课件104张PPT。第十一章 遗传和变异
教材分析主题七:生物的生殖、发育与遗传
课程内容在课标中的位置 生物的生殖、发育和遗传是生命的基本特征。植物、动物和人通过生殖和遗传维持种族的延续。人的生殖、发育和遗传的基本知识,对于学生认识自我、健康地生活和认同优生优育等具有重要作用。学习动植物的生殖、发育和遗传的基本知识,以及遗传育种在生产实践中应用的知识,有助于学生认识生物科学技术在生活、生产和社会发展中的作用。
教学中,教师要帮助学生形成以下的重要概念。
人体的生殖系统可以产生两性生殖细胞,通过受精作用产生新的个体;其分泌的性激素对第二性征的发育和维持具有重要作用。
不同动物发育的方式可能不同。有些动物的幼体与成体形态相似,有些动物的幼体与成体形态差别很大。
生物能以不同的方式将遗传信息传递给后代。一些进行无性生殖,后代的遗传信息来自同一亲本;一些进行有性生殖,后代的遗传信息可来自不同亲本。
DNA是主要的遗传物质。基因是包含遗传信息的DNA片段,它们位于细胞的染色体上。
遗传性状是由基因控制的,基因的遗传信息是可以改变的。生物圈中生命的延续和发展生物的生殖和发育生物的遗传和变异生物的进化包括补充延续理解内因本章内容在教材中的地位及特点 生物的遗传和变异涉及到亲子代之间的联系,即生殖细胞这之间唯一桥梁。
生物在生殖过程中,实际上完成了物种信息的传递,遗传信息在有性生殖个体的生殖和繁衍过程中,是通过性细胞把亲代的信息传递给子代,从而完成种族的延续和生命信息的传递的过程。
生物在前后代之间的遗传信息传递的延续性,其实我们可以把时间跨度再拉长一些,这就引入到生物的进化问题上。本章内容在教材中的地位及特点《生物课程标准》要求4.生物的遗传和变异:第十一章编排框架学情分析七上《细胞》中关于细胞核知识,知道细胞核中储存着遗传物质,对生物的遗传和变异起着重要作用。
八上《生物的生殖》中关于精卵细胞形成及受精卵形成的问题。知识方面:能力方面:1.具备了一定的完成探究活动的能力。2.喜欢逻辑推理。 整体思路——落实初中生物学课标 倡导主动探究学习;凸显重要概念的传递。
它既要让学生理解基础的生物学知识,又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。
生物学课程期待学生主动地参与学习过程,在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识,养成理性思维的习惯,形成积极的科学态度,发展终生学习的能力。
第一节 生物的性状表现 1
第二节 生物的性状遗传 2(3)
第三节 人类的遗传 2
第四节 生物的变异 1
课时安排第一节 生物的性状表现一、变化:P71
1.对性状概念的解释更细致了,增加了形态特征和生理特性的解释实例。
2.相对性状的概念:解释更细致,增加了实例。
3.遗传的概念:同上。
4.耳垂:原——有耳垂和无耳垂,改为:耳垂离生和耳垂连生二、教学建议:
1.做好学习 活动“人的部分性状调查”的充分准备,组织好课堂纪律,课堂严密有序高效进行。
(1)书上所列性状更清晰的图片或与同学一起做好示范。学生有些不性状确定,可分小组进行;看不见自己的拿镜子或小组完成。
(2)指导迅速填写记录表——学生自身性状,与其他同学差异的性状
(3)统计全班性状的方法事先想好。
(4)准备好统计每种性状的不同表现类型在全班所占比例的方法:可用电子表格统计。——事先做好表格,学生边汇报教师或找个学生边填写,结果就出来了。2.本节重点且基础的概念很多,概念的得出方式,要联系生活实际,给出实例、图片、实物,形成充分的感性认识,由感性入手,充分理解其内涵的基础上,得出概念。
现象——本质(活动中建构概念——符合学生认知)
生理特性实例:血型、植物的抗病性、耐寒性、色盲与色觉正常
血型 ABO系统中血液的抗原抗体
A型血 A抗原 抗B抗体
B型血 B抗原 抗A抗体
AB型血 A、B抗原 抗体 无
O 型血 无抗原 抗A、B抗体色盲分为全色盲和部分色盲(红色盲、绿色盲、蓝黄色盲等)。色弱包括全色弱和部分色弱(红色弱、绿色弱、蓝黄色弱等)。平常说的色盲一般就是指红绿色盲。色盲通过观察确立性状与相对性状的概念
还可通过家庭性状传递现象调查总结遗传的概念增加活动: 比较你的性状表现与同学们是否相同?
