變異與進化教材分析

1、《變異與進化》教材分析,指導(dǎo)思想,從基因的角度理解遺傳和變異在物種繁衍過程中的對立統(tǒng)一，闡述生命延續(xù)過程中的變化性。建立知識之間的初步聯(lián)系，嘗試構(gòu)建知識體系，關(guān)注遺傳變異在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。以生物進化觀點，闡明生物進化的過程和原因，體會生物的遺傳變異與環(huán)境變化在進化過程中的對立統(tǒng)一。,整體思路,注重核心概念的記憶與理解，理清各知識點的內(nèi)在聯(lián)系，加強對重難點問題的分析和處理，構(gòu)建知識體系，便于整體把握。注重選取恰當(dāng)習(xí)題進行練習(xí)，對重

2、難點內(nèi)容和主干知識進行梳理，并進行相關(guān)習(xí)題的細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生主要問題。,《變異與進化》知識框架,《變異和進化》綜合專題,可遺傳變異——基因突變、基因重組、染色體變異生物變異在育種上的應(yīng)用基因工程生物進化,生物課程標(biāo)準(zhǔn),生物的變異 舉例說出基因重組及其意義； 舉例說明基因突變的特征和原因； 簡述染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異； 搜集生物變異在育種上應(yīng)用的實例； 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全。

3、活動建議： 低溫誘導(dǎo)染色體加倍的實驗,,,生物的變異,,概念：生物的后代出現(xiàn)不同于親本的性狀,類型,,按結(jié)果分,,不可遺傳變異,可遺傳變異,,基因突變,基因重組,染色體變異,按來源分,,自然變異,人工誘導(dǎo)變異,應(yīng)用,,避免變異：無性繁殖,利用變異,,雜交育種,誘變育種,多倍體育種,單倍體育種,基因工程育種,細(xì)胞工程育種,野生型基因,,正常復(fù)制,野生型性狀,表達,,野生型基因,,復(fù)制異常,突變型基因,新性狀,表達,,,內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化

4、,,堿基對,增添缺失改變,堿基序列,個別密碼改變,部分密碼移位,遺傳信息改變,,,,外部誘變因素,,物理因素,化學(xué)因素,生物因素,基因突變,,顯性突變,隱性突變,,癌變,原癌基因,激活,致癌因子,(物理化學(xué)生物),,,本質(zhì),基因突變,正常細(xì)胞,,癌細(xì)胞,異常分化,,形態(tài)結(jié)構(gòu)改變,圓球形粘連蛋白減少,,無限增殖,易轉(zhuǎn)移,,特 點,特 點,,,變異的豐富來源,變異的根本來源；進化原材料,意義,

5、有性生殖個體均可發(fā)生。重組率非常高,所有個體均可發(fā)生。普遍性、低頻性、多害少利性、不定向性、可逆性,特點,減分四分體時期交叉互換減分后非等位基因自由組合(基因工程),間期(DNA復(fù)制)、轉(zhuǎn)錄DNA解旋時易發(fā)生,發(fā)生時間,原有基因之間的重新組合，產(chǎn)生新基因型,基因結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生新基因,本質(zhì),基因重組,基因突變,,,,,,,,,,,,范圍,,染色體畸變(光學(xué)顯微鏡可觀察),結(jié)構(gòu)的變異：增添缺失易位倒位 貓叫綜合征

6、 數(shù)目的變異,個別數(shù)目的變異,以染色體組數(shù)成倍增減,21三體綜合征,特納氏綜合征,,,,a、一個染色體組中不含同源染色體b、一個染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同c、一個染色體組中含有控制生物性狀的一整套基因，但不能重復(fù)。 （不考慮XY染色體差異）d、二倍體生物生殖細(xì)胞中所含有的一組染色體,,一組非同源染色體，攜帶著生物的全部遺傳信息(n),基因重組,染色體畸變,,兩個2n=6,

7、三個3n=9,一個n=4,染色體組數(shù),二倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中有兩個染色體組多倍體：由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中有三個或三個以上染色體組單倍體：由生殖細(xì)胞直接發(fā)育成的個體，染色體數(shù)是本物種體細(xì)胞的一半(可含1或多個染色體組),,,,有性生殖,,雄配子,雌配子,受精卵,+,↓,,,直接發(fā)育,如花藥離體培養(yǎng),生物體,生物體,直接發(fā)育,如雄蜂,,單倍體,,,含兩個染色體組→二倍體,含三個或以上染色體組→多倍體,單倍體,多倍體,

