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第一课时 遗传和变异、遗传物质
你的相貌像更像父母亲的哪一位?哪些部位像?
一、遗传和变异现象
1、遗 传
生物体子代和亲代、子代和子代之间的性状都很相似,这种现象称为遗传。
性 状:
生物体的形态特征和生理特性,在遗传学上称为性状。如:人的身高、肤色、单双眼皮、酒窝、花的形状等等。
脸颊有无酒窝
上眼睑单双眼皮
有无耳垂
有无卷舌
先让全体学生起立,然后指定一位同学按照表1- 3 人体的性状,逐一说出自己的性状表现。每说出一个性状表现,班内与他不同的同学立即坐下,当他说完七种性状后,看看还有几位同学站着?这能说明了什么?
性 状 具体表现
耳垂的位置 与面颊分离 与面颊紧贴
能否卷舌 舌能向上卷曲 舌不能向上卷曲
食指长短 较无名指长 较无名指短
上眼睑特征 双眼皮 单眼皮
酒窝 有 无
足的特征 脚底有弧度 扁平足
色觉 色觉正常 红绿色盲
表1-3 人体的性状
2、变 异
不同的生物个体在性状上总是存在着一定的差异,生物的子代与亲代及子代不同个体之间的性状差异的现象。
一只母猫生出不同的小猫
绿鹦鹉生出不同颜色的鹦鹉
遗传和变异都是普遍存在的生命现象。
如俗语:种瓜得瓜,种豆得豆。
龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会打洞。
一母生九子,连母十个样。
生物遗传与变异对生物来说有何意义?
遗传——
使生物的种族得以稳定。
变异——
是生物发展进化的内动力。
为什么生物体会表现出亲子代性状相似的遗传现象?遗传物质存在于哪里?又是怎样传递的?
二、遗传物质的传递
17 世纪时,有学者认为在人的精子或卵子中有父母性状的缩影,使得由受精卵发育成的子代个体具备了双亲的遗传性状。
17世纪先成论者画的人的精子
随着显微镜的发明,能更清楚观察精子和卵子结构。
精子
卵子
受精卵
知识回顾:多利的诞生
多莉虽由C羊(代孕母羊)所生,但长相却一
点也不像C羊,也不像A羊(供无核卵细胞),
而是几乎和 B羊(供细胞核母羊)一模一样。
这说明了什么问题呢?
遗传物质在细胞核中。
科学家们发现在生物体传宗接代的过程中,亲代与子代生物体细胞内的染色体数量和种类却保持着高度的稳定性,同一物种的不同生物个体间,细胞中染色体的数量和种类几乎完全相同,性状也很相似;不同物种的生物个体间,细胞中染色体的数量和种类有一定的差异,性状也有较大的差异。
由此推测:染色体与生物遗传现象有关。
事实证据:同卵双胞胎。
同卵双胞胎是一个受精卵发育而成的。其细胞中的染色体完全相同,因此,其性状也极其相似。
1、遗传物质的载体 —— 染色体
染色体位于细胞核中,在细胞分裂过程中,最明显现象是出现了染色体的复制。
人体细胞中有几条染色体?男性和女性的染色体有什么不同?