具体步骤:
①选一名学生作为汇报者,站在讲台前逐一汇报自己的8个性状表现。
②全班其余同学配合,可以先全体站立,当自己出现一个性状与汇报者不同时就坐在位子上不再站立。
③最后站立的同学是和汇报者8个性状相同的同学。
④如果最后站立的同学不只1个,可以再进一步比较这些同学的高矮、胖瘦、肤色、血型等等性状表现时,就会发现个体间的各种性状完全相同的可能性几乎为零。分析:
1全班没有人与报告人性状完全一致,说明什么?
2根据此活动推测世界上两个人性状完全相同的可能性有多大增加活动:这是谁家孩子?
具体步骤:
①讲解遗传现象时收集班内同学的照片,分别是学生照片、学生父母合影,至少收集4个家庭照片。
②演示文稿上下两排照片,上面是每个家庭父母的合影照片,下面是学生照片,且学生与家长照片不一一相对。
③请同学们猜猜孩子分别来自哪一个家庭,思考:根据哪些性状特征帮助你顺利找到他的父母?如果你没有找对这又说明了什么? 第二节 生物的性状遗传一、变化
1.删:孟德尔简介,改为:阅读资料
2.豌豆杂家试验:1)增加了统计数值及比例,2)增加了对豌豆其他6对性状的研究结果及小资料——具体研究结果。
3.基因:1)删:科学史(发现者):
2)加:染色体的成分;
3)基因的概念改了:
原:基因是含有特定遗传信息的DNA分子片段,是控制生物性状的功能单位。
现:基因是一段具有遗传效应的DNA片段,其上四种碱基的不同排列顺序储存着生物的遗传信息。
4)加:DNA是主要遗传物质内容。
4.加:环境对生物性状也有影响:P78,生物性状是基因和环境共同作用的结果。二、教学建议
1. 3课时
2.重视科学史教育。
3.注重引导学生对孟德尔杂交试验的实验过程的理解,和对实验结果的分析。
4.注重直观教学。给出丰富、直观的图片。
5.陌生抽象的名词术语繁多,要注意给出的时机和方式。
6.教师要掌握比教材更丰富的知识,不能局限于初中教材,即具备“一桶水”。(Mendel,1822-1884)
奥国人,天主神父。孟德尔杂交试验的园地指导学生阅读:阅读资料P79——孟德尔简介豌豆1.豌豆是自花传粉,且是闭花授粉的植物2.豌豆有多个易于区分的相对性状豌豆的特点自然条件下都是纯种便于观察和研究3.花大便于操作选择豌豆的7对相对性状做杂交试验这么多的性状作为整体来研究非常复杂,该如何研究呢?一对相对性状的遗传试验简单复杂一对相对性状(茎的高矮)的遗传试验去雄:去掉母本雄蕊(母本)(父本)受粉怎么实现两种豌豆的杂交?人工杂交高茎矮茎(杂交)为什么子一代都是高茎?难道矮茎的性状消失了吗? 反交
又会怎样?(子一代)F1高茎P:亲本
F1:子一代
F2:子二代
×:杂交
一对相对性状的遗传试验高茎:
矮茎:性状分离显性性状隐性性状结果分析: F2中高茎787株,矮茎277株,高:矮=2.84:1豌豆的子二代有多少高茎与矮茎呢?显、隐性状比≈ 3 :1豌豆7种相对性状杂交实验结果1.高茎和矮茎互为相对性状
显性性状:高茎
隐性性状:矮茎
2.通过人工授粉使高茎个体和矮茎个体杂交
3.子一代全部为高茎(显性性状)
4.子一代自交后代中高茎的个体787株,矮茎的个体277株复习引入:孟德尔实验结果(发现问题)孟德尔的假设(作出假设):
1.遗传性状的遗传都是受遗传因子控制的。遗传因子后来称为基因。
2.基因有显性和隐性之分。
3.基因在生物的体细胞内成对存在,在精子和卵细胞内成单存在。学习活动:模拟一对相对性状的遗传注意:每个过程模拟什么?一定要让学生分析清楚。
要让学生亲自去体验。
让学生学会数据处理。豌豆杂交试验遗传图解1.选材;先研究1对
2.统计学方法
3.……(恒心、运气)孟德尔成功的奥妙孟德尔假设的实验验证——测交实验:
即:F1与隐性类型相交
亲本: Dd X dd
测交后代: Dd dd
1: 1其他科学家的其他实验证实问题:基因在哪?1生物遗传物质主要存在于细胞中的哪一结构中?
