《第20章 生物的遺傳和變異》課件-初中生物-八年級上冊-北師大版

生物的遺傳和變異

主講人：目錄壹遺傳的基本概念貳遺傳的分子機(jī)制叁變異的類型與原因肆遺傳與變異的關(guān)系伍遺傳學(xué)的應(yīng)用陸遺傳學(xué)的倫理問題遺傳的基本概念01遺傳的定義遺傳信息的傳遞遺傳是生物將基因從父母傳遞給后代的過程，確保特征和性狀得以延續(xù)?；蛐团c表現(xiàn)型基因型是生物的遺傳信息，而表現(xiàn)型是這些遺傳信息在環(huán)境作用下的具體表現(xiàn)。遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)DNA由兩條長鏈螺旋結(jié)構(gòu)組成，包含遺傳信息，指導(dǎo)生物體的生長發(fā)育和遺傳特性。DNA的結(jié)構(gòu)與功能基因是DNA上的特定序列，控制生物性狀的表達(dá)，是遺傳信息的基本單位。基因的定義與作用染色體是細(xì)胞核內(nèi)攜帶遺傳信息的結(jié)構(gòu)，由DNA和蛋白質(zhì)組成，決定生物的遺傳特征。染色體的角色遺傳規(guī)律孟德爾通過豌豆實(shí)驗發(fā)現(xiàn)了遺傳的基本規(guī)律，包括分離定律和獨(dú)立定律，奠定了遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。孟德爾的遺傳定律01染色體在細(xì)胞分裂時的行為解釋了遺傳特征的傳遞，如摩爾根的果蠅實(shí)驗揭示了基因連鎖和重組現(xiàn)象。染色體理論02顯性基因能夠掩蓋隱性基因的表現(xiàn)，例如，正常膚色是顯性，而白化病是隱性遺傳特征?；虻娘@性和隱性03遺傳的分子機(jī)制02DNA的結(jié)構(gòu)與功能DNA分子由兩條長鏈螺旋纏繞而成，這種結(jié)構(gòu)由沃森和克里克提出，是遺傳信息的物理基礎(chǔ)。雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA序列中的三聯(lián)體密碼子決定了氨基酸的排列，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，影響生物的性狀表現(xiàn)。遺傳信息的編碼DNA中的腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對，胞嘧啶（C）與鳥嘌呤（G）配對，確保遺傳信息的準(zhǔn)確復(fù)制。堿基配對規(guī)則010203基因的表達(dá)過程轉(zhuǎn)錄過程在細(xì)胞核內(nèi)，DNA序列被轉(zhuǎn)錄成mRNA，這是基因表達(dá)的第一步，如大腸桿菌的乳糖操縱子。mRNA的加工新合成的mRNA前體經(jīng)過剪接、加帽和加尾等修飾過程，形成成熟的mRNA，例如人類β-珠蛋白基因的剪接。基因的表達(dá)過程mRNA在核糖體上被翻譯成蛋白質(zhì)，這一過程涉及tRNA和氨基酸，如果蠅的同源異形基因的表達(dá)。翻譯過程翻譯后的蛋白質(zhì)可能需要進(jìn)一步的修飾，如磷酸化，然后被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)的特定位置，例如胰島素的分泌過程。蛋白質(zhì)的修飾與運(yùn)輸遺傳信息的傳遞在細(xì)胞分裂前，DNA通過半保留復(fù)制機(jī)制精確復(fù)制，確保遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。DNA復(fù)制過程mRNA攜帶遺傳信息至核糖體，通過tRNA的適配，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，實(shí)現(xiàn)遺傳信息的表達(dá)。翻譯過程DNA序列被轉(zhuǎn)錄成mRNA，這一過程涉及RNA聚合酶識別啟動子并合成相應(yīng)的信使RNA。轉(zhuǎn)錄過程變異的類型與原因03變異的定義基因突變是DNA序列的改變，可由輻射、化學(xué)物質(zhì)等引起，導(dǎo)致生物性狀的變異?；蛲蛔?1染色體畸變包括數(shù)目或結(jié)構(gòu)的改變，如非整倍體或倒位，影響遺傳信息的傳遞。染色體畸變02表觀遺傳變異不改變DNA序列，而是通過DNA甲基化等方式影響基因表達(dá)，導(dǎo)致性狀變化。表觀遺傳變異03可遺傳變異與不可遺傳變異基因突變是可遺傳變異的一種，例如鐮狀細(xì)胞貧血癥，由特定基因突變引起?；蛲蛔?1染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，如唐氏綜合癥，可導(dǎo)致遺傳變異。染色體畸變02環(huán)境因素如輻射或化學(xué)物質(zhì)可引起不可遺傳變異，如皮膚曬傷。環(huán)境因素03表觀遺傳變異，如DNA甲基化，可能影響基因表達(dá)而不改變DNA序列，通常不可遺傳。表觀遺傳變異04變異產(chǎn)生的原因基因突變是DNA序列發(fā)生改變，如鐮狀細(xì)胞貧血癥，由血紅蛋白基因的點(diǎn)突變引起?；蛲蛔?nèi)旧w結(jié)構(gòu)或數(shù)量的改變，如唐氏綜合癥，通常由第21對染色體非整倍體引起。染色體畸變外部環(huán)境如輻射、化學(xué)物質(zhì)可導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變，例如切爾諾貝利核事故后的遺傳影響。