人类体细胞中有23对染色体,
男性和女性第23对性染色体不同。
DNA 是决定生物体遗传性状的遗传物质。
随着科学的发展,人们认识到染色体主要由DNA 和蛋白质组成。
2、遗传物质 —— DNA分子
1962年,克里克和沃森因其在DNA分子双螺旋结构的发现,以及在揭开生物遗传信息秘密方面所作的贡献,而被授予诺贝尔生理学或医学奖。
DNA分子是相互缠绕的双链结构,整个模型活像一个双螺旋上升的楼梯,梯子两边的“扶手”是由磷酸和脱氧核糖相间连接而成的,中间的“踏脚”是分别连在两边脱氧核糖分子上的两个碱基。
脱氧核糖、碱基和磷酸组成了DNA分子的基本单位——脱氧核苷酸。
3、遗传物质的单位 —— 基因
起遗传作用的DNA 片段称为基因,
在一个DNA 分子上有成百上千个基因存在。
生物体每一个性状都由特定基因来控制,
如人的肤色、色觉,花的形状等。
生物个体能通过精子或卵子将自身的部分基因传递给子代,子代具备了父母双亲的基因,所以表现出与双亲相似的遗传性状,但与双亲中的任何一方又不会完全相同。
父:成 龙
母:林凤娇
儿:房祖名
亲 子 鉴 定
通过遗传标记的检验与分析来判断父母与子女是否亲生关系,称为亲子鉴定。鉴定亲子关系目前用得最多的是DNA分型鉴定。人的血液、毛发、唾液、口腔细胞等都可以用于亲子鉴定,十分方便。
一个人有23对(46条)染色体,同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因,一般一个来自父亲,一个来自母亲。如果检测到某个DNA位点的等位基因,一个与母亲相同,另一个就应与父亲相同,一般只要作十几至几十个DNA位点作检测,就可以确定是否属于亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系。
DNA亲子鉴定,否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.9%。除了同卵双胞胎外,每人的DNA 是独一无二的。由于它是这样独特,就好像指纹一样,用于亲子鉴定,DNA是最为有效的方法。
生物体内的基因是可以改变的,而基因的改变往往会导致生物体性状的变化。
如白化病患者不能合成黑色素,就是因为细胞内控制黑色素合成的基因发生变异而引起的。
一、遗传和变异现象
生物体子代和亲代、子代和子代之间的性状相似现象,称为遗传。性状差异的现象,称为变异。
细胞核
染色体
蛋白质
DNA
基因
控制生物的性状
DNA与生物的遗传和变异现象有关的物质称为遗传物质。
二、遗传物质
染色体
DNA
基因
1.母兔生下的都是小兔,这种现象属于_____。
如果一只白色母兔和一只白色公兔生下一只
黑白两色的小兔,这属于_____ 现象。
遗传
变异
2. 生物的每一种特征,都由特定的_____决定,
它们存在于细胞核的________________上。
细胞核中的遗传信息通过______传递给子代,
这样子代就会与亲代相似。
基因
染色体(或DNA)
DNA
3.下列属于遗传物质的是----------------( )
A. 细胞核 B. 染色体 C. 基因 D. DNA
D
4. 生物的遗传和变异现象产生在---------( )
A.生长中 B.发育中 C.生殖中 D.运动中
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第5节 遗传与进化 练习
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我学会了
1、遗传和变异都是普遍存在的生命现象。生物体通过 产生子代,子代和 、
子代和 之间的性状都很 ,这种现象称为遗传。子代与 及子代不同
个体间的性状 叫做变异。
2、遗传物质在细胞 中。遗传物质的载体—— ,它主要由 和
组成。 是决定生物体遗传性状的遗传物质。起遗传作用的 称为基因,
生物体每一个性状都由特定 来控制。基因的改变往往会导致生物体 的变化。
例如 患者不能合成黑色素。
3、同一物种不同个体细胞内的基因组成是有 的,同一物种的生物群体中存在着
的基因。在代代相传的种族繁衍过程中,这些基因从亲代传递到子代并保
持着相对的 ,同时也发生着某些 。基因在传递给子代的过程中也发生着
“ ”。
4、长期以来,人类利用 和 育种等方法逐渐改良动物、植物的遗传性状。
杂交后代的生命力比双亲强的现象,叫做 。完全按照人的意愿重新组合基因的
技术叫做 。新兴的基因工程提供了一种更直接改造动物、植物遗传物质的技术,
利用 技术,可使动物、植物按照人类的要求定向产生新的性状。
5、遗传病都是由于人体内 、 或 发生变化而引起的。在近亲结
婚的夫妇所生的子女中, 、 等多种遗传病的发病率较高,因此,
