1、专题六专题六 遗传遗传 变异与进化变异与进化乐明海乐明海母本母本卵细胞卵细胞父本父本精子精子受精卵受精卵有丝分裂有丝分裂细胞分化细胞分化子代子代减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂2N2N2N2N2N2N2N2NN NN NDNADNA蛋白质蛋白质放射性同位素示踪法在生物科学研究中的应用有哪些放射性同位素示踪法在生物科学研究中的应用有哪些?光合作用过程中光合作用过程中O O2 2的来源、的来源、C C原子的转移途径原子的转移途径动物代谢过程中动物代谢过程中N N的转移途径的转移途径矿质元素的利用形式矿质元素的利用形式遗传物质的实验遗传物质的实验DNADNA分子的复制分子的复制原肠胚三个胚层的发育情
2、况原肠胚三个胚层的发育情况DNADNA是遗传物质是遗传物质四个实验四个实验科学家科学家实验实验基本思路基本思路结论结论格里菲思格里菲思Grififith肺炎双球菌体肺炎双球菌体内转化实验内转化实验R菌菌/S菌菌/R菌菌+S菌菌()老鼠老鼠加热杀死加热杀死的的S菌有菌有转化因子转化因子艾弗里艾弗里肺炎双球菌体肺炎双球菌体外转化实验外转化实验S菌的多糖菌的多糖/蛋白质蛋白质/DNA分离分离R菌菌DNA是是遗传物质遗传物质赫希尔赫希尔蔡斯蔡斯噬菌体侵染细噬菌体侵染细菌细菌实验菌细菌实验32P/35S噬菌体噬菌体大大肠杆菌肠杆菌DNA是是遗传物质遗传物质烟草花叶病毒烟草花叶病毒感染烟草感染烟草DNA/
3、蛋白质蛋白质烟烟草草RNA是是遗传物质遗传物质总结论总结论:DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质科学家科学家实验实验基本思路基本思路结论结论格里菲思格里菲思Grififith肺炎双球菌体肺炎双球菌体内转化实验内转化实验R菌菌/S菌菌/R菌菌+S菌菌()老鼠老鼠加热杀死加热杀死的的S菌有菌有转化因子转化因子艾弗里艾弗里肺炎双球菌体肺炎双球菌体外转化实验外转化实验S菌的多糖菌的多糖/蛋白质蛋白质/DNA分离分离R菌菌DNA是是遗传物质遗传物质赫希尔赫希尔蔡斯蔡斯噬菌体侵染细噬菌体侵染细菌细菌实验菌细菌实验32P/35S噬菌体噬菌体大大肠杆菌肠杆菌DNA是是遗传物质遗传物质烟草花叶病毒烟草花叶病毒
4、感染烟草感染烟草DNA/蛋白质蛋白质烟烟草草RNA是是遗传物质遗传物质一、一、DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质二、基因的结构、复制和表达二、基因的结构、复制和表达DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构*两条主链排列在外侧，由两条主链排列在外侧，由磷酸磷酸和脱氧核糖和脱氧核糖交替组成交替组成*主链内是按互补配对形成的碱主链内是按互补配对形成的碱基对，基对，A AT T、C CG G*A=TA=T、C=GC=G，A+C=T+GA+C=T+G、A+G=T+CA+G=T+C（嘌呤数（嘌呤数=嘧啶数）嘧啶数）DNADNA的复制的复制*场所：细胞核场所：细胞核时间：有丝分裂的间期和减数分裂的间期
5、时间：有丝分裂的间期和减数分裂的间期条件：能量、酶、原料、模板条件：能量、酶、原料、模板特点：特点：边解旋边复制；边解旋边复制；半保留复制；半保留复制；精确复制。精确复制。3.3.含有含有3232P P或或3131P P的磷酸的磷酸,两者化学性质几乎相同两者化学性质几乎相同,都可参与都可参与DNADNA分子的组成分子的组成,但但3232P P比比3131P P质量大。现将某哺乳动物的细质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有胞放在含有3131P P磷酸的培养基中磷酸的培养基中,连续培养数代后得到连续培养数代后得到G G代代细胞。然后将细胞。然后将G G代细胞移至含有代细胞移至含有3232P P磷酸
6、的培养基中培养磷酸的培养基中培养(1)G(1)G、G G1 1、G G2 2三代三代DNADNA离心后的试离心后的试管分别是图中的管分别是图中的:G:G G G1 1 G G2 2 (2)G2(2)G2代在代在、三条带中三条带中DNADNA数数的比例是的比例是 (3)(3)图中图中、两条带中两条带中DNADNA分子所含分子所含的同位素磷分别是的同位素磷分别是:条带条带 ,条带条带 。(4)(4)上述实验结果证明上述实验结果证明DNADNA的复制方式的复制方式是是 。DNADNA的自我复制能使生的自我复制能使生物的物的 保持相对稳定。保持相对稳定。证明证明DNADNA半保留复制的实验半保留复制的
