高三一轮复习生物：生物的变异 教案

高三一轮复习教案生物的变异高考要求：1.基因重组及其意义Ⅱ2.基因突变的特征和原因Ⅱ3.染色体结构变异和数目变异Ⅰ4.生物变异在育种上的应用Ⅱ5.转基因食品的安全Ⅰ6.人类遗传病的类型及检测预防Ⅰ7.人类基因组计划及意义Ⅰ一、生物变异不可遗传变异生物的变异基因突变突变结构变异可遗传的变异染色体变异个别染色体数目增减基因重组数目变异以染色体组形式成倍增减辨析：由环境引起的变异是不能够遗传的。（错）例：下列属于可遗传的变异的是A.由于水肥充足，小麦出现穗大粒多的性状B.紫外线照射使人患皮肤癌C.在棕色猕猴的自然种群中出现了白色的猕猴D.人由于晒太阳而使皮肤变黑例：已知家鸡的无尾对有尾是显性。现用有尾鸡（甲群体）自交产生的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾的性状（乙群体）。为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，可行性方案是：A、甲群体X甲群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素B、乙群体X乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素C、甲群体X乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素D、甲群体X乙群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素二、基因突变1.概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。举例：（1）碱基对替换：镰刀型细胞贫血症（2）碱基对增添：豌豆的皱粒（3）碱基对缺失：囊性纤维病2.时期：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期例：下列细胞不容易发生基因突变的是A、精原细胞B、蛙的红细胞C、神经细胞D、根尖分生区细胞3.原因：内因（自发突变）：DNA复制发生差错、碱基组成发生改变等外因（诱发突变）：物理因素X射线紫外线等化学因素亚硝酸碱基类似物等病毒因素4.结果：使一个基因突变产生等位基因。但生物的性状不一定发生改变。①密码子的简并性②显性纯合子突变为杂合子5.特点：①普遍性所有生物都可以发生例：噬菌体、大肠杆菌、酵母菌、豌豆的可遗传变异分别有哪些来源？②随机性A.时间随机：可以发生在个体发育的任何时期（发生的越早，对个体的影响越大）例：大丽花的红色（C）对白色（c)为显性，一株杂合大丽花植株有许多分支，盛开众多红色花朵，其中有一朵花半边红色半边白色，这可能是哪个部位的C基因突变为c造成的？

A、幼苗的体细胞B、早期叶芽的体细胞

C、花芽分化时的细胞D、杂合植株产生的性细胞B.部位随机：细胞DNA基因强调：基因突变若发生在配子中，可以遗传给后代；若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞基因突变可以通过无性繁殖传递。③不定向性一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。辨析：一个基因中的任何一个碱基对都可以发生替换，这体现基因突变的哪个特点？例：人类常色体上β-珠蛋白基因（A´），既有显性突变(A)，又有隐性突变(a),突变均可导致地中海贫血。一对皆患地中海盆血的夫妻生下了一个正常的孩子，这对夫妻可能A.都是纯合子(体) B.都是杂合子(体)C.都不携带显性突变基因 D.都携带隐性突变基因④低频性强调：虽然基因突变的频率很低，但是当一个种群有很多个体时，就有可能产生各种各样的随机突变，足以提供丰富的可遗传的变异。⑤多害性基因突变的害与利是相对的而不是绝对的。举例：昆虫的残翅突变在陆地上是有害突变，但是在经常刮大风的海岛上却是有利突变。举例：镰刀型细胞贫血症的基因突变，在大多数地区是有害的，但是在非洲流行恶性疟疾的地区，却是有利的。辨析：基因突变可能对个体的生存是有害的，但对种群的进化却是有利的。（对）6.意义：产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。三、基因重组1.概念：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。辨析：Aa自交，发生性状分离，属于基因重组。（错）2.类型（时期）：①交叉互换：减数第一次分裂前期，位于同源染色体上的非等位基因由于同源染色体上非姐妹染色单体的交换而进行重新组合。②自由组合：减数第一次分裂后期，位于非同源染色体上的非等位基因由于非同源染色体自由组合而进行重新组合。③基因工程：特殊类型的基因重组。辨析：基因重组发生在受精作用的过程中。