基因突变和基因重组(2)(2).ppt

龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞，这说明生物具有_的现象。,遗传,一母生九仔，连母十个样，这说明生物具有_的现象。,变异,生物界中的变异现象,什么叫“生物的变异”？,生物体亲代与子代之间以及子代个体之间性状的差异性。,变异能否遗传？,想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？这种变异性状能遗传给子代吗？为什么?,分析：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。,红花的后代变成了蓝紫色,上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？,遗传物质发生了改变。,蓝紫色花的后代仍是蓝紫色,（不可遗传的变异）,（改变）,（改变）,（改变）,判断：仅环境因素引起的变异一定不能遗传。,（遗传物质未发生改变）,（遗传物质改变）,（可遗传的变异）,变异的类型,遗传的变异：,不遗传的变异：,基因突变,染色体变异,基因重组,仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。,由于生殖细胞中遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变,生物变异的类型,可遗传变异的三个来源,三位同学在抄写英语句子“THECATSATONTHEMAT(猫坐在草席上)”时，分别抄成了以下的句子：THEKATSATONTHEMATTHECATONTHEMATTHEFATCATSATONTHEMAT与原来的句子相比较，意思发生了什么变化呢？假如在DNA分子的复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子所携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这样的变化可能对生物体产生什么影响？,问题探讨,DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于遗传密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。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，也有可能既无害也无利。,我帅呆！,哼,一、基因突变,镰刀型细胞贫血症,（一）基因突变的实例,资料：1910年，一个黑人青年到医院看病，检查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰刀型细胞贫血症。这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。,正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。,探究正常血红蛋白究竟出了什么问题？,谷氨酸,缬氨酸,DNA,mRNA,氨基酸,蛋白质,正常,异常,_原因,镰刀型细胞贫血症是由引起的一种遗传病。,病因：,DNA分子中碱基对替换,根本,探究第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？,直接原因,决定,谷氨酸缬氨酸,替换,增添,缺失,DNA片段,碱基对的增添、缺失或替换，改变了基因的结构。,探究DNA分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？,1、概念：DNA分子中发生碱基对的_、_和_，而引起的_的改变。,增添,缺失,替换,基因结构,（二）基因突变的概念,基因突变若发生在配子中（减数分裂时产生）将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞（有丝分裂），一般不能遗传。有些植物体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖传递。人体某些体细胞的基因（原癌基因和抑癌基因）突变，有可能发展成癌细胞。,思考：3、突变后的基因会遗传给后代么？,（三）基因突变的原因,（内因）：自然条件下DNA偶尔复制错误例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。,提高突变频率,X射线、激光等,亚硝酸、碱基类似物等,病毒、某些细菌等,（外因）：,夏季涂抹防晒霜青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）,物理因素,物理因素,化学因素,少吃烧烤和油炸食品,化学因素,分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突变的可能，从而防止细胞癌变？,接种乙肝疫苗,生物因素,有丝分裂的间期减数第一次分裂间期,DNA复制时期,（四）基因突变的时间,遗传信息改变,DNA,DNA,差错,内因：,碱基变化,外因：,物理因素,化学因素,生物因素,脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变,碱基对的替换、增添、缺失,基因结构发生改变,产生等位基因（A1a1、a2）,复制,引起,基因突变的类型,1、按来源分自然突变与诱发突变,2、按突变后对生物个体的影响分为有利突变与有害突变，对生物体而言，多数为有害突变。,3、按表现条件分显性突变和隐性突变,一个基因突变后产生的是它的等位基因,基因突变,（五）基因突变的特点,细菌无抗药性抗药性棉花正常枝短果枝果蝇红眼白眼长翅残翅家鸽羽毛白色灰红色人正常色觉色盲正常肤色白化病,常见突变性状：,一、在生物界普遍存在普遍性,玉米白化苗,人类多指,探究基因突变有何特点？,短腿安康羊（中）,基因突变发生在生物个体发育的什么时期？,任何时期,二、在生物个体发育的如何时期发生随机性,花芽在分化时发生基因突变,小资料,三、突变率低低频性,自然状态下，基因突变的频率是很低的。,白化苗,四、大多数突变是有害的多害性,白化病,为什么呢？,任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境取得了高度的协调。,基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？,有害的基因突变,畸形的雏鸭,人类的多指,人类的并指,镰刀形红细胞,高产大豆高产青霉菌株,有利的基因突变,有利的基因突变,经诱变处理的紫色种子产生的子代种子,基因突变还有何特点？,灰老鼠,黑老鼠,黄老鼠,五、基因突变是不定向的不定向性性,基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料.,（六）基因突变的意义,指基因结构的改变，包括DNA中碱基对的增添、缺失和改变。,概念：,普遍性随机性低频率性多害性不定向性,3.特点：,2.原因：,4.意义：,新基因产生的途径生物变异的根本来源为生物进化提供原始材料,基因突变回顾,（1）外因（2）内因,原理：,基因突变,方法：,优点：,缺点：,应用:,太空辣椒的培育、青霉菌的选育等,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）处理生物，使生物发生基因突变。,七、人工诱变在育种上的应用,提高突变率，缩短育种周期,大幅度改良某些性状,成功率低,有利个体往往不多需大量处理材料,拓展视野：,太空育种,利用太空中的高真空、微重力、强辐射等的作用，来诱导基因突变而培养新品种的诱变育种方法。,这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。,医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。