我国婚姻法规定, 血亲和三代之内的 血亲禁止结婚。
二、我理解了
6、有许多成语是对自然界科学现象和规律的概括。下列成语中,可以生动描述生物遗传
现象的是-------------------------------------------------------------------------------------------( )
A. 螳螂捕蝉,黄雀在后 B. 千里之堤,溃于蚁穴
C. 风声鹤唳,草木皆兵 D. 种瓜得瓜,种豆得豆
7.“一枝独秀不是春,万紫千红春满园。”产生万紫千红现象的根本原因是---( )
A. 生物的遗传 B. 生物的变异 C. 环境温度的不同 D. 光照的不同
8、遗传学家把生物的形态结构特征和生理特性都称为性状。下列属于相对性状的是( )
A. 人的单眼皮和黑眼睛 B. 豌豆的高茎和矮茎
C. 番茄的颜色和形状 D. 狗的长毛和羊的短毛
9.同卵双胞胎长得几乎完全一样的原因是----------------------------------------------( )
A. 细胞内所含染色体、基因几乎完全一样 B. 由相同的父母亲所生
C. 生活在相同的环境中 D. 体内都在不断地进行细胞分裂
10、关于生物遗传和变异的概念,错误的是--------------------------------------------( )
A. 遗传和变异是通过生殖和发育实现的 B. 亲代把性状传递给了子代
C. 性状遗传的实质是通过生殖过程把基因传递给了后代
D. 基因在亲、子代间传递的“桥梁”是生殖细胞
11、下图是关于遗传知识的概念图,图中代码
1、2、3、4依次为---------------------( )
A. 染色体、双螺旋结构、遗传信息、基因
B. 染色体、双螺旋结构、基因、遗传信息
C. 细胞核、染色体、基因、遗传信息
D. 细胞核、基因、染色体、遗传信息
12、把同一品种的水仙花引种到别处栽培,由花多味香变成花少味淡;但再引种回原产地
后,又是花多味香。此过程说明了水仙花的这些性状------------------------------------( )
A. 会遗传但不会变异 B. 不会遗传也不会变异
C. 是由基因改变引起的可遗传的变异 D. 是由环境变化引起的不可遗传的变异
13、引起白化病、先天愚型的原因是--------------------------------------------------------( )
A.发生了食物中毒 B.感染了细菌和病毒 C.基因、染色体发生了变化 D.免疫力下降
14、2007年,日本信州大学教授中垣雅雄与冈本制袜公司合作,将横带人面蜘蛛的基因
注入蚕卵中,此卵孵化的蚕吐出的丝中约含有10%的蜘蛛丝成分,这种生丝更韧、更软,
在纤维产业有广阔的应用前景。该生物技术属于----------------------------------------( )
A. 克隆技术 B. 转基因技术 C. 杂交技术 D. 嫁接技术
15.下列哪一组全部属于遗传病?-----------------------------------------------------------( )
A. 白化病、色盲、先天性愚型 B. 佝偻病、夜盲症、坏血病
C. 侏儒症、乙肝、先天性愚型 D. 色盲、甲肝、乙肝、佝偻病
16.我国婚姻法规定,直系血亲和三代以内旁系血亲禁止结婚。其科学道理是--( )
A. 防止遗传病的传播 B. 防止遗传病的发生
C. 缩小遗传病的发生范围 D. 减小遗传病的发生几率
17.下列有关生物遗传和变异的叙述正确的是-------------------------------------------( )
A. 因为堂兄妹或表兄妹结婚,后代一定会患遗传病,所以我国禁止近亲结婚
B. 人的体细胞中染色体、DNA和基因三者的数目是相同的
C. 一对夫妇生了一对女孩,如果他们再生一个孩子,是男孩的可能性更大
D. 生物的遗传和变异是通过生殖和发育来实现的
18、以下是某班内同学间的对话:
A同学说:“我想长大后当一名司机,可惜我是红绿色盲。”
B同学说:“我想做一名医生,研制‘非典’疫苗,医治‘非典’重患病人。”
C同学说:“我想当一名演员,可是我爸30岁不到就秃顶了,我有点害怕‘聪明绝顶’,
到时我可就不帅了(众人大笑)。”
(1)以上对话提到的遗传病是 (填遗传病名称)。
(2)导致遗传病的原因是 、 或 发生变化。
(3)秃顶属于生物的性状特征,这是由人体内的 决定的。
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第二课时 育种与优生
生物体的遗传物质在哪里?