8、,,,自然條件：,人工條件：,自然條件：,人工條件：,一般由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來。,常用花藥離體培養(yǎng)法。,由于外界環(huán)境條件的劇變，影響了細(xì)胞分裂時紡錘體的形成而使染色體數(shù)目加倍產(chǎn)生的。,秋水仙素（常用且最有效）處理萌發(fā)的種子或幼苗，影響了細(xì)胞分裂時紡錘體的形成而使染色體數(shù)目加倍產(chǎn)生的。,單倍體和多倍體的形成,生物變異在育種上的應(yīng)用,,生長期長，結(jié)實率低,器官大、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富等,秋水仙素在有絲前期破壞紡錘體的形成，使染色體數(shù)

9、目加倍,染色體畸變,多倍體育種,,突變大多有害盲目性,提高了突變頻率，出現(xiàn)新的優(yōu)良基因(性狀),物理化學(xué)病毒因素誘變,基因突變,誘變育種,,育種時間長,有目的的將不同優(yōu)良性狀集中到一個個體上，操作簡便,具有相對性狀的兩個體雜交,基因重組,雜交育種,過程,缺點,優(yōu)點,常用方法,原理,,,,,,,,,,,,,,,,,基因污染、生態(tài)危機,讓生物具有特定的性狀(定向變異),目的基因通過載體轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞,基因重組,基因工程育種,,不能按照需要表現(xiàn)

10、出親本的優(yōu)良性狀,克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙,不同物種植物細(xì)胞融合+植物組織培養(yǎng),染色體畸變,植物體細(xì)胞雜交育種,,操作過程麻煩,后代全部為純合體，自交后代不發(fā)生性狀分離，明顯縮短育種年限,取生殖細(xì)胞培養(yǎng)再加倍=花藥離體培養(yǎng)+秋水仙素加倍,染色體畸變,單倍體育種,過程,缺點,優(yōu)點,常用方法,原理,,,,,,,,,,,,,,,,,培育純合子品種：雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過多代自交直到不發(fā)生性狀分離為止培育雜種優(yōu)勢品種：一般選取

11、純合雙親雜交取F1代（袁隆平雜交水稻）,無籽西瓜的培育,①用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗得到四倍體西瓜；?、谟枚扼w西瓜與四倍體西瓜雜交，得到三倍體的西瓜種子；?、廴扼w西瓜減數(shù)分裂聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子； ④三倍體西瓜的雌蕊授以二倍體西瓜的花粉后子房能發(fā)育成西瓜。,AAA,普通小麥的形成過程,普通小麥,,,各育種方式的相通之處,從原理上分： 基因突變：誘變育種 基因重組：雜交育種、基因工程育種 染色體畸變：多倍

12、體、單倍體育種、植物體細(xì)胞雜交從操作上分： 需要用到秋水仙素：單倍體、多倍體育種 需要植物組織培養(yǎng)：單倍體育種、基因工程育種、植物 體細(xì)胞雜交 需要雜交手段的：雜交育種、單倍體、多倍體育種※需要注意：植物雜交育種和植物體細(xì)胞雜交育種的區(qū)別,,性狀原始存在,性狀原始不存在：誘變育種,,,同種生物不同個體中存在,操作方便：雜交育種,快速得到純種：單倍體育種,營

13、養(yǎng)豐富或無籽：多倍體育種,不同物種生物中存在,,將兩生物性狀融合：植物體細(xì)胞雜交,使生物具有某個性狀：基因工程育種,育種的根本目的是培育具有優(yōu)良性狀的新品種，以便更好地為人類服務(wù)。,育種方法的選擇,加強理論聯(lián)系實際落實課程理念,生物變異在生產(chǎn)中的應(yīng)用人類基因組計劃轉(zhuǎn)基因食品與健康,生物課程標(biāo)準(zhǔn),人類遺傳病 列出人類遺傳病的類型（包括單基因病、多基因病和染色體?。?； 探討人類遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防； 關(guān)注人類基因組