7、实验*基因的概念基因的概念*转录：以转录：以DNADNA的的一条一条链为模板，按照碱基互补配对原链为模板，按照碱基互补配对原则，形成信使则，形成信使RNARNA的过程。的过程。在细胞核中进行。在细胞核中进行。*翻译：以信使翻译：以信使RNARNA为模板，以转运为模板，以转运RNARNA为运载工具将为运载工具将氨基酸合成蛋白质（多肽）的过程。氨基酸合成蛋白质（多肽）的过程。*密码子：密码子：信使信使RNARNA上的上的决定一个氨基酸决定一个氨基酸的的三个相邻的三个相邻的碱基碱基。DNADNA分子具有双重功能：分子具有双重功能：遗传信息的传递遗传信息的传递 遗传信息的表达（即转录和翻译）遗传信息的
8、表达（即转录和翻译）基因的表达基因的表达编码区？编码区？非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶的聚合酶的结合位点？结合位点？外显子？外显子？内含子？内含子？基因结构基因结构主要特点：编码区是主要特点：编码区是间隔的、不连续间隔的、不连续的。的。转录和翻译有转录和翻译有时空间隔时空间隔能够编码蛋能够编码蛋白质的序列白质的序列不够编码蛋不够编码蛋白质的序列白质的序列转录成相应的信使转录成相应的信使RNARNA，进而指导蛋白质的合成进而指导蛋白质的合成对于遗传信息的表达是对于遗传信息的表达是不可缺少的。因为有调不可缺少的。因为有调控遗传信息表达的核苷控遗传信息表达的核苷酸序列。其中，
9、最重要酸序列。其中，最重要的是位于编码区上游的的是位于编码区上游的RNARNA聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。中心法则中心法则复制复制转录转录翻译翻译逆转录逆转录时间时间地点地点模板模板原料原料产物产物复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较间期间期合成蛋白时合成蛋白时 合成蛋白时合成蛋白时细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质细胞质细胞质细胞质DNADNA双链双链DNADNA单链单链mRNAmRNARNARNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸 核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNARNARNA蛋白质蛋白质DNADNA条件条件 上述过程均需相应的酶进行催化；均需上述过程均需相应的酶进
10、行催化；均需ATPATP供供能；均通过碱基互补原则实现遗传信息的从能；均通过碱基互补原则实现遗传信息的从DNADNA到到RNARNA精确传递，实现从精确传递，实现从DNADNA到到RNARNA的精确转录，的精确转录，以及由以及由RNARNA到蛋白质的精确翻译到蛋白质的精确翻译。通过表达，基因实现了对蛋白质合通过表达，基因实现了对蛋白质合成的控制。那么，蛋白质又是如何控制成的控制。那么，蛋白质又是如何控制生物的性状呢？生物的性状呢？与遗传信息流动有关的几个过程比与遗传信息流动有关的几个过程比较较模板模板原料原料碱基互补碱基互补 产物产物实例实例DNADNA复制复制(DNADNA)(DNADNA)
11、DNADNA两条链两条链含含A A、T T、G G、C4C4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸T TA AC CG GDNADNA 绝大多数生物绝大多数生物 DNADNA转录转录(DNARNA)(DNARNA)DNADNA一条链一条链含含A A、U U、G G、C4C4种核糖苷酸种核糖苷酸A AU UT TA AG GC CC CG GRNARNA 绝大多数生物绝大多数生物 RNARNA复制复制(RNARNA)(RNARNA)RNARNA含含A A、U U、G G、C C的的4 4种核糖苷酸种核糖苷酸A AU UU UA AG GC CC CG GRNARNA以以RNARNA为遗传物为遗传物质的生物，如
12、烟质的生物，如烟草花叶病毒草花叶病毒RNARNA逆转录逆转录(RNADNA)(RNADNA)RNARNA含含A A、T T、G G、C4C4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸A AT TU UA AG GC CC CG GDNADNA某些致癌病毒、某些致癌病毒、艾滋病毒、艾滋病毒、SARSSARS病毒病毒翻译翻译(RNA(RNA多肽多肽)信使信使RNARNA2020种氨基酸种氨基酸U UA AA AU UG GC CC CG G多肽多肽所有细胞生物所有细胞生物不同层次遗传物质组不同层次遗传物质组成成三、基因的分离三、基因的分离 自由组合定律和伴性遗传自由组合定律和伴性遗传孟德尔取得成功的原因：孟德尔取得