细胞核
染色体
蛋白质
DNA
基因
染色体
DNA
基因
染色体是遗传物质的载体;
基因是DNA上起遗传作用的片段;
DNA是遗传物质。
基因决定着生物的性状。
基因的变异往往会导致生物性状的变化。
例如:白化病
三、进化理论的发展
20世纪20年代后,随着遗传学研究的不断深入,
人们开始从基因的角度来解释生物进化的原因。
同一物种的生物群体中存在着多种多样的基因。
基因从亲代传递到子代并保持着相对的稳定性。
稳定性
变 异
具有
存在
基因
同时也发生着某些变异。
同一物种不同个体细胞内的基因组成是有差异的。
基因的“自然选择”
生物群体中不同基因传递给子代的机会是有差异的,
有些基因所控制的性状对环境的适应能力强,则这些基因在子代的生物群体中会越来越多;反之,某些基因所控制的生物性状对环境的适应能力弱,则这些基因在子代的生物群体中会越来越少。
这说明亲代的基因在传递给子代的过程中也发生着“自然选择”。
达尔文的进化理论不断地被修正、被改造。
但至今还没有任何新的理论能完全取代它。
人类基因组研究
1990年10月,“人类基因组计划”由美国科学家正式启动。
1999年9月,中国获准加入人类基因组计划。
2000年6月26日,“人类基因组计划”工作框架图完成。
2006年5月18日,英美科学家宣布完成了人类
1号染色体的基因测序图。计划画上了句号。
生命科学的巨大工程。
其核心内容是测定人类基因组的全部DNA 序列,并确定各种基因的功能等,从而获得人类全面认识自我的生物学信息。
人类基因组研究是一项基础性的研究,
有的科学家把基因组图谱看成是指路
图,类似于化学中的元素周期表。一
些困扰人类健康的主要疾病,例如,
心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症
等都与基因有关,医生会根据各人不
同的基因密码给予指导,因人而异地
指导人们养成科学合理生活习惯,最大可能地预防疾病。
基因组全序列测定完成后,科学家开始对基因组的结构、表达、修复、功能等进行了研究,从而跨入了后基因组时代(也称功能基因组学时代)。后基因组时代的研究将为人们深入理解人类基因组遗传语言的逻辑构架,基因结构与功能的关系,个体发育、生长、衰老和死亡机理,以及各种生命科学问题提供共同的科学基础。
“人类基因组
计划”有什么意义?它会带来什
么问题?
“人类基因组计划”是测定人类基因组的全部DNA序列,从而解读所有遗传密码,揭示生命的所有奥秘的科学工程。人类基因组测定的完成为人的DNA破译奠定了基础,对人类的发展将产生重大影响,但也要充分考虑到它可能带来的弊端,甚至会产生可怕的后果。
2001年2月12日美、英、德、俄、日、中国向全世界公布完成了人类基因核苷酸物理图谱测定。
四、育种与优生
杂交目的:
改良动物、植物的遗传性状
杂交应用:
杂交玉米、杂交水稻、骡
杂交玉米,大幅度提高了玉米产量。
骡比驴和马更健壮有力
杂交优势:杂交后代的生命力比双亲强的现象。
1、杂交育种
袁 隆 平
袁隆平是中国水稻育种专家,中国工程院院士,湖南省农业科学院研究员。他从20 世纪60年代初开始致力于杂交水稻的研究,他的研究成果使我国成为世界上第一个培育并推广杂交水稻的国家。
1964年开始,他在国内首创水稻雄性不育研究。1976年杂交水稻绿遍神州,普遍增产20%。1995年8月,袁隆平宣布培育出两系法杂交水稻,普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750~1500千克,且米质有了较大的提高。2011年9月,他指导的“Y 两优2号”百亩超级杂交稻试验田平均亩产926.6千克,创中国大面积水稻亩产最高纪录。
