第四章 第三节 生物的变异（课件）-《生物基础》（高教版）同步精品课堂

第四章 生物的遗传基础 第三节 生物的变异 （2课时） 高等教育出版社第1版 《生物基础》 教学目标 一 能准确区分不遗传变异和可遗传变异，并举例说明； 能说出染色体结构变异的四种类型（缺失、重复、倒位、易位）； 能理解染色体组的概念，并说出单倍体、二倍体、多倍体的含义及实例。 教学重难点 二 染色体组的概念；染色体结构变异的识别（尤其是倒位与易位） 变异类型的区分；染色体结构变异的类型。 重点 难点 导入新课 三 在日常生活中，我们常常发现植物形态、颜色变化；动物的外貌的变化。这种差异就是变异现象，它与遗传共同构成了生物多样性的基础。 在丰富多彩的生物界中，不光有遗传，而且有变异。 导入新课 三 案例对照：环境差异与基因突变 环境导致的变异 以同一品种小麦为例，生长在肥沃和贫瘠田块的小麦产量不同，这种差异是由环境因素引起的，没有改变遗传物质，属于不可遗传变异。 基因改变引起的变异 白化病患者与正常人的差异是由遗传物质改变引起的，这种变异可以遗传给后代，属于可遗传变异。 变异类型的区分 通过对比小麦产量差异和白化病案例，我们可以初步区分不可遗传变异和可遗传变异，前者由环境因素导致，后者由遗传物质改变引起。 导入新课 三 可遗传变异的三大来源 可遗传变异主要有三种来源：基因突变、基因重组和染色体变异。其中，染色体变异和基因突变是本节课的重点内容。 结构变异四类型：缺失重复倒位易位 新知讲授 四 一、染色体变异 ( 一 )染色体结构变异 结构变异四类型：缺失重复倒位易位 01 缺失 染色体结构变异中的一种类型是缺失，即染色体上的一部分片段丢失，导致基因数目减少，通常会对生物产生有害影响。 03 重复 重复是指染色体上某一片段增加，这可能会使基因重复，从而产生新的功能或增强原有功能。 02 倒位是指染色体上某一片段发生180度翻转，虽然基因数目不变，但基因的顺序发生了改变，可能会影响基因的表达。 04 易位 易位是指非同源染色体之间的片段发生交换，这种变异会导致基因位置的改变，可能会产生新的基因组合。 到位 新知讲授 四 结论：S型菌中存在一种“转化因子”，能使R型菌的性状发生稳定的遗传变化。 结构变异的特征与结果 染色体结构变异的四种类型各有其特征和结果: 缺失会导致基因数目减少，多有害； 重复可能产生新功能； 倒位改变基因顺序； 易位改变基因位置。 典型实例 以猫叫综合征为例，它是由于患者第5号染色体短臂缺失，为最常见的缺失综合征，因婴儿时有猫叫样啼哭而得名，其原因在于患儿的喉部发育不良或未分化所致，发病率约为1/50000，女患者多于男患者。 ( 一 )染色体结构变异 新知讲授 四 ( 二 )染色体数目变异 染色体组概念：一套完整生命工具 染色体组的定义 染色体组是指一个配子中的一整套非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，共同构成了生物的基本遗传单位。 染色体组的重要性 染色体组的概念对于理解染色体数目变异至关重要，它是生物遗传稳定性和多样性的基础。 新知讲授 四 非整倍与整倍：从唐氏到无籽西瓜 01 非整倍体变异 非整倍体变异是指个别染色体的增减，增减一条或几条染色体（以二倍体2n为基础），如唐氏综合征，患者比正常人多了一条21号染色体，导致智力障碍等严重后果。 02 整倍体变异 整倍体变异是以染色体组为单位的数目变化，如三倍体无籽西瓜，其染色体数目是正常二倍体西瓜的三倍，具有无籽等优良特性。 03 变异的双重性 染色体数目变异既有有害的一面，如唐氏综合征，也有有益的一面，如无籽西瓜的培育，体现了变异的双重性。 ( 二 )染色体数目变异 新知讲授 四 单倍体（1n）： 实例：雄蜂、夏季蚜虫 特点：减数分裂不正常，高度不育 多倍体： 常见于植物和某些低等动物 植物多倍体特点：形态和生理上优于原个体 实例：四倍体萝卜、三倍体无籽西瓜 ( 二 )染色体数目变异 新知讲授 四 ( 二 )染色体数目变异 多倍体的形成与应用 形成原因：自然环境作用；有丝分裂过程遭破坏；机械损伤或环境因素影响 人工诱导方法：秋水仙素、高温、α射线处理 应用：多倍体育种 意义：自然界植物进化的途径；提高农作物产量和品质 三倍体无籽西瓜发育图 新知讲授 四 ( 三 )人体染色体核型 总数：46条（23对） 常染色体：22对（1-22号） 性染色体：1对（XX或XY） 分组标准：大小、着丝粒位置 7个组别：A-G组（A最大，G最小） 女（23对） 男（23对） 新知讲授 四 表4-6人类染色体核型的分组及形态特征 ( 三 )人体染色体核型 师生互动 五 1.下列关于染色体变异的叙述，正确的是（ ） A. 染色体变异在自然状态下很常见 B. 染色体变异不会导致生物性状变化 C. 物理化学因素可提高染色体变异频率 D. 染色体变异都是有益的 答案：C 解析： A错误：教材明确指出"自然状态下，染色体变异的自发频率是很低的"，并非常见现象 B错误：教材原文"若一旦发生变异，就会导致生物性状的变化"，说明变异必然影响性状 C正确：教材明确说明"物理和化学因素可提高染色体的变异频率" D错误：教材指出大多数染色体变异是有害的，可能引起畸形或死亡，并非都是有益的 师生互动 五 2.请将下列描述与对应的染色体结构变异类型配对： 染色体少了某一片段 染色体增加了某一片段 同一条染色体上片段颠倒 非同源染色体间片段交换 选项：A.缺失 B.重复 C.倒位 D.易位 答案： A 2. B 3. C 4. D 解析： 缺失：教材定义"子代染色体少了某一片段，称缺失" 重复：教材定义"染色体增加了某一片段，则称为重复" 倒位：教材定义"同一染色体某一片段发生了位置的颠倒，称倒位" 易位：教材定义"非同源染色体之间片段的交换，称易位" 师生互动 五 判断 1.染色体结构变异都会导致基因数目改变（ ） 2.易位发生在同源染色体之间（ ） 3.所有染色体结构变异都是有害的（ ） 答案： × 2. × 3. √ 解析： 错误：并非所有结构变异都改变基因数目。例如倒位只改变基因排列顺序，不改变基因数目；易位也不一定改变单个染色体的基因数目，只是改变了位置 错误：教材明确说明"非同源染色体之间片段的交换，称易位"，强调是非同源染色体之间 正确：教材指出"大多数染色体结构变异对生物体是不利的"，"大多数"意味着绝大多数是有害的，从生物学意义上看，可以认为都是有害的或基本是有害的 新知讲授 四 二、基因突变 ( 一)基因突变概念 基因突变是指在染色体结构中，基因某一位点上遗传物质的改变。所以又称点突变。基因 突变在自然界普遍存在，它可以产生相对性状的等位基因，并且常引起生物表型的变化，是生物 进化的重要因素之一。 重要性： 产生等位基因 引起表型变化 生物进化的重要因素 新知讲授 四 普遍性： 低等到高等生物都可能发生 实例：棉花短果枝、果蝇白眼、人类遗传病 分类：自然突变 vs 诱发突变 ( 二 )基因突变特点 随机性： 发生在个体发育的任何时期 发生越早，影响范围越大 体细胞突变 vs 生殖细胞突变 . 