13、成功的原因：1 1、选用豌豆作为实验、选用豌豆作为实验材料材料。2 2、由单因素到多因素的研究、由单因素到多因素的研究方法方法。3 3、用、用统计学统计学方法对实验结果进行分析。方法对实验结果进行分析。选用豌豆作为实验材料的优点选用豌豆作为实验材料的优点?（1 1）豌豆的）豌豆的相对性状相对性状多，且明显。多，且明显。（2 2）豌豆是严格）豌豆是严格自花自花传粉的植物，因此在自然界中传粉的植物，因此在自然界中几乎全是几乎全是纯种纯种。即使因突变而出现杂合体，也会在。即使因突变而出现杂合体，也会在逐代自交中而被逐渐纯化。用纯种作杂交实验材料，逐代自交中而被逐渐纯化。用纯种作杂交实验材料，实验结果
14、更准确也更易分析。实验结果更准确也更易分析。（3 3）豌豆的花比较大，便于人工去雄，并进行人工）豌豆的花比较大，便于人工去雄，并进行人工异花授粉，开展杂交实验。异花授粉，开展杂交实验。基本概念与常用符号基本概念与常用符号 基本概念基本概念杂交，自交，测交，回交，正交和反交，杂交，自交，测交，回交，正交和反交，性状，相对性状，显性性状，隐性性状，性状分离，性状，相对性状，显性性状，隐性性状，性状分离，显性基因，隐性基因，等位基因，非等位基因，显性基因，隐性基因，等位基因，非等位基因，表现型，基因型，纯合体，杂合体。表现型，基因型，纯合体，杂合体。常用符号常用符号 P P亲本亲本 G G配子配子
15、F F1 1子一代子一代 F F2 2子二代（以此类推）子二代（以此类推）杂交杂交 自交自交雄性（也可表示父本或雄配子）雄性（也可表示父本或雄配子）雌性（也可表示母本或雌配子）。雌性（也可表示母本或雌配子）。基因型和表现型的关系基因型和表现型的关系 基因型是表基因型是表现型的内在现型的内在因素，表现因素，表现形式基因型形式基因型的表现形式的表现形式表现型相同表现型相同基因型不一定相同基因型不一定相同基因型基因型相同相同相同环境相同环境表现型相同表现型相同不同环境不同环境表现型可能不同表现型可能不同表现型是基因型与环表现型是基因型与环境相互作用的结果境相互作用的结果分离规律分离规律在在一对一对相
16、对性状的遗传中，杂合体相对性状的遗传中，杂合体产生配子产生配子时，时，等位基因等位基因随同源染色体分离得随同源染色体分离得分开分开，分，分别进入不同的配子中，随配子传给后代别进入不同的配子中，随配子传给后代 写出一对性状遗传的图解写出一对性状遗传的图解1.1.一个男孩的血型为一个男孩的血型为O O型，母亲为型，母亲为A A型，父亲为型，父亲为B B型。该男型。该男孩的妹妹和他的血型相同的概率是孩的妹妹和他的血型相同的概率是A 1/16 B 1/8 C 1/4 D 1/2A 1/16 B 1/8 C 1/4 D 1/22.2.我国婚姻法明确规定：我国婚姻法明确规定：“直系血亲和三代之内的直系血亲
17、和三代之内的旁系血亲禁止结婚旁系血亲禁止结婚”。对任何一个人来说在下列血。对任何一个人来说在下列血亲关系中属于旁系血亲的是亲关系中属于旁系血亲的是A A 亲兄弟、亲姐妹亲兄弟、亲姐妹 B B 祖父、祖母祖父、祖母C C 表兄弟、表姐妹表兄弟、表姐妹 D D 外祖父、个祖母外祖父、个祖母CAC自由组合规律自由组合规律 具有具有两对两对（或多对）相对性状的亲本杂交，（或多对）相对性状的亲本杂交，F F1 1（杂合体）产生配子时，等位基因随同源染色体的（杂合体）产生配子时，等位基因随同源染色体的分离而分开，非同源染色体上的分离而分开，非同源染色体上的非等位基因表现为非等位基因表现为自由组合。自由组合
18、。写出两对性状遗传的图解写出两对性状遗传的图解2 2n的应用的应用（1 1）一个细胞分裂）一个细胞分裂n n次可产生次可产生2 2n n个细胞个细胞（2 2）一个）一个DNADNA复制复制n n次可产生次可产生2 2n n个个DNADNA（3 3）具有）具有n n对等位基因的个体（非等位基因不连对等位基因的个体（非等位基因不连锁）减数分裂可产生锁）减数分裂可产生2 2n n种类型的配子种类型的配子（4 4）具有）具有n n对等位基因的个体（非等位基因不连对等位基因的个体（非等位基因不连锁）自交后代有锁）自交后代有2 2n n种表现型种表现型*用纯种有色饱满子粒的玉米与无色皱缩子粒的玉米杂用纯种
19、有色饱满子粒的玉米与无色皱缩子粒的玉米杂交，交，(实验条件满足实验要求实验条件满足实验要求)F1)F1全部表现为有色饱满，全部表现为有色饱满，F1F1自交后，自交后，F2F2代的性状表现及比例为：有色饱满代的性状表现及比例为：有色饱满73%73%，有色皱缩有色皱缩2%2%，无色饱满，无色饱满2%2%，无色皱缩，无色皱缩23%23%。回答下列问。回答下列问题：题：(1)(1)上述一对性状的遗传符合上述一对性状的遗传符合_规律。规律。(2)(2)上述两对性状的遗传是否符合自由组合规律上述两对性状的遗传是否符合自由组合规律?为什为什么么?_?_(3)(3)请设计一个实验方案，验证这两对性状的遗传是否
