第四章 第4节 生物的变异（课件）-《生物基础》（厦门大学出版社）同步精品课堂

第四章 遗传和变异 第四节 生物的变异 《生物基础》（厦门大学出版社） 01 学习目标 02 教学引入 03 知识讲授 CONTENTS 目 录 04 师生互动 05 课堂练习 06 课堂小结 学习目标 01 知识目标：掌握生物变异的概念；掌握不遗传变异与可遗传变异的区别；掌握基因突变的概念和特点；掌握基因重组的概念和意义；掌握染色体变异的类型（结构变异和数目变异）；理解基因突变、基因重组和染色体变异在生物进化中的意义。 学习目标 02 技能目标：能区分不遗传变异和可遗传变异；能区分基因突变、基因重组和染色体变异；能分析基因突变在育种中的应用；能识别染色体结构变异的类型。 视频引入 生物课上，老师展示了一组照片：同一品种的小麦种植在水肥充足和贫瘠的两块地里，前者籽粒饱满，后者籽粒干瘪；还展示了一只白化的小鼠和一只正常的灰色小鼠。 小明问：“为什么同一品种的小麦在不同地里长得不一样？这是遗传吗？”小红追问：“白化小鼠为什么是白色的？这种变异能遗传吗？”小丽说：“我听说太空椒的种子种出来的辣椒又大又多，这是怎么回事？” 教学引入 教学引入 问题： 2 1 3 什么是生物的变异？变异有哪些类型？ 环境引起的变异能遗传吗？为什么？ 基因突变是怎样产生的？有什么特点？ 教学引入 遗传和变异是生物的基本特征。今天我们就来学习第四章第四节——生物的变异。 知识讲授 Part 01 变异的类型与基因突变 知识讲授 一、生物变异的概念 核心概念：生物的变异是指生物体亲代与子代之间以及子代的个体之间存在差异的现象。 变异的定义： 生物的变异是指生物体亲代与子代之间以及子代的个体之间存在差异的现象。 变异的普遍性： 变异在生物界中普遍存在 “一母生九子，九子各不同”是对变异的生动描述 变异是生物多样性的重要来源 知识讲授 二、不遗传变异与可遗传变异 核心概念:根据是否引起遗传物质改变，变异分为不遗传变异和可遗传变异。 两类变异的区别： 类型 原因 遗传物质 能否遗传 举例 不遗传变异 环境因素影响 没有改变 不能遗传 同一品种小麦在不同水肥条件下产量不同 可遗传变异 遗传物质改变 发生改变 能够遗传 白化病、人类色盲 知识讲授 二、不遗传变异与可遗传变异 不遗传变异的特点： 由环境因素造成 遗传物质未改变 只表现在当代，不遗传给后代 可遗传变异的特点： 由生殖细胞内遗传物质改变引起 遗传物质发生改变 能遗传给后代 知识讲授 三、可遗传变异的三种来源 核心概念：可遗传变异有3种来源：基因突变、基因重组、染色体变异。 三种来源： 知识讲授 四、基因突变的概念与特点 核心概念：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。 基因突变的定义：基因突变（又称点突变）是指在染色体结构中，基因某一位点上遗传物质的改变。 基因突变的特点: 特点 说明 ①普遍性 低等到高等生物都可能发生基因突变 ②随机性 可发生在生物个体发育的任何时期、任何细胞 ③低频性 自然条件下突变频率很低（10⁻⁸~10⁻⁵） ④多害少利性 大多数基因突变对生物体是有害的 ⑤不定向性 一个基因可以向不同方向发生突变 知识讲授 五、基因突变的随机性详解 核心概念：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和任何细胞。 随机性的表现： ①不同发育时期 时期 表现范围 早期发育 突变表现的范围广（整个枝条或器官） 晚期发育（如花芽分化时） 突变表现范围小（一朵花或一个花序） 知识讲授 五、基因突变的随机性详解 ②不同细胞类型 细胞类型 能否传给后代 生殖细胞突变 能通过受精作用传给后代 体细胞突变 一般不能传给后代 知识讲授 六、基因突变的特点详解 核心概念：基因突变的四个特点（低频性、多害少利性、不定向性）对生物进化有重要意义。 