第1节 基因突变和基因重组PPT幻灯片

第一节、基因突变和基因重组,教学重点,1.镰刀型贫血症形成的原因,2.基因突变的原因及其特点,3.基因突变和基因重组的区别及其意义,第一节、基因突变和基因重组,一、基因突变,二、基因重组,课堂练习,问题探讨,有性生殖的生物在通过减数分裂形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质是遗传物质DNA的复制。能保证DNA复制的准确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。,碱基互补配对原则,假如在DNA分子的复制过程中，碱基互补配对发生了错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这些变化可能对生物体产生什么影响？,可能发生基因突变，使生物产生可遗传的变异。,返回,正常圆饼状,镰刀型细胞贫血症镰刀状,缬组亮苏脯谷谷赖,缬组亮苏脯缬谷赖,一、基因突变,镰刀型贫血症,（一）基因突变的实例,人的红细胞的主要成分是血红蛋白，共含有4条肽链。镰刀型贫血症的直接原因是血红蛋白链上第六位的谷氨酸被缬氨酸所取代，那么它的根本原因是什么？,DNA,mRNA,氨基酸序列,蛋白质,正常,谷氨酸,G_A,A,镰刀型贫血症,缬氨酸,G_A,U,T,A,镰刀型贫血症的原因,镰刀型贫血症的直接原因是血红蛋白分子中的谷氨酸被缬氨酸所取代，根本原因是控制血红蛋白合成的基因突变CTTCAT,突变,控制血红蛋白合成的基因中的一个碱基T被A替换后，导致性状的改变（出现镰刀型贫血症），那么是不是基因中所有的碱基的改变都会导致性状的改变呢？,例某基因片段的模板链的碱基序列是TGC，其中的C被G取代成为TGG后，该基因所控制合成的蛋白质的结构发生了改变没有？,基因中某一个碱基的替换，一定会使基因的遗传信息发生改变，但生物体的性状不一定发生改变。,那么基因中的碱基增添或缺失又会怎样？,（都是苏氨酸）,思考与讨论,例：某DNA的模板链末端的碱基序列是ACGTCAATCC，若复制时第一个碱基“A”丢失或增加一个“A”，其指导合成的蛋白质会怎样呢？,正常DNAACGTCAATCC,肽链,mRNA,UGCAGUUAGG,半胱氨酸,丝氨酸,终止,丢失一个“A”CGTCAATCC,肽链,mRNA,GCAGUUAGG,丙氨酸,缬氨酸,精氨酸,增加一个AAACGTCAATCC,肽链,mRNA,UUGCAGUUAGG,亮氨酸,谷氨酰胺,概念：,DNA分子中发生碱基对的改变(替换、置换)、增添和缺失，引起基因结构的改变，称基因突变。,细胞学基础：,分裂间期，DNA复制发生差错。,产生新的等位基因，形成新的性状。,结果：,亮氨酸,结论：DNA分子结构的改变只有发生在基因的片段，才会引起基因突变。,问题：DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变一定会引起基因突变吗？,基因突变发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在体细胞中，一般不会遗传，但植物可通过无性繁殖传递，人体某些体细胞的基因突变，有可能导致癌变。,（二）、基因突变的概念：,碱基的改变,碱基的缺失,碱基的增添,基因突变是指基因中碱基对的，而引起的改变。,改变、缺失、增添,基因结构,（三）基因突变的原因,外来因素,物理因素：（各种辐射）损伤细胞内的DNA。,基因突变,化学因素：（亚硝酸、碱基类似物）改变核酸中的碱基。,生物因素：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。,生物内部因素：使DNA复制发生差错，导致DNA的碱基组成发生改变。,（四）基因突变的特点,1.普遍性,2.随机性,生物个体发育的任何时期。,可以发生在细胞内的不同DNA分上，或同一DNA分子的不同部位上。,诱发突变因素多、又能自发突变，所以所有的生物都有突变发生的可能。,体细胞的基因突变生殖细胞的基因突变,遗传给后代,不遗传给后代,（广泛性）,基因突变的结果：,产生它的等位基因,5.低频率性（突变率低，生殖细胞的突变频率为10-510-8）。,6.多害少利性,3.不定向性（多方向性，产生一个以上的等位基因）。,4.可逆性,A,a1,a2,a3,a5,a7,a8,a6,a4,基因突变多数是有害的。,（五）基因突变的意义,突变有有害突变、也有有利突变、还有既无害也无益的突变，具有随机的不定向性、突变频率低和普遍性等特点。,意义,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）人工诱变在育种上的应用：,人工诱变：人为的条件发生基因突变。,方法：,物理因素:射线紫外线激光等。,化学因素:亚硝酸硫酸二乙酯等。,优点：,缺点：,有利的个体不多，需大量处理材料，增加育种难度。,黑珍珠玉米,黑珍珠玉米：是广东省农科院蔬菜研究所最新育成的玉米新品种，黑珍珠黑糯玉米其籽粒黑色，皮薄，适口性好，糯甜香软，营养丰富，与一般的白糯玉米比较，含有更丰富的蛋白质和维生素，具有抗衰老的功效，是理想的保健食品。,1987年7月，中国首次将大麦、青椒、萝卜等纯系种子和大蒜无性系种子放入卫星中搭载。当这些种子返回地面后，有关人员立即进行了种植实验。不久，奇迹真的发生了。经空间搭载的萝卜种子幼苗茁壮，叶片上没有一个虫眼。