20、请设计一个实验方案，验证这两对性状的遗传是否符合自由组合规律。符合自由组合规律。(实验条件满足实验要求实验条件满足实验要求)实验方案实施步骤：实验方案实施步骤：_(3)(3)方案方案1 1纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩玉米进行杂交，获得纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩玉米进行杂交，获得F1F1代。代。取取F1F1植株植株1010株，与无色皱缩的玉米进行杂交。株，与无色皱缩的玉米进行杂交。收获杂交后代种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现收获杂交后代种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型的比例符合型的比例符合11111111，则符合自由组合规律，若四种表现型，则符合自由组合规律，若四
21、种表现型比例不符合比例不符合11111111，则不符合自由组合规律。，则不符合自由组合规律。方案方案2 2纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1F1代。代。取取F1F1植株的花粉进行植物组织培养，获得单倍株植株幼苗；再植株的花粉进行植物组织培养，获得单倍株植株幼苗；再用秋水仙素处理幼苗。用秋水仙素处理幼苗。收获种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型符合收获种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型符合11111111，则符合自由组，则符合自由组合规律。若四种表现型比例不符合合规律。若四种表现型比例不符合1111111
22、1，则不符合自由组，则不符合自由组合规律。合规律。*下图是患甲病下图是患甲病(显性基因为显性基因为A A，隐性基因为，隐性基因为a)a)和乙病和乙病(显性显性基因为基因为B B，隐性基因为，隐性基因为b)b)两种遗传病的系谱图。两种遗传病的系谱图。(1)(1)甲病致病基因位于甲病致病基因位于 染色体上，为染色体上，为 性基因。性基因。(2)(2)从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是 ；子代；子代患病，则亲代之一必患病，则亲代之一必 ；若；若-5-5与另一正常人婚与另一正常人婚配，则其子女患甲病的概率为配，则其子女患甲病的概率为 。(3)(3)假设假设-1-1不是
23、乙病基因的携带者，则乙病的致病基因不是乙病基因的携带者，则乙病的致病基因位于位于 染色体上；为染色体上；为 性基因。乙病的特点是呈性基因。乙病的特点是呈 遗传。遗传。I-2I-2的基因型的基因型 ，-2-2基因型为基因型为 。假。假设设-1-1与与-5-5结婚生了一个结婚生了一个男孩，则该男孩患一种病的男孩，则该男孩患一种病的概率为概率为 ，所以我国婚，所以我国婚姻法禁止近亲间的婚配。姻法禁止近亲间的婚配。*基因检测可以确定胎儿的基因型。有一对夫妇，其基因检测可以确定胎儿的基因型。有一对夫妇，其中一人为中一人为X X染色体上的隐性基因决定的遗传病患者，染色体上的隐性基因决定的遗传病患者，另一方
24、表现型正常，妻子怀孕后，想知道所怀的胎另一方表现型正常，妻子怀孕后，想知道所怀的胎儿是否携带致病基因，请回答：儿是否携带致病基因，请回答：(1)(1)丈夫为患者，胎儿是男性时，需要对胎儿进行基丈夫为患者，胎儿是男性时，需要对胎儿进行基因检测吗因检测吗?为什么为什么?(2)(2)当妻子为患者时，表现型正常胎儿的性别应该是当妻子为患者时，表现型正常胎儿的性别应该是男性还是女性男性还是女性?为什么为什么?*下图为白化病下图为白化病(A/a)(A/a)和色盲和色盲(B/b)(B/b)两种遗传病的家族系两种遗传病的家族系谱图。请回答：谱图。请回答：(1)(1)写出下列个体可能的基因型。写出下列个体可能的
25、基因型。I2I2 99 ，1111 。(2)(2)写出写出1010产生的卵细胞可能的基因型产生的卵细胞可能的基因型 。(3)(3)若若88与与1111结婚，生育一个患白化病孩子的概率结婚，生育一个患白化病孩子的概率为为 ，生育一个患白化病但色觉正常孩子的概，生育一个患白化病但色觉正常孩子的概率为率为 ，假设某地区人群中每，假设某地区人群中每1000010000人当中有一人当中有一个白化病患者，若个白化病患者，若88与该地一个表现正常的男子结婚，与该地一个表现正常的男子结婚，则他们生育一患白化病男孩的概率为则他们生育一患白化病男孩的概率为 。(4)(4)目前已发现目前已发现的人类遗传病有的人类遗