2细胞核内与遗传有关的物质是什么?3在生殖过程中子代从亲代获得的是什么?
4染色体和DNA之间是什么关系?
5.基因和DNA的关系? 1879年,德国生物学家弗莱明在细胞核内发现了一种可以被碱性染料染色的“微粒状物质”,即染色体。 人类体细胞有23对染色体果蝇体细胞有4对染色体基因在染色体上吗?父本母本精子卵细胞子代“染色体就是遗传因子”
讨论:
你认为这种说法对吗?为什么?——“萨顿—鲍维里假想”“如果假定孟德尔的遗传因子位于染色体上, 就可十分圆满地解释孟德尔遗传的所有事实” 基因在染色体上摩尔根萨顿是在“思辩”臆测,绝不接受这种“没有实验基础”的理论果蝇 昆虫纲双翅目,体长3—4mm。在制醋和有水果的地方常常可以看到。果蝇易饲养,10多天就繁殖一代,一只雌果蝇一生可产生几百个后代是常用的遗传学研究材料。全部为雄性个体(雌雄)果蝇体细胞染色体的照片(2n=8)性染色体常染色体1对3对果蝇体细胞染色体组成模式图♀雄蝇 雌蝇为什么只有雄性个体有白眼?性染色体在亲子代之间怎么传递? ——这是人类第一次将“一个特定的基因(果蝇的白眼基因)定位在一条特定的染色体(X染色体)上”基因是DNA分子上的片段荧光标记基因在染色体上的位置现代分子生物学为“遗传的染色体学说” 提供了直接证据果蝇一条染色体上的几个基因基因在染色体上呈线性排列1868年,瑞士化学家米歇尔分离出细胞核,发现一种酸性物质,后被称为“核酸”。
1929年,德国生理学家柯塞尔和他的学生,确定了核酸的化学成分、简单结构及其种类。
脱氧核糖核酸——DNA比较DNA是主要的遗传物质的实验证据 基因 染色体DNA组蛋白染色质丝碱基对DNA分子的结构C、H、O、N、P1.元素组成腺嘌呤 (A)鸟嘌呤 (G)胞嘧啶 (C)胸腺嘧啶(T)2.DNA的基本结构单位——脱氧核苷酸脱氧
核糖磷酸碱基脱氧
核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸的种类4.一级结构 多核苷酸链DNA的空间结构什么样?5.空间结构:DNA双螺旋1953年2月28日1953年 沃森(Watson)与
克里克(Crick)共同提出了
DNA分子的双螺旋结构模型两条反向平行的脱氧核苷酸链组成规则的双螺旋磷酸和脱氧核糖交替排列于外侧,形成基本骨架内侧碱基通过氢键互补配对形成碱基对A—T G—C1962年,沃森、克里克与威尔金斯因研究DNA双螺旋结构模型的成果,共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。DNA分子结构的特点 DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链反向、平行盘饶成的双螺旋结构。
DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。
DNA分子两条链上的碱基通过碱基互补对一一对应,并以氢键连接成碱基对。DNA的遗传信息储存在其碱基对顺序中遗传信息种类 碱基对的排列顺序千变万化,从而构成了DNA分子的多样性,而碱基对的特定的排列顺序,又构成每一个DNA分子的特异性。这从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。 一个最短的DNA分子也含有4000个碱基对,这些碱基对的排列方式大约有44000种。结论DNA分子的组成有多样性
一个DNA分子上有多个基因2 纳米3.4 纳米氢键碱基对DNA是主要遗传物质第三节 人类的遗传变化:
1.性染色体:同型的、异型的
2.遗传病的概念:改了
原:遗传病是由于基因或染色体的突变而引起的并能通过生殖细胞传递给子代的疾病。
现:由于受精卵形成前或形成过程中遗传物质的改变所造成的疾病,称为遗传病。
2.遗传病的一些数据和实例删掉了。
3.删掉遗传咨询和计划生育。教学建议:
1.充分利用学生刚刚学到的遗传学已有知识,及已有生活经验,包括错误的观念、常识,建立新概念,纠正错误观念。
2.发挥学生的主动性,注重学生的主体参与。可以增加模拟实验,或者让学生设计模拟实验。