低频性： 自然条件下基因突变频率很低： 高等动植物：约10⁻⁸~10⁻⁵ 细菌和噬菌体：约10⁻¹⁰~10⁻⁴ 但生物个体每代可产生大量配子或细胞，自发突变总次数仍很可观。 知识讲授 六、基因突变的特点详解 多害少利性： 大多数基因突变对生物体是有害的。 原因：生物与环境的协调关系被突变破坏 有害例：人类遗传病（白化病等）、植物白化苗（缺叶绿素→死亡） 有利例：抗病性突变、耐旱性突变、抗药性突变 不定向性： 一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。 例如：控制小鼠毛色的灰色基因可突变为黄色基因或黑色基因。 知识讲授 七、基因突变的意义 核心概念：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供最初的原材料。 基因突变的意义： 意义 说明 变异的根本来源 基因突变能产生新的基因（等位基因） 进化的原材料 为自然选择提供最初的变异 生物多样性的基础 基因突变+自然选择→生物多样性 知识讲授 例题分析 判断以下变异属于不遗传变异还是可遗传变异： ① 同一品种小麦在水肥充足和贫瘠的地里产量不同 ② 白化病患者的皮肤缺乏黑色素 ③ 长期晒太阳使皮肤变黑 ④ 太空椒的果实比普通辣椒大 题号 判断 原因 ① 不遗传变异 环境（水肥）影响，遗传物质未改变 ② 可遗传变异 基因突变导致，遗传物质已改变 ③ 不遗传变异 环境（紫外线）影响，遗传物质未改变 ④ 可遗传变异 太空辐射引发基因突变，遗传物质已改变 师生互动 知识点背诵 1、不遗传变异和可遗传变异的区别是什么？ 2、基因突变的五个特点是什么？ 【答案】不遗传变异由环境因素造成，遗传物质没有改变，不能遗传；可遗传变异由遗传物质改变引起，能够遗传给后代。 【解析】判断标准——遗传物质是否改变。 【答案】①普遍性（各种生物都能发生）；②随机性（任何时期、任何细胞）；③低频性（自然频率很低）；④多害少利性（大多数有害）；⑤不定向性（可向不同方向突变）。 【解析】记忆口诀“普随低害不定向”。 师生互动 随机提问： 1、植物白化苗为什么不能存活？这说明了什么？ 【答案】白化苗缺乏叶绿素，不能进行光合作用制造有机物，最终因缺乏营养而死亡。这说明大多数基因突变对生物体是有害的。 【解析】白化苗是基因突变的典型有害例。 2、太空育种（航天育种）的原理是什么？ 【答案】太空中的宇宙射线、高能辐射等能诱发种子中的基因突变，产生新的性状，经选择培育出优良品种。 【解析】这属于诱发突变（人为诱发）。 课堂练习 1、选择题：下列变异属于可遗传变异的是（ ） A. 同一品种小麦在不同水肥条件下产量不同 B. 白化病 C. 长期晒太阳皮肤变黑 D. 水毛茛的叶形随水深度变化 2、填空题：基因突变的特点是普遍性、________、低频性、________ 和不定向性。 【答案】B 【解析】白化病是由基因突变（遗传物质改变）引起的，属于可遗传变异。A、C、D都是环境因素引起的，遗传物质未改变，属于不遗传变异。 随机性 多害少利性 课堂练习 3、判断题：基因突变能产生新的基因，是生物变异的根本来源。（ ） 【答案】正确 【解析】基因突变能产生新的基因（等位基因），是生物变异的根本来源，为进化提供原材料。基因重组和染色体变异都不能产生新基因。 4、简答题：请简述基因突变的五个特点。 【答案】基因突变的五个特点： ①普遍性：在生物界中普遍存在 ②随机性：可发生在任何时期、任何细胞 ③低频性：自然条件下频率很低（10⁻⁸~10⁻⁵） ④多害少利性：大多数对生物体有害 ⑤不定向性：一个基因可向不同方向突变 背诵记忆 变异是生物界普遍存在的现象。