《第20章 生物的遗传和变异》课件-初中生物-八年级上册-北师大版

生物的遗传和变异

主讲人：目录壹遗传的基本概念贰遗传的分子机制叁变异的类型与原因肆遗传与变异的关系伍遗传学的应用陆遗传学的伦理问题遗传的基本概念01遗传的定义遗传信息的传递遗传是生物将基因从父母传递给后代的过程，确保特征和性状得以延续。基因型与表现型基因型是生物的遗传信息，而表现型是这些遗传信息在环境作用下的具体表现。遗传物质基础DNA由两条长链螺旋结构组成，包含遗传信息，指导生物体的生长发育和遗传特性。DNA的结构与功能基因是DNA上的特定序列，控制生物性状的表达，是遗传信息的基本单位。基因的定义与作用染色体是细胞核内携带遗传信息的结构，由DNA和蛋白质组成，决定生物的遗传特征。染色体的角色遗传规律孟德尔通过豌豆实验发现了遗传的基本规律，包括分离定律和独立定律，奠定了遗传学的基础。孟德尔的遗传定律01染色体在细胞分裂时的行为解释了遗传特征的传递，如摩尔根的果蝇实验揭示了基因连锁和重组现象。染色体理论02显性基因能够掩盖隐性基因的表现，例如，正常肤色是显性，而白化病是隐性遗传特征。基因的显性和隐性03遗传的分子机制02DNA的结构与功能DNA分子由两条长链螺旋缠绕而成，这种结构由沃森和克里克提出，是遗传信息的物理基础。双螺旋结构DNA序列中的三联体密码子决定了氨基酸的排列，进而指导蛋白质的合成，影响生物的性状表现。遗传信息的编码DNA中的腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，胞嘧啶（C）与鸟嘌呤（G）配对，确保遗传信息的准确复制。碱基配对规则010203基因的表达过程转录过程在细胞核内，DNA序列被转录成mRNA，这是基因表达的第一步，如大肠杆菌的乳糖操纵子。mRNA的加工新合成的mRNA前体经过剪接、加帽和加尾等修饰过程，形成成熟的mRNA，例如人类β-珠蛋白基因的剪接。基因的表达过程mRNA在核糖体上被翻译成蛋白质，这一过程涉及tRNA和氨基酸，如果蝇的同源异形基因的表达。翻译过程翻译后的蛋白质可能需要进一步的修饰，如磷酸化，然后被运输到细胞内的特定位置，例如胰岛素的分泌过程。蛋白质的修饰与运输遗传信息的传递在细胞分裂前，DNA通过半保留复制机制精确复制，确保遗传信息的稳定传递。DNA复制过程mRNA携带遗传信息至核糖体，通过tRNA的适配，指导蛋白质的合成，实现遗传信息的表达。翻译过程DNA序列被转录成mRNA，这一过程涉及RNA聚合酶识别启动子并合成相应的信使RNA。转录过程变异的类型与原因03变异的定义基因突变是DNA序列的改变，可由辐射、化学物质等引起，导致生物性状的变异。基因突变01染色体畸变包括数目或结构的改变，如非整倍体或倒位，影响遗传信息的传递。染色体畸变02表观遗传变异不改变DNA序列，而是通过DNA甲基化等方式影响基因表达，导致性状变化。表观遗传变异03可遗传变异与不可遗传变异基因突变是可遗传变异的一种，例如镰状细胞贫血症，由特定基因突变引起。基因突变01染色体结构或数量的改变，如唐氏综合症，可导致遗传变异。染色体畸变02环境因素如辐射或化学物质可引起不可遗传变异，如皮肤晒伤。环境因素03表观遗传变异，如DNA甲基化，可能影响基因表达而不改变DNA序列，通常不可遗传。表观遗传变异04变异产生的原因基因突变是DNA序列发生改变，如镰状细胞贫血症，由血红蛋白基因的点突变引起。基因突变染色体结构或数量的改变，如唐氏综合症，通常由第21对染色体非整倍体引起。染色体畸变外部环境如辐射、化学物质可导致遗传物质改变，例如切尔诺贝利核事故后的遗传影响。