高中生物【详细】生物的变异

高中生物必修二生物的变异的思维导图，主要内容有基因突变、基因重组、1.基因突变产生新基因，为基因重组提供了可供组合的等位基因，基因突变是基因重组的基础2.基因突变和基因重组均为分子水平细胞癌变等。

生物的变异

• 基因突变
  • 概念
    • DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变
  • 发生的范围
    • 个体发育的任何时期都可能发生，特别是在真核生物有丝分裂、减数分裂、无丝分裂时，原核生物及病毒遗传物质复制时
  • 诱发因素
    • 物理因素（射线等）、化学因素（亚硝酸盐、碱基类似物等）、生物因素（病毒等）
  • 基因突变的结果
    • 真核生物基因突变可产生等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是新基因
  • 特点
    • 普遍性
      • 一切生物
    • 随机性
      • 一个个体任何时期，细胞内不同DNA分子，同一DNA分子不同部位
    • 低频性
    • 不定向性
    • 多害少利性
  • 意义
    • 新基因产生的途径；生物变异的根本来源；生物进化的原始材料
  • 易错考点
    • 基因突变是在分子水平上，基因内部碱基的种类、数目或排列顺序的改变，基因的数目和在染色体上的位置并未改变
    • 基因突变不一定都能遗传给后代。基因突变如果发生在体细胞中，一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖将突变基因传递给后代；基因突变如果发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
    • 基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫基因突变产生的残翅性状，若在陆地上则为不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异
    • 在没有外来因素时，基因突变也可能由于DNA复制错误产生
  • 用途：诱变育种
• 基因重组
  • 概念
    • 生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合
      • 主要发生在有性生殖中，广义上还有基因工程（DNA重组）。结果上不产生新基因也不产生新的性状
  • 结果及意义
    • 1.生物变异的来源之一 2.为生物进化提供材料 3.是形成生物多样性的重要原因 4.进行杂交
  • 基因突变产生新基因，为基因重组提供了可供组合的等位基因，基因突变是基因重组的基础
  • 用途
    • 杂交育种
• 1.基因突变产生新基因，为基因重组提供了可供组合的等位基因，基因突变是基因重组的基础 2.基因突变和基因重组均为分子水平
• 细胞癌变
  • 原癌基因和抑癌基因
    • 原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必须的；原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。 原癌基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变
    • 抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。 抑癌基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
  • 癌症的发生并不是单一基因突变的结果，在一个细胞中发生多个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征，这是一种累积效应
  • 癌细胞
    • ①无限增殖 ②形态结构发生显著变化 ③细胞膜上糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，容易分散和转移
• 染色体变异
  • 概念
    • 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化
      • 细胞水平 → 可用光学显微镜直接观察到
  • 染色体数目变异
    • 类型
      • 个别染色体增加或减少
      • 以一套完整的非同源染色体（染色体组）为基数成倍地增加或成套地减少
    • 用途
      • 单倍体育种、多倍体育种
  • 染色体结构变异
    • 类型
      • 缺失
        • 结果：基因的数目减少
        • 果蝇缺刻翅 猫叫综合征（人的5号染色体某一片段缺失）
      • 重复
        • 结果：基因的数目增加
          • 区分：基因突变中的“增添”“缺失”→指基因内部碱基的缺失和增添，而引起的基因碱基序列的改变，不改变基因的数目
        • 果蝇棒状眼的形成
      • 易位
        • 结果：基因的数目和排列顺序发生改变
        • 果蝇花斑眼的形成
      • 倒位
        • 结果：基因的排列顺序发生改变
        • 果蝇卷翅的形成
    • 图像
    • 结果
      • 染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异
    • 原因
      • 内因：生物体内代谢过程失调、衰老等
      • 外因：各种射线、化学药剂、温度的骤变等
• 育种
  • 多倍体育种
    • 多倍体植株的优点
      • 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大
      • 糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加
      • 缺点： 生长发育延迟，结实率低
    • 原理：染色体数目变异
    • 方法：
      • 低温处理、秋水仙素（目前常用、最有效）处理萌发的种子或幼苗（有丝分裂旺盛）
    • 机理：
      • 抑制纺锤体(有丝分裂前期）的形成，导致染色体不能够移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
    • 作用时期：
      • 主要作用于有丝分裂的前期
    • 无子西瓜的培育过程
    • 两种无籽果实的培育方法比较
  • 单倍体育种
    • 原理：
      • 染色体数目变异
    • 方法：
      • 先花药离体培养，后用秋水仙素加倍（秋水仙素处理单倍体幼苗，此处不能为种子！）
        • 花药离体培养不等于单倍体育种，单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等过程
    • 优点
      • 明显缩短育种年限
  • 诱变育种
    • 利用物理因素（如X射线、紫外线等）或化学因素（如亚硝酸）诱导植物的遗传物质变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株，进培育成品系或种质的育种方法
    • 原理：基因突变
    • 过程
      • ①选材：萌发的种子或幼苗、微生物（分裂旺盛、对外界因素敏感，易发生突变
      • ②诱变因素处理
      • ③选育、种植、纯化
    • 优点
      • ①能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型
      • ②创造人类需要的生物新品种（大幅度改良某些性状）
    • 缺点
      • ①诱变方向难以掌控，难以集中多个理想性状，有很大盲目性
      • ②成功率低，有利变异个体往往不多，处理的材料量大（育种规模大）
      • ③诱变的各种因素都是致癌因素，如有泄漏将造成人体伤害或环境污染
    • 诱变育种意义
      • 是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法
    • 应用实例
      • 用辐射方法处理大选育出含油量高的大豆品种
      • 高产青霉素菌株的选育
  • 杂交育种
    • 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
    • 杂交育种的原理：基因重组
    • 优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起
    • 缺点：不会产生新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂
    • 应用：如杂交水稻（利用杂种优势，无需得到纯合子，要年年制种）
• 【实验】 低温诱导植物细胞染色体数目变化
  • 实验原理
    • 用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是植物细胞的染色体数目发生变化
  • 秋水仙素的作用时期：
    • 主要是有丝分裂前期
  • 实验步骤
  • 装片的制作
  • 现象
    • 视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。 低倍镜下确认细胞染色体数目发生变化后，再用高倍镜观察
  • 实验中几种溶液的作用
    • （1）卡诺氏液：固定细胞形态 （2）甲紫溶液：使染色体着色 （3）解离液：使细胞分离开来 （4) 95%的酒精2次冲洗：洗去卡诺氏液
  • 易错考点
    • 诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者
    • 显微镜下观察到的细胞是已被杀死的细胞，不能观察到有丝分裂的动态过程
• LCC黎澈202210.03-10.18