14、計劃及其意義。活動建議 調(diào)查常見的人類遺傳?。?搜集人類基因組或基因診治方面的資料交流,人類遺傳病,遺傳咨詢,病情診斷,系譜分析,染色體/生化測定,遺傳方式分析/發(fā)病率測算,提出防治措施,,,,,優(yōu)生,（一）優(yōu)生的概念,（二）優(yōu)生的措施,婚前檢查提倡“適齡生育”遺傳咨詢產(chǎn)前診斷選擇性流產(chǎn)妊娠早期避免致畸劑禁止近親結(jié)婚,產(chǎn)前診斷,羊膜腔穿刺、絨毛細(xì)胞檢查（細(xì)胞、染色體）,B超檢查（胎兒發(fā)育）,孕婦血細(xì)胞檢查（

15、是否會新生兒溶血）,基因診斷（基因）,,生物課程標(biāo)準(zhǔn),生物的進化 說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容； 概述生物進化與生物多樣性的形成； 探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響?；顒咏ㄗh 搜集生物進化理論發(fā)展的資料； 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化。,生物進化,達爾文的自然選擇學(xué)說內(nèi)容：１）過度繁殖—基礎(chǔ) ２）生存斗爭—動力３）遺傳變異—內(nèi)因 ４）適者生存—結(jié)果,,生物與無機環(huán)境間的斗爭,生物個體

16、間的斗爭,,種內(nèi)斗爭,種間斗爭：捕食、寄生、競爭,為爭奪有限的生活條件,原 因,,,結(jié) 果,大量死亡少量存活,對生物某些個體有害，但對生物物種是有利的,達爾文的自然選擇學(xué)說,科學(xué)性： 科學(xué)地解釋生物進化的原因 科學(xué)地解釋生物的多樣性和適應(yīng)性局限性： 不能科學(xué)地解釋遺傳和變異的本質(zhì) 對生物進化的解釋局限在個體水平 強調(diào)物種的形成都是漸變的結(jié)果

17、,現(xiàn)代生物進化理論,現(xiàn)代生物進化理論,生物進化的基本單位：種群實質(zhì)：種群基因頻率的改變物種的形成過程的三個基本環(huán)節(jié)： ①突變(基因突變+染色體畸變)和基因重組：不定向 ②自然選擇(或人工選擇)：使基因頻率定向改變 ③隔離：物種形成 長期地理隔離導(dǎo)致生殖隔離(時間漫長) 溫度驟變導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍或由于減分錯誤產(chǎn)生未減半的配子，自交產(chǎn)生的多倍體植物(短時間即可形成新物種),基因頻率計算的三種方法：,方

18、法1：定義法,PA＝基因A的數(shù)目/（基因A的數(shù)目＋基因a的數(shù)目）×100%,方法2：通過基因型頻率計算法,PA＝PAA＋1/2PAa,生物進化的實質(zhì)在于種群的基因頻率的改變。,方法3：哈溫平衡公式,PAA ＝（PA）2　　 Paa＝（Pa）2　 PAa ＝ 2 PA×Pa,基因型頻率基因型頻率是指群體中某一個個體的任何一個基因型所占的百分比。 AA%+Aa%+aa%=1若種群中一等位基因為A和a，設(shè)p

19、為A的基因頻率，q為a的基因頻率， (p＋q)＝A%+a%=1， 則（p+q）2=p2+2pq+q2 ＝1。 又因為在一種群中，AA%+Aa%+aa%=1； 所以p2＝AA%=A%×A%，為AA的基因型頻率； q2＝aa%=a%×a%，為aa的基因型頻率； 即：2pq＝Aa%＝2×A%×a%，為Aa的基因型頻率。,遺傳平衡定律遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈代和德

20、國醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年獨立證明的，這一定律又稱哈代——溫伯格定律，它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。,進化與生物多樣性的形成生物的進化歷程可概括為：從原核生物到真核生物，從無性生殖到有性生殖，由簡單到復(fù)雜，由水生到陸生，由低等到高等。1、遺傳多樣性2、物種多樣性3、生態(tài)系統(tǒng)多樣性,生物多樣性是生物進化的結(jié)果生物多樣性