遺傳和變異-生物的遺傳課件-北師大版

1、遺傳和變異 -生物的遺傳 2005年4月14日 星期四遺傳和變異 配子 染色體 DNA 基因 蛋白質(zhì) 性狀配子 染色體 DNA 基因 蛋白質(zhì) 性狀（一）雜合體生殖細(xì)胞產(chǎn)生配子問題（一）雜合體生殖細(xì)胞產(chǎn)生配子問題減數(shù)分裂和受精作用遺傳緊密聯(lián)系減數(shù)分裂和受精作用遺傳緊密聯(lián)系（二）遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)生物種類及其結(jié)構(gòu)生物體內(nèi)的核酸遺傳物質(zhì)原核生物界（原核細(xì)胞）真核生物界（真核細(xì)胞）真菌界（真核細(xì)胞）植物界（真核細(xì)胞）動(dòng)物界（真核細(xì)胞）病毒界非細(xì)胞，病毒、類病毒DNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA或RNADNADNADNADNADNADNA或RNA（二）遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

2、生物種類及其結(jié)構(gòu)生物體內(nèi)的核酸遺傳物質(zhì)原【高考熱點(diǎn)分析】 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)和肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的唯一性反映了科學(xué)家的科學(xué)思路和科學(xué)素養(yǎng)。因此這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可能是命題點(diǎn)之一。 【高考熱點(diǎn)分析】例1.細(xì)菌質(zhì)粒是一種環(huán)狀DNA，質(zhì)粒能自我復(fù)制，且能拼接到DNA中，不能從一個(gè)細(xì)胞進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞。噬菌體作為 ，其生活方式 ，離開宿主就相電于沒有生命的分子，噬菌體的DNA可獨(dú)立存在于大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)中，也可整合E.coli(一種細(xì)菌)的DNA中，并與其一起復(fù)制。用同位素示蹤法研究噬菌體侵染E.coli發(fā)現(xiàn)，噬菌體將其 注入到E.coli體內(nèi)；由

3、E.coli提供完整的酶系統(tǒng)、原料和 ，以噬菌體DNA為模板合成 ，并在E.coli的 上合成蛋白質(zhì)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體沒有自身特有的遺傳密碼，含有的基因常和E.coli的基因相同或相似，而和其他病毒的基因不同，當(dāng)子代的噬菌體從E.coli釋放出來后，又可繼續(xù)侵染其他的E.coli。（1）在上述數(shù)字標(biāo)號(hào)處填寫恰當(dāng)?shù)纳飳W(xué)名詞。（2）上述研究中那些事實(shí)支持“病毒是生物”的觀點(diǎn)，那些又與之矛盾？（3）有一種觀點(diǎn)認(rèn)為“病毒來自細(xì)胞，是細(xì)胞分出來的部分”，上文中有那些材料支持這一觀點(diǎn)？ 例1.細(xì)菌質(zhì)粒是一種環(huán)狀DNA，質(zhì)粒能自我復(fù)制，且能拼接到D（三）染色體、DNA、基因與遺傳信息的傳遞、表達(dá)和基

4、因傳遞規(guī)律【高考熱點(diǎn)分析】 染色體、DNA、基因的相互關(guān)系是遺傳的核心關(guān)系，在遺傳規(guī)律中得到具體的體現(xiàn)。因此在一些考題中也是命題的內(nèi)容。 （三）染色體、DNA、基因與遺傳信息的傳遞、表達(dá)和基因傳遞規(guī)親代信息子代信息子代性狀有性生殖個(gè)體發(fā)育復(fù)制表達(dá)直接控制作用間接控制作用結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞代謝酶或激素性狀親代信息子代信息子代性狀有性生殖個(gè)體發(fā)育復(fù)制表達(dá)直接控制作用例2.下圖表示細(xì)胞中與基因有關(guān)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，請(qǐng)據(jù)圖分析回答： 細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)是（ ）,基因和b的關(guān)系是（ ）。遺傳物質(zhì)的主要載體是（ ）,基因和b的關(guān)系是（ ）。c和b的關(guān)系是（ ），b被徹底水解后的產(chǎn)物是（ ）?；?/p>