环境因素遗传与变异的关系04遗传与变异的联系基因突变是生物变异的主要来源，例如镰状细胞贫血症就是由于血红蛋白基因突变导致。基因突变引发变异遗传变异是物种进化的基础，例如人类肤色的多样性就是遗传变异在不同环境下的表现。遗传变异对进化的影响自然选择决定了哪些变异能够被保留下来，如达尔文的雀鸟喙型变异适应环境的案例。自然选择作用于变异自然选择与适应性在自然选择过程中，适应环境的遗传特征更可能被保留下来，如长颈鹿的长颈。01适应性特征的保留不适应环境的特征会逐渐被淘汰，例如某些动物因无法适应气候变化而灭绝。02非适应性特征的淘汰适应性辐射是指物种在不同环境中分化出多种形态，如达尔文的雀鸟在加拉帕戈斯群岛的多样化。03适应性辐射遗传多样性的重要性遗传多样性使生物种群能更好地适应环境变化，如抗病虫害和气候变化的能力。适应环境变化遗传变异是物种进化的基础，多样性越高，物种适应新环境和生存的机会越大。物种进化基础遗传多样性丰富的生态系统更稳定，能有效抵御外来物种入侵和疾病传播。生态系统稳定性遗传学的应用05遗传工程基因编辑技术01CRISPR-Cas9技术允许科学家精确地修改生物的基因组，用于治疗遗传性疾病。转基因作物02通过将特定基因转入作物中，科学家创造出抗虫害、耐药性更强的转基因作物。基因治疗03利用遗传工程方法，将正常基因导入患者体内，以治疗或改善遗传性疾病的症状。遗传病的诊断与治疗基因检测技术通过基因检测技术，医生可以识别特定的遗传变异，从而诊断出如囊性纤维化等遗传疾病。个性化医疗方案基于遗传信息，医生为患者制定个性化的治疗方案，如针对BRCA基因突变的乳腺癌患者提供特定药物治疗。基因编辑技术CRISPR-Cas9等基因编辑技术的应用，为治疗如镰状细胞贫血等遗传性疾病提供了新的可能性。生物育种技术利用CRISPR-Cas9等基因编辑工具，科学家可以精确修改作物基因，培育出抗病虫害的新品种。基因编辑技术利用分子标记技术，可以快速筛选出具有特定优良性状的植物或动物，加速育种进程。分子标记辅助选择通过不同品种间的杂交，结合各自优良性状，创造出具有更高产量和更好品质的作物品种。杂交育种通过将外源基因导入生物体，转基因技术能够赋予生物新的性状，如抗旱、耐药等。转基因技术01020304遗传学的伦理问题06遗传信息的隐私权为防止遗传信息被滥用，个人的遗传数据应受到严格保护，如基因检测结果不得未经授权公开。个人遗传数据保护01法律应禁止基于遗传信息的歧视行为，如就业、保险等领域不得因遗传倾向而拒绝个人。遗传歧视的防范02个人应有权决定其遗传信息是否以及如何被用于研究或医疗目的，确保信息共享的透明度和控制权。遗传信息的共享与控制03基因编辑的伦理争议基因信息涉及个人隐私，编辑基因可能泄露敏感信息，引发隐私权的伦理担忧。基因编辑对个体隐私的影响01基因编辑技术可能干预自然选择过程，引发关于人类是否应干预自然进化的伦理讨论。基因编辑与自然选择的冲突02生殖细胞基因编辑可能影响后代，伦理上需考虑对未来个体的自主权和潜在风险。基因编辑在生殖细胞中的应用争议03生物多样性保护濒危物种的保护生物资源的合理利用生态系统的可持续管理基因编辑的伦理争议通过建立自然保护区和实施物种繁育计划，保护濒危动植物，如大熊猫和东北虎。基因编辑技术如CRISPR在保护生物多样性中的应用引发伦理争议，需平衡科学进步与生态伦理。实施可持续的生态系统管理，保护生物多样性，如亚马逊雨林的保护项目。合理利用生物资源，防止过度开发导致的生物多样性丧失，例如可持续捕捞和森林管理。生物的遗传和变异(1)

