基因突变和基因重组(15).ppt

第四节 生物的变异 不遗传的变异 可遗传的变异 基因突变 基因重组 染色体变异 变异的类型 复习: 1、基因的定义,基因的基本单位 2、遗传信息 3、基因、蛋白质、性状的关系 4、基因控制蛋白质合成的过程 5、蛋白质分子结构多样性的原因 一、基因突变 1、镰刀型细胞贫血症： 思考两个问题： （1）正常人和镰刀型细胞贫血症病人的红细胞为什么不一样？ （2）镰刀型细胞贫血症的直接原因和根本原因分别是什么？ 镰刀型贫血症:一种异常血红蛋白病 ，一旦缺氧，患者红细胞变成镰刀型 ，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，引起严重贫血而造成死亡。 谷氨酸 正常血红蛋白 缬氨酸 异常血红蛋白 574（573+1） 两面凹的圆饼状性状 缬氨酸谷氨酸 CT T G A A DNA G A A RNA 正常蛋白质蛋白质 翻 译 体 现 CA T G T A G U A 异常蛋白质 镰刀型细胞 基因突变 转 录 DNA的碱基对发生了改变 1）直接原因：血红蛋白分子的多肽链上， 一个谷氨酸被一个缬氨酸替换。 2）根本原因：控制血红蛋白分子的DNA的 碱基序列发生了改变， 变成了 。 C T T G A A C A T G T A （单个碱基替换） 2. 基因突变的实质 碱基对的增添、缺失 DNATAC CAT TAG GAT CCC ATT mRNAAUG GUA AUC CUA GGG UAA 起始 密码 缬氨 酸 异亮 氨酸 亮氨 酸 甘氨 酸 终止 密码 DNATAC CCA TTA GGA TCC CAT T mRNAAUG GGA AAU CCU AGG GUA 起始 密码 甘氨 酸 天冬 氨酸 脯氨 酸 精氨 酸 缬氨 酸 DNATAC CAT AGG ATC CCA TT mRNAAUG GUA UCC UAG GGU 起始 密码 缬氨 酸 丝氨 酸 终止 密码 插入C 丢失T 3、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 (一般地，基 因突变后变成其等位基因) 4、基因突变的时间: DNA复制时 有丝分裂间期(体细胞突变) 减间期(生殖细胞突变) 5、基因突变的原因： 外因：一定的环境条件（生物因素、物理因素、 或化学因素） 内因：DNA复制过程中，基因内部脱氧核苷酸的 种类、数量或排列顺序发生局部的改变，从而改 变了遗传信息 6、基因突变的结果： 对基因的影响：往往产生与之对应的等位基因。 对性状的影响：往往产生与之对应的性状（通常 会引起一定的表现型变化） （1）具普遍性 人的白化病、色盲、糖尿病；果 蝇的白眼、残翅；安康羊的短腿 ；家鸽羽毛的灰红色；玉米的白 化苗；水稻的矮秆、糯性；棉花 的短果枝等) 7、基因突变的特点： （2）随机发生的 -个体发育的任何时期和部位 迟表现突变的部分少，如叶芽突变 枝条各部分；花芽突变仅花部分) 体细胞突变植物营养繁殖子代； 生殖细胞突变受精作用子代 （3）自然状态下，基因突变频率低 （4）多数是有害的 产生新基因破坏生物与环境之间的 协调关系 （5）不定向的 产生一个以上的等位基因 如AY小鼠A+a。 某自花传粉植物连续几代开红 花，一次开出一朵白花，白花 的后代全开白花，其原因是 A基因突变 B基因重组 C基因分离 D环境影响 在正常的绵羊群中，偶然发现一只短腿的绵羊 。通过对短腿绵羊后代进行定向的多项选育， 人们获得了短腿绵羊的新品种。这一短腿性状 出现的原因 A、基因突变 B、基因分离 C、基因互换 D、基因重组 基因A与a1、a2、a3之间 的关系如图6-3，该图不 能表明的是 A、基因突变是不定向的 B、等位基因的出现是基因突变的结果 C、正常基因与致病基因可以通过突变而转化 D、这些基因的转化遵循自由组合定律 A a1 a3 a2 思考:显性突变和隐性 突变的区别? 