低频性： 高等生物：10⁻⁵~10⁻⁸ 微生物：10⁻⁴~10⁻¹⁰ 人工方法可提高频率 新知讲授 四 多害少利性： 大多破坏生物与环境协调 有害实例：人类遗传病、植物白化苗 有利实例：抗病性、耐旱性、抗药性 、啄木鸟嘴喙变化 不定向性： 一个基因可产生多个等位基因 实例：小鼠毛色基因（灰→黄/黑） ( 二 )基因突变特点 有害突变 有益突变 新知讲授 四 进化意义： 生物变异的根本来源 为进化提供最初原材料 育种应用： 太空育种实例：太空柿子椒 原理：宇宙射线等诱发突变 成果：红小豆、水稻等产量提高 ( 三 )基因突变的意义与应用 师生互动 五 1.下列不属于基因突变特点的是（ ） A. 随机性 B. 定向性 C. 低频性 D. 多害少利性 答案：B 解析： 教材明确列出基因突变的五大特点：普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性 不定向性是重要特点：一个基因可以向不同方向突变，产生多个等位基因 定向性是拉马克进化学说的观点，不是基因突变的特点 师生互动 五 2.太空育种利用的是（ ） A. 基因重组 B. 染色体结构变异 C. 染色体数目变异 D. 基因突变 答案： D 解析： 太空育种原理： 利用太空特殊环境（宇宙射线、高真空、微重力） 这些因素诱发种子发生基因突变 然后从突变个体中选育优良品种 教材依据：教材"相关链接"中明确说明： "受到空间环境、宇宙射线...等因素影响，使种子获得了...变异" 太空柿子椒的例子正是基因突变的应用 师生互动 五 3.太空柿子椒的培育过程中,诱发变异的主要因素是什么？ 答案与解析：诱发变异的主要因素： 宇宙射线：高能粒子引起DNA损伤和突变 微重力：影响细胞分裂和基因表达 高真空：产生特殊的物理化学环境 这些因素综合作用诱发基因突变 巩固练习 八 作业 1.三倍体无籽西瓜的培育利用了（ ） A. 基因突变 B. 染色体数目变异 C. 染色体结构变异 D. 基因重组 2.猫叫综合征（第5号染色体缺失）属于（ ） A. 基因突变 B. 染色体数目变异 C. 染色体结构变异（缺失） D. 不遗传变异 答案： 1.B（染色体数目变异） 2.C（染色体结构变异-缺失） 巩固练习 八 3.下列关于染色体组的叙述，错误的是（ ） A. 一个染色体组包含一套完整的遗传信息 B. 染色体组数决定生物体的倍性 C. 人类体细胞含有两个染色体组 D. 染色体组内染色体形态功能相同 答案：D 解析： A正确：染色体组是一个配子中的全部染色体，包含该物种的一套完整遗传信息 B正确：倍性（单倍体、二倍体、多倍体）就是由染色体组数决定的 C正确：人类正常体细胞2n=46，n=23，所以含有两个染色体组 D错误：染色体组内各染色体形态、大小、功能各不相同，正是这种不同才构成一套完整的遗传信息 巩固练习 八 4.三倍体无籽西瓜的培育原理是（ ） A. 染色体结构变异 B. 染色体数目变异（整倍体） C. 基因突变 D. 基因重组 答案：B 解析： 三倍体（3n）属于染色体数目变异中的整倍体变异 具体过程：先用秋水仙素处理二倍体西瓜（2n）获得四倍体（4n），再用四倍体与二倍体杂交得到三倍体（3n） 三倍体减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以无籽 巩固练习 八 5.观察人类染色体核型图，回答： 1.正常女性有多少条染色体？ 2.性染色体是什么组合？ 3.常染色体分为哪几组？ 答案： 1.46条（23对） 2.XX/XY 3.A、B、C、D、E、F、G共7组 解析： 1.教材明确说明"人类正常体细胞中的染色体数目为46条"，无论男女都一样 2.教材指出"女性为XX染色体，男性为XY染色体" 3.教材表格4-6详细列出7个组：A组（1-3号）、B组（4-5号）、C组（6-12号+X）、D组（13-15号）、E组（16-18号）、F组（19-20号）、G组（21-22号+Y） 巩固练习 八 作业 判断对错 （ ）1. 