生物必修二講義基因突變從雜交育種到基因工程現(xiàn)代生物進(jìn)化理論

1、第五章 基因突變及其他變異第1節(jié) 基因突變和基因重組1. 基因突變概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添、缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。2. 實(shí)例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥。癥狀：紅細(xì)胞呈鐮刀狀，易破裂，使人患溶血性貧血；病因：堿基對的替換。3. 突變的原因：物理因素（射線、X射線、紫外線、激光）；化學(xué)因素（亞硝酸、堿基類似物、硫酸二乙酯）；生物因素（病毒）4. 突變的特點(diǎn)：普遍性（生物界中普遍存在）；隨機(jī)性、不定向性；頻率很低；多害少利性5. 意義：是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原始材料。注：基因突變主要發(fā)生在：有絲分裂間期和減一間期。6. 基因重組概念：生物體進(jìn)行有性生殖的

2、過程中，控制不同形狀的基因的重新組合。包括：位于同源染色體上的非等位基因自由組合，四分體的非姐妹染色單體的等位基因交換，以及基因工程中外源基因的導(dǎo)入。7. 意義：基因重組也是生物變異的來源之一，對生物進(jìn)化也具有重要的意義。注：堿基對的替換，影響范圍??；而堿基對的增添和缺失，影響范圍大。第2節(jié) 染色體變異1. 染色體突變包括：染色體結(jié)構(gòu)的改變、染色體數(shù)目的增減。2. 染色體結(jié)構(gòu)變異：缺失、重復(fù)、易位（兩條非同源染色體部分互換）、倒位（一條染色體左右互換）3. 染色體數(shù)目變異包括：個(gè)別染色體的增加或減少，以染色體組的形式成倍增加或減少。4. 染色體組：細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各

3、不相同，但又互相協(xié)調(diào)、共同控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的一組染色體。5. 多倍體 多倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體。實(shí)例：香蕉體細(xì)胞中含三個(gè)染色體組；三倍體在植物中常見，在動物中極少見。特點(diǎn)：莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類與蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富。人工誘導(dǎo)多倍體：（i）方法：用秋水仙素（劇毒）處理萌發(fā)的種子或幼苗；（ii）原理：秋水仙素能夠抑制紡錘體形成，染色體不分離，引起細(xì)胞內(nèi)染色體加倍。6. 單倍體：單倍體：由配子發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。特點(diǎn)：長得弱小，高度不育。單倍體育種：（i）采用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株，然后

4、經(jīng)過人工誘導(dǎo)使染色體數(shù)目加倍，得到正常生殖的純合子。（ii）優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限。7. 低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化材料用具：卡諾氏液，改良苯酚紅染液，體積分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液，體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液。步驟：低溫處理洋蔥不定根用卡諾氏液浸泡低溫處理的根尖（固定細(xì)胞形狀），接著沖洗制作裝片（解離、漂洗、染色、制片）觀察或歸納為：選材固定解離漂洗染色制片。注：低溫誘導(dǎo)多倍體和秋水仙素的作用相同，都是抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成。與秋水仙素相比，低溫條件容易創(chuàng)造和控制，成本低，對人體無害，易于操作。第三節(jié) 人類遺傳病1.單基因遺傳?。嚎咕S生素D佝僂病（伴X顯）、白化病、苯丙酮尿酸和鐮刀型細(xì)胞貧

5、血癥（常隱）、紅綠色盲和血友?。ò閄隱）多基因遺傳病：特點(diǎn)：發(fā)病率高，容易受環(huán)境影響。原發(fā)性高血壓、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病等。染色體異常遺傳?。贺埥芯C合癥（染色體結(jié)構(gòu)變異）、21三體綜合癥（染色體數(shù)目變異）2.遺傳病的檢測和預(yù)防手段：遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷（羊水檢查、B超檢查、孕婦血細(xì)胞檢查、基因診斷）第6章 從雜交育種到基因工程第1節(jié) 雜交育種與誘變育種1. 古人的方法：選擇育種2. 雜交育種：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。例子：雜交水稻、高產(chǎn)奶牛。3. 誘變育種：利用物理或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。優(yōu)點(diǎn)：提高突變率；在較

6、短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型；大幅度改變性狀例子：青霉菌的選育第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用基因工程概念1. 操作工具：“剪刀”限制酶（限制性核酸內(nèi)切酶）；特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列。 “針線”DNA連接酶； “運(yùn)載體”質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。特點(diǎn)：有標(biāo)記基因、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)、能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；注：質(zhì)粒是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。2. 步驟：提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。重組成功的標(biāo)志：獲得目的基因產(chǎn)物。3. 基因工程的應(yīng)用：作物育種：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；藥物研制：高質(zhì)量、低成本的胰島素、