（错）3.结果：产生新的基因型。辨析：基因重组可以产生新的基因。（错）基因重组可以产生新的性状。（错）4.意义：是生物变异的来源之一（丰富来源），对生物进化具有重要意义（提供原材料）。辨析：没有基因突变就没有基因重组。(对)例：下图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是()A．该动物的性别是雄性的B．乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组C．1与2或1与4的片段交换，前者属基因重组，后者属染色体结构变异D．丙细胞不能进行基因重组四、染色体变异（一）结构变异缺失：（猫叫综合征）重复：（果蝇棒眼）倒位：易位：结果：会使染色体上基因的数量或排列顺序发生变化，从而引起生物体性状的变化。重点强调：（1）区分基因突变和染色体结构变异变化基因种类基因数量变异水平基因突变（增添、缺失）个别碱基对变化不变分子水平染色体变异（增添、缺失）染色体片段不变变化细胞水平（2）区分染色体易位与染色体交叉互换例：右图中①和②表示发生在常染色体上的变异。①和②所表示的变异类型分别属于A.重组和易位B.易位和易位C.易位和重组D.重组和重组（二）数目变异（1）个别染色体数目的增减例：21三体综合征：又称为先天愚型，唐氏综合征。思考：唐氏综合症的发病原因是什么？例：番茄是二倍体植物(染色体2N＝24)。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有三条(比正常的番茄多了一条6号染色体)。三体在减数分裂联会时，形成一个二价体和一个单价体；3条同源染色体中的任意2条随意配对联会，另1条同源染色体不能配对，减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他如5号染色体正常配对、分离(如图所示)。(1)在方框中绘出三体番茄减数第一次分裂后期图解。(只要画出5、6号染色体就可以，并用“5、6号”字样标明相应的染色体)(2)设三体番茄的基因型为AABBb，则花粉的基因型及其比例是________________。则根尖分生区连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为________。(3)从变异的角度分析，三体的形成属于________，形成的原因是________________________________________________________________________。(4)以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本，以正常叶型的三体番茄为母本(纯合体)进行杂交。试回答下列问题：①假设D(或d)基因不在第6号染色体上，使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交，杂交子代叶型的表现型及比例为________。②假设D(或d)基因在第6号染色体上，使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交，杂交子代叶型的表现型及比例为________。答案：(1)如图(2)ABB∶ABb∶AB∶Ab=1∶2∶2∶1AABBb(3)染色体(数目)变异减数第一次分裂有一对同源染色体未分开或是减数第二次分裂有一对姐妹染色单体未分开，而是移向了同一极，这样形成的异常配子和正常减数分裂形成的配子结合成的受精卵发育而成(4)①正常叶型∶马铃薯叶型=1∶1②正常叶型∶马铃薯叶型=5∶1（2）以染色体组的形式成倍得增减1.染色体组：非同源染色体；形态，功能各不相同；携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。例：白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20和18。以白菜为母本，甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，得到“白菜-甘蓝”杂种植株。该杂种植株的体细胞中染色体数目为19条，含有2个染色体组。若将白菜和甘蓝进行体细胞杂交，则杂种植株的体细胞中含有4个染色体组，染色体数位38条。辨析：染色体组与单倍体基因组染色体组：23条染色体组：4条染色体组：10条人果蝇玉米单倍体基因组：24条单倍体基因组：5条单倍体基因组：10条2.二倍体、多倍体和单倍体的概念二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。思考：多倍体为什么在植物中很常见，在动物中却很少见呢？（植物多是雌雄同体的，动物却多是雌雄异体的）辨析：单倍体的体细胞中一定含有一个染色体组。（错）体细胞中含有一个染色体组的个体一定是单倍体。