有人甚至将害虫捉来放到叶片上，虫子掉头就跑。而地面对照组的幼苗，则是虫眼密布。看来，“太空旅行”后的萝卜种子有抗虫特征。更为奇妙的是，经空间处理后的大蒜种子生长时假茎丛生，一个蒜头竟重达150克。回忆起昔日的情景，原中国科学院遗传研究所研究员蒋兴村说：“这既在想象之中，又在意料之外。当时，我兴奋极了，仿佛看到了抗虫萝卜和丰产大蒜的美好前景。他们从空间搭载的大麦种子后代中看到，许多变异有能够遗传的迹象，而且变异频率很高，这就有可能创造优良的农作物品种。,不久，广西、江西种植的空间处理的23代水稻后代中产生大量变异，有些性状在自然界很少见到，如一茎上长两三个水稻穗，一粒种子长达1厘米而且在后代中能遗传。在自然界中，水稻变异的频率在二十万分之一，而经空间处理的水稻变异频率在百分之几，大大提高了突变率。接着，科研人员在空间处理的粳稻变异后代中，选育出能恢复籼稻不育系的株系，使原来很难进行籼、粳亚种间杂交的性状改变了，这种特性改变在自然界是很难的。经过反复试验，抗病番茄、大型青椒、优质棉花、高产小麦等相继诞生。事实证明：空间特殊条件能够引起农作物种子的基因突变，其变异频率高、幅度大，变异后代容易稳定，可以产生很多优良的品种，是诱变育种的一条好途径。,太空蔬菜的成果标本,我国工作者在迎接太空种子,太空茄子,中国首批太空实验育种动物,太空玉米,返回,二、基因重组,生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。,基因重组,性状重组,新的表现型（2n种）,新的基因型,来源,减后期非同源染色体自由组合,减前期四分体中非姐妹染色单体的交叉互换,意义：,生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。,基因自由组合,基因交叉互换,P,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,基因自由组合：,基因交叉互换：,3.提示：可以从染色体上基因的多样性、减数分裂过程中配子形成的过程以及基因重组等角度思考。生物体的性状是由基因控制的。在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。所以，人群中个体性状是多种多样的。,1.223种精子；223种卵细胞。,2.需要有246+1个个体；不可能。,思考与讨论（教材83页）,基因分子结构发生改变，产生新的基因，出现新的性状。,产生新的基因型，使不同性状重新组合。出现新的表现型。,细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。,减后期，同源染色体分离，非同源染色体上的非等位基因的自由组合及四分体时非姐妹染色单体的交叉互换。,变异的根本来源，生物进化的原材料。,生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。,突变频率低，但普遍存在。,在有性生殖中非常普遍。,基因突变与基因重组比较,生物变异的种类,种类,1）不遗传的变异,2）可遗传的变异,（仅由环境因素而引起）,（遗传物质的改变）,基因重组,基因突变,染色体变异,新的基因型,新的表现型,新的基因,新的性状,众多基因数量的改变,更为严重的后果,利用手术去掉鱼尾纹后显得美丽动人，她的后代会出现鱼尾纹吗？,不能。因为它是不可遗传的变异。,返回,课堂练习,下列变异属于可遗传变异的是（）玉米单组自交后代出现白化苗，后代仍白化水肥充足，玉米穗大粒多三倍体无籽西瓜豌豆的黄皱与绿圆类型的出现旧社会妇女缠足而产生的“小足”A.B.C.D.,C,2.某种自花受粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，该花的自交后代全部开白花，产生这种白花的原因是（）A.基因重组B.基因突变C.基因分离D.环境条件的改变,B,3.在一个DNA分子中插入一个碱基时，结果是（）A.在转录时造成插入点以前的密码子改变B.在转录时造成插入点以后的密码子改变C.不能转录D.不能翻译,B,C,4.基因突变一定会改变了生物的（）A.遗传方式B.遗传规律C.遗传信息D.遗传性状,5.若一对夫妇所生育的子女中，性状差异较多，这些变异主要来自（）A.基因突变B.基因重组C.环境影响D.染色体变异,B,6.基因突变有以下共同点：从突变时间上看，都发生在细胞分裂的_，即_复制时期；从突变方向上看，都是_，从突变与个体生存上看，一般是_的；从突变与生物的进化关系上看，它是生物进化的_；从突变的频率上看，突变频率是_的；从自然界生物的性状表现看，突变是_的。,间期,DNA,不定向的,有害,基础,很低,普遍存在,9.人类的正常血红蛋白（HbA）链第63位氨基酸是组氨酸（CAU或CAC）。当链第63位组氨酸被酪氨酸（UAU或UAG）替代后，出现异常血红蛋白（HbM），导致一种贫血症；链第63位组氨酸若被精氨酸（CGU或CGC）所替代而产生的异常血红蛋白（HbZ），将引起另一种贫血症。（1）在决定链第63位组氨酸密码子DNA三个碱基中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗？为什么_;（2）血红蛋白链第63位组氨酸可被酪氨酸或精氨酸所取代，这一事实说明了基因突变具有_的特点。,不一定，因为密码子具有简并性,多方向性,基因基