7、干擾素和乙肝疫苗；環(huán)境保護(hù)：轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解石油。注：五六章共有五種育種方法：多倍體育種、單倍體育種、雜交育種、誘變育種、基因工程育種。育種雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種基因工程育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組常用方法雜交輻射誘變、激光誘變等秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)后，再用秋水仙素處理將一種生物特定的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中優(yōu)點(diǎn)操作簡單，目標(biāo)性強(qiáng)提高突變率，加速育種進(jìn)程器官大，營養(yǎng)物質(zhì)多明顯縮短育種年限定向改造生物的遺傳性狀缺點(diǎn)育種年限長有利變異少，需處理實(shí)驗(yàn)材料多發(fā)育遲緩，結(jié)實(shí)率低，在動物中無法開展技術(shù)復(fù)雜需要與雜交育種配合有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)實(shí)例矮稈

8、抗病小麥高產(chǎn)青霉素菌體無籽西瓜、八倍體小黑麥“京花一號”小麥轉(zhuǎn)基因抗蟲棉第7章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第1節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來拉馬克進(jìn)化學(xué)說達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說現(xiàn)代生物進(jìn)化理論內(nèi)容地球上所有的生物是由古老的生物進(jìn)化而來的；生物是由低等到高等逐漸進(jìn)化的；生物進(jìn)化的原因是用進(jìn)廢退和獲得性遺傳。過度繁殖：選擇的基礎(chǔ)；生存斗爭：進(jìn)化的動力和選擇的手段；遺傳變異：生物進(jìn)化的內(nèi)因；適者生存：自然選擇的結(jié)果。種群是生物進(jìn)化的基本單位；基因突變產(chǎn)生進(jìn)化的原材料；基因頻率決定生物進(jìn)化的方向；共同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性的形成。2.自然選擇學(xué)說的局限性對遺傳和變異的本質(zhì)不能做出科學(xué)的解釋；對生物進(jìn)化的解釋局限于個(gè)體水平

9、；強(qiáng)調(diào)物種形成都是漸變的過程，不能很好第解釋物種大爆發(fā)等現(xiàn)象。第2節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1種群2基因庫：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有全部基因。3基因頻率：在一個(gè)種群基因庫中，某個(gè)基因占全部等位基因的比率。*基因頻率×100%4可遺傳變異：包括基因重組和突變（包括：基因突變和染色體變異）5由于自然選擇作用，種群基因頻率會發(fā)生定向改變，說明生物朝一定方向進(jìn)行。6生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)種群基因頻率的改變。二 隔離導(dǎo)致種群的形成1物種：能夠在自然狀態(tài)下相互交配且產(chǎn)生可育后代的一群生物。2隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。包括：地理隔離和生

10、殖隔離兩種類型。三 共同進(jìn)化與生物多樣性的形成1共同進(jìn)化：不同生物之間，生物和無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。2生物多樣性：層次：基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性；研究生物進(jìn)化歷程的主要依據(jù)：化石。單選1.根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,下列說法正確的是（ ）A自然選擇決定了生物變異的方向 B.突變和重組有可能改變種群的基因頻率C生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于有利變異的保存 D.生物多樣性的形成導(dǎo)致新物種的產(chǎn)生E花藥離體培養(yǎng)形成的個(gè)體均為純合子2.如圖是某個(gè)二倍體動物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖（數(shù)字代表染色體，字母代表染色體上帶有的基因）。據(jù)圖判斷不正確的是（ ）A.該動物的性別是雄性的B.乙細(xì)胞表明該動物

11、發(fā)生了基因突變或基因重組C.1與2或1與4的片段交換，前者屬基因重組，后者屬染色體結(jié)構(gòu)變異D.丙細(xì)胞不能進(jìn)行基因重組3.右圖是一種伴性遺傳病的家系圖。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）A該病是顯性遺傳病，4是雜合體B7與正常男性結(jié)婚，子女都不患病C8與正常女性結(jié)婚，兒子都不患病D該病在男性人群中的發(fā)病率高于女性人群 4.下圖甲中4號個(gè)體為M病患者，對14號個(gè)體進(jìn)行關(guān)于M病的基因檢測，將各自含有M病基因或正?；虻南嚓P(guān)DNA片段（數(shù)字代表長度）用層析法分離，結(jié)果依次如圖乙中的a、b、c、d所示。下列有關(guān)分析正確的是（ ） A長度為9.7單位的DNA片段含有M病的致病基因B系譜圖中3號個(gè)體的基因型與1、2號個(gè)

12、體的基因型相同的概率為23C圖乙中d是純合子D3號個(gè)體與一個(gè)M病基因的攜帶者結(jié)婚，生一個(gè)患M病男孩的概率為1/6 5.在對某工廠職工進(jìn)行遺傳學(xué)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在男女各400名職工中，女性色盲基因的攜帶者為30人，患者為10人，男性患者為22人，那么這個(gè)群體中色盲基因的頻率為（ ）A4.5%B5.9%C6%D9%6下表中P和p表示某地區(qū)某種生物的一對等位基因。表中數(shù)據(jù)能說明（ ）年份19001910192019301940195019601970基因P的頻率0.990.810.640.490.360.250.160.10基因p的頻率0.010.190.360.510.640.750.840.90A1