3.注重联系生活中的实例。
4.注重情感教育。1902年美国的细胞学家麦克郎(C.E.McClung)在观察中发现男性体细胞中的性染色体1905年美国细胞学家威尔逊(E.B.Wilson)和斯特蒂文特(A.H.Sturtevant)进一步把男性体细胞的性染色体命名为X染色体和Y染色体;女性体细胞中的一对性染色体为X染色体YX 人类染色体高倍显微镜下男性染色体高倍显微镜下女性染色体男性染色体分组图女性染色体分组图 常染色体:男、女相同
(22对)性染色体:男、女不同
(1对)对性别起决定作用ABCDEFGABCDEFG根据染色体的大小和形态特征,将人类染色体分组并编号。同源染色体配对染色体显带技术性染色体20世纪60年代末出现的染色体显带技术(用特殊的染色方法在染色体上显示出一个个明暗交替的带),可以使人们正确辨认染色体的序号男女XXXY男性体细胞中的性染色体女性体细胞中的性染色体染
色
体性染色体常染色体与性别决定有关的染色体与性别决定无关的染色体人类的性别是由性染色体来决定的男性:XY 女性:XX人的性别决定XY同源区段Y非同源区段X非同源区段X染色体Y染色体六次全国人口普查结果 法制法规: 严禁对胎儿做性别鉴定,对进行违法性别鉴定的行为规定了严厉的处罚措施。 从2014年2月21日开始,
北京市单独二胎政策正式实行 专家:单独二胎放开后性别比失衡问题会大大缓解 失调的出生婴儿的性别比严重阻碍着我国人口的和谐、持续和健康发展,并将大大引发买卖婚姻、拐卖妇女等违法犯罪行为以及各种复杂的社会问题。图例说明系谱图分析性别决定的主要方式XY型性别决定:人,哺乳动物,果蝇
ZW型性别决定:鸟类、蛾蝶类ZW型性别决定 1 : 1×♂ ♀zzzw异型同型♂♂ ♀ ♀性染色体性别决定的其它类型 除了XY型和ZW型性别决定外,还有一些其它类型的性别决定方式,如大家熟悉的蜜蜂,其性别决定的方式取决于卵细胞是否受精。受精卵均发育成雌蜂,而雄蜂则由未受精卵发育而成。所以蜜蜂的雄蜂实际上是单倍体,体细胞中只有一条性染色体(X染色体)。 雄蜂是单倍体,其染色体在减数第一次分裂后期会向细胞一极移动,形成一个次级精母细胞,最后,形成两个染色体数与精原细胞一致的精子,因此,它的减数分裂又称为假减数分裂。 性别分化性别的发育经过两个步骤:
一、性别决定:受精卵的染色体组成是性别决定的主要物质基础,它在精卵结合时,就已确定。
二、性别分化:它是在性别决定的基础上,经过一定内外环境条件的相互作用,才发育成为一定的性别。 有些生物的性别分化与其发育过程中外界环境条件有关,如密西西比河鳄的未受精卵在30℃以下温度全部发育成雌鳄;在32℃温度下的雌雄性别比例约为5:1 。又如,高等动物的性激素对性别分化也有明显影响。例如,产过蛋的正常母鸡有的会变成有生育能力的公鸡。上述事例表明,性别表现型同样是性别基因型与环境条件相互作用的结果。第四节 生物的变异变化:
1.变异的概念改了。
原:同种生物个体之间的性状表现总会有些差异,这种性状的差异现象交变异。
现:生物的性状在亲代与子子代与子代之间表现出的差异现象,称为变异。
2.加:变异的意义:P85
3.删突变的概念。
4.遗传变异原理的应用:加:杂交育种,删选择育种。教学建议:
1.搜集变异的实例、实物,并形象的呈现出来,引导学生分析,得出相应的概念。
2.可以增加学生动手操作,如测量、称重、观察记录等,在动手活动中,体验变异这一概念及其普遍性。
3.注意和生产生活实际相联系,运用学到的知识分析解决实际问题,体验生物学价值。
4.讨论生物的变异意义,为生物进化打好铺垫。
5.应用——遗传变异与育种:说明育种的原理,用基因传递图解分析。
生物变异的原因由生物体内遗传物质决定的,可以遗传给后代。
即遗传的变异。由环境因素引起的,不能遗传给后代。
即不遗传的变异。6.在介绍变异普遍性基础上归纳变异的产生原因:回应前面生物的性状不仅受基因控制,还受环境的影响。可遗传的变异