基因突变就是DNA上碱基的改变 （ ）2. 所有基因突变都是有害的 （ ）3. 太空育种利用的是基因突变 （ ）4. 基因突变在自然界很常见 答案： 1.✓（正确，基因突变就是碱基改变） 2.×（错误，大多数有害，少数有利） 3.✓（正确，太空辐射诱发突变） 4.×（错误，自然突变率很低） 巩固练习 八 作业 简答题： 某农业研究所在进行玉米育种时发现以下现象： 现象一：同一品种玉米，在肥沃土壤中植株高大，在贫瘠土壤中植株矮小。 现象二：通过辐射处理玉米种子，获得了一株抗病性极强的突变体。 现象三：用秋水仙素处理玉米幼苗，获得了四倍体玉米，其籽粒明显增大。 现象四：在种植过程中，发现一株玉米的果穗上同时结有黄色和紫色籽粒。 请分析： 1.上述四种现象分别属于哪种类型的变异？ 2.哪种变异可以直接应用于育种？为什么？ 3.如果要将现象二中的抗病性状稳定遗传，应该采取什么育种措施？ 巩固练习 八 作业 答案要点： 1.变异类型分析：现象一：不遗传变异（环境引起，遗传物质未变）；现象二：基因突变（辐射诱发DNA碱基序列改变）；现象三：染色体数目变异（秋水仙素诱导染色体加倍）；现象四：基因重组或体细胞基因突变（有性生殖过程中的基因重组，或体细胞突变导致嵌合体） 2.育种应用分析：现象二、三可以直接应用于育种 原因：现象二（基因突变）：产生了新的抗病基因，可通过选择育种固定；现象三（多倍体）：多倍体具有器官增大、营养物质丰富等优点；现象一不能遗传，现象四需要进一步鉴定是否为可遗传变异 3.育种措施：选择育种：让突变体自交多代，选择纯合抗病植株；杂交育种：与优良品种杂交，结合多个优良性状；回交育种：与亲本回交，保持抗病性同时恢复其他优良性状；分子标记辅助选择：利用分子标记快速筛选抗病基因 课堂小结 六 1. 变异的根本区分 不遗传变异：由环境因素引起，遗传物质不发生改变，因此不能遗传给后代。典型例子：同一品种小麦在不同水肥条件下的产量差异。 可遗传变异：由遗传物质的改变引起，能够遗传给后代。典型例子：人类的白化病。 2. 可遗传变异之一：染色体变异（重点学习） 结构变异：四种基本类型 缺失：染色体少了某一片段 重复：染色体增加了某一片段 倒位：同一染色体上某一片段位置颠倒 易位：非同源染色体之间片段交换 共同特点：都会导致基因数目或排列顺序改变，进而引起性状变异 数目变异：围绕“染色体组”概念展开 核心概念：染色体组(n) = 一个配子中的全部染色体 变化类型： 非整倍体变化：个别染色体的增减（如21三体综合征） 整倍体变化：以染色体组为单位的增减 单倍体(n)：如雄蜂、夏季蚜虫 二倍体(2n)：大多数动植物的正常体细胞（人类：2n=46） 多倍体：如三倍体无籽西瓜、四倍体萝卜 实践应用：多倍体育种——人工诱导染色体加倍，获得优良性状 布置作业 七 作业 1.观察教材图4-18（染色体结构变异示意图），尝试用文字描述“易位”和“倒位”的主要区别。 2.实例分析：“三倍体无籽西瓜”的培育过程运用了我们今天所学的哪项原理？试分析它“无籽”（高度不育）的原因。 感谢观看 组号 染色体号 形态大小 着丝粒位置 随体 次、缢痕 鉴别程度 A 1～3 最大 1、3中央，2亚中央 无 1号常见 易 B 4～5 次大 亚中央 无 少见 不易 C 6～12(+X) 中等 亚中央 无 9号常见 难 D 13～15 中等 近端 有 少见 难 E 16～18 小 16中央，17、18亚中央 无 16号常见 中等 F 19～20 次小 中央 无 少见 不易 G 21～22(+Y) 最小 近端 有 少见 难 $