浙科版高中生物学必修2遗传与进化第四章生物的变异课时教学课件

这是一份浙科版高中生物学必修2遗传与进化第四章生物的变异课时教学课件，文件包含第三节染色体畸变可能引起性状改变pptx、第一节基因突变可能引起性状改变pptx、第二节基因重组使子代出现变异pptx、第四节人类遗传病是可以检测和预防的pptx等4份课件配套教学资源，其中PPT共203页， 欢迎下载使用。

第二节　基因重组使子代出现变异素养导学内容梳理概念突破随堂检测素养导学1.非同源染色体间的自由组合导致基因重组(1)基因重组的概念指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行 生殖时,控制 的基因重新组合,导致后代出现不同于亲本类型的现象或过程。(2)非同源染色体间的自由组合内容梳理有性不同性状中期ⅠAABB非等位基因aaBB2.同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致基因重组前期Ⅰ单双3.基因重组可应用于杂交育种(1)杂交育种概念:有目的地将两个或多个品种的 组合在一起,培育出更优良的新品种。一般可以通过 、选择、 等手段培育出新品种。(2)原理: 。优良性状4.转基因技术可以实现物种间的基因重组(1)转基因技术概念:利用分子生物学和基因工程的手段,将某种生物的 转移到其他生物物种中,使其出现原物种不具有的新性状的技术。杂交纯合化基因重组杂交自交基因(外源基因)(2)原理: 。(3)转基因技术的操作流程(以植物转基因技术为例)基因重组T-DNA目的基因重组(4)转基因技术的优点和缺点①优点a.人为地增加 的范围,实现 遗传物质的交换。b.针对性更强, 更高,经济效益更明显。②缺点可能会带来如破坏 环境、威胁人类健康等潜在危害。生物变异种间效率生态概念突破概念一　非同源染色体间的自由组合导致基因重组[概念情境]水稻的粳性与糯性是一对相对性状,由等位基因A、a控制,已知粳性花粉遇碘呈蓝紫色,糯性花粉遇碘呈红褐色,花粉形状的长形和圆形是另一对相对性状,由等位基因B、b控制。某生物小组同学获得了某一品系水稻的种子,为了较快地鉴定出这种水稻的基因型,他们将种子播种,开花后收集大量成熟花粉,将其置于载玻片上,滴加1滴碘液,盖上盖玻片,于光学显微镜下观察到花粉粒有长形蓝紫色、长形红褐色、圆形蓝紫色、圆形红褐色,且各占1/4。(1)请画出两对等位基因Aa、Bb的位置图像。提示:两对等位基因独立遗传,遵循基因的自由组合定律,因此位于两对同源染色体上,具体如图:(2)基因自由组合定律的实质是什么?发生在什么时期?提示:基因自由组合定律的实质是形成配子时,等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。发生在中期Ⅰ。突破点非同源染色体上非等位基因自由组合[典例] 一个基因型为AaBb的细胞(基因A和a,B和b 分别位于两对同源染色体上),当进入后期Ⅰ时,两对等位基因随染色体移向细胞两极。下列关于此细胞两对基因移向细胞两极的叙述中,错误的是(　 　)A.既有基因A、a、B、b移向细胞的一极,也有基因A、a、B、b移向细胞的另一极B.若基因A和B移向细胞的一极,则a和b移向细胞的另一极C.若基因A和b移向细胞的一极,则a和B移向细胞的另一极D.基因A与a、B与b分别随同源染色体的分开向两极移动A解析:在减数第一次分裂后期,同源染色体分离,等位基因分离,所以基因A与a、B与b分别随同源染色体的分开向两极移动;基因A和B移向细胞的一极,a和b移向细胞的另一极,或基因A和b移向细胞的一极,a和B移向细胞的另一极。[知识储备] 非同源染色体上非等位基因自由组合发生的前提是同源染色体上等位基因分离,也就意味着两者发生在相同时期,即都发生在中期Ⅰ。[概念情境]用灰身长翅纯系果蝇与黑身残翅纯系果蝇杂交,F1都表现灰身长翅。用F1的雌果蝇与黑身残翅雄果蝇交配,测交后代的表型类型及其数目是21灰身长翅(42%),4灰身残翅(8%),4黑身长翅(8%),21黑身残翅(42%)。在上述测交子代群体中,亲本型(灰身长翅和黑身残翅)占84%,明显多于占16%的重组型(灰身残翅和黑身长翅)。