5、因和h的關(guān)系是（ ），h合成時(shí)的直接模板來源于 過程。如果基因存在于 上則其遺傳方式與性別相關(guān)聯(lián)，這就是 。這種遺傳方式既遵循定律，又有特殊性。b的空間結(jié)構(gòu)是，其中A .G .C. T 四種堿基中和數(shù)目越多，b的空間結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。b的功能是。de f a bc g 元素 基因 +h 例2.下圖表示細(xì)胞中與基因有關(guān)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：【解析】 “染色體 DNA 基因 脫氧核酸”這一紅線貫穿于“遺傳和變異”的始終，并以本專題為基礎(chǔ)，其中“基因”是核心環(huán)節(jié)。本題結(jié)合了與基因相關(guān)的結(jié)構(gòu)、功能、計(jì)算及相互聯(lián)系等方面的知識(shí)?？梢哉f是本專題知識(shí)的小結(jié)。復(fù)習(xí)這部分知識(shí)，應(yīng)對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本要

6、點(diǎn)，即：主鏈的構(gòu)成方式、排列位置和動(dòng)態(tài)變化以及連接兩條主鏈的緘基對(duì)的構(gòu)成方式、排列位置和動(dòng)態(tài)變化等知識(shí)全面理解，這是進(jìn)一步理解DNA的儲(chǔ)存、復(fù)制、傳遞、表達(dá)遺傳信息等功能的基礎(chǔ)，況且著部分是教材中有限的分子水平的生物學(xué)知識(shí)的主體。 【解析】 （四）中心法則和遺傳工程1.中心法則（四）中心法則和遺傳工程1.中心法則2.作為遺傳物質(zhì)必須具備的條件在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過程中能夠精確的復(fù)制自己能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而控制生物的性狀和新成代謝具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變后還能繼續(xù)復(fù)制，并能遺傳給后代2.作為遺傳物質(zhì)必須具備的條件在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過程中

7、能夠3.現(xiàn)代遺傳工程核心：基因工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程3.現(xiàn)代遺傳工程核心：基因工程遺傳和變異生物的遺傳課件-北師大版原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，也就是說能夠編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段編碼區(qū)連續(xù)（不存在外顯子和內(nèi)含子） 不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域，調(diào)控遺傳信息的表達(dá) 啟動(dòng)子終止子原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，遺傳和變異生物的遺傳課件-北師大版真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)間隔的、不連續(xù)的不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域，調(diào)控遺傳信息的表達(dá) 啟動(dòng)子終止子外顯子內(nèi)含子真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)間隔的、不連續(xù)的不能編碼蛋白 例3：一只

8、羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后，這個(gè)卵細(xì)胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途，但是不能 A. 有選擇地繁殖某一性別的家畜 B. 繁殖家畜中的優(yōu)秀個(gè)體 C. 用于保存物種D. 改變動(dòng)物的基因型。 例3：一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后，這個(gè)卵 例4：科學(xué)家將含人的a-抗胰蛋白酶基因的DNA片斷注射到羊的受精卵中，由該受精卵發(fā)育的羊分泌含a-抗胰蛋白酶的奶。這一過程不涉及 A、DNA按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則自我復(fù)制 B、DNA以其一條鏈為模板合成RNA C、RNA以自身為模板進(jìn)行自我復(fù)制 D、按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) 例4

9、：科學(xué)家將含人的a-抗胰蛋白酶基因的DNA片斷注射 例5：運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的傳統(tǒng)育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的菜品種。這一品種在生長(zhǎng)過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對(duì)菜青蟲有顯著的抗性，能大大減輕菜青蟲對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，判斷下列敘述正確的是 A Bt基因的物質(zhì)屬性是蛋白質(zhì) B Bt基因中會(huì)有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C 轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因 D 轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物 例5：運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的傳統(tǒng)育種方法，將抗菜青蟲的Bt基（五）分析遺傳實(shí)例的原則和切入點(diǎn)1.性狀是由基因控制