13、970年雜合子的比例為18% B1930年顯性個(gè)體和隱性個(gè)體數(shù)目接近C1970年后的較短時(shí)間內(nèi)P的頻率為0 D顯性純合子更能適應(yīng)該地區(qū)變化的環(huán)境7.下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列說法不正確的是（ ）AX是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞B質(zhì)粒通常有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn)C基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶D該細(xì)菌的性狀被定向改造8.下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的突變是（ ）A處插入堿基對GCB處堿基對AT替換為GCC處缺失堿基對ATD處堿

14、基對GC替換為AT26（16分）果蠅的繁殖能力強(qiáng)，相對性狀明顯，是常用的遺傳試驗(yàn)材料。請回答下列問題。（1）摩爾根利用果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料證明基因在染色體上所用的方法是 ?，F(xiàn)有紅眼果蠅和白眼果蠅若干（雌雄均有），請你設(shè)計(jì)一個(gè)通過觀察眼色就能判斷子代性別（雌雄）的實(shí)驗(yàn)，你應(yīng)該選擇什么樣的親本進(jìn)行雜交？ （2）果蠅的某一對相對性狀由等位基因（N，n）控制，其中一個(gè)基因在純合時(shí)能使合子致死（注：NN、XnXn、XnY等均視為純合子）。有人用一對果蠅雜交，得到F1代果蠅共185只，其中雄蠅63只?？刂七@一性狀的基因位于_染色體上，成活果蠅的基因型共有_種。若F1代雌蠅僅有一種表現(xiàn)型，則致死基因是_，F(xiàn)1代

15、雌蠅基因型為_。若F1代雌蠅共有兩種表現(xiàn)型，則致死基因是_。讓F1代果蠅隨機(jī)交配，理論上F2代成活個(gè)體構(gòu)成的種群中基因N的頻率為_。27.（16分）一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，圖示部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)和多種蛋白質(zhì)，請回答下列有關(guān)問題：（1）A蛋白參與細(xì)胞間的相互粘連，所以在動物細(xì)胞工程中常用_處理組織碎塊，使細(xì)胞分散開；（2）B蛋白與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸有關(guān)，如果轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要ATP供能，則轉(zhuǎn)運(yùn)方式稱為_，若轉(zhuǎn)運(yùn)過程不消耗ATP則轉(zhuǎn)運(yùn)方式稱為_；（3）B蛋白只能與特定分子結(jié)合，結(jié)合后使蛋白質(zhì)的_發(fā)生變化，像“分子開關(guān)”一樣，引起細(xì)胞內(nèi)一系列變化，是細(xì)胞膜完成_功能的分子基礎(chǔ)；（4）D蛋白和細(xì)胞骨架共同完成細(xì)胞內(nèi)

16、的物質(zhì)運(yùn)輸，細(xì)胞骨架的化學(xué)本質(zhì)是_；（5）E蛋白具有催化功能，與無機(jī)催化劑相比，蛋白的功能具有_特點(diǎn)（6）F蛋白的功能是與DNA分子的某一部位結(jié)合，以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA分子，F(xiàn)蛋白的名稱是_。29.（16分）以下材料選自某同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)的部分記錄。實(shí)驗(yàn)名稱：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 實(shí)驗(yàn)步驟（1）培養(yǎng)固定：將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上，待根長出1cm左右，剪取根尖0.51cm，置于盛有清水的培養(yǎng)皿內(nèi)，并在冰箱的冷藏室誘導(dǎo)培養(yǎng)36h。將誘導(dǎo)后的根尖放入卡諾氏液中浸泡0.51h，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗兩次。（2）裝片制作：解離染色漂洗制片。（3）觀察：先用低倍鏡尋找染色

17、體形態(tài)較好的分裂相，確認(rèn)某個(gè)細(xì)胞染色體發(fā)生數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：低溫條件下根尖所有細(xì)胞染色體數(shù)目都加倍。問題：（1）請將上述內(nèi)容中的3處錯(cuò)誤加以改正。 、 、 （2）低溫導(dǎo)致染色體加倍的原因是 。如果要探究誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的最適溫度，請寫出簡單的設(shè)計(jì)思路： 細(xì)胞周期樣本1樣本2總數(shù)間期424385分裂期前期437中期101后期112末期235計(jì)數(shù)細(xì)胞的總數(shù)100（3）洋蔥體細(xì)胞的一個(gè)細(xì)胞周期約為12h。某同學(xué)利用洋蔥根尖觀察細(xì)胞有絲分裂，得到了如下結(jié)果。表格中的樣本1和樣本2表示 ，間期為 h。（4）觀察蝗蟲精巢細(xì)胞分裂裝片時(shí)，判斷某細(xì)胞是處在減數(shù)第一次分裂后期而非有絲分裂后期的依據(jù)是 。答案12345678910CBDCCACBCA26（16分，每空2分）（1）假說演繹法 白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅（2） X 3 n（Xn ） XNXN、XNXn N（XN） 1/1127.（1）胰蛋白酶；（2）主動運(yùn)輸；協(xié)助擴(kuò)