说明F1雌果蝇产生的四种类型的配子数目是不等的,即亲本型配子远多于重组型配子。若用F1的雄蝇与黑身残翅雌蝇交配,测交后代的表型类型及比例是灰身长翅∶黑身残翅=1∶1。说明F1雄果蝇只产生两种类型的配子。如图:概念二　同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致基因重组请思考并回答以下问题。(1)交叉互换发生在减数分裂的什么时期?请画出该时期细胞内染色体并标注发生了交叉互换后基因的位置图像。提示:交叉互换发生在前期Ⅰ。图示如下: 或 (2)试计算雌果蝇中初级卵母细胞的互换率。提示:雌果蝇与基因型为aabb的雄果蝇杂交实际上就是测交,由测交后代的基因型比例,可以推出雌果蝇减数分裂产生了AB∶Ab∶aB∶ab=42∶8∶8∶42的四种配子,又因为发生交叉互换后的初级卵母细胞产生上述配子的比例是相等的,即AB∶Ab∶aB∶ab=8∶8∶8∶8,因此初级卵母细胞的互换率为8%×4=32%。(3)交叉互换的现象可以通过现代分子生物学技术中的荧光标记进行基因定位而形象地显示出来。利用荧光技术进行基因定位的思路是什么?提示:利用荧光技术进行基因定位的思路是用特定的分子与染色体上的某一个基因结合,这个分子又能被带有荧光标记的物质识别。突破点同源染色体上的非等位基因也能发生基因重组[典例] 某同学观察到某高等动物(2n)睾丸中的某细胞的染色体出现了如图所示情况,以下说法错误的是(　 　)A.此过程可导致染色体上的非等位基因发生基因重组B.交叉是同源染色体的非姐妹染色单体发生片段交换的结果C.处于减数第二次分裂的细胞含Y染色体的数目有两种可能D.睾丸中的细胞染色体数目为4n时,不可能发生如图现象C解析:据题图分析,图中同源染色体发生了交叉互换,交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,导致非同源染色体上的非等位基因重新组合,属于基因重组;处于减数第二次分裂的细胞含Y染色体的数目可能是0、1或2条;睾丸中的细胞染色体数目为4n时,说明处于有丝分裂后期,而交叉互换发生在减数第一次分裂前期。[知识储备] 交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。交换的结果造成染色体上遗传物质的多样性,对于交换后的染色体上DNA分子而言,核苷酸的序列发生改变;但对于交换的片段而言,核苷酸序列不变。[概念情境]从油菜种子中榨出的油因含有芥酸会使品质降低,其芥酸含量有高、中、低三种类型,受两对独立遗传的等位基因(H和h,G和g)控制,两种显性基因均可降低菜油的芥酸含量(H　G　为低芥酸,H　gg和hhG　为中芥酸,hhgg为高芥酸)。研究人员拟利用基因型为HHgg和hhGG的两个中芥酸品种培育低芥酸的纯合品种。 概念三　基因重组可应用于杂交育种请思考并回答以下问题。(1)题干中两个纯合中芥酸品种杂交所结种子中的芥酸含量表现如何?提示:基因型为HHgg和hhGG的两个中芥酸品种杂交所结种子的基因型为HhGg,所以芥酸含量表现为低芥酸。(2)若让F1植株自交,所结种子表型及比例如何?再让F2植株自交,其中所结种子全为低芥酸的植株占F2的比例是多少?提示:让F1自交获得F2,F2表型为低芥酸(H　G　)、中芥酸(H　gg、hhG　)、高芥酸(hhgg),比例为9∶6∶1。让F2植株自交,HHGG植株所结种子芥酸含量全部为低芥酸,占F2的1/16。 (3)杂交到F2后,由于表现为低芥酸的种子种植后可能发生性状分离,不能保证后代的性状一致,需如何进行操作?提示:需要进行纯化才能得到稳定遗传的低芥酸纯合品种,具体操作如下:F2人工选择(选出符合要求的个体)→自交→F3→人工选择→自交→……→性状稳定的优良品种。突破点杂交育种[典例] 下列有关杂交育种的叙述,正确的是(　 　)A.改变原有基因结构,从而导致新品种出现B.可以将多个品种的优良性状组合在一起C.育种过程中必须采取纯合化手段,通过连续自交才能实现D.