,诱变育种的应用,“一母生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的?,基因重组,批判性思维,有人认为，自然条件下基因突变率很多低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？,这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。,（P82）,DNA,异亮氨酸,精氨酸,异亮氨酸,mRNA,精氨酸,探究碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？,正常,mRNA,DNA,mRNA,DNA,氨基酸,氨基酸,异亮氨酸,精氨酸,苏氨酸,丙氨酸,碱基对缺失,1、概念：DNA分子中发生碱基对的_、_和_，而引起的_的改变。,增添,缺失,替换,基因结构,（二）基因突变的概念,思考：1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？,碱基对的替换2、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？一种氨基酸可能有几种密码子显性纯合子突变成杂合子（AAAa）,（五）基因突变的应用,人工诱变育种原理:运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获得优良品种.实例:“黑农五号”大豆、高产青霉菌株太空椒、太空南瓜,优点：提高突变率，缩短育种年限，大幅度改良性状，为人类选育出优良的生物品种缺点：有利变异少，要处理大量的实验材料，具有盲目性,“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？,二、基因重组,子二代为什么会出现新的表现型呢？,为什么控制不同性状的基因会重新组合呢？,2类型:,基因的自由组合:非同源染色体上的非等位基因的组合.,基因的互换:同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.,减数第一次分裂后期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,（二）基因重组发生时期,减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换,2类型:,基因的自由组合:非同源染色体上的非等位基因的组合.,基因的互换:同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.,重组DNA技术：通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，在生物体外重组，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。,3、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。,3.基因重组的特点,1、变异概率高，几乎100%2、只有通过有性生殖过程才能实现的。,意义,基因重组中有无新的基因产生？有无新的基因型和表现型形成？,是生物变异的来源之一，是生物多样性的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。,思考,4.基因重组的意义,4、在育种上的应用：杂交育种,原理：,基因重组,方法：,优点：,使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。,缺点：,育种所需时间较长（自交选择需五-六代,甚至十几代)。,举例：,用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦,小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,例如：,以下是杂交的育种参考方案：,高抗矮不抗,高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗高不抗矮抗矮不抗,ddTT,杂交,F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种一般需要几代？,连续自交，直至不出现性状分离为止。,5-6代,4、在育种上的应用：杂交育种,原理：,基因重组,方法：,优点：,使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。,缺点：,育种所需时间较长（自交选择需五-六代,甚至十几代)。,举例：,用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦,试一试：动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,长立长折短立短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F3,长折,短折,思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？,3代,1、生物变异的根本来源是A基因重组B染色体数目变异C染色体结构变异D基因突变2、基因重组发生在A减数分裂形成配子的过程中B受精作用形成受精卵的过程中C有丝分裂形成子细胞的过程中D通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中,D,A,基因的分子结构发生改变,不同基因的重新组合,细胞分裂间期由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、缺失或增添,减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换；减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合,外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。,有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。,新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料,是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要的意义,突变频率低，但普遍存在,有性生殖中非常普遍,产生了新基因，出现了新性状,不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合,不同生物的可遗传变异来源：,病毒,基因突变,原核生物,基因突变,真核生物,基因突变、基因重组、染色体变异,思维拓展,课堂练习,1.下列现象中属于可遗传的变异的是A、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足B、人由于晒太阳皮肤变黑C、无籽番茄没有种子D、人类的色盲病,2、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为A只相差一个氨基酸，其他顺序不变B长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变C长度不变，但顺序改变DA、B都有可能3、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则A.不能转录B.不能翻译C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变,5.下列有关基因