根据遗传物质是否改变，分为不遗传变异（环境引起）和可遗传变异（遗传物质改变）。可遗传变异有3种来源：基因突变（产生新基因，是变异的根本来源）、基因重组和染色体变异。基因突变具有普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性五个特点，是生物进化的原材料。 除了基因突变，可遗传变异还有另外两种来源——基因重组和染色体变异。基因重组是怎样发生的？染色体变异有哪些类型？下面进入第二段：基因重组与染色体变异。 知识讲授 Part 02 基因重组与染色体变异 知识讲授 一、基因重组 核心概念：基因重组是指有性生殖过程中控制不同性状基因的重新组合。 基因重组的定义： 基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 基因重组的两种类型： ①非同源染色体上的非等位基因自由组合 减数分裂时，非同源染色体自由组合，其上非等位基因也自由组合→ 雌雄配子结合后产生与亲代不同的基因型 知识讲授 一、基因重组 ②同源染色体上的基因交换 减数分裂形成四分体时，同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而发生交换 → 染色单体上的基因重新组合 【基因重组的特点（必记）】 ： 不产生新基因，只产生新基因型 是生物变异丰富的来源 是形成生物多样性的重要原因 知识讲授 二、基因重组的意义 核心概念：基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源。 基因重组的意义 意义 说明 丰富变异来源 通过有性生殖产生大量新基因型 形成生物多样性 不同基因型适应不同环境 生物进化 为自然选择提供丰富的变异材料 知识讲授 三、染色体变异 核心概念：染色体变异是指染色体结构的改变和数目的变化。 染色体变异的定义： 染色体变异是指染色体结构的改变和数目的变化。 染色体变异的分类 知识讲授 四、染色体结构变异的四种类型 核心概念：染色体结构变异有缺失、重复、倒位、易位四种类型。 四种结构变异： 类型 变化 结果 缺失 染色体少了某一片段 基因减少 重复 染色体多了某一片段 基因增加 倒位 同一染色体某一片段颠倒了位置 基因顺序改变 易位 非同源染色体之间片段的交换 基因位置改变 知识讲授 四、染色体结构变异的四种类型 结构变异的影响： 使染色体上的基因数目和排列顺序发生改变 导致性状变异 大多数对生物体不利，有的导致死亡（致死） 知识讲授 五、染色体数目变异 染色体数目变异包括非整倍性变异和倍数性变异。 染色体组： 染色体组（基因组）是指一个配子所含有的染色体组数。 二倍体（2n）是含有两个染色体组的生物。 知识讲授 五、染色体数目变异 染色体数目变异的两种类型： ①非整倍性变异 增减一条或几条染色体 例如：人的21三体综合征（唐氏综合征，21号染色体多了一条） ②倍数性变异 染色体组数增加或减少 例如：单倍体（1n）、三倍体（3n）、四倍体（4n） 知识讲授 六、单倍体与多倍体 核心概念：单倍体、多倍体是染色体数目变异的重要类型。 单倍体： 特征 说明 定义 体细胞含1个染色体组（1n） 代表 低等植物配子体、雄蜂、夏季蚜虫 特点 生存正常但减数分裂不正常，高度不育 知识讲授 六、单倍体与多倍体 多倍体： 人工诱导多倍体的方法： 使用秋水仙素、高温或α射线等处理，使染色体加倍。 特征 说明 定义 体细胞含3个或以上染色体组 形成原因 有丝分裂失败、机械损伤、环境因素等 代表 四倍体萝卜、三倍体无籽西瓜 特点 一般优于二倍体（器官粗大、产量高） 知识讲授 例题分析 请对比“基因突变”与“基因重组”在本质、产生新基因与否、发生时期、对进化的意义四个方面的区别。 