基因突变和基因重组1

1、必修2 遗传与进化 第5章 基因突变及其他变异教学目标教学目标1了解基因突变的概念、特点和意义。了解基因突变的概念、特点和意义。2了解人工诱变在育种上的应用。了解人工诱变在育种上的应用。3了解基因重组的概念和意义。了解基因重组的概念和意义。教学重点教学重点1基因突变的概念和特点。基因突变的概念和特点。2基因重组的概念。基因重组的概念。教学难点教学难点基因突变的概念。基因突变的概念。问题探讨问题探讨三位同学在抄写英文句子三位同学在抄写英文句子“THE CAT SAT ON THE MAT”THE CAT SAT ON THE MAT”（猫坐在草（猫坐在草席上）时，分别抄成了席上）时，分别抄成了

2、“ “THE KAT SAT ON THE MAT”THE KAT SAT ON THE MAT” “THE HAT SAT ON THE MAT” “THE HAT SAT ON THE MAT” “THE CAT ON THE MAT” “THE CAT ON THE MAT”讨论：讨论：假如在假如在DNADNA分子的复制过程中，发生了类似的错误，分子的复制过程中，发生了类似的错误，DNADNA分子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？什么影响？ 答案：答案：1.DNA1.DNA分子携带的遗传信息发

3、生了改变。分子携带的遗传信息发生了改变。 影响：影响：如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。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，也可能既改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无利。无害也无利。 2. 2.因密码的简并性，因密码的简并性，DNADNA编码的氨基酸不一定改变。编码的氨基酸不一定改变。哼，什么杀虫哼，什么杀虫药，对付俺老药，对付俺老祖宗还差不多！祖宗还差不多！过去有效的杀过去有效的杀虫药，为什么现在就虫药，为什么现在就不起作用了呢？不起作用了呢？你们大量使用你们大量使用杀虫药，我们可是杀虫药，我们可

4、是兵多将广，变异类兵多将广，变异类型多着呢！型多着呢！ 太空椒（经过太空遨游，也就是经过太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大，的优势，果实肥大，把其种下去后结出的把其种下去后结出的仍是太空椒仍是太空椒可遗传的变异可遗传的变异生殖细胞生殖细胞内的遗传物内的遗传物质发生了改变，其后质发生了改变，其后代将继承这种改变。代将继承这种改变。 不遗传的变异：不遗传的变异： 可遗传的变异：可遗传的变异：由环境不同引起，遗由环境不同引起，遗传物质没有改变，不传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。能进一步遗传给后代。变异的类型变

5、异的类型三个来源三个来源基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异 镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起溶血性贫血甚至造成死亡。引起溶血性贫血甚至造成死亡。202

6、1-12-14缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷谷氨酸氨酸赖氨酸赖氨酸异常异常基因突变的实例基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷谷氨酸氨酸赖氨酸赖氨酸正常正常 血红蛋白分子的部分氨基酸顺序血红蛋白分子的部分氨基酸顺序正常正常异常异常CTTCTTGAAGAA谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNADNAmRNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常GUAGUACATCATGTAGTA突变突变GAAGAA_原因原因_原因原因根本根本直接直接增增添添缺缺失失改改变变DNADN

7、A分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的 、 和和 ，而引起的而引起的 的改变。的改变。 增添增添缺失缺失改变改变基因结构基因结构一基因突变的概念一基因突变的概念T G T C TA C A G ADNA U G U C URNA半胱氨酸半胱氨酸T G C C TA C G G AU G C C U半胱氨酸半胱氨酸基因突变是否一定会引蛋白质性状的改变？基因突变是否一定会引蛋白质性状的改变？ 同学们可以尝试在缺失和插入状态下蛋白质性状是否一定改变？同学们可以尝试在缺失和插入状态下蛋白质性状是否一定改变？红花的后代变成了蓝紫色红花的后代变成了蓝紫色基因突变的实例基因突变的实例正常山羊有时生下短腿正常

8、山羊有时生下短腿“安康羊安康羊”基因突变的实例基因突变的实例2021-12-14基因突变的结果：基因突变的结果：AAaA一个基因突变后产生的是它的等位基因一个基因突变后产生的是它的等位基因基因突变基因突变有关基因突变的几个注意点：有关基因突变的几个注意点：（1）发生的时间）发生的时间 有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（2）基因突变不改变染色体上基因的）基因突变不改变染色体上基因的数量数量，只改变基因的只改变基因的内部结构内部结构，使一个基因变成，使一个基因变成 它的等位基因（它的等位基因（Aa或或aA）。）。（二）基因突变的（二）基因突变的外因外因：基因