26、传病有数千种，遗传病数千种，遗传病产生的根本原因产生的根本原因是是 。*番茄果实的红色对黄色为显性，两室对多室为显性，植番茄果实的红色对黄色为显性，两室对多室为显性，植株高对矮为显性。三对相对性状分别受三对非同源染色体株高对矮为显性。三对相对性状分别受三对非同源染色体上的非等位基因控制。育种者用纯合红色两室矮茎番茄与上的非等位基因控制。育种者用纯合红色两室矮茎番茄与纯合黄色多室高茎番茄杂交。请问：纯合黄色多室高茎番茄杂交。请问：(1)(1)将上述三对性状联系在一起分析，它们的遗传所遵循将上述三对性状联系在一起分析，它们的遗传所遵循的是的是 规律。规律。(2)F2(2)F2代中的表现型共有代中的
27、表现型共有 种。种。(3)(3)在在F2F2代中，表现型比例为代中，表现型比例为3131的相对性状的相对性状 。遗传三定律与减数分裂的关系遗传三定律与减数分裂的关系 细胞中成对的基因（等位基因）是存在于成对的同源细胞中成对的基因（等位基因）是存在于成对的同源染色体上的，因此，基因的传递规律实际上是伴随着减数染色体上的，因此，基因的传递规律实际上是伴随着减数分裂过程中同源染色体的行为而进行的。具体说就是：分裂过程中同源染色体的行为而进行的。具体说就是：（1 1）同源染色体的分离造成等位基因的分离，是基因）同源染色体的分离造成等位基因的分离，是基因分离规律的基础；分离规律的基础；（2 2）同源染色
28、体分离的同时，非同源染色体的自由组）同源染色体分离的同时，非同源染色体的自由组合是非同源染色体上的非等位基因自由组合的基础；合是非同源染色体上的非等位基因自由组合的基础；（3 3）同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换是同）同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换是同源染色体上的非等位基因连锁互换的基础。源染色体上的非等位基因连锁互换的基础。以上这些都是发生在减数分裂第一次分裂过程中以上这些都是发生在减数分裂第一次分裂过程中的。至于后代中的。至于后代中3 3：1 1或或9 9：3 3：3 3：1 1等分离比的出现，只是等分离比的出现，只是遗传现象，而不是遗传规律的实质，不能混为一谈。遗传现象，而
29、不是遗传规律的实质，不能混为一谈。遗传三定律的适用范围遗传三定律的适用范围 遗传三定律是以减数分裂为基础的，它反映的是遗传三定律是以减数分裂为基础的，它反映的是减数分裂过程中位于染色体上的基因的传递规律。因此减数分裂过程中位于染色体上的基因的传递规律。因此其适用范围必须同时满足以下两点：其适用范围必须同时满足以下两点：（1 1）有性生殖生物的性状遗传（因为只有有性生）有性生殖生物的性状遗传（因为只有有性生殖过程才进行减数分裂）殖过程才进行减数分裂）（2 2）真核生物的细胞核遗传（因为只有核基因才）真核生物的细胞核遗传（因为只有核基因才位于染色体上）位于染色体上）而细胞质基因的遗传则不遵循这三大
30、定律。此外，而细胞质基因的遗传则不遵循这三大定律。此外，原核生物、病毒等非有性生殖的生物或无染色体结构的原核生物、病毒等非有性生殖的生物或无染色体结构的生物，其遗传也不遵循这三大定律。生物，其遗传也不遵循这三大定律。人类人类ABOABO血型的遗传血型的遗传 人类人类 ABOABO血型系统是由复等位基因血型系统是由复等位基因I IA A、I IB B、i i控控制的，制的，I IA A、I IB B为显性基因，为显性基因，i i为隐性基因。其中为隐性基因。其中I IA A和和I IB B之间无显隐关系（或者说是共显性）。之间无显隐关系（或者说是共显性）。A A型型I IA AI IA A或或I
31、IA Ai iB B型型I IB BI IB B或或I IB Bi iABAB型型I IA AI IB BO O型型iiii性别决定的类型性别决定的类型 性别主要是由性染色体决定的。两种类型：性别主要是由性染色体决定的。两种类型：XYXY型（如很多种类的昆虫，某些鱼类和两栖类，型（如很多种类的昆虫，某些鱼类和两栖类，所有的哺乳类以及很多雌雄异株的植物），所有的哺乳类以及很多雌雄异株的植物），ZWZW型型（如鸟类和蛾蝶类）。（如鸟类和蛾蝶类）。取决于卵细胞是否受精。受精卵均发育成雌蜂，而雄取决于卵细胞是否受精。受精卵均发育成雌蜂，而雄蜂则由未受精卵发育而成。所以蜜蜂的雄蜂实际上是蜂则由未受精卵发
