必修二51基因突变和基因重组

1、第一节第一节 基因突变和基因重组基因突变和基因重组世界杂交水稻之父世界杂交水稻之父你知道金鱼是怎么培育出来的吗？金鱼的祖你知道金鱼是怎么培育出来的吗？金鱼的祖先是鲫鱼。鲫鱼的后代发生了变异，人们选择其先是鲫鱼。鲫鱼的后代发生了变异，人们选择其中合乎自己需要的个体进行繁殖，逐渐形成了各中合乎自己需要的个体进行繁殖，逐渐形成了各种金鱼。种金鱼。大量的事实告诉我们，生物是能够发生变大量的事实告诉我们，生物是能够发生变异的。这些变异有的能够遗传给后代，有的却异的。这些变异有的能够遗传给后代，有的却不能！不能！变异的概念：生物的后代出现与亲本不同的性变异的概念：生物的后代出现与亲本不同的性状（也包括后代

2、个体间的差异）状（也包括后代个体间的差异）可遗传的变异可遗传的变异不可遗传的变异不可遗传的变异干旱干旱 水肥充足水肥充足不可遗传变异不可遗传变异可遗传变异可遗传变异 可遗传变异：由于生殖细胞内的可遗传变异：由于生殖细胞内的 遗传物质遗传物质的的 改变改变变异的类型变异的类型 不可遗传变异：由于不可遗传变异：由于环境因素环境因素的影响的影响表现型表现型基因型基因型+ + 环境条件环境条件不可遗传变异不可遗传变异（如：晒黑的脸色）（如：晒黑的脸色）（改变改变）可遗传变异可遗传变异 （如：色盲）（如：色盲）来源来源基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组诱因诱因（改变）（改变）（改变改变

3、）太空椒太空椒是在太空条件下，引起基因是在太空条件下，引起基因发生改变而培育的新品种发生改变而培育的新品种一、基因突变一、基因突变 （一）基因突变实例及概念（一）基因突变实例及概念gaacttgaa谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸正常正常异常异常guagtacat直接原因直接原因根本原因根本原因 基因突变的概念基因突变的概念 指发生在基因水平上的变异指发生在基因水平上的变异, ,是由于是由于dnadna分子分子中发生中发生碱基对碱基对的的替换替换、增添增添或或缺失缺失，而引起的基，而引起的基因结构的改变。因结构的改变。 基因突变发生在什么时期？基因突变发生在什么时期？ 基因突变的结果是什么？基因突变的

4、结果是什么？ 基因突变是一种可遗传变异，是不是一定能基因突变是一种可遗传变异，是不是一定能够遗传给后代？够遗传给后代？（二）（二）基因突变的时期和结果基因突变的时期和结果发生在生殖细胞内发生在生殖细胞内发生体细胞内发生体细胞内可以遗传给后代可以遗传给后代产生新的等位基因，基因的数量不变产生新的等位基因，基因的数量不变一般不能遗传一般不能遗传可通过无性繁殖遗传可通过无性繁殖遗传可能发展为癌细胞可能发展为癌细胞dnadna复制过程中复制过程中 有丝分裂的间期有丝分裂的间期 减减 前的间期前的间期 （三）（三）基因突变的原因和特点基因突变的原因和特点 基因突变是如何产生的？基因突变是如何产生的？ 基

5、因突变有哪些特点？你是怎么理基因突变有哪些特点？你是怎么理解的？解的？ 基因突变有什么意义？基因突变有什么意义？自学并思考以下问题：自学并思考以下问题：1 1、 基因突变的原因基因突变的原因外因外因内因内因:物理因素：物理因素：损伤细胞内的损伤细胞内的dna化学因素：化学因素：改变核酸的碱基改变核酸的碱基生物因素：生物因素：病毒病毒dna损伤宿主细胞损伤宿主细胞 的的dnadnadna复制偶发错误，碱基组成改变复制偶发错误，碱基组成改变a.a.自发突变自发突变: :自然发生的突变自然发生的突变b.b.诱发突变诱发突变: : 在人为条件下发生的突变在人为条件下发生的突变如如: :正常绵羊突变产生

6、短腿安康羊正常绵羊突变产生短腿安康羊如如: :中子照射不抗锈病的燕麦种子中子照射不抗锈病的燕麦种子, , 变成变成抗锈病个体抗锈病个体(1)(1)按按来来源源分：分：2 2、 基因突变的类型基因突变的类型正常绵羊和短腿安康正常绵羊和短腿安康羊（中）羊（中） a.a.显性突变显性突变:a:aa,a,该突变一旦该突变一旦发生即可表现出相应性状。发生即可表现出相应性状。b.b.隐形突变隐形突变: :aaa a，突变性状一旦在，突变性状一旦在生物个体中表现出来，即可稳定遗生物个体中表现出来，即可稳定遗传。传。(2)(2)按按结结果果分：分：特点特点1：基因突变具有普遍性：基因突变具有普遍性 无论是低等