9、突变基因突变（三）基因突变的（三）基因突变的意义意义: : 基因突变是生物变异的根本原因，为生物的进化提供了基因突变是生物变异的根本原因，为生物的进化提供了最初的原材料。（思考一下，为什么？）最初的原材料。（思考一下，为什么？） 生物的性状是由基因控制的，新的性状（变异）由新生物的性状是由基因控制的，新的性状（变异）由新的基因控制，而新的基因主要来自于基因突变。的基因控制，而新的基因主要来自于基因突变。1.物理因素：物理因素：X射线、紫外线、激光等。射线、紫外线、激光等。2.化学因素：亚硝酸、碱基类似物质。化学因素：亚硝酸、碱基类似物质。3.生物因素：病毒和某些细菌。生物因素：病毒和某些细菌。

10、基因突变基因突变（四）基因突变的（四）基因突变的特点特点：1、生物界中普遍存在、生物界中普遍存在普遍性普遍性2、随时发生、随时发生随机性随机性3、自然情况下突变的频率很低、自然情况下突变的频率很低低频性低频性4、多数对生物有害、多数对生物有害多害少利性多害少利性5、突变是不定向的、突变是不定向的不定向性不定向性诱变意义诱变意义: :是创造动、植物新品种和微生物新类是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法型的重要方法优点：优点：提高突变率，缩短育种周期提高突变率，缩短育种周期大幅度改良某些性状大幅度改良某些性状缺点缺点: :物理因素：物理因素：X X射线、射线、射线、紫外线、激光等射线、紫外

11、线、激光等 化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等 （1 1）常用的方法：）常用的方法：“一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”这种差异怎这种差异怎么造成的？么造成的？ 1.概念：概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 二、基因重组二、基因重组基因重组能否产生新的基因？基因重组能否产生新的基因？非同源染色体上的非同源染色体上的 非等位基因自由组合非等位基因自由组合AabBAaBbAb和和aBAB和和ab2.2.根本原因根本原因基因重组是通过基因重组是通过有性生殖有性生殖来实现的来实现的基因重组的实例基因重组的实例为生物变异提供了

12、极其丰富的来源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是生物多样性的重要原因之一3.3.基因重组的意义基因重组的意义: :基因基因突变突变定义定义原原因因特特点点意义意义应用应用 碱基对碱基对增添增添 缺失缺失 改变改变普遍性普遍性随机性随机性低频性低频性多害少利性多害少利性不定向性不定向性根本根本原因原因外因外因人工诱变育种人工诱变育种知识结构知识结构基基 因因重重 组组知识结构知识结构定义定义原原因因意义意义1、一批萝卜因种在、一批萝卜因种在肥沃肥沃的土地上而长得非常茂盛，块的土地上而长得非常茂盛，块根也比普通的萝卜肥大。可知这些萝卜发生的是根也比普通的萝卜肥大。可知这些

13、萝卜发生的是 ，如将这些萝卜的种子种到一般的土壤中，如将这些萝卜的种子种到一般的土壤中，与普通萝卜相比，其性状将与普通萝卜相比，其性状将。2、基因突变的原因是：、基因突变的原因是：A染色体上的染色体上的DNA变成了蛋白质变成了蛋白质B染色体上的染色体上的DNA变成了变成了RNAC染色体上的染色体上的DNA减少了或增多了减少了或增多了D染色体上的染色体上的DNA结构发生了局部改变结构发生了局部改变 不遗传的变异不遗传的变异和其他一样和其他一样D2021-12-14 3 、诱变育种的特点是诱变育种的特点是 能大幅度改良某些性状能大幅度改良某些性状 能形成新基因能形成新基因 大多形成新物种大多形成新

14、物种 一般对个体生存有利一般对个体生存有利 A B c D 4 、诱变育种所依据的遗传学原理是诱变育种所依据的遗传学原理是A基因自由组合基因自由组合 B基因突变基因突变 C染色体变异染色体变异 D染色体交叉互换染色体交叉互换AB6 6、基因突变发生在下列哪种细胞中：、基因突变发生在下列哪种细胞中： A.A.洋葱表皮细胞洋葱表皮细胞 B.B.人的神经细胞人的神经细胞 C.C.根尖生长点根尖生长点 D.D.人的卵细胞人的卵细胞C C5 5、基因重组是通过什么过程实现的：、基因重组是通过什么过程实现的： A A无性生殖无性生殖 B.B.两性生殖两性生殖 C.C.有性生殖有性生殖 D.D.基基因突变因

15、突变C C课后习题课后习题基础题基础题1.1.（1 1） （2 2） （3 3） 2.C 3.B 4.A 2.C 3.B 4.A 拓展题拓展题1. 1. 提示：原理：利用射线（物理因素）损伤细胞内的提示：原理：利用射线（物理因素）损伤细胞内的DNADNA，抑制癌细胞的复制，药剂（化学因素）能改变核酸内的碱基，抑制癌细胞的复制，药剂（化学因素）能改变核酸内的碱基，从而改变癌细胞的特性，都能杀死癌细胞。从而改变癌细胞的特性，都能杀死癌细胞。副作用：在杀死癌细胞的同时也杀死了体内正常的细胞。副作用：在杀死癌细胞的同时也杀死了体内正常的细胞。2. 2. 提示：基因突变大部分是有害的，因镰刀型细胞贫血症

