基因突变与基因重组

生物第一轮复习,第1节基因突变和基因重组,第5章基因突变及其他变异,多么怪异的生命,表现型,基因型,+环境条件,不能遗传的变异（如：晒黑的脸色）,（改变）,可遗传的变异（如：色盲）,来源,基因突变,染色体变异,基因重组,诱因,（改变）,（改变）,思考：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？,(一)、基因突变的实例,积极思维：,镰刀型细胞贫血症的病因是什么?,圆饼型的红细胞,镰刀状的红细胞,实例：镰刀型细胞贫血症,脯氨酸谷氨酸谷氨酸,脯氨酸缬氨酸谷氨酸,正常,病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？,镰刀型细胞贫血症的病因分析：,异常,谷氨酸,缬氨酸,正常,异常,直接原因,根本原因,镰刀型细胞贫血症是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。,病因：,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:,这种变化可否遗传?如何遗传？,可以遗传,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,并将突变基因传给下一代.,(二)、基因突变的方式,缺失,（正常）,替换,增添,指发生在基因水平上的变异,是由于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。,（三）、基因突变的概念:,（四）、基因突变发生的时期？,细胞分裂的分裂间期。,A.有丝分裂间期,B.减数第一次分裂间期,（但一般不能传给后代）,（可以通过受精作用直接传给后代）,请思考：,由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？,基因突变都会遗传给后代吗？取决于？,不一定。一般情况下，只有发生在生殖细胞的基因突变才能遗传给下一代。,(五)、基因突变的原因和特点,物理因素：,化学因素：,病毒因素：,紫外线,X射线,其它各种辐射,亚硝酸碱基类似物苯环类似物,致癌物质有：亚硝酸胺，石棉，3,4-苯并芘，黄曲霉素，苯，甲苯，二甲苯，甲醛，苏丹红，丙烯酰胺，孔雀石绿、萘、铅，硫酸钴，硝基苯，硝基甲烷等。,复制偶发错误碱基组成改变,内部因素：,外部因素,1、引起基因突变的因素,引起突变的原因-人类史上的灾难,一九四五年八月六日，美国为迫使日本迅速投降，在日本广岛投掷了人类史上第一颗原子弹。当场炸死七万余人，负伤失踪者五万余人。八月九日，美国又在日本长崎投下第二颗原子弹，造成九万五千人伤亡。原子弹迅速结束了第二次世界大战，也拉开了人类核灾难的序幕。当地居民长期受到辐射远期效应的影响，肿瘤、白血病的发病率明显增高，对人们的健康和生存造成很大威胁。,战争与生态破坏,引起突变的原因-人类史上的灾难,一九八六年四月二十六日凌晨，前苏联乌克兰境内切尔诺贝利核电站发生大爆炸。前后已有近万人死于这起事故，数十万人受到辐射伤害。造成直接经济损失数十亿美元，间接经济损失数千亿美元。其后患将会影响人类一百年，是已知的世界最大核事故。这次事故在世界上造成的巨大影响，使各国重新考虑核能的安全性并加强了这方面的国际合作。,A.自然突变:自然发生的突变,B.诱发突变:在人为条件下发生的突变,如:正常绵羊突变产生短腿安康羊,如:中子照射不抗锈病的燕麦种子,变成抗锈病个体,2、基因突变的种类：,正常绵羊和短腿安康羊（中）,白化病患儿,太空南瓜,太空南瓜王,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。,神奇的太空育种(八两),普通青椒,3、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,你认为突变有什么特点？,常见突变性状：,一在生物界普遍存在；,讨论与思考,以植物的个体发育为例：,基因突变发生的时期与突变性状在生物体的表现部位及范围大小有没有关系？,有什么关系？,突变发生的时间越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。,基因突变发生在生物个体发育的什么时期？哪些细胞能发生基因突变？,任何时期,分裂间期的细胞,有,二、在生物体内随机发生；,三、基因突变是不定向的,经诱变处理的紫色种子产生的子代种子,经诱变处理的黑色家鼠产生的子代,显性突变,隐性突变,小资料,四、自然突变率低；,白化苗,五、大多数突变是有害的,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。,普遍性:自然界的物种中广泛存在随机性:可发生在任何时期稀有性:自然界突变率很低：105-10-8害多利少性:多数有害,少数有利。(打破对环境的适应性)不定向性,3、基因突变的特点：,基因突变的结果是产生了一个新的基因，该基因与原基因是什么关系？染色体上基因的数量发生改变了吗？,思考：,等位基因,没有,思考：,生物体内发生的基因突变是否都能引起生物表现型的变化？为什么？,不一定。一种氨基酸可以由多种密码子决定，当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变。突变成隐性基因在杂合子中不引起性状的改变,(六)、基因突变的意义：,是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物的进化的原材料。,对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但一个物种是由很多个体组成，且经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的意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。,打破对环境的适应性,产生新基因,引发生物变异,为进化提供原始材料,思考：,既然自然状态下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料呢？,化学因素：有亚硝酸、硫酸二乙酯等。,（1）人工诱导基因突变常用方法：,物理因素：包括X射线、紫外线、激光等；,生物因素：病毒、细菌等。