(来源)基因突变基因重组染色体变异基因突变的概念: 由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,而引起的基因结构的改变,就叫基因突变基因突变的结果: 基因突变是染色体的某一位点上基因的改变。使一个基因变成它的等位基因,并且通常会引起一定的表现型的变化。基因突变的意义: 是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原材料。引起基因突变的原因:物理因素:X射线、激光等化学因素:某些化学物质生物因素:病毒、某些细菌基因突变的特点:普遍性、多方向性、稀有性、可逆性、多害少利
基因突变的应用:诱变育种基因突变基因重组基因重组的概念:指在生物体进行有性生殖的过程中,
控制不同性状的基因的重新组合。基因重组的意义:通过有性生殖过程实现的基因重组,为生物变异提供了极其丰富的来源。是生物多样性的重要原因之一。染色体变异种类染色体结构变异染色体数目变异缺失
重复
倒位
易位2.以染色体组的形式成倍地增添或减少1.个别染色体的增添或减少二倍体
多倍体
单倍体1.二倍体:由受精卵发育而成的,体细胞中含有两个染色体组的个体。例如:人、果蝇、玉米等大多数生物2.多倍体:由受精卵发育而成的,体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。例如:三倍体香蕉、四倍体马铃薯、六倍体小麦。蜜蜂(2n=32)玉米(2n=20)3.单倍体:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 优点:植株茎杆粗壮,种子和果实验均较大,且营养物质含量高;但结实率低。杂交育种
诱变育种 (太空椒)
要求:通过对现象的分析,说明育种的原理,可以用基因传递图解分析(或用性状说明)生物育种三倍体无籽西瓜1杂交育种2单倍体育种多倍体育种基因工程育种诱变育种番茄 –马铃薯 细胞工程育种细胞工程育种人工种子 植物育种的常用方法(1)原理:基因重组
(2)发生时期:有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期
(3)方法:杂交后连续自交,不断选种。(不同个体间杂交产生后代,然后连续自交,筛选所需纯合子。即:杂交—自交—选优—自交 )
(4)优点:使同种生物的不同优良性状集中于同一个新品种个体上,具有预见性。
(5)缺点:育种年限长,需连续自交,需及时发现优良性状,才能选育出所需要的优良性状。
(6)举例:矮茎抗锈病小麦等杂交育种小麦种植F2代,选矮杆、抗病(aaB_),继续自交,以获得纯合体(aaBB)亲本杂交种植F1代,自交杂交育种的一般过程:
1.具有不同性状的品种杂交
2.F1自交
3.F2出现重组型个体,选择新品种
4.多次自交获得纯合子(1)原理:基因突变
(2)方法:用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。
(3)发生时期:有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期
(4)优点:能提高变异频率,加速育种进程,可大幅度改良某些性状,创造人类需要的变异类型,从中选择培育出优良的生物品种;变异范围广。
(5)缺点:有利变异少,须大量处理材料,成功率低;诱变的方向和性质不能控制,会出现返祖现象;改良数量性状效果较差,产生大量不合格突变型,具有盲目性。
(6)举例:青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等诱变育种几种主要育种方法的比较基因自由组合定律具有不同优良性状的两个亲本杂交为常规育种,成功率高;但育种周期长基因突变用物理或化学方法处理大幅度改良某些性状;
但突变率低染色体数目变异花药离体培养育种周期短;
但过程较复杂染色体数目变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植株茎杆粗壮,种子和果实验均较大,且营养物质含量高;但结实率低。杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种