基因突变和基因重组(2014上课用)ppt课件

【考纲展示】1基因突变的特征和原因()2基因重组及其意义(),基因突变和基因重组,1,三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：THEKATSATONTHEMATTHEHATSATONTHEMAT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,2,DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于密码的简并性，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。,3,什么叫“生物的变异”？,生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。,4,生物界中的变异现象,5,变异能否遗传？,6,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。,7,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,8,（不遗传的变异）,（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）,（遗传物质发生改变）,（可遗传的变异）,可遗传变异一定通过有性生殖遗传吗？,9,基因突变,生物的变异,不可遗传的变异可遗传的变异,基因重组,染色体变异,生物体内遗传物质没有改变,生殖细胞内遗传物质的改变,可遗传变异一定通过有性生殖遗传吗？,10,我帅呆！,哼,一、基因突变,11,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。,12,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？,13,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,14,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？,15,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？,16,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,17,1、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：哪一种基因突变对生物性状的影响最小？,碱基对的替换,18,一个基因突变后产生的是它的等位基因,（三）基因突变的结果,19,基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,使一个基因变成它的等位基因（Aa或aA）,不改变染色体上基因的数量，只改变基因的内部结构，并且通常会引起一定的表现型的变化.,思考：突变后的基因会遗传给后代么？,20,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,21,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。,22,（五）基因突变的原因,自发突变：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。诱发突变：,X射线、激光等,亚硝酸、碱基类似物等,病毒、某些细菌等,23,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,24,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,25,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：,在生物界普遍存在普遍性,玉米白化苗,人类多指,短腿安康羊（中）,（五）基因突变的特点,26,基因突变发生在生物个体发育的什么时期？,任何时期,在生物个体发育的如何时期发生随机性,27,花芽在分化时发生基因突变,28,小资料,突变率低低频性,自然状态下，基因突变的频率是很低的。,29,白化苗,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？,30,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,31,高产大豆高产青霉菌株,有利的基因突变,32,有利的基因突变,33,基因突变是不定向的多向性,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,34,普遍性,随机性,低频性,多害少利性,不定向性,任何生物,时期、个体、细胞、基因,不同基因突变频率不同,产生一个以上等位基因,（五）基因突变的特点,35,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,36,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,37,（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:,38,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。,39,思考：基因突变是否一定会导致性状改变？原因是什么？,1、发生基因突变的碱基位于基因结构的非编码区或发生在真核生物基因结构的内含子内，此基因转录的信使RNA仍未改变（但前体RNA改变），因而合成的蛋白质也不改变，不引起生物性状的改变。2、由于多种密码子决定同样一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起生物性状的改变。例如：UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子，当U和G相互置换，不会改变密码子的功能，因为决定氨基酸的还是苯丙氨酸。,40,4、某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置的种类，但并不影响该蛋白质的功能。例如：由于基因突变使不同生物中的细胞色素c中的氨基酸发生改变，其中酵母菌的细胞色素C肽链的第十七位上是亮氨酸，而小麦是异亮氨酸，尽管有这样的差异，但它们的细胞色素C的功能都是相同的。,3、隐性突变在杂合状态下也不会引起性状的改变，例如在豌豆中，高茎基因D对矮茎基因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，但矮茎基因在杂合状态下，其性状不能表达。,41,5、由于某些性状由多基因决定，某基因的改变了，但共同作用于此性状的其他基因未改变，其性状可能也不改变。如：香豌豆花冠颜色的遗传。当C合R同时存在时显红花，不同时存在时不显红色。所以由ccrr突变成ccRr时也不引起性状的改变。6、性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。如：dd的豌豆个体突变为Dd，本应出现髙茎的变异，但如果种在贫瘠的土壤中，长成矮茎而不变异。,42,“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？,二、基因重组,43,在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同形状的基因的重新组合。,（一）基因重组的概念,方式,、非同源染色体上的非等位基因自由组合,2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换,44,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,45,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,46,3、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。,（三）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。,47,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,（四）基因重组的意义,48,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。,（五）、应用：杂交育种:,基因重组能否产生新的基因？,49,基因重组的广义理解：(1)基因工程也属于控制不同性状的基因重新组合，属于非自然的基因重组，可以发生在不同种生物之间，能够定向改变生物性状。(2)肺炎双球菌的转化也属于基因重组。(3)基因重组产生了新的基因型，但未改变基因的“质”和“量”。,50,产生新的基因,产生新的基因型,碱基对的增添、缺失、改变,基因自由组合；基因交叉互换等,间期DNA复制时,减数第一次分裂,变异的根本来源；进化的原材料,生物变异来源之一生物多样性重要原因,低频率但普遍,有性生殖中普遍,基因突变-基因重组,51,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,52,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。,53,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,54,1（2008上海7）人类镰刀形细胞贫血症发生的根本原因是A基因突变B染色体结构变异C基因重组D染色体数目改变,A,.(2011上海8)基因突变在生物进化中起重要作用，下列表述错误的是AA基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因BA基因可突变为A1、A2、A3，它们为一组复等位基因C基因突变大部分是有害的D基因突变可以改变种群的基因频率,C,高考回顾,55,3.(2009福建3）细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是（）A.染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异B.非同源染色体自由组合，导致基因重组C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,【解析】考查有丝分裂和减数分裂的特点。非同源染色体自由组合，是减数分裂的特点，只能发生在减数第一次分裂后期。A在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期可能发生。C有丝分裂间期或减数第一次分裂间期可能发生。D在有丝分裂和减数分裂多个时期都会发生。,56,4.（2010江苏6）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卷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,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,B,57,58,c,【解析】：在减I后期，非同源染色体上的非等位基因的自由组合能导致基因重组；在减I前期，同源染色体上的非姊妹染色单体的交换也可引起基因重组。而纯合体自交通常不会使子代性状分离，若子代出现性状分离，最可能的原因上基因突变，故选C。,59,B,【解析】单倍体育种没有产生或增加新的基因，如果亲本缺少抗病基因，那么得到的后代也没有抗病基因，所以B不对。,60,B,【解析】大肠杆菌突变后，需要添加氨基酸甲才能生长，可能是野生型菌株能合成氨基酸甲，或者是突变株无法产生氨基酸甲合成的酶，或者相应的酶功能散失，排除A、C、D三个选项的正确性，选B。,61,A,62,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,B,【解析】第一步先根据基因结构和氨基酸种类先确定密码子的排列顺序，即mRNA上建基排列顺序（GGGAAGCAG）。由于1169位赖氨敬（AAG）交为谷氨酸（GAAGAG），结合题干意思即四处只有一处发生突变可确定谷氨酸密码子是（GAG）从而推出是处碱基对AT替换为GC。所以选B项,63,D,64,11.（2008江苏23）下列关于育种的叙述中，错误的是()A用物理因素诱变处理可提高突变率B诱变育种和杂交育种均可形成新的基因C三倍体植物不能由受精卵发育而来D诱变获得的突变体多数表现出优良性状,BCD,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,65,课堂练习,D,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