32、育而成。所以蜜蜂的雄蜂实际上是单倍体。单倍体。雄蜂雄蜂 蜂王蜂王 工蜂工蜂 雄蜂是单倍体，其雄蜂是单倍体，其染色体在减数第一次分染色体在减数第一次分裂后期会向细胞一极移裂后期会向细胞一极移动，形成一个次级精母动，形成一个次级精母细胞，最后，形成两个细胞，最后，形成两个染色体数与精原细胞一染色体数与精原细胞一致的精子，因此，它的致的精子，因此，它的减数分裂又称为假减数减数分裂又称为假减数分裂。分裂。蜜蜂的性别决定蜜蜂的性别决定性别分化性别分化 性别的发育经过两个步骤：一是性别决定，受精卵的性别的发育经过两个步骤：一是性别决定，受精卵的染色体组成是性别决定的主要物质基础，它在精卵结合时，染色体组成
33、是性别决定的主要物质基础，它在精卵结合时，就已确定。二是性别分化，它是在性别决定的基础上，经就已确定。二是性别分化，它是在性别决定的基础上，经过一定内外环境条件的相互作用，才发育成为一定的性别。过一定内外环境条件的相互作用，才发育成为一定的性别。有些生物的性别分化与其发育过程中外界环境条件有有些生物的性别分化与其发育过程中外界环境条件有关，如密西西比河鳄的未受精卵在关，如密西西比河鳄的未受精卵在3030以下温度全部发育以下温度全部发育成雌鳄；在成雌鳄；在3232温度下的雌雄性别比例约为温度下的雌雄性别比例约为5 5：1 1。又如，。又如，高等动物的性激素对性别分化也有明显影响。例如，产过高等动
34、物的性激素对性别分化也有明显影响。例如，产过蛋的正常母鸡有的会变成有生育能力的公鸡。出现这种性蛋的正常母鸡有的会变成有生育能力的公鸡。出现这种性反转的原因是母鸡的卵巢退化消失，原先处于退化状态的反转的原因是母鸡的卵巢退化消失，原先处于退化状态的精巢发育起来，产生的雄性激素使母鸡转变成公鸡。上述精巢发育起来，产生的雄性激素使母鸡转变成公鸡。上述事例表明，性别表现型同样是性别基因型与环境条件相互事例表明，性别表现型同样是性别基因型与环境条件相互作用的结果。作用的结果。伴性遗传伴性遗传色盲的遗传色盲的遗传色盲色盲X X染色体上的隐性遗传病染色体上的隐性遗传病女性女性XBXBXBXB（正常）（正常）X
35、BXbXBXb（携带者）（携带者）XbXbXbXb（色盲）（色盲）男性男性XBY XBY（男性正常）（男性正常）XbYXbY （男性色盲）（男性色盲）伴伴性性遗遗传传的的特特点点 X X染色体上隐性基因的遗传特点：染色体上隐性基因的遗传特点：男性患者多于女性患者；男性患者多于女性患者；具有隔代交叉遗传现象；具有隔代交叉遗传现象；女性患者的父亲和儿子一定是患者；女性患者的父亲和儿子一定是患者；男性患者的母亲和女儿至少为携带者；男性患者的母亲和女儿至少为携带者；男性正常，其母亲和女儿一定表现正常。男性正常，其母亲和女儿一定表现正常。X X染色体上显性遗传特点：染色体上显性遗传特点：女性患者多于男性
36、患者女性患者多于男性患者具有世代连续性（即代代都有患者）；具有世代连续性（即代代都有患者）；男患者的母亲和女儿一定是患者，而女性患者男患者的母亲和女儿一定是患者，而女性患者的双亲中至少有一方是患者。的双亲中至少有一方是患者。Y Y染色体上遗传特点：染色体上遗传特点：患者全部为男性；患者全部为男性；致病基因父传子，子传孙，具有世代连续性。致病基因父传子，子传孙，具有世代连续性。禁止近亲结婚的意义禁止近亲结婚的意义 禁止近亲结婚是指直系血亲和三代以内的旁系禁止近亲结婚是指直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。血亲禁止结婚。近亲结婚会使从共同祖先那里继承同一种致病近亲结婚会使从共同祖先那里继承同一种
37、致病基因的机会增加，从而生出患病子女（隐性纯合体）基因的机会增加，从而生出患病子女（隐性纯合体）的机会增加。的机会增加。禁止近亲结婚的意义是减少子代遗传病出现的禁止近亲结婚的意义是减少子代遗传病出现的概率，提高我国人口素质和人民的健康水平。概率，提高我国人口素质和人民的健康水平。四、生物的变异四、生物的变异不遗传的变异不遗传的变异 可遗传可遗传的变异的变异 基因突变：基因突变：DNADNA碱基对的增添、缺失或改变碱基对的增添、缺失或改变 基因重组：（自由组合和交叉互换）基因重组：（自由组合和交叉互换）染色体变异染色体变异 染色体结染色体结构的变异构的变异 染色体数染色体数目的变异目的变异 非整
38、倍的变异非整倍的变异 整倍的变异整倍的变异 单倍体单倍体 多倍体多倍体 生物的变异生物的变异基因突变基因突变概念：基因突变是指基因结构的改变。包括概念：基因突变是指基因结构的改变。包括DNADNA碱基对的增添、缺失或改变。碱基对的增添、缺失或改变。基因突变的例子：色盲、白化病、糖尿病基因突变的例子：色盲、白化病、糖尿病基因突变的原因：由于在基因突变的原因：由于在DNADNA复制过程中，由于各复制过程中，由于各种原因（内、外因）而发生差错，导致分种原因（内、外因）而发生差错，导致分子结构改变（碱基种类、数量、排列顺序子结构改变（碱基种类、数量、排列顺序等发生局部改变）等发生局部改变）种类种类自然
