突变和重组.ppt

第4章,生物的变异,表现型基因型环境条件,可遗传的变异,不能遗传的变异,基因突变基因重组染色体变异,来源,（改变）,（改变）,（改变）,变异的概念：生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。,基因型,环境条件,第一节生物变异的来源,一、基因突变,假如在DNA分子复制过程中，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？可能对生物体产生什么影响？,DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于大多数氨基酸有2个以上的遗传密码，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。,一、基因突变的实例,正常型红细胞镰刀型红细胞,镰刀形细胞贫血症,血红蛋白,胰蛋白酶水解,水解得到的肽段相同吗？,胰蛋白酶水解血红蛋白,肽段,正常细胞的血红蛋白镰刀形红细胞血红蛋白,滤纸电泳双向层析图谱,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,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,血红蛋白分子的部分氨基酸顺序,图中哪个氨基酸发生了改变？,思考与讨论（P78）,谷氨酸,缬氨酸,正常,异常,_原因,_原因,镰刀型细胞贫血症是由_引起的一种遗传病，是由于基因的_发生了改变产生的。,病因：,基因突变,分子结构,根本,直接,相应性状的改变,相应蛋白质的改变,相应氨基酸的改变,mRNA分子中的碱基发生变化,DNA分子中的碱基对发生变化,具体变化过程:,镰刀型细胞贫血症能否遗传？怎样遗传？,能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。,a,b,CTTCC,GAAGG,CATCCGTAGG,CTTTCCGAAAGG,CTCCGAGG,替换,增添,缺失,DNA的碱基还有可能发生什么的变化？,基因突变genemutation,DNA分子中，发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。,概念,基因突变发生的时间？,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,中可以发生基因突变,（但一般不能传给后代）,中也可以发生基因突变,（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。,引起基因突变的原因是？,1、二战时，美国在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，导致以后大量畸形胎儿出生，畸形生物出现。,2、苏丹红的致癌原理：苏丹红进入人体后，在过氧化物酶的作用下形成苯和萘环羟基衍生物，进一步生成自由基，自由基可以与DNA、RNA等结合，从而产生致癌作用。,3、乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝细胞的基因，使肝细胞发生变异。肝脏炎症的不断刺激，使肝细胞进一步变异，肝细胞不凋亡，而且不断地再生，就形成了肿瘤。,物理：,受到辐射如：X射线、紫外线、激光等,化学：,能够与DNA分子起作用而改变DNA分子性质的物质，如：亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等,生物：,包括病毒和某些细菌等,二、基因突变的原因,内部因素,复制偶发错误碱基组成改变,外部因素,三、基因突变的特点,从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？,白眼果蝇,白化苗,短腿的安康羊,基因突变的特点：普遍性,白色皮毛牛犊,基因突变的特点,大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。,多数有害性,基因突变的特点,植物的个体发育,发生在个体发育的任何时期，生物体的任何部位。可以发生在细胞内的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。,基因突变具有随机性,基因突变发生在体细胞与生殖细胞，对生物体产生的影响相同吗？,一般不能传给后代（通过营养生殖也可传给后代。）,可以通过受精作用直接传给后代,体细胞,生殖细胞,基因突变的特点,植物的个体发育,基因突变的特点,基因突变具有不定向性,基因突变的特点：可逆性、多方向性,基因突变的特点,基因突变的特点：稀有性,基因突变的特点,自然界的物种中广泛存在,可发生在任何时期,自然界突变率很低：105-10-8,(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利,普遍性:,随机性:,稀有性:,有害性：,多方向性，可逆性Aa1或Aa2,等位基因是如何产生的？,有人认为基因突变率低，大多有害，故认为它不可能为生物进化提供原材料，你认为正确吗？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，对于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。,“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,二、基因重组,1、概念:,在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合.,2、类型:,3、意义:,通过有性生殖实现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.,基因的自由组合:,基因的互换:,例,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的自由组合,同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换.,基因突变和基因重组引起的变异有什么区别?,1基因突变：基因_改变，它_新的基因发生时期：_特点：普遍性、随机性、_、多数有害、多定向、可逆性。2基因重组：控制不同性状的_，_新基因，可形成新的_。发生时期：_特点：_,内部结构,能产生,细胞分裂间期（DNA复制时）,稀有性,基因重新组合,不产生,基因型,有性生殖过程中,非常丰富,是生物变异的根本来源,是生物变异的主要来源,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,长毛立耳短毛折耳,BBEE,bbee,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,问题情景例1：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）两个品系，根据你前面所学的遗传变异基本规律的有关知识，你能否设计一个育种步骤怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？请你写出育种的步骤；用遗传图解表示出育种过程。,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,矮抗矮不抗,ddTt,ddTT,杂交,F3,以下是育种的参考步骤：,育种步骤,让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1；,让F1自交得F2；,选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3；,淘汰F3中的矮秆不抗病个体，选出F3中的矮秆抗锈病小麦再进行自交，再选优，经过几次连续不断的自交和选优。,1、动物杂交育种中纯合子的获得不能通过逐代自交，而应改为测交。2、比植物杂交育种所需年限短。,结合上述几个实例，请总结出杂交育种的的原理、优点和缺点？,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：,杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现分离现象，育种过程缓慢，过程复杂。,杂交自交选优自交,概念：,杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。,2、有没有更好的育种方法可以弥补杂交育种的这些缺陷呢？,一、杂交育种,1、杂交育种不能创造新的基因，并且所需时间要长，你知道在什么情况下能够产生新的基因吗？可以用什么方法处理？,知识归纳总结,问题情景资料分析：我国运用返回式运载卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。请回答：,（1）水稻产生这种变异的来源是_，产生变异的原因是_。,基因突变,各种宇宙射线和失重的作用，使基因的分子结构发生改变。,（2）这种方法育种的优点有_。,能提高突变频率，加速育种进程，并能大幅度改良某些性状,思考与讨论与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？,诱变育种的优点：是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。,是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。,诱变育种的局限性：,二、诱变育种,原理：,基因突变,方法：,物理方法(紫外线、射线、失重等)或化学方法(亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理植株，再选择符合要求的变异类型,优点：,产生新基因和新的性状，能提高变异的频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。,缺点：,应用:,太空辣椒的培育、青霉菌的选育等,微生物的育种方面,诱变育