10、的，基因在染色體上，且在體細(xì)胞中一般是成對(duì)存在的（伴性遺傳有例外如：AaB即AaXBY 縮寫）；2.恰當(dāng)判斷相對(duì)性狀的顯性與隱性；3.根據(jù)表現(xiàn)型初步確定基因型；4.正確推導(dǎo)親代產(chǎn)生的配子種類及其比例或推導(dǎo)某生物是由何種配子受精發(fā)育而來。（五）分析遺傳實(shí)例的原則和切入點(diǎn)1.性狀是由基因控制的，基因 示例：一對(duì)正常的夫婦，生了一個(gè)白化病的女孩，試判斷正常與白化病的顯、隱性關(guān)系及致病基因在性染色體還是在常染色體上？首先畫其圖解；不難判斷白化病為隱性;致病基因不可能在Y染色體，也不可能在X染色體上，應(yīng)在常染色體上；推導(dǎo)出該夫婦的基因型為Aa ， Aa ，女孩為aa 。AaAaaa正常患病正常 示例：一

11、對(duì)正常的夫婦，生了一個(gè)白化病的女孩，試判各種遺傳方式及特點(diǎn)的比較：遺傳方式遺傳特點(diǎn)伴Y遺傳父病子病女不病伴X顯性遺傳子女正常雙親病 父病女必病，子病母必?。础盎寂缸硬　保┌閄隱性遺傳雙親正常子病 母病子必病，女病父必病 （即“患男母女病”）常染色體顯性遺傳子女正常雙親病 父病女不病或子病母不病常染色體隱性遺傳雙親正常子女病 母病子不病或女病父不病各種遺傳方式及特點(diǎn)的比較：遺傳方式遺傳特點(diǎn)伴Y遺傳父病子病女拓展延伸表現(xiàn)為母系遺傳，雜交后代不出現(xiàn)一定分離比 1、細(xì)胞質(zhì)遺傳的原因受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞，一切受細(xì)胞質(zhì)基因控制的性狀，只能通過卵細(xì)胞遺傳給后代。 原始生殖細(xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，細(xì)

12、胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)不能像核內(nèi)的遺傳物質(zhì)進(jìn)行有規(guī)律分離，而是隨機(jī)地、不均等地分配到子細(xì)胞中去 解釋拓展延伸表現(xiàn)為母系遺傳，雜交后代不出現(xiàn)一定分離比 1、細(xì)胞質(zhì)受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，因?yàn)闇p數(shù)分裂時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)隨機(jī)、不均等分配 相對(duì)獨(dú)立，相互影響物質(zhì)基礎(chǔ)形成原因與細(xì)胞核遺傳的關(guān)系葉綠體、線粒體等細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)中的DNA 受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，因?yàn)闇p數(shù)分裂時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中紫茉莉的遺傳紫茉莉的遺傳3.基因表達(dá)中相關(guān)的數(shù)量關(guān)系總結(jié)： 比較內(nèi)容數(shù)目基因中的堿基數(shù)6mmRNA上的堿基數(shù)3m參與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA數(shù)m蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)m蛋白質(zhì)中的肽鏈數(shù)n蛋白質(zhì)中的肽鍵數(shù)m-n縮合失去的

13、水分子數(shù)m-n3.基因表達(dá)中相關(guān)的數(shù)量關(guān)系總結(jié)： 比較內(nèi)容數(shù)目基因中的堿基例6.一條多肽鏈中有氨基酸1000個(gè)，則作為合成該多肽模板的信使RNA分子和用來轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子至少要有堿基： A.3000個(gè)和3000個(gè) B .1000個(gè)和2000個(gè) C .2000個(gè)和4000個(gè) D .3000個(gè)和6000個(gè)例6.一條多肽鏈中有氨基酸1000個(gè)，則作為合成該多肽模板的遺傳和變異生物的遺傳課件-北師大版例7.某蛋白質(zhì)由n條肽鏈組成，氨基酸的平均分子量為a，控制該蛋白質(zhì)合成的基因含b個(gè)堿基對(duì)，則該蛋白質(zhì)的分子量約為 A.2/3ab-6b+18n B.1/3ab-6b C.(1/3b-a)18 D