16、因提示：基因突变大部分是有害的，因镰刀型细胞贫血症因为为 供氧能力低，使得疟原虫在体内不能生存，所以有镰刀型供氧能力低，使得疟原虫在体内不能生存，所以有镰刀型细胞贫血症的人很少患疟疾。某些基因突变对人类是有利的，细胞贫血症的人很少患疟疾。某些基因突变对人类是有利的，而且基因突变出现了新的基因，为生物的进化提供了原材料，而且基因突变出现了新的基因，为生物的进化提供了原材料，不利变异会慢慢被淘汰，有利变异得到积累而加强，推动生物不利变异会慢慢被淘汰，有利变异得到积累而加强，推动生物的进化。的进化。教学参考教学参考 生物的变异生物的变异的节引言，主要是概述可遗传变异的三个的节引言，主要是概述可遗传变

17、异的三个来源。充分发挥前言的承上启下作用，因为表现型是基因型来源。充分发挥前言的承上启下作用，因为表现型是基因型与环境条件相互作用的结果，不论是基因型还是环境条件的与环境条件相互作用的结果，不论是基因型还是环境条件的改变，都可能引起表现型改变，这就是生物的变异。可用下改变，都可能引起表现型改变，这就是生物的变异。可用下表来表示：表来表示：教学参考教学参考 课文中列举的人类镰刀型细胞贫血症课文中列举的人类镰刀型细胞贫血症(HbS)(HbS)是说明碱基置换的实例。此是说明碱基置换的实例。此外，血红蛋白外，血红蛋白链异常的链异常的HbWHbW和和HbGHbG两个实例，说明碱基对的增减变化。如两个实例

18、，说明碱基对的增减变化。如HbWHbW是由于是由于链基因的信息链缺失一个胞嘧啶碱基链基因的信息链缺失一个胞嘧啶碱基C C，使信使，使信使RNARNA单链上第单链上第138138位氨基酸密码改变，导致后面的碱基序列前移一个位点而全部改变位氨基酸密码改变，导致后面的碱基序列前移一个位点而全部改变( (如下表如下表) )；HbGHbG链异常是因为信使链异常是因为信使RNARNA第第119119位脯氨酸密码后面，插入了第位脯氨酸密码后面，插入了第117117119119位位三个氨基酸密码。三个氨基酸密码。 认识基因突变的定义之后，应进一步认识到染色体某个座位上基因认识基因突变的定义之后，应进一步认识到

19、染色体某个座位上基因突变的结果，必将产生它的等位基因，由于控制同种性状的遗传物质出现新突变的结果，必将产生它的等位基因，由于控制同种性状的遗传物质出现新类型，将导致基因型及其表现型的改变。因此，突变是生物变异的根本来源，类型，将导致基因型及其表现型的改变。因此，突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了丰富的原材料。为生物进化提供了丰富的原材料。 基因突变具有普遍性、随机性、稀有性、不定向性和有害性等特点，基因突变具有普遍性、随机性、稀有性、不定向性和有害性等特点，尤其是不定向性基因突变可能产生一系列异质的等位基因或非等位基因，这尤其是不定向性基因突变可能产生一系列异质的等位基因或非等位基因，

20、这是生物进化的重要因素之一。是生物进化的重要因素之一。应注意的问题如下：应注意的问题如下：1 1基因突变的分类方法有许多种，因为突变的原因、结果、状态、过程基因突变的分类方法有许多种，因为突变的原因、结果、状态、过程等既有区别又互相联系。课文中提到的自然突变和诱发突变，是按照突变生成等既有区别又互相联系。课文中提到的自然突变和诱发突变，是按照突变生成的过程划分的，这种分类仅仅是为进一步描述基因突变的特点而铺垫的两个术的过程划分的，这种分类仅仅是为进一步描述基因突变的特点而铺垫的两个术语，因为突变的随机性、稀有性、不定向性、有害性等，主要是自然突变的特语，因为突变的随机性、稀有性、不定向性、有害

21、性等，主要是自然突变的特点。点。 2 2随机性是指自然突变发生的个体、部位、基因、时间等都是随机随机性是指自然突变发生的个体、部位、基因、时间等都是随机的。教材是通过典型实例来阐明突变的时间和部位是随机的。的。教材是通过典型实例来阐明突变的时间和部位是随机的。3 3由于同一个基因可以在生物的不同个体上重复发生突变，因此基由于同一个基因可以在生物的不同个体上重复发生突变，因此基因突变有一定的频率。自然突变频率极低，但相当稳定；不同基因的突因突变有一定的频率。自然突变频率极低，但相当稳定；不同基因的突变频率，差异很大。诱发突变的频率远远高于自然突变。由于突变频率变频率，差异很大。诱发突变的频率远远高于自然突变。由于突变频率低，有时用低，有时用100100万个体或配子中的突变