纯合子从F1就可以进行选择解析:杂交育种的原理是基因重组,不改变原有基因的结构;培育显性纯合子必须采取纯合化手段,通过连续自交才能实现,如果是隐性纯合子,则不必连续自交进行纯合化处理;杂交育种培育新品种,F1是杂合子,隐性纯合子从F2就可以进行选择。B[拓展延伸] 杂交育种的一般选育步骤[概念情境]研究人员将大麦的抗旱基因(HVA)导入小麦,筛选出HVA基因成功整合到染色体上的抗旱植株(假定HVA基因都能正常表达)。某些植株体细胞含两个HVA基因,这两个基因在染色体上的整合情况有如图所示的三种类型。(黑点表示HVA基因的整合位点)概念四　转基因技术可以实现物种间的基因重组请思考并回答以下问题。(1)培育抗旱小麦依据的原理是什么?提示:基因重组。(2)将抗旱植株自交,若子代抗旱植株比例为100%,则两个HVA基因的整合位点属于图示中哪一类型?试说明原因。提示:图示中的A类型。将抗旱植株自交,依据基因的分离定律和自由组合定律,结合图示可推知,图A、B、C三种情况下,子代抗旱植株所占比例分别为100%、75%和93.75%。(3)图A所示植株减数分裂时,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生抗旱基因片段的交换,则子代抗旱植株比例将如何变化?提示:图A所示类型植株减数分裂时,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生抗旱基因片段的交换,可能会导致某些配子中没有抗旱基因,则子代抗旱植株比例将下降。(4)若B类型抗旱植株基因型表示为IHVAI(I表示染色体),请以遗传图解的方式表示B类型植株测交的实验结果。提示:已知B类型抗旱植株基因型表示为IHVAI,则与其测交的个体的基因型为II,遗传图解如下:突破点转基因技术[典例] 图1、2、3表示三种基因重组类型,下列相关叙述错误的是(　 　)A.图1所示基因重组发生在减数第一次分裂前期B.图2所示基因重组发生在减数第一次分裂中期C.图3所示基因重组只能发生于同种生物之间D.图3所示基因重组只有在人工条件下才能实现C解析:图1所示为交叉互换型基因重组,该过程发生在减数第一次分裂前期(四分体时期);图2所示为自由组合型基因重组,该过程发生在减数第一次分裂中期;图3所示为基因工程(转基因)技术中产生的基因重组,该技术既能发生在同种生物之间,也能发生在不同种生物之间;图3所示为基因工程技术中产生的基因重组,只有在人工条件下才能实现。[概念误区] 有关转基因技术的认知误区(1)对于自然界而言,转基因技术未创造新基因,也未创造新性状。但对于转基因生物而言,其获得了新的基因,进而获得了新性状。(2)转基因技术能够实现种间基因交流,克服生物种间杂交不亲和的障碍。(3)生物的变异一般是不定向的,但是转基因技术定向改造了生物,所引起的生物变异属于定向变异。素养提升水稻是自花传粉的二倍体植物(2n=24)。我国在杂交水稻培育方面的研究处于国际领先水平。稻瘟病是由稻瘟病菌侵染水稻引起的病害,严重危害水稻的生产。回答下列问题。(1)杂交育种是将两个或多个品种的 通过杂交(交配)集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。杂交育种依据的主要遗传学原理是 。解析:(1)杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交(交配)集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法,其依据的遗传学原理是基因重组。优良性状基因重组据表分析,甲品种的抗稻瘟病性状为 性性状,判断的依据是 . 。水稻是自花传粉的二倍体植物(2n=24)。我国在杂交水稻培育方面的研究处于国际领先水平。稻瘟病是由稻瘟病菌侵染水稻引起的病害,严重危害水稻的生产。回答下列问题。(2)现有甲、乙两个水稻抗稻瘟病品种(彼此不含有对方的抗性基因),将其分别与易感稻瘟病水稻进行杂交实验,结果如表:隐F1全为易感稻瘟病,但F2出现了抗稻瘟病解析:(2)由实验一甲(抗稻瘟病)×易感稻瘟病,F1均为易感稻瘟病,且F2中易感稻瘟病∶抗稻瘟病≈3∶1,可知甲品种的抗稻瘟病性状为隐性性状。