7、生物，还是高等动植物和人，无论是低等生物，还是高等动植物和人，都可能发生基因突变。如棉花的短果枝，水都可能发生基因突变。如棉花的短果枝，水稻的矮秆、糯性，家鸽羽毛的灰红色，果蝇稻的矮秆、糯性，家鸽羽毛的灰红色，果蝇的白眼、残翅，人的色盲、白化病等遗传病的白眼、残翅，人的色盲、白化病等遗传病都是突变性状。都是突变性状。资料分析资料分析3 3、 基因突变的特点基因突变的特点 基因突变既可发生在植物的种子期基因突变既可发生在植物的种子期, ,也可发生也可发生在幼苗期在幼苗期, ,还可发生在开花期；既能在动物体的体还可发生在开花期；既能在动物体的体细胞中发生，也能在动物体的生殖细胞中发生；细胞中发生，

8、也能在动物体的生殖细胞中发生；既能既能发生在细胞内的不同的发生在细胞内的不同的dnadna分子上，也能发生分子上，也能发生在同一在同一dnadna分子的不同部位上。分子的不同部位上。这里的这里的“随机随机”是针对是针对生物个体生物个体而言的而言的, ,指的是指的是可随机发生在生物体的不同生长可随机发生在生物体的不同生长( (生活生活) )时段时段; ;但是但是对细胞来说对细胞来说, ,却只能发生在正进行却只能发生在正进行dnadna分子复制分子复制的细胞中的细胞中. .资料分析资料分析特点特点2：基因突变具有随机性：基因突变具有随机性特点特点3：基因突变具有不定向性：基因突变具有不定向性基因突

9、变一般产生其等位基因基因突变一般产生其等位基因资料分析资料分析特点特点4：基因突变具有低频性：基因突变具有低频性果蝇约有果蝇约有10104 4对基因，假定每个基因的对基因，假定每个基因的突变率都是突变率都是1010-5-5，对于一个中等数量的，对于一个中等数量的果蝇种群（约有果蝇种群（约有10108 8个个体）来说，每个个体）来说，每一代出现的基因突变数是多少？一代出现的基因突变数是多少？资料分析资料分析2102104 41010-5-510108 8 = 210 = 2107 7（个）（个）特点特点5：基因突变具有多害少利性：基因突变具有多害少利性资料分析资料分析 任何一种生物都是长期进化的

10、产物，与环境高度任何一种生物都是长期进化的产物，与环境高度协调，若发生基因突变，就可能破坏这种协调关系。协调，若发生基因突变，就可能破坏这种协调关系。如人类的大多数遗传病是基因突变造成的，会严重威如人类的大多数遗传病是基因突变造成的，会严重威胁人体健康。植物中的白化苗会导致植物死亡。但少胁人体健康。植物中的白化苗会导致植物死亡。但少数植物的抗病性突变、耐旱性突变有利于其生存。数植物的抗病性突变、耐旱性突变有利于其生存。抗抗旱旱玉玉米米（四）基因突变的意义基因基因突变突变新基因（等位基因）新基因（等位基因）基因型（改变）基因型（改变）表现型（改变）表现型（改变）1. 1. 新基因产生的途径；新基

11、因产生的途径； 2. 2. 生物变异的根本生物变异的根本来源；来源； 3. 3. 生物进化的原始生物进化的原始 材料。材料。( (五五) )人工诱变在育种上的应用人工诱变在育种上的应用化学因素：有亚硝酸盐、硫酸二乙酯等。化学因素：有亚硝酸盐、硫酸二乙酯等。（2 2）人工诱变的常用方法）人工诱变的常用方法物理因素：包括物理因素：包括x x射线、紫外线、激光等；射线、紫外线、激光等；生物因素：病毒、细菌等。生物因素：病毒、细菌等。成功率低成功率低, ,有利个体往往不多有利个体往往不多会出现返祖现象会出现返祖现象优点优点提高突变率，缩短育种周期提高突变率，缩短育种周期大副度改良某些性状大副度改良某些

12、性状缺点缺点（1 1）人工诱变人工诱变：利用物理或化学因素来处理生物，：利用物理或化学因素来处理生物， 使生物发生基因突变使生物发生基因突变太空南瓜王太空南瓜王 这种太空南瓜王最大能长到这种太空南瓜王最大能长到200200多公斤，多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增长在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增长5 5公斤。公斤。神奇的太空育种神奇的太空育种( (八两八两) )普通青椒普通青椒 “ “一猪生九仔，连母十个样一猪生九仔，连母十个样”，这种个体，这种个体的差异，主要是什么原因产生的的差异，主要是什么原因产生的? ?二二 基因重组基因重组（一）概念（一）概念 是指在生物体进行有性生殖的过程中