環(huán)境因素遺傳與變異的關(guān)系04遺傳與變異的聯(lián)系基因突變是生物變異的主要來源，例如鐮狀細(xì)胞貧血癥就是由于血紅蛋白基因突變導(dǎo)致?；蛲蛔円l(fā)變異遺傳變異是物種進(jìn)化的基礎(chǔ)，例如人類膚色的多樣性就是遺傳變異在不同環(huán)境下的表現(xiàn)。遺傳變異對進(jìn)化的影響自然選擇決定了哪些變異能夠被保留下來，如達(dá)爾文的雀鳥喙型變異適應(yīng)環(huán)境的案例。自然選擇作用于變異自然選擇與適應(yīng)性在自然選擇過程中，適應(yīng)環(huán)境的遺傳特征更可能被保留下來，如長頸鹿的長頸。01適應(yīng)性特征的保留不適應(yīng)環(huán)境的特征會逐漸被淘汰，例如某些動物因無法適應(yīng)氣候變化而滅絕。02非適應(yīng)性特征的淘汰適應(yīng)性輻射是指物種在不同環(huán)境中分化出多種形態(tài)，如達(dá)爾文的雀鳥在加拉帕戈斯群島的多樣化。03適應(yīng)性輻射遺傳多樣性的重要性遺傳多樣性使生物種群能更好地適應(yīng)環(huán)境變化，如抗病蟲害和氣候變化的能力。適應(yīng)環(huán)境變化遺傳變異是物種進(jìn)化的基礎(chǔ)，多樣性越高，物種適應(yīng)新環(huán)境和生存的機(jī)會越大。物種進(jìn)化基礎(chǔ)遺傳多樣性豐富的生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定，能有效抵御外來物種入侵和疾病傳播。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性遺傳學(xué)的應(yīng)用05遺傳工程基因編輯技術(shù)01CRISPR-Cas9技術(shù)允許科學(xué)家精確地修改生物的基因組，用于治療遺傳性疾病。轉(zhuǎn)基因作物02通過將特定基因轉(zhuǎn)入作物中，科學(xué)家創(chuàng)造出抗蟲害、耐藥性更強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因作物?；蛑委?3利用遺傳工程方法，將正?；?qū)牖颊唧w內(nèi)，以治療或改善遺傳性疾病的癥狀。遺傳病的診斷與治療基因檢測技術(shù)通過基因檢測技術(shù)，醫(yī)生可以識別特定的遺傳變異，從而診斷出如囊性纖維化等遺傳疾病。個性化醫(yī)療方案基于遺傳信息，醫(yī)生為患者制定個性化的治療方案，如針對BRCA基因突變的乳腺癌患者提供特定藥物治療。基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，為治療如鐮狀細(xì)胞貧血等遺傳性疾病提供了新的可能性。生物育種技術(shù)利用CRISPR-Cas9等基因編輯工具，科學(xué)家可以精確修改作物基因，培育出抗病蟲害的新品種?；蚓庉嫾夹g(shù)利用分子標(biāo)記技術(shù)，可以快速篩選出具有特定優(yōu)良性狀的植物或動物，加速育種進(jìn)程。分子標(biāo)記輔助選擇通過不同品種間的雜交，結(jié)合各自優(yōu)良性狀，創(chuàng)造出具有更高產(chǎn)量和更好品質(zhì)的作物品種。雜交育種通過將外源基因?qū)肷矬w，轉(zhuǎn)基因技術(shù)能夠賦予生物新的性狀，如抗旱、耐藥等。轉(zhuǎn)基因技術(shù)01020304遺傳學(xué)的倫理問題06遺傳信息的隱私權(quán)為防止遺傳信息被濫用，個人的遺傳數(shù)據(jù)應(yīng)受到嚴(yán)格保護(hù)，如基因檢測結(jié)果不得未經(jīng)授權(quán)公開。個人遺傳數(shù)據(jù)保護(hù)01法律應(yīng)禁止基于遺傳信息的歧視行為，如就業(yè)、保險等領(lǐng)域不得因遺傳傾向而拒絕個人。遺傳歧視的防范02個人應(yīng)有權(quán)決定其遺傳信息是否以及如何被用于研究或醫(yī)療目的，確保信息共享的透明度和控制權(quán)。遺傳信息的共享與控制03基因編輯的倫理爭議基因信息涉及個人隱私，編輯基因可能泄露敏感信息，引發(fā)隱私權(quán)的倫理擔(dān)憂?；蚓庉媽€體隱私的影響01基因編輯技術(shù)可能干預(yù)自然選擇過程，引發(fā)關(guān)于人類是否應(yīng)干預(yù)自然進(jìn)化的倫理討論?；蚓庉嬇c自然選擇的沖突02生殖細(xì)胞基因編輯可能影響后代，倫理上需考慮對未來個體的自主權(quán)和潛在風(fēng)險?；蚓庉嬙谏臣?xì)胞中的應(yīng)用爭議03生物多樣性保護(hù)瀕危物種的保護(hù)生物資源的合理利用生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)管理基因編輯的倫理爭議通過建立自然保護(hù)區(qū)和實(shí)施物種繁育計劃，保護(hù)瀕危動植物，如大熊貓和東北虎?；蚓庉嫾夹g(shù)如CRISPR在保護(hù)生物多樣性中的應(yīng)用引發(fā)倫理爭議，需平衡科學(xué)進(jìn)步與生態(tài)倫理。實(shí)施可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)管理，保護(hù)生物多樣性，如亞馬遜雨林的保護(hù)項目。合理利用生物資源，防止過度開發(fā)導(dǎo)致的生物多樣性喪失，例如可持續(xù)捕撈和森林管理。生物的遺傳和變異(1)

