基因突变和基因重组(3).ppt

第1节 基因突变和基因重组 必修2 遗传与进化 第5章 基因突变及其他变异 教学目标重点难点问题探讨教学过程知识结构教学反馈课后习题教学参考 教学目标 1了解基因突变的概念、特点和意义。 2了解人工诱变在育种上的应用。 3了解基因重组的概念和意义。 教学重点 1基因突变的概念和特点。 2基因重组的概念。 教学难点 基因突变的概念。 问题探讨 三位同学在抄写英文句子“THE CAT SAT ON THE MAT”（猫坐在草 席上）时，分别抄成了 “THE KAT SAT ON THE MAT” “THE HAT SAT ON THE MAT” “THE CAT ON THE MAT” 讨论：假如在DNA分子的复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子 携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这些变化可能对生物体产生 什么影响？ 答案：1.DNA分子携带的遗传信息发生了改变。 影响：如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变 。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也可能 既无害也无利。 2.因密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。 哼，什么杀虫 药，对付俺老 祖宗还差不多 ！ 过去有效的杀 虫药，为什么现在就 不起作用了呢？ 你们大量使用 杀虫药，我们可是 兵多将广，变异类 型多着呢！ 通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传 吗？为什么？ 不可遗传的变异 太空椒（经过太空遨游，也就是经过 辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显 的优势，果实肥大，把其种下去后结出的 仍是太空椒 可遗传的变异 生殖细胞内的遗传物 质发生了改变，其后 代将继承这种改变。 不可遗传的变 异： 可遗传的变异 ： 由环境不同引起，遗 传物质没有改变，不 能进一步遗传给后代 。 变异的类型 三个来源 基因突变 基因重组 染色体变异 镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧 ，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起 红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏 肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等 症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现 象，引起溶血性贫血甚至造成死亡。 * 缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸缬氨酸谷 氨酸赖氨酸异常 基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症 缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸谷 氨酸赖氨酸正常 血红蛋白分子的部分氨基酸顺序 正常异常 CTT GAA 谷氨酸缬氨酸 DNA mRNA 氨基酸 蛋白质正常 异常 GUA CAT GTA 突变 GAA _原因 _原因 根本 直接 增 添 缺 失 改 变 DNA分子中发生碱基对的 、 和 ， 而引起的 的改变。 增添缺失改变 基因结构 一基因突变的概念 T G T C T A C A G A DNA U G U C U RNA 半胱氨酸 T G C C T A C G G A U G C C U 半胱氨酸 基因突变是否一定会引蛋白质性状的改变？ 同学们可以尝试在缺失和插入状态下蛋白质性状是否一定改变？ (二)基因突变发生的时间？ Why？ 细胞周期中的分裂间期 A.有丝分裂间期 B.减数第一次分裂间期 体细胞 生殖细胞 （但一般不能传给后代） （可以通过受精作用直接传给后代） 3、人类能遗传的基因突变常发生在 A.减数第一次分裂 B.四分体时期 C.减数第一次分裂的间期 D.有丝分裂间期 DNA在进行复制时发生错误或由于某种原因断 裂后进行修复时发生错误。 红花的后代变成了蓝紫色 基因突变的实例 正常山羊有时生下短腿“安康羊 ” 基因突变的实例 * 基因突变的结果： AAaA 一个基因突变后产生的是它的等位基因 （即Aa或aA）。 基因突变 有关基因突变的几个注意点： （1）发生的时间 有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期 （2）基因突变不改变染色体上基因的数量 ， 只改变基因的内部结构，使一个基因变成 它的等位基因（Aa或aA）。 （二）基因突变的外因： 基因突变 （三）基因突变的意义: 基因突变是生物变异的根本原因，为生物的进化提供了 最初的原材料。（思考一下，为什么？） 生物的性状是由基因控制的，新的性状（变异）由新 的基因控制，而新的基因主要来自于基因突变。 1.物理因素：X射线、紫外线、激光等。 2.化学因素：亚硝酸、碱基类似物质。 