十三页，共43页。(1)从本质上看,全为非同源染色体,无同源染色体。(2)从形态上看,所有染色体形态和大小各不一样。(3)从功能上看,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。(4)从物种类型上看,每种生物的染色体数目、大小、形态都与其他物种不同。2.单倍体、二倍体和多倍体第二十四页，共43页。3.染色体变异原理的应用(

14、1)培育三倍体无子西瓜。(2)单倍体育种原理:染色体数目以染色体组的形式成倍减少,再用 处理,形成纯合子。实例:抗病高产植株(aaBB)的选育秋水仙素第二十五页，共43页。【易错提醒】单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程,花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。通过细胞融合也可获得多倍体,如二倍体体细胞和配子细胞融合可得到三倍体。单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组因为大局部的生物是二倍体,所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组,但是多倍体的单倍体中体细胞含有不止一个染色体组。单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同两种育种方式都出现了染色体加倍情况:单倍体育种操作对象是单倍体

15、幼苗,通过植物组织培养,得到的植株是纯合子;多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。第二十六页，共43页。人类遗传病第二十七页，共43页。一、人类遗传病的类型 1.单基因遗传病 (1)含义:受 控制的遗传病。(2)类型及实例一对等位基因常见类型实例单基因显性遗传病常染色体显性遗传病伴X染色体显性遗传病单基因隐性遗传病常染色体隐性遗传病伴X染色体隐性遗传病多指、并指、软骨发育不全等抗维生素D佝偻病等白化病、镰刀型细胞贫血症、先天性聋哑、苯丙酮尿症等红绿色盲、血友病等2.多基因遗传病(1)含义:受 基因控制的遗传病。两对以上的等位高环境因素第二十八页，共43页。3.染色体异常遗传病(1)含义:

16、由 引起的遗传病。染色体异常染色体构造21三体综合征 二、遗传病的监测和预防1.手段:主要包括 和 等。遗传咨询产前诊断【思维激活1】不携带致病基因的个体,一定不患遗传病吗?不一定。染色体构造或数目异常也导致遗传病发生。如人的5号染色体局部缺失引起猫叫综合征。第二十九页，共43页。三、人类基因组方案及其影响 1.目的:测定人类基因组的全部 ,解读其中包含的 。2.意义:认识到人类基因的 及其相互关系,有利于 人类疾病。DNA序列遗传信息组成、构造、功能诊治和预防家庭病史传递方式再发风险率终止妊娠产前诊断2.遗传咨询的内容和步骤第三十页，共43页。【易错提醒】家族性疾病不一定是遗传病,如传染病。

17、大多数遗传病是先天性疾病,但有些遗传病可在个体生长发育到一定年龄才表现出来,所以,后天性疾病也可能是遗传病。携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病,如白化病携带者;不携带遗传病基因的个体也可能患遗传病,如染色体异常遗传病。用集合的方式表示遗传病与两类疾病的关系如下:第三十一页，共43页。实验:调查常见的人类遗传病 (1)人类遗传病是由 改变而引起的疾病。(2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解发病情况。(1)确认调查对象宜选择群体中发病率较高的 遗传病。宜选取“可操作性强的调查类型,如:红绿色盲、多(并)指、高度近视等(本类遗传病只需通过观察、问卷、调查、访谈等方式即可进展,不必做复杂的

18、化验、基因检测等)。欲调查遗传方式,需对 展开调查。(2)保证调查 ,以便获得较多数据,并经统计学分析得出较科学的结论。统计的数量越大,越接近理论值。遗传物质单基因“患者家系群体足够大第三十二页，共43页。从杂交育种到基因工程第三十三页，共43页。一、杂交育种与诱变育种杂交育种诱变育种原理过程选择 的亲本通过杂交获得F1,从中筛选获得需要的类型利用射线和化合物等理化因素诱导分裂的细胞发生基因突变,并选取需要的类型应用 ,提高农作物单位面积产量;培育优良家畜、家禽主要用于 。基因重组基因突变具有不同优良性状F1连续自交改进作物品质农作物和微生物【思维激活1】诱变育种与杂交育种相比,最大的区别是什

19、么?两者最大的区别在于诱变育种能产生新基因,从而创造出新性状。第三十四页，共43页。二、基因工程及其应用1.概念的理解基因工程别名基因 技术或 技术操作环境 操作对象 操作水平DNA 水平基本过程结果 改造生物的遗传性状,获得人类需要的基因产品DNA重组基因分子定向2.基因操作的根本工具 限制酶DNA连接酶拼接生物体体外剪切、拼接、导入、表达基因的“剪刀 基因的“针线 基因的运载体 质粒、噬菌体、动植物病毒第三十五页，共43页。3.操作步骤第三十六页，共43页。判断对错(1)杂交育种也可用于微生物育种。(2)太空育种能按人的意愿定向产生优良性状。(3)杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中。(4

20、)诱变育种的优点之一是大幅度地改进生物性状。第三十七页，共43页。网络图构建诱变育种单倍体育种多倍体育种限制酶DNA连接酶第三十八页，共43页。【情景引领】如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传),表示培育水稻新品种的过程。以下说法正确的选项是()A.如果过程中逐代自交,那么自交代数越多纯合植株的比例越高B.与过程的育种原理不同,过程表示单倍体育种C.育种过程中需要进展筛选,筛选不会改变任何一个基因的频率D.经过和过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同,但是仍然属于同一个物种思考:(1)诱变育种与基因工程育种的原理有何不同?诱变育种原理是基因突变,基因工程育种的原理是基因重组。(2)与

21、杂交育种相比,单倍体育种的优点是什么?可以明显缩短育种年限,只需短短的两年。A第三十九页，共43页。考点归纳杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种依据原理常用方法杂交自交选优自交辐射诱变,激光诱变,作物空间技术育种花药离体培养获得单倍体,再经秋水仙素或低温诱导处理转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内,培育新品种优点将不同个体的优良性状集中于一个个体上可以提高变异的频率,加速育种进程,大幅度地改良某些性状器官巨大,提高产量和营养成分缺点时间长,需及时发现优良品种有利变异少,需大量处理实验材料技术复杂且需与杂交育种配合发育延迟,结实率低有可能引起生态危机举例矮秆抗锈病小麦青霉素

22、高产菌株、太空椒快速培育矮秆抗锈病小麦三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组秋水仙素处理萌发的种子或幼苗明显缩短育种年限定向改变生物的性状;抑制远缘杂交不亲和的障碍第四十页，共43页。【易错提醒】(1)杂交育种不一定需要连续自交。假设选育显性优良纯种,那么需要连续自交筛选直至性状不再发生别离;假设选育隐性优良纯种,那么只要在子二代出现该性状个体即可。(2)诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造变异新类型;后者不能产生新基因,只是实现原有基因的重新组合。(3)杂交育种与杂种优势不同:杂交育种是在杂交后代众多类型中选

23、择符合育种目标的个体进一步培育,直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种;杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状,并不要求遗传上的稳定。第四十一页，共43页。谢谢欣赏！第四十二页，共43页。NoImage内容总结必修二期末复习第讲变异育种基因工程。(3)据染色体数/形态数的比值判断。(2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解发病情况。基因的“针线。基因的运载体。【情景引领】如图甲、乙表示水稻两个品种(两对相对性状独立遗传),表示培育水稻新品种的过程。A.如果过程中逐代自交,那么自交代数越多纯合植株的比例越高。C.育种过程中需要进展筛选,筛选不会改变任何一个基因的频率。2021/11/5第四十三页，共43页。