遺傳的基本原理01遺傳的基本原理基因連鎖是指一對基因在染色體上的位置相鄰，當(dāng)一個基因發(fā)生突變時，另一個基因也會受到影響?；蚪粨Q是指在染色體上，兩個基因在復(fù)制過程中發(fā)生位置的互換，從而形成新的基因組合。孟德爾通過對豌豆植物進(jìn)行雜交實(shí)驗，提出了著名的孟德爾遺傳定律。這一定律主要包括分離定律和自由組合定律，分離定律指出，一對性狀的兩個因子在形成配子時會分離，每個配子只攜帶其中一個因子。自由組合定律指出，不同對性狀的因子在形成配子時會自由組合，形成新的基因型。

1.孟德爾遺傳定律2.基因連鎖與交換

變異的原理02變異的原理

1.基因突變基因突變是指基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，包括堿基對的增添、缺失和替換?；蛲蛔兛赡軐?dǎo)致生物體性狀的改變，對生物體的生存和進(jìn)化具有重要影響。

基因重組是指在生殖細(xì)胞形成過程中，基因在染色體上的重新排列和組合?；蛑亟M可以增加生物體的遺傳多樣性，有利于生物體的適應(yīng)和進(jìn)化。

染色體變異是指染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的改變。染色體變異可能導(dǎo)致生物體性狀的改變，對生物體的生存和進(jìn)化具有重要影響。2.基因重組3.染色體變異生物的遺傳和變異(2)

遺傳：生命的傳承01遺傳：生命的傳承

1.遺傳的概念遺傳是指生物體的遺傳信息在親子代之間的傳遞，這些遺傳信息儲存在生物體的染色體上，通過DNA（脫氧核糖核酸）分子來編碼。

2.遺傳的基本規(guī)律孟德爾遺傳規(guī)律：孟德爾通過對豌豆的雜交實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)了基因的分離和自由組合定律，為遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)。變異：生命的多樣性02變異：生命的多樣性

（1）可遺傳變異：由遺傳物質(zhì)改變引起的變異，能夠傳遞給后代。（2）不可遺傳變異：由環(huán)境因素引起的變異，不能傳遞給后代。2.變異的類型生物進(jìn)化：變異為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料，使生物能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。3.變異的意義變異是指生物體在遺傳信息的基礎(chǔ)上，表現(xiàn)出形態(tài)、生理、生化等方面的差異。1.變異的概念