,（七）、人工诱变在育种上的应用,（4）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（举例）,（七）、人工诱变在育种上的应用,成功率低,有利变异个体往往不多，处理的材料量大（育种规模大）诱变的各种因素都是致癌因素，如有泄漏将造成人体伤害或环境污染,（2）优点：,（3）缺点:,据报载：十几年来，我国从航天搭载的60多种、500多个品种的植物种子中，筛选培育出了多个在农业生产上发挥作用的新品种。据不完全统计，空间诱变育成的高产、优质新品种（品系），在全国种植的面积已超过100万亩。与此同时太空动物的培育也取得了初步的成效。,2、关于基因突变的下列叙述中，错误的是（）A基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变B基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的C基因突变可以在一定的外界环境条件或者生物内部因素的作用下引起D基因突变的突变率是很低的，并且都是有害的,跟踪训练,D,3、基因A与a1、a2、a3之间的关系如图，该图不能表明的是（）A基因突变是不定向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,跟踪训练,D,“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重新组合.,2、类型:,基因的自由组合:,基因的互换:,非同源染色体上的非等位基因的自由组合（减数第一次分裂后期）,同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换（减数第一次分裂前期形成四分体的过程中）,P,X,黄色圆粒,绿色皱粒,黄色圆粒,F1,F2,黄色圆粒,绿色圆粒,黄色皱粒,绿色皱粒,非同源染色体上的非等位基因自由组合,一种具有20对等位基因（这20对等位基因分别位于20对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出现的表现型就有种。,A,a,b,B,A,a,B,b,Ab和aB,AB和ab,220=1048576,同源染色体之间交换示意图,同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换,A,a,b,B,A,a,B,b,同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换,A,a,b,B,A,a,B,b,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.,基因重组能否产生新的基因？,3、基因重组的意义,为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物变异的主要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十分重要的意义,优点：使不同个体的优良性状集中到一个个体上。,缺点：育种年限长。,4、应用：杂交育种:,基因突变和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、不定向性。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）,突变率低,基因重新组合,不产生,基因型,有性生殖过程中(减数分裂),非常丰富,小结：基因突变与基因重组的比较,碱基对增添|缺失|替换引起基因结构变化，,产生新基因,不产生新基因，产生新基因型,生物变异的根本来源，为生物的进化提供原始材料,有性生殖中，控制不同性状的基因重新组合的过程,普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性。,非常丰富,自发突变、诱发突变,细胞分裂间期，DNA复制过程中,减数第一次分裂前、后期,生物变异的来源之一，对生物的进化有重要意义。,非同源染色体自由组合|交叉互换,总结：对比基因突变与基因重组：,总结：对比基因突变与基因重组：,1、下面叙述的变异现象，可遗传的是A由于水肥充足而造成的小麦粒大粒多性状B果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状C用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无子D开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花,D,精典例题,2、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3、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,D,D,4、人类能遗传给后代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,C,5.诱发突变与自然突变相比，正确的是A都是有利的B都是定向的C都是隐性突变D诱发突变率高,D,6.大丽花的红色(C)对白色(c)为显性，一株杂合的大丽花植株有许多分枝，盛开众多红色花朵，其中有一朵花半边红色半边白色，这可能是哪个部位的C基因突变为c造成的？,A、幼苗的体细胞B、早期叶芽的体细胞C、花芽分化时的细胞D、杂合植株产生的性细胞,C,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,3、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,A,4、上眼睑下垂是一种显性遗传病,某一男性患者,其父母正常，请判断这人性状最可能是A.伴性遗传B.常染色体遗传C.基因突变D.基因重组,C,5.如果将一个镰刀型细胞贫血症的患者血液,输给一个血型相同的正常人,将使正常人,B,A、基因产生突变,使此人患病B、无基因突变,性状不遗传给此人C、基因重组,将病遗传给此人D、无基因突变,此人无病,其后代患病,7、生物界是千姿百态，多种多样的，这都要建立在生物丰富变异的基础上。生物丰富的变异主要来源于A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.环境变化,A,6、若一对夫妇所生育子女中，性状差异