3.生物因素：病毒和某些细菌。 基因突变 （四）基因突变的特点： 1、生物界中普遍存在普遍性 2、随时发生随机性 3、自然情况下突变的频率很低低频性 4、多数对生物有害多害少利性 5、突变是不定向的不定向性 成功率低,有利个体往往不多 需大量处理材料 人工诱变在育种上的应用 诱变意义:是创造动、植物新品种和微生物新类 型的重要方法 （2 2）优点： 提高突变率，缩短育种周期 大幅度改良某些性状 （3 3）缺点: 物理因素：X射线、射线、紫外线、激光等 化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等 （1）常用的方法： “一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么 造成的？ 1.概念：基因重组是指生物进行有 性生殖的过程中，控制不同性状的基 因的重新组合。 二、基因重组 基因重组能否产生新的基因？ 非同源染色体上的 非等位基因自由组合 A a b B A a B b Ab 和 aB AB 和 ab 2.根本原因 同源染色体上的同源染色体上的 非姐妹染色单体之间的非姐妹染色单体之间的 交叉互换交叉互换 基因重组是通过有性生殖来实现的 基因重组的实例 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 3.基因重组的意义: 基因 突变 定义 原 因 特 点 意义应用 碱基对 增添 缺失 改变 普遍性 随机性 低频性 多害少利性 不定向性 根本 原因 外因 人工诱变育种 知识结构 基 因 重 组 知识结构 定义 原 因 意义 练习题练习题 1、一批萝卜因种在肥沃的土地上而长得非常茂盛，块 根也比普通的萝卜肥大。可知这些萝卜发生的是 ，如将这些萝卜的种子种到一般的土壤中 ，与普通萝卜相比，其性状将。 2、基因突变的原因是： A染色体上的DNA变成了蛋白质 B染色体上的DNA变成了RNA C染色体上的DNA减少了或增多了 D染色体上的DNA结构发生了局部改变 不遗传的变异 和其他一样 D * 3 、诱变育种的特点是 能大幅度改良某些性状 能形成新基因 大多形成新物种 一般对个体生存有利 A B c D 4 、诱变育种所依据的遗传学原理是 A基因自由组合 B基因突变 C染色体变异 D染色体交叉互换 A B 6、基因突变发生在下列哪种细胞中： A.洋葱表皮细胞 B.人的神经细胞 C.根尖生长点 D.人的卵细胞 C 5、基因重组是通过什么过程实现的： A无性生殖 B.基因突变 C.有性生殖 C 课后习题 基础题 1.（1） （2） （3） 2.C 3.B 4.A 拓展题 1. 提示：原理：利用射线（物理因素）损伤细胞内的DNA， 抑制癌细胞的复制，药剂（化学因素）能改变核酸内的碱基， 从而改变癌细胞的特性，都能杀死癌细胞。 副作用：在杀死癌细胞的同时也杀死了体内正常的细胞。 2. 提示：基因突变大部分是有害的，因镰刀型细胞贫血症因 为 供氧能力低，使得疟原虫在体内不能生存，所以有镰刀型 细胞贫血症的人很少患疟疾。某些基因突变对人类是有利的， 而且基因突变出现了新的基因，为生物的进化提供了原材料， 不利变异会慢慢被淘汰，有利变异得到积累而加强，推动生物 的进化。 教学参考 生物的变异的节引言，主要是概述可遗传变异的三个 来源。充分发挥前言的承上启下作用，因为表现型是基因型 与环境条件相互作用的结果，不论是基因型还是环境条件的 改变，都可能引起表现型改变，这就是生物的变异。可用下 表来表示： 教学参考 课文中列举的人类镰刀型细胞贫血症(HbS)是说明碱基置换的实例。此 外，血红蛋白链异常的HbW和HbG两个实例，说明碱基对的增减变化。如 HbW是由于链基因的信息链缺失一个胞嘧啶碱基C，使信使RNA单链上第138 位氨基酸密码改变，导致后面的碱基序列前移一个位点而全部改变(如下表) ；HbG链异常是因为信使RNA第119位脯氨酸密码后面，插入了第117119 位三个氨基酸密码。 认识基因突变的定义之后，应进一步认识到染色体某个座位上基因突 变的结果，必将产生它的等位基因，由于控制同种性状的遗传物质出现新类 型，将导致基因型及其表现型的改变。因此，突变是生物变异的根本来源， 为生物进化提供了丰富的原材料。 基因突变具有普遍性、随机性、稀有性、不定向性和有害性等特点， 尤其是不定向性基因突变可能产生一系列异质的等位基因或非等位基因，这 是生物进化的重要因素之一。 应注意的问题如下： 1基因突变的分类方法有许多种，因为突变的原因、结果、状态、过程 等既有区别又互相联系。课文中提到的自然突变和诱发突变，是按照突变生成 的过程划分的，这种分类仅仅是为进一步描述基因突变的特点而铺垫的两个术 语，因为突变的随机性、稀有性、不定向性、有害性等，主要是自然突变的特 点。 2随机性是指自然突变发生的个体、部位、基因、时间等都是随机 的。教材是通过典型实例来阐明突变的时间和部位是随机的。 3由于同一个基因可以在生物的不同个体上重复发生突变，因此基 因突变有一定的频率。自然突变频率极低，但相当稳定；不同基因的突 变频率，差异很大。诱发突变的频率远远高于自然突变。由于突变频率 低，有时用100万个体或配子中的突变数目来表示突变率。教学时可用下 表中玉米粒色等基因的突变，来说明自然突变率极低的特征。 4突变的有害性是由于该突变严重影响到相应蛋白质的活性甚至使蛋 白质完全失去活性，从而使表现型改变，影响到生物体正常生命活动的进 行。有些突变不影响或基本上不影响蛋白质的活性，不表现出性状变化， 常被称为中