13、，是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。控制不同性状的基因的重新组合。二、基因重组二、基因重组（二）类型（二）类型: :基因的自由组合基因的自由组合: :非同源染色体上的非等位非同源染色体上的非等位基因的自由组合基因的自由组合例子基因的互换基因的互换: :同源染色体上的非姐妹染色体同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部交换之间发生局部交换.例子发生时期：发生时期：减数分裂四分体时期减数分裂四分体时期减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期 两个亲本的杂合性越高，遗传物质差距两个亲本的杂合性越高，遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生越大，基因重组的类型就越多，后

14、代产生的变异就越多。基因重组是通过的变异就越多。基因重组是通过有性生殖有性生殖过程实现的。过程实现的。 产生多样化基因组合的后代，为生物产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供丰富的来源，是生物变异来源变异提供丰富的来源，是生物变异来源之一，是形成生物多样性的重要原因之之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要意义。一，对生物的进化具有重要意义。 （三）结果与特点（三）结果与特点: :（四）、意义（四）、意义: :非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合同源染同源染色体的色体的非姐妹非姐妹染色单染色单体间发体间发生交换生交换现象。现象。同源染色体之间交换示意图同源染色体之间交换

15、示意图优点：优点：使不同个体的优良性状集中到使不同个体的优良性状集中到 一个个体上。一个个体上。缺点：缺点：育种年限长。育种年限长。（五）、应用：杂交育种（五）、应用：杂交育种: :基因重组能否产生新的基因？基因重组能否产生新的基因？基因突变和基因重组引起的变异有什么区别基因突变和基因重组引起的变异有什么区别? ?1 1基因突变：基因突变： 基因基因_改变，它改变，它_新的基因新的基因 发生时期：发生时期：_ 特点：特点：普遍性、普遍性、 随机性、随机性、 _、 多数有害、多数有害、不定向性。不定向性。2 2基因重组：基因重组： 控制不同性状的控制不同性状的_，_新基因，可新基因，可 形成新的

16、形成新的_。 发生时期：发生时期：_ 特点：特点：_内部结构内部结构能产生能产生细胞分裂间期（细胞分裂间期（dnadna复制时）复制时）突变率低突变率低基因重新组合基因重新组合不产生不产生基因型基因型有性生殖过程中有性生殖过程中非常丰富非常丰富（二）基因重组（二）基因重组杂交育种的理论依据，亲子代之间往往存在差异的原因杂交育种的理论依据，亲子代之间往往存在差异的原因1、概念概念：2、类型类型：3、特点特点：生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合重新组合1）非同源染色体上非等位基因的自由组合）非同源染色体上非等位基因的自由组合2）

17、四分体时期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体）四分体时期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而重组的交换而重组两个亲本的杂合性越高，遗传物质差距越大，基因两个亲本的杂合性越高，遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多重组的类型就越多，后代产生的变异就越多4、意义意义：5、应用应用：为生物变异提供了极其丰富的来源为生物变异提供了极其丰富的来源形成生物多样性的重要原因之一，形成生物多样性的重要原因之一，为生物的进化有十分重要的意义为生物的进化有十分重要的意义遗传工程：包括细胞核工程、染色体工程和基因遗传工程：包括细胞核工程、染色体工程和基因工程工程通过杂交，抗倒通过

18、杂交，抗倒伏基因和高产基伏基因和高产基因组合到一起因组合到一起 基因突变基因突变 基因重组基因重组 本质本质发生时期发生时期及原因及原因 条件条件意义意义发生可能发生可能基因的分子结构发生了改变，基因的分子结构发生了改变，产生了新基因，出现了新性状产生了新基因，出现了新性状基因的重新组合，产生了新的基因的重新组合，产生了新的基因型，使之性状重新组合基因型，使之性状重新组合细胞分裂间期细胞分裂间期dna分子复制时，分子复制时，由于碱基互补配对差错而引起的由于碱基互补配对差错而引起的或由理化因素引起或由理化因素引起dna分子结构分子结构的破坏的破坏减减过程中，同源染色体的非过程中，同源染色体的非姐

19、妹染色单体间交叉互换，非姐妹染色单体间交叉互换，非同源染色体之间自由组合同源染色体之间自由组合外界条件的剧变和内部外界条件的剧变和内部因素的相互作用因素的相互作用不同个体之间的杂交，有性生不同个体之间的杂交，有性生殖过程中，减数分裂和受精作殖过程中，减数分裂和受精作用用生物变异的主要来源，也是生物生物变异的主要来源，也是生物进行的重要因素之一，通过诱变进行的重要因素之一，通过诱变育种可培育新品种，是基因重组育种可培育新品种，是基因重组的基础的基础是生物变异的重要因素，通过是生物变异的重要因素，通过杂交育种性状的重组，可培育杂交育种性状的重组，可培育出新的优良出新的优良品种品种可能性很小可能性很小非常普遍非常普遍知识拓展真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与rna聚合酶结合位点内含子 外显子 启动子终止子基因突变一定会引起生物性状的改变吗？ 人类应用遗传变异原理培育新品种人类应用遗传变异原理培育新品种 1、 高产奶牛的培育高产奶牛的培育 2、 高