1981年,袁隆平主持研究的杂交水稻技术,被评为中国第一个特等科技发明奖。袁隆平于1985年获联合国教科文组织科学奖,1999年,中国科学院北京天文台施密特CCD小行星项目组发现的一颗小行星被命名为“袁隆平星”。2000年,袁隆平又获中国国家最高科学技术奖,在国内外享有“杂交水稻之父”的盛誉。
2、基因工程
人们设想用一些优良的基因组合起来,创造
出一些具有优良性状的新生物。这种完全按
照人的意愿重新组合基因的技术叫基因工程。
这是在DNA分子水平上进行设计施工的。
新兴的基因工程提供了一种更直接改造动物、植物遗传物质的技术。如,转基因技术。
转基因生物
所谓转基因生物,即为了达到特定的目的而将DNA进行人为改造的生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能(如抗病虫害、增加营养成分)的基因片断,通过基因技术加入到目标生物当中。
转基因食品
所谓转基因食品,就是利用生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品。例如:人们可以用鲜鱼的基因帮助西红柿、草莓等普通植物来抵御寒冷。
基因工程还能将基因转入动物体中,改造过的动物可以为人类生产一些重要的药物,如目前已经成功地生产出血友病患者需要的凝血因子。
请查找有关资料,你是否赞成转基因工程在农业和食品生产中广泛地应用?为什么?
转基因药物
人们最关注的问题,自然还是转基因食品的安全性问题。但是,截至目前为止,科学界尚未对转基因食品安全定论。
转基因食品作为高科技食品,进入普通百姓家是不可逆转的趋向,为了保障老百姓的安全,规范化的管理是转基因食品在我国发展的关键。
3、克隆技术
克隆是英文“clone”的音译,是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。这门生物技术叫克隆技术,含义是无性繁殖。
1997年,第一只克隆羊在英国诞生,此后,中国、美国等国家相继把牛、鼠、兔、猴等动物克隆成功。
克隆植物的方法多种多样,诸如细胞培养、组织培养、器官培养等。
4、太空育种
太空育种即航天育种,是将种子搭乘卫星送到太空,利用太空特殊的环境诱变作用,使种子产生变异,再返回地面培育作物新品种的育种新技术。
太空育种具有有益的变异多、高产、优质、抗病力强等特点。
5、优生 —— 减少遗传病
遗传病:由于人体内DNA、基因或染色体的改变
而引起的疾病。
例如:先天愚型,患儿生长迟缓,学会坐、立、
走都很晚,智力低下。
患儿细胞中第21 号染色体多了一条而引起的
优生学:就是运用遗传学的原理和方法,防止有明显遗传缺陷的婴儿出生,以改善人口质量。
在近亲结婚的夫妇所生的子女中,白化病、先天性聋哑等多种遗传病的发病率较高。一般家庭的发病率为万分之一到百万分之一,而表兄妹婚配的家庭发病率比一般家庭要高6~60 倍。
措施:我国婚姻法规定,直系血亲和三代之内的
旁系血亲禁止结婚。
直系血亲:相互之间有血缘关系的上下各代亲属
旁系血亲:即除直系血亲以外的、与自己同出一
源的血亲。
图1-55 中哪些属于直系血亲,哪些属于旁系血亲?哪些亲戚属于近亲?
父母与子女、爷爷奶奶与孙子孙女均为直系血亲。
兄弟姐妹则不属于直系亲属。
自己与兄弟姐妹及伯叔姑、姨舅之间属旁系血亲。
1、引起遗传病的原因有________________
_________________________。
人体内DNA、基因
或染色体发生变化,
近亲结婚。
2、下列几种关系中,属于直系血亲的是( )
A、亲兄弟 B、叔叔与侄女
C、祖父母与孙子女 D、堂兄妹
C
3、禁止近亲结婚是预防遗传病发生的有效措施。
以下疾病中属于遗传病的是----------------( )
A.坏血病 B.色盲 C.冠心病 D.白血病
B
4、在日常生活中,人们常说“血缘关系”。这里
的“血缘”实际上是指下列哪一项---------( )
A. 遗传物质 B. 血浆 C. 血细胞 D. 血液
A