对比项 基因突变 基因重组 本质 基因结构的改变 基因重新组合 产生新基因 能产生新基因 不能产生新基因 发生时期 任何时期（DNA复制时） 减数分裂时 对进化的意义 提供原始材料 提供丰富材料 师生互动 知识点背诵 1、基因重组的两种类型分别是什么？ 2、染色体结构变异有哪四种类型？ 【答案】①非同源染色体上非等位基因的自由组合（减数分裂时）；②同源染色体上等位基因随非姐妹染色单体交换而发生互换（四分体时期）。 【解析】两种类型分别对应“自由组合”和“交叉互换”。 【答案】缺失（少了片段）、重复（多了片段）、倒位（片段颠倒）、易位（非同源染色体间片段交换）。 【解析】记忆口诀“缺重倒易”。 课堂练习 1、选择题：下列属于染色体结构变异的是（ ） A. 基因突变 B. 基因重组 C. 缺失 D. 多倍体 2、填空题：人工诱导多倍体常用的化学试剂是 ________。 【答案】C 【解析】缺失属于染色体结构变异。A基因突变是基因水平的变异，B基因重组是基因重新组合，D多倍体是染色体数目变异。 秋水仙素 课堂练习 3、判断题：单倍体生物体细胞中含有两个染色体组。（ ） 【答案】错误 【解析】单倍体生物体细胞中含有1个染色体组（1n）。含有2个染色体组的是二倍体（2n）。 4、简答题：请简述基因重组的两种类型及其意义。 【答案】 两种类型： ①非同源染色体上的非等位基因自由组合 ②同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体交换而互换 意义：基因重组不产生新基因，但能产生新的基因型，为生物变异提供了丰富来源，是形成生物多样性的重要原因。 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 1 变异概念 亲代与子代及子代个体间差异 2 不遗传变异 环境引起，遗传物质未变 3 可遗传变异 遗传物质改变，能遗传 4 可遗传变异来源 基因突变、基因重组、染色体变异 5 基因突变特点 普随低害不定向 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 6 基因突变意义 根本来源（产生新基因） 7 基因重组 不能产生新基因，产生新基因型 8 染色体结构变异 缺失、重复、倒位、易位 9 单倍体 1个染色体组，高度不育 10 多倍体 3个以上染色体组，器官粗大 11 人工诱导多倍体 秋水仙素等处理 师生共同回顾：生物变异分为不遗传变异（环境）和可遗传变异（遗传物质改变）。可遗传变异有三个来源：基因突变（根本来源，产生新基因）、基因重组（有性生殖，产生新基因型）、染色体变异（结构和数目变化）。基因突变大多有害但能提供进化材料；基因重组是生物多样性的重要原因；染色体变异在育种上具有重要价值（如多倍体）。变异是生物进化的前提。 课堂小结 拓展提升 为什么在自然选择中，有害的基因突变会被淘汰，而有利的会被保留？ 如果在育种中想要获得一个稳定的优良品种，你会选择哪种育种方式？为什么？ 课堂总结 课后作业 2 1 3 梳理本节课知识点 完成同步练习 预习下一节课的内容 结束 生物的变异是自然界普遍存在的现象。分为不遗传变异和可遗传变异。可遗传变异的三种来源——基因突变（产生新基因，是变异的根本来源）、基因重组（产生新基因型，是丰富来源）和染色体变异（结构或数目改变）——共同为生物进化提供了原材料。基因突变具有普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性的特点，是理解生物多样性和生物进化的关键。希望大家通过今天的学习，能够理解“变异是生物进化的原材料”这一核心观点，做一名“懂变异、知进化、爱生命”的优秀学子！ 感谢观看 $