遺傳與變異的關(guān)系03遺傳與變異的關(guān)系

（1）基因突變：基因突變導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變，為生物進(jìn)化提供原材料。（2）自然選擇：在自然選擇的作用下，適應(yīng)環(huán)境的變異得以保留，不適應(yīng)環(huán)境的變異被淘汰，從而推動遺傳信息的傳遞和進(jìn)化。結(jié)論：生物的遺傳和變異是自然界中最為神奇的現(xiàn)象之一，它們共同構(gòu)成了生命的傳承和進(jìn)化，為生物的多樣性提供了保障。深入研究遺傳和變異的機(jī)制，有助于我們更好地理解生命現(xiàn)象，為人類的發(fā)展提供源源不斷的動力。2.變異對遺傳的推動（1）基因型決定表現(xiàn)型：遺傳信息決定了生物體的形態(tài)、生理和生化特征，進(jìn)而影響變異的表現(xiàn)。（2）基因重組：在遺傳過程中，基因通過重組產(chǎn)生新的遺傳組合，為變異提供更多可能性。1.遺傳對變異的制約

生物的遺傳和變異(3)

生物的遺傳01生物的遺傳

生物的遺傳是生物傳遞其特性給后代的過程，這主要通過DNA（脫氧核糖核酸）來實(shí)現(xiàn)。DNA是生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)，它包含了一連串的遺傳信息，決定了生物的所有特性，如顏色、身高、眼睛的形狀等。DNA中的信息通過基因序列的形式存在，這些基因序列在生物繁殖過程中被復(fù)制，從而傳遞給下一代。生物的變異02生物的變異

生物的變異是指生物個體之間或種群之間在形態(tài)、生理和行為等方面的差異。變異可以分為自然變異和人工變異兩種，自然變異是由自然環(huán)境的因素引起的，如物理因素（輻射）、化學(xué)因素（化學(xué)物質(zhì)）和生物因素（病毒、細(xì)菌等）。人工變異則是人類活動引起的，如基因突變、基因轉(zhuǎn)移等。這些變異使得生物能夠適應(yīng)環(huán)境變化，進(jìn)而形成新的物種和種群。遺傳與變異的重要性03遺傳與變異的重要性

遺傳和變異在生物進(jìn)化中扮演著重要角色，生物的遺傳保證了物種的基本特征能夠傳遞給后代，而變異則為生物適應(yīng)環(huán)境變化提供了可能。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時，一些具有有利變異的個體能夠生存并繁殖，這些變異通過遺傳傳遞給下一代，逐漸積累成為新的物種或種群的特征。這就是生物進(jìn)化的基本原理。實(shí)際應(yīng)用與前景04實(shí)際應(yīng)用與前景

生物遺傳和變異的研究不僅在基礎(chǔ)生物學(xué)領(lǐng)域有重要意義，而且在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)上，通過遺傳和變異的原理，我們可以培育出高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物品種。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對遺傳病的研究和對變異的控制可以幫助我們預(yù)防和治療疾病。此外，隨著基因編輯技術(shù)如的發(fā)展，我們對遺傳和變異的操控能力將進(jìn)一步增強(qiáng)，這將為未來的生物科技帶來無限可能?？傊?，生物的遺傳和變異是揭示生命奧秘的關(guān)鍵所在。實(shí)際應(yīng)用與前景

通過研究遺傳和變異，我們可以了解生命的起源、發(fā)展和進(jìn)化，也可以利用這些知識來改善我們的生活。在未來，隨著科技的不斷進(jìn)步，我們對遺傳和變異的理解將更加深入，這將為我們打開一扇通向更廣闊世界的大門。生物的遺傳和變異(4)

遺傳的基本原理01遺傳的基本原理

1.基因的概念

2.遺傳信息的傳遞

3.遺傳的規(guī)律基因是生物體內(nèi)負(fù)責(zé)遺傳信息的基本單位，位于染色體上?；蛲ㄟ^編碼特定的蛋白質(zhì)來控制生物體的各種生理功能。遺傳信息主要通過父母向子代的生殖細(xì)胞傳遞，在人類中，精子和卵細(xì)胞分別攜帶了父親和母親的遺傳信息。這些遺傳信息在受精卵中結(jié)合，形成一個新的個體。遺傳遵循一定的規(guī)律，如孟德爾定律（分離定律和組合定律）和基因連鎖等。這些規(guī)律