14、.1/3ab-(1/3b-n)18例7.某蛋白質(zhì)由n條肽鏈組成，氨基酸的平均分子量為a，控制該【例8】下表是4種遺傳病的發(fā)病率比較。請(qǐng)分析回答： 病名 非近親婚配子女發(fā)病率 表兄妹婚配子女發(fā)病率甲 1310000 18600乙 114500 11700丙 138000 13100丁 140000 13000(1)4種疾病中可判斷屬于隱性遺傳病的有 。(2)表兄妹婚配子女的發(fā)病率遠(yuǎn)高于非近親婚配子女的發(fā)病率，其原因是 。【例8】下表是4種遺傳病的發(fā)病率比較。請(qǐng)分析回答： 病名 非（七）生物的變異表現(xiàn)型基因型環(huán)境條件=+（改變）不遺傳的變異可遺傳的變異（改變）來源基因突變?nèi)旧w變異基因重組（誘因）

15、（七）生物的變異表現(xiàn)型基因型環(huán)境條件=+（改變）不遺傳的變異1.基因突變的概念、特征，人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用 某個(gè)基因內(nèi)部可遺傳結(jié)構(gòu)的改變 實(shí)質(zhì)是DNA分子片段中堿基對(duì)的置換、缺失或增添 廣義上包括染色體畸變；狹義上專指點(diǎn)突變。 隨機(jī)性 ：發(fā)生突變的個(gè)體、部位、基因、時(shí)間都是隨機(jī)的 稀有性：自然突變率極低，但相當(dāng)穩(wěn)定；不同基因的突變 率差異大 多方向性：形成一系列異質(zhì)性等位基因 多害性：往往打破生物對(duì)環(huán)境形成的適應(yīng)性 可逆性：正向突變與回復(fù)突變 （2 ）基因突變的特征（）基因突變的概念1.基因突變的概念、特征，人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用 某（3）人工誘變及育種人工誘變指利用物理或化學(xué)因素處理生物，

16、誘發(fā)其基因突變誘發(fā)突變主要是通過堿基置換和移碼突變方式實(shí)現(xiàn)的誘變育種的特點(diǎn)是：提高突變率，擴(kuò)大變異幅度；大幅度改良某些性狀；縮短育種年限；育種規(guī)模大。 誘變因素宇宙射線、射線、 射線紫外線、激光亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素物理因素化學(xué)因素（3）人工誘變及育種人工誘變指利用物理或化學(xué)因素處理生物，2.染色體倍性變化在育種上的應(yīng)用 單倍體育種 F1花粉單倍體二倍體純系組織培養(yǎng)人工誘導(dǎo)染色體加倍雜交育種從花藥培養(yǎng)單倍體植株需要經(jīng)過三個(gè)步驟：誘導(dǎo)花粉產(chǎn)生愈傷組織；誘導(dǎo)愈傷組織分化，長(zhǎng)出根、莖、葉；使幼苗生長(zhǎng)健壯。每個(gè)步驟需要更換不同的培養(yǎng)基，直至 長(zhǎng)成單倍體幼苗。 2.染色體倍性變化在育種上的應(yīng)用 單

17、倍體育種 F1花粉單倍多倍體育種 二倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍四倍體雜交育種培育新品種多倍體育種 二倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍四倍體雜交育種培育新品人工誘導(dǎo)染色體加倍的方法 萌發(fā)的種子或幼苗分裂周期細(xì)胞（2n ）染色體加倍（4n ）多倍體組織塊秋水仙素染色體正常復(fù)制，不形成紡錘體人工誘導(dǎo)染色體加倍的方法 萌發(fā)的種子或幼苗分裂周期細(xì)胞（2（4）選修本中有關(guān)育種轉(zhuǎn)基因育種提取目的基因裝入運(yùn)載體導(dǎo)入受體基因裝入運(yùn)載體目的基因的檢測(cè)與表達(dá)篩選出符合要求的新品種原理：異源DNA（基因）重組優(yōu)點(diǎn)：目的性強(qiáng)；育種周期短；克服了遠(yuǎn)源 雜交不親和的障礙缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，安全性問題多應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉等。（4）選修本中有關(guān)

