山东省沂水县高中生物 第五章 基因突变及其他变异 5.1 基因突变、基因重组和染色体变异课件 新人教版必修2.ppt

基因突变 基因重组和染色体变异 2020 4 10 1 基因重组及其意义 2 基因突变的特征和原因 3 染色体结构变异和数目变异 2020 4 10 1 2010 江苏 育种专家在稻田中发现一株十分罕见的 一秆双穗 植株 经鉴定该变异性状是由基因突变引起的 下列叙述正确的是 a 这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的b 该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体c 观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置d 将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系 b 2020 4 10 2 2010 福建 下图为人wnk4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图 已知wnk4基因发生一种突变 导致1169位赖氨酸变为谷氨酸 该基因发生的突变是 2020 4 10 a 处插入碱基对g cb 处碱基对a t替换为g cc 处缺失碱基对a td 处碱基对g c替换为a t 2020 4 10 3 2009 江苏 在细胞分裂过程中出现了甲 乙2种变异 甲图中英文字母表示染色体片段 下列有关叙述正确的是 甲图中发生了染色体结构变异 增加了生物变异的多样性 乙图中出现的这种变异属于染色体变异 甲 乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中 甲 乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验a b c d c 2020 4 10 1 基因突变 概念 dna分子中发生的增添 缺失或替换 而引起的基因结构的改变实例 镰刀型细胞贫血症 基因突变 碱基对 2020 4 10 症状 红细胞呈镰刀状 易破裂 溶血性贫血直接原因 血红蛋白的一条多肽链上一个氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸根本原因 控制血红蛋白合成的dna分子中的一个碱基序列 模板链 由正常的 基因突变 物理因素 化学因素 生物因素 诱发生物发生基因突变的因素 2020 4 10 基因突变 意义 是新基因产生的途径 是生物变异的根本来源 是的原始材料 普遍性 基因突变在生物界中是的举例 果蝇的白眼 人的红绿色盲 水稻的矮秆 棉花的短果枝等 随机性 随机发生在生物个体发育的各个时期 不定向性 可以向不同的方向发生突变 产生一个以上的等位基因 低频性 在自然状态下 基因突变的频率是很低的 特点 普遍存在 生物进化 2020 4 10 2 基因重组 概念 在生物体进行有性生殖过程中 控制不同性状的基因的重新组合 非同源染色体上非等位基因的自由组合同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换 意义 为生物变异提供丰富的来源 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意义 来源 2020 4 10 染色体变异 结构变异 数目变异 3 染色体变异 2020 4 10 缺失 染色体中某一片段的缺失 如猫叫综合征增加 染色体中增加某一片段倒位 染色体某一片段的位置颠倒易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 结构变异 2020 4 10 数目变异 个别染色体的增加或减少 如21三体综合征 多倍体 单倍体 染色体组成倍增加或减少 染色体组 细胞中的一组 它们在形态和功能上各不相同 携带着控制生物生长发育的全部遗传信息二倍体 由受精卵发育而成的个体 体细胞中含有染色体组 几乎全部的动物和过半数以上的高等植物 都是二倍体 非同源染色体 两个 多倍体 单倍体 2020 4 10 概念 由受精卵发育而成的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组实例 如三倍体香蕉 倍体马铃薯 倍体普通小麦 八倍体小黑麦等形成原因 外界条件剧变或内部因素的干扰 使有丝分裂过程中纺锤体的形成受到抑制 导致染色体数目加倍特点 茎秆粗壮 叶片 果实和种子都比较大 糖类和蛋白质等营养物质的含量都增高 但发育延迟 结实率低在育种上的应用 目前最常用而且最有效的方法是用来处理萌发的种子或幼苗 秋水仙素能抑制的形成 多倍体 四 六 秋水仙素 纺锤体 2020 4 10 概念 体细胞中含有本物种 的个体 如蜜蜂中的雄蜂特点 植株弱小 高度不育在育种上的应用 目前常用的方法是花药 花粉 离体培养 在育种中需先经花药离体培养把 花粉 培育成单倍体幼苗 再用秋水仙素处理单倍体幼苗 就可获得纯合子 明显缩短了育种年限 单倍体 配子染色体数目 2020 4 10 4 实验 低温诱导植物染色体数目的变化 1 实验原理 用低温处理植物分生组织细胞 能够抑制纺锤体的形成 以致影响染色体被拉向两极 细胞也不能分裂成两个子细胞 于是 植物细胞染色体数目发生变化 2020 4 10 2 