（对）单倍体经秋水仙素处理后，得到的一定是二倍体。（错）单倍体经秋水仙素处理后，得到的一定是纯合体。（错）思考：如何区分二倍体，多倍体和单倍体呢？配子：不管有几个染色体组，都叫做单倍体。发育来源受精卵：有几个染色体组，就是几倍体。3.多倍体和单倍体的特点多倍体：茎秆粗壮、器官膨大、营养丰富；成熟较晚、结实率低。单倍体：植株弱小，高度不育。4.多倍体的形成原因及诱导方法成因：细胞分裂前期，纺锤体的形成受到抑制，导致染色体不能移向细胞两极（着丝点正常分裂），使细胞不能分裂为子细胞，染色体数目加倍。诱导方法：秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。（作用机理相同）实验：低温诱导植物染色体数目的变化（1）材料用具：洋葱显微镜载玻片盖玻片冰箱卡诺氏液改良苯酚品红盐酸酒精（2）方法步骤：①培养洋葱，生根。②低温处理（4℃,36h）。③卡诺氏液固定根尖，酒精冲洗。④制作装片：解离漂洗染色制片⑤观察（先低倍镜观察后高倍镜观察）5.单倍体的成因①孤雌生殖（蜜蜂）②花药离体培养五、生物育种（一）选择育种周期长，可选择的范围有限。（二）杂交育种1、概念：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2、原理：基因重组。3、方法：例：有两个水稻品种，AABB（高杆抗病）和aabb（矮秆感病）。如何利用杂交育种的方法，培育出能稳定遗传的矮秆抗病类型。4、优点：操作简单，能集中优良性状。5、缺点：育种周期长，不能创造新基因，只能利用原有的基因进行重新组合。6、适用范围：能进行有性生殖的动植物。（三）诱变育种1.概念：利用理化因素来处理生物，使生物发生基因突变。2.原理：基因突变3.方法：X射线，紫外线，激光；亚硝酸，硫酸二乙酯等。4.优点：能产生新基因，提高突变率，大幅度改变生物的某些性状。5.缺点：诱变方向难以控制，难以集中多个优良性状。6.实例：太空椒高产青霉菌黑农五号大豆。7.适用范围：几乎所有生物。例：甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中G—C对转换成A—T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为突变。(2)用EMS浸泡种子是为了提高，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有。(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的不变。(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有、。(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为。【答案】(1)显性(2)基因突变频率不定向性(3)结构和数目(4)自交花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体(5)该水稻植株体细胞基因型相同（四）多倍体育种1.方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗2.原理：染色体变异3.优点：器官膨大营养丰富茎秆粗壮4.缺点：发育迟缓结实率低5.适用范围：植物6.举例：三倍体西瓜八倍体小黑麦例：三倍体无子西瓜的培育思考题：①为什么以一定浓度的秋水仙素滴在二倍体幼苗的芽尖？思考题：①为什么以一定浓度的秋水仙素滴在二倍体幼苗的芽尖？②四倍体植株上所结的西瓜，瓜皮是几倍体？③三倍体植株所结的西瓜，为什么没有种子？一颗都没有吗？④二倍体植株给三倍体传粉的目的是什么？⑤无子西瓜和无子番茄相比，有什么特点？⑥如何解决无子西瓜的繁殖问题？原理试剂方法无籽原因能否遗传无籽西瓜染色体变异秋水仙素见上联会紊乱能无籽番茄生长素处理生长素或类似物去雄套袋涂抹套袋未授粉不能（五）单倍体育种1.原理：染色体变异2.方法：花药离体培养→秋水仙素处理例：有两个水稻品种，AABB（高杆抗病）和aabb（矮秆感病）。如何在最短时间内，培育出能稳定遗传的矮秆抗病类型。3.优点：缩短育种年限4.缺点：操作复杂，常需与杂交育种相配合。例：改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是A．诱变育种 B．单倍体育种C．基因工程育种 D．杂交育种5.适用范围：有性杂交的植物例：为了提高玉米的产量，在农业生产中使用的都是杂交种，但杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都要购买杂交种。现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）两个玉米杂合子品种，为了达