水稻是自花传粉的二倍体植物(2n=24)。我国在杂交水稻培育方面的研究处于国际领先水平。稻瘟病是由稻瘟病菌侵染水稻引起的病害,严重危害水稻的生产。回答下列问题。(3)现提供纯合的甲和乙品种,请设计杂交实验探究两品种的抗稻瘟病相关基因是否位于一对同源染色体上。(写出实验方案并预期结果及结论,不考虑基因突变和染色体交叉互换)实验方案一:选择纯合的甲与乙杂交,F1自交,统计 F2的性状分离比。预期结果及结论:若F2中抗稻瘟病∶易感稻瘟病=13∶3,则甲、乙两品种的抗稻瘟病基因位于非同源染色体上;若F2全为抗稻瘟病,则甲、乙两品种的抗稻瘟病基因位于一对同源染色体上。实验方案二:选择纯合的甲与乙杂交,F1 与甲测交,统计后代的性状分离比。预期结果及结论:若后代中抗稻瘟病∶易感稻瘟病= 3∶1,则甲、乙两品种的抗稻瘟病基因位于非同源染色体上;若F2全为抗稻瘟病,则甲、乙两品种的抗稻瘟病基因位于一对同源染色体上。解析:(3)设甲品种的抗稻瘟病基因为 a,乙品种的抗稻瘟病基因为B,要判断两对基因是否位于一对同源染色体上,可将纯合的甲(aabb)和乙(AABB)杂交,F1(AaBb)均为抗稻瘟病,F1自交得F2,若两对基因位于非同源染色体上,则F2A　B　(抗稻瘟病)∶A　bb(易感稻瘟病)∶aaB　 (抗稻瘟病)∶aabb(抗稻瘟病)=9∶3∶3∶1,即抗稻瘟病∶易感稻瘟病=13∶3;若两对基因位于一对同源染色体上,则 F2AABB(抗稻瘟病)∶AaBb(抗稻瘟病)∶aabb(抗稻瘟病)=1∶2∶1,均表现为抗稻瘟病。也可以将F1与甲测交,若两对基因位于非同源染色体上,则后代 AaBb(抗稻瘟病)∶ Aabb(易感稻瘟病)∶aaBb(抗稻瘟病)∶aabb(抗稻瘟病)=1∶1∶1∶1,即抗稻瘟病∶易感稻瘟病=3∶1;若两对基因位于一对同源染色体上,则后代 AaBb(抗稻瘟病)∶aabb(抗稻瘟病)=1∶1,均表现为抗稻瘟病。 随堂检测1.下列关系中不可能发生基因重组的是(　 　)A.同源染色体的一对等位基因之间B.同源染色体的非等位基因之间C.非同源染色体的非等位基因之间D.不同类型细菌的基因之间解析:同源染色体的一对等位基因之间只发生分离,不会发生基因重组;在前期Ⅰ,同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换,可导致非等位基因之间发生基因重组;在中期Ⅰ,非同源染色体的非等位基因之间自由组合,可导致基因重组;在肺炎链球菌转化中,不同类型细菌的基因之间可能发生基因重组,例如R型菌转化为S型菌。A2.如图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像,根据图像判定每个细胞发生的变异类型,正确的是(　 　)A.①基因突变　②基因突变　③基因突变B.①基因突变或基因重组　②基因突变　③基因重组C.①基因突变　②基因突变　③基因突变或基因重组D.①基因突变或基因重组　②基因突变或基因重组　③基因重组C解析:题图中①②分别表示有丝分裂的中期和后期,不会发生基因重组,A与a所在的DNA分子都是经过复制而得到的,所以图中①②的变异属于基因突变;③表示减数第二次分裂的后期,A与a的不同可能来自基因突变或基因重组(四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换)。3.某生物兴趣小组用已知基因型为AAbb和aaBB(两对基因独立遗传)的某种植物进行杂交育种实验。下列关于他们实验设计思路的叙述,不合理的是(　 　)A.要获取AaBb植株,可将亲本保留起来进行年年制种B.要获取AaBb植株,可将亲代上所结的种子直接保存进行播种C.要获取aabb植株,可从F1中直接选育出表型符合要求的个体D.要获取AABB植株,可从F2中选出表型符合要求的个体连续自交C解析:要获取AaBb植株,可将亲本保留起来进行年年制种或将亲代上所结的种子直接保存进行播种;亲本基因型为AAbb和aaBB,子代基因型为AaBb,即F1中不能得到aabb的个体;要获取AABB植株,可从F2中选出表型符合要求的个体连续自交,直到后代不再发生性状分离为止。