8、基因突变的意义： 生物变异的根本来源， 为生物进化提供了最初的原始材料。 9、基因突变的种类： 自然突变 诱发突变 在第二次世界大战临近结束的1945年8 月，美国先后向日本广岛和长崎投下了两 颗原子弹，造成约10.6万人死亡，约13万 人受伤。当时缪勒就指出：原子弹爆炸产 生的放射性污染将给广岛和长崎幸存居民 的后代带来难以预料的影响。缪勒不幸言 中了。在战后的20多年里，广岛和长崎先 后出生了数以百计死胎和智障、肢体畸型 的新生儿。 10、人工诱变在育种上的应用： 优点：提高突变率，加速育种进程,大幅度改良生物性状。 缺点：处理的材料量大（育种规模大） 概念:指利用物理因素(如X射线、射线、紫外线、激 光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生 物，使生物发生基因突变 例： 1、用辐射方法培育“黑农五号”大豆品种 2、用X射线、紫外线照射等方法培育高产青霉菌株 3、太空椒 二、基因重组 在生物体有性生殖过程中,控制 不同性状的基因的重新组合。 1、基因重组的三种类型: (1) 生物体进行有性生殖的过程中(减数分 裂第一次分裂后期),控制不同性状的基因的 重新组合. 减数第一次 分裂间期 Y y R r 减数第一 次分裂 Y Y R R y y r r Y Y R R r r y y 减数第二 次分裂 Y R Y R 减数第二 次分裂 y r y r 减数 第一 次 分裂 Y Y r r y y R R y R y R 减数 第二 次 分裂 Y r Y r 减数 第二 次 分裂 B v B V V b b v B VV b v b v B (2)减数第一次分裂前期,四分体时,一对同源 染色体的非姐妹染色单体上的等位基因随 非姐妹染色单体的交叉而互换,导致染色单 体上的非等位基因重组. da B da b 甲细菌 A B D A B D 乙细菌 提取 da b B 剪切 分离 da 粘接 剪切 新 细 菌 da B (3)重组DNA技术(基因工程:培养抗虫棉) 2、基因重组的意义: 通过有性生殖过程实现的基因重组， 为生物变异供了极其丰富的来源，这 是形成生物多样性的重要原因之一， 对于生物进化具有重要的意义。如 “ 一母生九子，九子各不同”的主要原因 基因重组 基因突变和基因重组的比较 基因突变:基因的分子结构发生了改变,产生了 新的基因,出现了新的性状. 基因重组:基因的重新组合,产生的新的基因型 ,使之性状重新组合. 一对夫妇所生子女中，性状上 差异较多，这种变异主要来自 A基因重组 B基因突变 C环境影响 D基因分离 1.用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突 变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用 A有丝分裂间期 B有丝分裂全过程 C受精作用过程 D减数分裂第一次分裂间期 2.下面不容易发生基因突变的细胞是 A.神经细胞 B.正在无丝分裂的细胞 C.蛙的原肠胚细胞 D.正在进行减数分裂的精原细胞 3.下列关于变异的叙述中 ，正确的是 A.生物所发生的基因突变一般是有害的，因此基因突变 不利于生物的进化 B.基因重组只能产生的新基因型，而不能产生新的基 因，基因突变才能产生新的基因 C.生物变异的主要来源是基因重组 D.人为改变环境条件，可以促进生物产生变异，但这种 变异都是不能遗传的 再见 (1)从细胞的结构看，细菌属于 生物。 (2)图中剪切DNA的“剪刀”和粘接DNA的“胶水”，其 实是两种不同的酶，它们都只能在DNA的一定位 置进行剪切和粘接，说明它们具有 的特点。 (3)新细菌与甲、乙细菌都不同，从变异来源看，这 是人工条件下的一种 。 (4)在甲细菌的DNA分子中，剪切掉b基因，粘接上B 基因后，并不影响a、d的功能，说明 。 (5)不同种生物之间基因移植成功，说明生物共用一 套 ，而且发挥作用的机制相同。遗传密