高中生物：变异与育种

下图为高中生物必修二第五章和第六章的内容。

变异与育种

• 杂交育种与诱变育种
  • 选择育种
    • 通过长期选择，汰劣留良培育出优良品质
    • 缺点
      • 选择育种周期长
      • 可选择范围有限
  • 杂交育种
    • 定义：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
    • 遗传学原理：基因重组
    • 步骤
    • 缺点
      • 只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因
      • 育种所需时间较长（7-8年）
  • 诱变育种
    • 定义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变
    • 优点：提高突变频率
    • 缺点：有利个体少，须大量处理实验材料，工作量大
  • 单倍体育种
    • 操作
      • 花药离体培养
      • 人工诱导使染色体数目加倍
    • 优点：明显缩短育种年限
• 基因工程及其应用
  • 概念：基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状
  • 原理
    • 限制性核酸内切酶
      • 作用：在特定的切点上切割DNA分子
      • 特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
    • DNA连接酶
      • 作用：形成3',5'-磷酸二酯键，连接DNA片段
    • 运载体
      • 作用：将外源基因送入受体细胞
      • 常用运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒等
        • 质粒：存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子
  • 步骤
    • 提取目的基因
    • 目的基因与运载体结合
    • 将目的基因导入受体细胞
    • 目的基因的检测与鉴定
  • 应用
    • 作物育种
    • 药物研制
• 基因突变与基因重组
  • 无法在光学显微镜下直接观察到
  • 基因突变
    • 定义：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
    • 特点
      • 普遍性
      • 随机性
      • 不定向性
      • 低频性
      • 多害少利性
    • 原因
      • 内部因素
        • DNA复制偶尔发生错误
        • DNA的碱基组成发生改变
      • 外部因素
        • 物理因素
        • 化学元素
        • 生物因素
        • 外部因素提高内部因素的概率
    • 意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料
  • 基因重组
    • 定义：生物在有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合
    • 来源
      • 减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合
      • 减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换
    • 意义：基因重组是生物的变异来源之一，对生物的进化具有重要的意义
• 染色体变异
  • 可以在光学显微镜下直接观察到
  • 染色体结构变异
    • 种类
      • 缺失：染色体中某一片段缺失
      • 重复：染色体中增加某一片段
      • 易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
      • 倒位：染色体中某一片段位置颠倒
    • 影响：染色体结构的改变会使排列在染色体上的基因型的数目或排列顺序发生改变，而导致生物性状的变异
  • 染色体数目变异
    • 类别
      • 细胞内个别染色体的增加或减少
      • 细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少
        • 染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，共同控制着生物的生长发育遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组
    • 染色体倍性
      • 二倍体
        • 定义：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体
      • 多倍体
        • 定义：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体
        • 特点
          • 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有所增加
        • 人工诱导多倍体
          • 方法
            • 低温处理
            • 秋水仙素处理
          • 原理
            • 当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起染色体数目加倍
      • 发育起点：受精卵
      • 单倍体
        • 定义：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
        • 特点
          • 一般高度不育
          • 长得弱小
        • 注意：单倍体不一定只含有一个染色体组
  • 实验：低温诱导植物染色体数目的变化
    • 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，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而引起染色体数目变化
    • 关键材料
      • 卡诺氏液：固定细胞形态
      • 改良苯酚品红染液：染色体染色
    • 步骤
      • 低温诱导
      • 固定形态
      • 制作装片
      • 观察
• 人类遗传病
  • 定义：人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类
  • 人类常见遗传病的类型
    • 单基因遗传病
      • 定义：受一对等位基因控制的人类遗传病
      • 分类
        • 常染色体显性遗传病
          • 多指
          • 并指
          • 软骨发育不全
        • 常染色体隐性遗传病
          • 镰刀型细胞贫血症
          • 白化病
          • 苯丙酮尿症
        • X伴性显性遗传病
          • 抗维生素D佝偻病
        • X伴性隐性遗传病
          • 红绿色盲
        • Y伴性遗传病
          • 外耳道多毛症
    • 多基因遗传病
      • 定义：受两对以上的等位基因控制的人类遗传病
      • 特点
        • 发病率高
        • 更容易受环境影响
      • 实例
        • 原发性高血压
        • 冠心病
        • 哮喘病
        • 青少年糖尿病
    • 染色体异常遗传病
      • 定义：由染色体异常引起的遗传病，简称染色体病
      • 实例
        • 21三体综合征
        • 猫叫综合征
  • 遗传病的监测和预防
    • 遗传咨询
    • 产前诊断
      • 羊水检查
      • B超检查
      • 孕妇血细胞检查
      • 基因诊断
  • 人类基因组计划
    • 目的：测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息
    • 注意：测定染色体条数：24条（23条常染色体+XY）