4.转座子是一段可移动的DNA(基因)序列,可以从原位置上断裂下来,插入另一位点,破坏被插入的基因,此过程称转座。真核细胞中转座子可以在同一染色体的DNA上转移。玉米的籽粒颜色有紫色、白色和花斑之分,研究发现玉米籽粒花斑性状的出现与9号染色体上的C基因、Ds基因和Ac基因有关,不同颜色的玉米籽粒形成机理如图所示,据此判断下列说法不正确的是(　 　)A.白色籽粒的出现是由于该染色体上Ac激活Ds,使Ds“跳离”原位置并插入C基因中,导致C基因被破坏B.花斑籽粒(同时有白色和紫色)中紫色斑点出现的原因是种子形成过程中,某些细胞中Ac激活Ds从C基因处移走,C基因表达出现紫色C.花斑籽粒中紫色斑点的大小由Ds从C基因上移走的早晚决定,与细胞分裂次数无关D.转座过程涉及磷酸二酯键的形成和断裂C解析:从图中白色籽粒形成过程来看,其出现是由于该染色体上Ac激活Ds,使Ds“跳离”原位置并插入C基因中,导致C基因被破坏;从图中花斑籽粒形成过程来看,某些细胞中Ac激活Ds,使Ds从C基因处移走,所以C基因表达出现紫色;紫色斑点的大小是由Ds从C基因上移走的早晚(产生紫色斑点的细胞分裂次数)决定的;转座过程中(比如Ds基因插入到C基因的位置,C基因脱离原位置)涉及脱氧核苷酸间的连接和脱离,而连接脱氧核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键,故转座过程涉及磷酸二酯键的形成和断裂。5.研究人员通过转基因技术将抗虫基因导入棉花细胞内培育出了抗虫棉。如图表示两个抗虫基因在受体细胞的染色体上随机整合的三种情况,假设没有发生交叉互换和基因突变,据图回答下列问题。甲、乙、丙(1)有丝分裂后期含四个抗虫基因的有　 　　　　。 解析:(1)有丝分裂间期,细胞中进行了DNA的复制,因此有丝分裂后期,甲、乙、丙细胞中都含有四个抗虫基因。(2)减数第一次分裂的四分体时期含四个抗虫基因的有　　　 　　。 5.研究人员通过转基因技术将抗虫基因导入棉花细胞内培育出了抗虫棉。如图表示两个抗虫基因在受体细胞的染色体上随机整合的三种情况,假设没有发生交叉互换和基因突变,据图回答下列问题。甲、乙、丙解析:(2)减数第一次分裂前的间期,细胞中进行了DNA的复制,因此减数第一次分裂的四分体时期,甲、乙、丙细胞中都含有四个抗虫基因。(3)如果甲、乙、丙细胞都可以进行减数分裂,则乙细胞在后期Ⅱ时含四个抗虫基因的概率是　　;丙细胞所在的生物体在后期Ⅱ时含四个抗虫基因的概率是　　 。5.研究人员通过转基因技术将抗虫基因导入棉花细胞内培育出了抗虫棉。如图表示两个抗虫基因在受体细胞的染色体上随机整合的三种情况,假设没有发生交叉互换和基因突变,据图回答下列问题。0.5解析:(3)如果甲、乙、丙细胞都可以进行减数分裂,则乙细胞在减数第二次分裂时两个次级性母细胞中有一个细胞中含有抗虫基因,故后期Ⅱ时含四个抗虫基因的概率是0.5;丙细胞所在的生物体减数第一次分裂时两个抗虫基因重组到一个细胞的概率是0.25,故后期Ⅱ时含四个抗虫基因的概率是0.25。0.25(4)如果甲、乙、丙细胞都可以进行减数分裂,则产生的子细胞中可能含两个抗虫基因的有　　　 　。 5.研究人员通过转基因技术将抗虫基因导入棉花细胞内培育出了抗虫棉。如图表示两个抗虫基因在受体细胞的染色体上随机整合的三种情况,假设没有发生交叉互换和基因突变,据图回答下列问题。乙、丙解析:(4)减数第一次分裂后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,故减数分裂形成的配子中可能含有两个抗虫基因的是乙、丙。(5)与诱变育种相比,基因工程育种的优越性是　　 　　　　　　　　　。5.研究人员通过转基因技术将抗虫基因导入棉花细胞内培育出了抗虫棉。如图表示两个抗虫基因在受体细胞的染色体上随机整合的三种情况,假设没有发生交叉互换和基因突变,据图回答下列问题。能定向地改变生物的遗传性状解析:(5)与诱变育种相比,基因工程育种的优越性是能定向地改变生物的遗传性状。点击进入 课时训练