遗传的基本原理01遗传的基本原理基因连锁是指一对基因在染色体上的位置相邻，当一个基因发生突变时，另一个基因也会受到影响。基因交换是指在染色体上，两个基因在复制过程中发生位置的互换，从而形成新的基因组合。孟德尔通过对豌豆植物进行杂交实验，提出了著名的孟德尔遗传定律。这一定律主要包括分离定律和自由组合定律，分离定律指出，一对性状的两个因子在形成配子时会分离，每个配子只携带其中一个因子。自由组合定律指出，不同对性状的因子在形成配子时会自由组合，形成新的基因型。

1.孟德尔遗传定律2.基因连锁与交换

变异的原理02变异的原理

1.基因突变基因突变是指基因结构发生改变，包括碱基对的增添、缺失和替换。基因突变可能导致生物体性状的改变，对生物体的生存和进化具有重要影响。

基因重组是指在生殖细胞形成过程中，基因在染色体上的重新排列和组合。基因重组可以增加生物体的遗传多样性，有利于生物体的适应和进化。

染色体变异是指染色体数目或结构的改变。染色体变异可能导致生物体性状的改变，对生物体的生存和进化具有重要影响。2.基因重组3.染色体变异生物的遗传和变异(2)

遗传：生命的传承01遗传：生命的传承

1.遗传的概念遗传是指生物体的遗传信息在亲子代之间的传递，这些遗传信息储存在生物体的染色体上，通过DNA（脱氧核糖核酸）分子来编码。

2.遗传的基本规律孟德尔遗传规律：孟德尔通过对豌豆的杂交实验，发现了基因的分离和自由组合定律，为遗传学奠定了基础。变异：生命的多样性02变异：生命的多样性

（1）可遗传变异：由遗传物质改变引起的变异，能够传递给后代。（2）不可遗传变异：由环境因素引起的变异，不能传递给后代。2.变异的类型生物进化：变异为生物进化提供了丰富的原材料，使生物能够适应不断变化的环境。3.变异的意义变异是指生物体在遗传信息的基础上，表现出形态、生理、生化等方面的差异。1.变异的概念

遗传与变异的关系03遗传与变异的关系

（1）基因突变：基因突变导致遗传信息发生改变，为生物进化提供原材料。（2）自然选择：在自然选择的作用下，适应环境的变异得以保留，不适应环境的变异被淘汰，从而推动遗传信息的传递和进化。结论：生物的遗传和变异是自然界中最为神奇的现象之一，它们共同构成了生命的传承和进化，为生物的多样性提供了保障。深入研究遗传和变异的机制，有助于我们更好地理解生命现象，为人类的发展提供源源不断的动力。2.变异对遗传的推动（1）基因型决定表现型：遗传信息决定了生物体的形态、生理和生化特征，进而影响变异的表现。（2）基因重组：在遗传过程中，基因通过重组产生新的遗传组合，为变异提供更多可能性。1.遗传对变异的制约

生物的遗传和变异(3)

生物的遗传01生物的遗传

生物的遗传是生物传递其特性给后代的过程，这主要通过DNA（脱氧核糖核酸）来实现。DNA是生物体内的遗传物质，它包含了一连串的遗传信息，决定了生物的所有特性，如颜色、身高、眼睛的形状等。DNA中的信息通过基因序列的形式存在，这些基因序列在生物繁殖过程中被复制，从而传递给下一代。生物的变异02生物的变异

生物的变异是指生物个体之间或种群之间在形态、生理和行为等方面的差异。变异可以分为自然变异和人工变异两种，自然变异是由自然环境的因素引起的，如物理因素（辐射）、化学因素（化学物质）和生物因素（病毒、细菌等）。人工变异则是人类活动引起的，如基因突变、基因转移等。这些变异使得生物能够适应环境变化，进而形成新的物种和种群。遗传与变异的重要性03遗传与变异的重要性

遗传和变异在生物进化中扮演着重要角色，生物的遗传保证了物种的基本特征能够传递给后代，而变异则为生物适应环境变化提供了可能。当环境发生变化时，一些具有有利变异的个体能够生存并繁殖，这些变异通过遗传传递给下一代，逐渐积累成为新的物种或种群的特征。这就是生物进化的基本原理。实际应用与前景04实际应用与前景

生物遗传和变异的研究不仅在基础生物学领域有重要意义，而且在农业、医学等领域也有广泛应用。在农业上，通过遗传和变异的原理，我们可以培育出高产、抗逆、优质的农作物品种。在医学领域，对遗传病的研究和对变异的控制可以帮助我们预防和治疗疾病。此外，随着基因编辑技术如的发展，我们对遗传和变异的操控能力将进一步增强，这将为未来的生物科技带来无限可能。总之，生物的遗传和变异是揭示生命奥秘的关键所在。实际应用与前景

通过研究遗传和变异，我们可以了解生命的起源、发展和进化，也可以利用这些知识来改善我们的生活。在未来，随着科技的不断进步，我们对遗传和变异的理解将更加深入，这将为我们打开一扇通向更广阔世界的大门。生物的遗传和变异(4)

遗传的基本原理01遗传的基本原理

1.基因的概念

2.遗传信息的传递

3.遗传的规律基因是生物体内负责遗传信息的基本单位，位于染色体上。基因通过编码特定的蛋白质来控制生物体的各种生理功能。遗传信息主要通过父母向子代的生殖细胞传递，在人类中，精子和卵细胞分别携带了父亲和母亲的遗传信息。这些遗传信息在受精卵中结合，形成一个新的个体。遗传遵循一定的规律，如孟德尔定律（分离定律和组合定律）和基因连锁等。这些规律