39、突变：自然发生自然突变：自然发生诱发突变：人工条件诱导发生突变诱发突变：人工条件诱导发生突变镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症蛋白质蛋白质 正常异常正常异常氨基酸谷氨酸缬氨酸氨基酸谷氨酸缬氨酸RNA GAA GUADNA CTT CAT GAA GTA 这种病在缺氧时，红细胞由正常的圆饼状这种病在缺氧时，红细胞由正常的圆饼状变成镰刀形，严重时镰刀状的红细胞破裂，造变成镰刀形，严重时镰刀状的红细胞破裂，造成溶血性贫血。成溶血性贫血。1 1、若、若RNARNA聚合酶结合位点的一个碱基对改变，则突变聚合酶结合位点的一个碱基对改变，则突变2 2、若内含子的一个碱基对改变，则无效、若内含子的一个碱基对改变
40、，则无效3 3、若外显子的一个碱基对改变，则突变或不突变、若外显子的一个碱基对改变，则突变或不突变4 4、若外显子的三个碱基对改变，则突变、若外显子的三个碱基对改变，则突变5 5、若一个碱基对增添或缺失则突变、若一个碱基对增添或缺失则突变基因突变的特点基因突变的特点 （1 1）普遍性）普遍性 基因突变不仅发生在人类身上，在其他生物中基因突变不仅发生在人类身上，在其他生物中都可以见到突变产生的性状。都可以见到突变产生的性状。（2 2）随机性）随机性 在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞都可以发生基因突变。发生在生殖细胞中的突变，可以通过胞都可以发生基
41、因突变。发生在生殖细胞中的突变，可以通过受精作用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变常常引起当受精作用直接传递给后代。发生在体细胞中的突变常常引起当代生物个体性状发生变化，一般是不能遗传给下一代的。代生物个体性状发生变化，一般是不能遗传给下一代的。（3 3）稀有性）稀有性 在自然界，各物种的突变频率很低，高等生物在自然界，各物种的突变频率很低，高等生物中，大约十万到一亿个配子，仅有一个发生基因突变。中，大约十万到一亿个配子，仅有一个发生基因突变。（4 4）多害少利性）多害少利性 大多数基因突变会破坏生物长期进化达到大多数基因突变会破坏生物长期进化达到的相对协调和平衡，不利于生长和发育。的相对协
42、调和平衡，不利于生长和发育。（5 5）不定向性）不定向性 显性基因可以突变成隐性基因，隐性基因可显性基因可以突变成隐性基因，隐性基因可以突变成显性基因，一个基因可以产生一个以上等位基因。以突变成显性基因，一个基因可以产生一个以上等位基因。人工诱变在育种上的应用人工诱变在育种上的应用诱变意义：是创造动、植物新品种和微生物新诱变意义：是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法类型的重要方法优点：提高突变频率，使后代变异性状尽快稳优点：提高突变频率，使后代变异性状尽快稳定，加速育种进程；大幅度地改良某些定，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。性状。缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，缺点：诱
43、发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。需处理大量材料。诱变因素诱变因素物理因素：各种射线、激光物理因素：各种射线、激光化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等人工诱变与基因工程的不同人工诱变与基因工程的不同 人工诱导基因突变虽人工诱导基因突变虽然可以增加突变的频率和然可以增加突变的频率和类型，但这种变异仍是类型，但这种变异仍是不不定向的定向的，有利的变异类型，有利的变异类型仍然很少。与此不同，基仍然很少。与此不同，基因工程则是用特定的方法，因工程则是用特定的方法，定向地定向地改变基因的组成或改变基因的组成或结构，从而改良或创造出结构，从而改良或创造出新产品。新产
44、品。基因突变与基因重组的区别基因突变与基因重组的区别 （1 1）含义不同：基因突变是染色体上）含义不同：基因突变是染色体上个别基因内部个别基因内部发生了分发生了分子结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变。基因重组子结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变。基因重组是控制是控制不同不同性状的性状的基因的重新组合基因的重新组合。（2 2）从发生的时期和来源分析：基因突变多发生在细胞分裂）从发生的时期和来源分析：基因突变多发生在细胞分裂间期间期 DNADNA复制时出现差错复制时出现差错；而基因重组发生在；而基因重组发生在有性生殖细胞有性生殖细胞的形成的形成和受精作用过程中。和受精作用过程中。（3