18、育種轉(zhuǎn)基因育種提取目的基因裝入運(yùn)載體導(dǎo)入細(xì)胞工程育種（原理：細(xì)胞的全能性） 克服了遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙；大大擴(kuò)展了用于親本雜交組合的范圍。 克服了遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙；可應(yīng)用于繁育優(yōu)良動(dòng)物，搶救瀕危動(dòng)物等。動(dòng)物體細(xì)胞克隆育種：核移植和胚胎移植植物體細(xì)胞雜交：“去壁”“誘融”“組培”細(xì)胞工程育種（原理：細(xì)胞的全能性） 克服了遠(yuǎn)源雜交不親例：看圖回答問題，此圖解表示倍體小黑麥的培育過程： 普通小麥 AABBDD黑麥 RRPX配子ABDR子代ABDR染色體加倍AABBDDRR小黑麥普通小麥的雌配子含 個(gè)基本染色體組。以黑麥做父本，雄配子中有 個(gè)基本染色體組。雜交一代含 個(gè)基本染色體組，之后還必須用人

19、工方法將 ，形成正常的 ，才能受精、結(jié)實(shí)、繁殖后代。人工誘變成多倍體的常用方法是 。 試從進(jìn)化角度，談?wù)勁嘤晒Φ闹匾飳W(xué)意義。 314染色體加倍 雌、雄配子 秋水仙素處理植物萌發(fā)的種子或幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)，使其染色體加倍。 例：看圖回答問題，此圖解表示倍體小黑麥的培育過程： 普通小 小黑麥?zhǔn)侨斯?chuàng)造異源多倍體成功的實(shí)例。小黑麥本來是自然界沒有的物種，科學(xué)家利用遠(yuǎn)緣雜交，通過人工選擇在短短的十幾年就創(chuàng)造出這個(gè)新物種。若靠大自然的恩賜，通過自然選擇形成高等植物的一個(gè)新物種需要漫長(zhǎng)的時(shí)間。由此可見，人工選擇大大加快物種的進(jìn)化。 解析解答本題的關(guān)鍵是運(yùn)用染色體組整倍性變異的原理，聯(lián)系減數(shù)分裂、受精作用、遠(yuǎn)

20、緣雜交、秋水仙素作用機(jī)制，自然選擇和人工選擇等眾多知識(shí)點(diǎn)綜合分析解答。闡明有利變異為進(jìn)化提供原材料，通過人工選擇加快培育新物種的進(jìn)程這一觀點(diǎn)。 小黑麥?zhǔn)侨斯?chuàng)造異源多倍體成功的實(shí)例。小黑麥本來是自然2.有關(guān)概率問題的計(jì)算求最大概率：求表現(xiàn)型中含致病基因最多的那種基因型的概率最小概率：求表現(xiàn)型中含致病基因最少的那種基因型的概率概率：表現(xiàn)型中諸基因型的綜合概率 注：前幾年以求前兩種類型的概率較多見；但近年來，以第三種類型為普遍概率的類型2.有關(guān)概率問題的計(jì)算求最大概率：求表現(xiàn)型中含致病基因最多的 例：某人患白化病，她父、母、妹妹均無此病。她的妹妹與白化病患者結(jié)婚，試問他們生育病孩的最大概率、最小概率和概率各是多少？ （設(shè)白化病基因?yàn)閍） 解析：根據(jù)題意，妹妹表現(xiàn)型正常，故有兩種基因型A A 、Aa且概率分別為1/3與2/3；與妹妹婚配的男子基