方法步骤 培养根尖 低温诱导 剪取根尖 固定细胞 制作装片 解离 漂洗 染色 制片 观察 先在低倍镜下找到根尖分生区 然后再用高倍镜观察一个细胞中染色体数目 比较不同细胞中的染色体数目 3 结论 低温能诱导植物染色体数目的变化 2020 4 10 1 关于基因突变的理解 基因突变是指dna分子中发生碱基对的增添 缺失或替换 而引起的基因结构的改变 一个碱基对的替换是基因突变 只要是dna分子水平上的变化 1000个碱基对的替换也叫基因突变 2020 4 10 基因突变实际上是染色体一个位点上的基因的脱氧核苷酸的种类 数目或排列顺序发生了变化 例如果蝇的红眼由基因w控制 w变成w以后 红眼变成了白眼 w和w是一对同源染色体同一位点上的基因 又分别控制红眼和白眼这对相对性状 所以是一对等位基因 可见 等位基因是由基因突变产生的 2020 4 10 基因突变是不定向的 以基因a来说 它不但可以突变为a1 而且还可以突变为a2 a3等一系列等位基因 因此 a与a1 a2 a3等构成复等位基因 如人类的abo血型是由ia ib和i三个复等位基因组成的 烟草的自交不亲和基因有15个复等位基因等 2020 4 10 正常型 野生型 可以突变成突变型 突变型也可以突变成正常型 即由一个显性基因a可以突变为隐性基因a 也可由隐性基因a突变为显性基因a 前者叫做正突变 后者叫做反突变 又叫回复突变 自然突变大多为隐性突变 一般正突变率总是大于反突变率 二者相差约1000倍以上 基因突变的可逆性表明 基因突变并不是原有基因的丧失 而是基因的结构或功能发生了变化 2020 4 10 随机性 生物个体的任何部位 只要有dna的复制过程 就有可能发生基因突变 无论是体细胞 如人体生发层细胞基因突变可导致皮肤癌 还是生殖细胞 引起下一代个体发生遗传病 都能发生 2020 4 10 基因突变往往是有害的 有的甚至是致死的 如人类的糖尿病 血友病 色盲 白化病 水稻 玉米的白化苗等 有害的原因是 突变破坏了生物长期进化达成的相对协调和平衡 不利于生长和发育 如绿色植物出现白化突变 决定叶绿素形成的某个基因突变 就是不利的 致死的 但也有少数突变是有利的 如突变产生的植物抗病性 耐旱性 早熟 茎秆坚硬等等 2020 4 10 2 dna中碱基发生的改变是否一定能引起生物性状改变 有些碱基的改变并不引起生物性状的改变 主要有下列四种情况 不具遗传效应的dna片段发生的碱基改变不引起性状变异 2020 4 10 由于多种密码子决定一种氨基酸 当突变后的dna转录成的密码子还是决定同种氨基酸时 这种突变也不会引起生物性状改变 例如 当基因碱基序列从 aaa 突变为 aag 时 信使rna的密码子从 uuu 突变为 uuc 由于uuu和uuc都是苯丙氨酸的密码子 因此此蛋白质的结构没有发生改变 即也没有引起生物性状的改变 2020 4 10 某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的种类或数目 但不影响蛋白质的功能 此类突变也不引起性状的改变 突变成的隐性基因在杂合子中也不会引起性状的改变 例如在豌豆中 高茎 d 对矮茎 d 是显性 若在基因型为dd的受精卵中 有一个d突变为d 则该受精卵的基因型为dd 由于矮茎基因在杂合子内不能表达 矮茎性状也就不能显现出来 有些基因突变可引起生物性状的改变 例如人的镰刀型细胞贫血症 2020 4 10 3 三种可遗传变异的比较 2020 4 10 2020 4 10 4 多倍体与单倍体的比较 2020 4 10 续表 2020 4 10 续表 2020 4 10 5 无子西瓜和无子番茄这种无子性状都能遗传吗 用生长素类似物处理未受粉的番茄雌蕊柱头就可获得无子番茄 因此这种 无子 性状是由生长素类似物的作用引起的 没有改变番茄体内的遗传物质 是不可遗传的 即让结无子番茄的植株进行有性生殖 所结番茄为有子番茄 或让结无子番茄的植株进行无性繁殖 产生的植株如不用生长素类似物处理雌蕊柱头还是结有子番茄 2020 4 10 无子西瓜的产生是由于结无子西瓜的植株是三倍体植株 与普通西瓜相比 它的染色体组多了一个 在产生配子时 由于同源染色体联会发生紊乱不能生成正常的配子 不能正常受精 也就没有种子 因此这种 无子 性状是由染色体变异引起的 属于可遗传的变异 无子 性状可遗传 即用结无子西瓜的植株进行无性生殖 产生的子代植株所结西瓜还是无子的 但无子西瓜的种子不能通过三倍体无子西瓜植株的有性生殖获得 2020 4 10 6 在无子西瓜培育中 二倍体起什么作用 在无子西瓜的培育过程中 用四倍体的西瓜为母本 二倍体的西瓜为父本 这样的组合可得到三倍体的西瓜种子 为什么不用反交组合 二倍体雌 四倍体雄 得到三倍体的西瓜种子呢 三倍体无子西瓜的整个培育过程需两年时间 二倍体共用了三次 其作用不同 第一是作为诱导出四倍体的材料 将二倍体西瓜的幼苗用秋水仙素处理 使其染色体数目加倍 从而使它成为四倍体 2020 4 10 第二是作为父本提供配子 第一年收获的三倍体种子是以四倍体作母本 二倍体作父本在四倍体植株上结成的 第三是提供花粉 刺激子房发育 第二年的三倍体植株由于染色体联会紊乱 不能形成正常的生殖细胞 因而所授予的二倍体的成熟花粉中的精子不能进行受精 但其花粉中含有催化 色氨酸 产生生长素的酶 这样花粉刺激子房合成大量生长素 而这些生长素能促进子房发育成果实 2020 4 10 四倍体植物属于多倍体 种子较大 把它作为