45、3）从结果分析：基因突变产生了）从结果分析：基因突变产生了新的基因新的基因。基因重组没有。基因重组没有产生新的基因，只产生了产生新的基因，只产生了新的基因型新的基因型。（4 4）从意义上分析：基因突变是生物变异的）从意义上分析：基因突变是生物变异的根本来源根本来源，为进，为进化提供了最初的原材料。只有有了基因突变，产生了新的基化提供了最初的原材料。只有有了基因突变，产生了新的基因，再经有性生殖过程，才能造成基因重组，基因重组又为因，再经有性生殖过程，才能造成基因重组，基因重组又为生物变异提供了极其丰富的来源。生物变异提供了极其丰富的来源。染色体组染色体组 染色体组是指携带有生物个体所需全部基因
46、的染色体组是指携带有生物个体所需全部基因的一整套染色体，又称基因组，如二倍体生物所产生一整套染色体，又称基因组，如二倍体生物所产生的生殖细胞中的一组染色体就是一个染色体组。的生殖细胞中的一组染色体就是一个染色体组。二倍体、多倍体、单倍体的概念二倍体、多倍体、单倍体的概念 体细胞中含有两个染色体组的的个体叫做体细胞中含有两个染色体组的的个体叫做二倍体。二倍体。有些生物，体细胞中含有三个以上染色体有些生物，体细胞中含有三个以上染色体组，这叫多倍体。组，这叫多倍体。通过单性生殖产生的个体，都只含有本物通过单性生殖产生的个体，都只含有本物种配子中的染色体数目，这样的个体叫做单倍种配子中的染色体数目，这
47、样的个体叫做单倍体。体。单倍体和多倍体的比较单倍体和多倍体的比较 单倍体单倍体多倍体多倍体概念概念体细胞中含有体细胞中含有本本物种配子物种配子染色体染色体数的个体数的个体体细胞中含有三个以上染色体组的个体体细胞中含有三个以上染色体组的个体自然形自然形成原因成原因由未经由未经受精受精作用作用的卵细胞发育而的卵细胞发育而成单倍体成单倍体由于自然条件剧烈变化的影响，有丝分由于自然条件剧烈变化的影响，有丝分裂过程受阻碍，于是细胞核内染色体加裂过程受阻碍，于是细胞核内染色体加倍。通过减数分裂形成染色体数目也相倍。通过减数分裂形成染色体数目也相应加倍的生殖细胞再经受精作用形成应加倍的生殖细胞再经受精作用形
48、成合子而发育成多倍体合子而发育成多倍体人工诱人工诱导方法导方法花药离体培养花药离体培养用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植株特植株特点点植株弱小、高度植株弱小、高度不育不育茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养成分的含量都有所糖类和蛋白质等营养成分的含量都有所增高，但发育延迟，结实率降低增高，但发育延迟，结实率降低单倍体育种单倍体育种F F1 1花粉花粉单倍体单倍体二倍体（或多倍体）纯系二倍体（或多倍体）纯系组织培养组织培养人工诱导人工诱导 染色体加倍染色体加倍 利用单倍体植株培育利用单倍体植株培育新品种，只需要两年
49、时间，新品种，只需要两年时间，就可以得到一个稳定的就可以得到一个稳定的纯纯系系品种。与常规的杂交育品种。与常规的杂交育种方法相比，种方法相比，明显缩短了明显缩短了育种年限。育种年限。秋水仙素的作用秋水仙素的作用秋水仙素是从百合科植物秋水仙花的球茎或种秋水仙素是从百合科植物秋水仙花的球茎或种子中提取的一种植物碱，它既可用于诱导子中提取的一种植物碱，它既可用于诱导基因基因突变突变，又可用于诱导多倍体的形成。，又可用于诱导多倍体的形成。秋水仙素诱导形成多倍体的机理是：秋水仙素诱导形成多倍体的机理是：抑制抑制细胞有细胞有丝分裂过程中丝分裂过程中纺锤体的形成纺锤体的形成，使一个细胞不能分，使一个细胞不能
50、分裂成两个子细胞，从而使已经复制的染色体保留裂成两个子细胞，从而使已经复制的染色体保留在一个细胞中，造成染色体数目的加倍。在一个细胞中，造成染色体数目的加倍。诱导多倍体时，一般是用秋水仙素处理萌发的诱导多倍体时，一般是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗，这是因为幼嫩组织中的细胞分裂，这是因为幼嫩组织中的细胞分裂旺盛，容易被诱导形成多倍体。旺盛，容易被诱导形成多倍体。八倍体小黑麦的培育八倍体小黑麦的培育AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑麦）ABC配子配子D配子配子ABCD（不育不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（八倍体小黑麦）（可育可育）秋水仙素处理秋水仙素处理无籽西
