基因突变和基因重组4

1、会计学1基因突变和基因重组基因突变和基因重组4第1页/共51页什么叫什么叫“生物的变异生物的变异”？第1页/共51页第2页/共51页变异能否遗传？变异能否遗传？第2页/共51页第3页/共51页想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？异现象的发生？这种变异性状这种变异性状能遗传给子代吗？为什么能遗传给子代吗？为什么?分析：分析：是环境因素引起的是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有，自身的遗传物质没有改变。改变。甘蓝甘蓝3.5kg3.5kg7kg7kg拉萨拉萨3.5kg3.5kg北京北京资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有资料：在

2、北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。第3页/共51页第4页/共51页红花的后代变成了蓝紫红花的后代变成了蓝紫色色上述变异性状的后代上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？为何仍然是蓝紫色花呢？遗传物质发生了改变。遗传物质发生了改变。蓝紫色花的后代仍是蓝紫色蓝紫色花的后代仍是蓝紫色第4页/共51页第5页/共51页表现型表现型基因型基因型环境环境（不可遗传的变异）（不可遗传的变异）

3、诱因诱因（改变（改变）（改变（改变）（改变（改变）判断：判断：仅环境因素引起的变异仅环境因素引起的变异一定不能一定不能遗传。遗传。基因重组基因重组染色体变异染色体变异基因突变基因突变（遗传物质未发生改变）（遗传物质未发生改变）（遗传物质改变）（遗传物质改变）（可遗传的变异）（可遗传的变异）第5页/共51页第6页/共51页第五章基因突变及其其他变异第五章基因突变及其其他变异第第1节基因突变和基因重组节基因突变和基因重组第6页/共51页第7页/共51页问题探讨问题探讨第7页/共51页第8页/共51页我帅我帅呆！呆！哼哼一、基因突变一、基因突变 第8页/共51页第9页/共51页镰刀型细胞贫血症镰刀型

4、细胞贫血症（一）基因突变的实例（一）基因突变的实例 资料：资料：1910年，一个黑人青年到医院看病，检年，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是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰刀型细胞贫血症。贫血症。这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长镰刀型。病重时，红细胞容易破裂，引起严重镰刀型。病重时，红细胞容易破裂，引起严重贫血而造成死亡。贫血而造成死亡。第9页/共51页第10页/共51页正

5、常血红蛋白第正常血红蛋白第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代取代。正常血红蛋白究竟出了什么问题？正常血红蛋白究竟出了什么问题？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氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸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氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸1 2 3 4 5 6 7 8（正常血红蛋白）（正常血红蛋白）（异常血红蛋白）（异常血红蛋白）第10页/共51页第11页/共51页C T TC T TG A AG A A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GU

6、AGUAC A TC A TG T AG T A突变突变GAAGAA_原因原因 镰刀型细胞贫血症是由镰刀型细胞贫血症是由 引起的一种遗传病。引起的一种遗传病。病因：病因：DNADNA分子中碱基对替换分子中碱基对替换根本根本第第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代的根本原取代的根本原因是什么因是什么？A AT TT TA A替换替换直接直接原因原因决定决定谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸第11页/共51页第12页/共51页替换替换增添增添缺失缺失A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G AT TA C C G C G G C G AT TA AT A C C

7、 G C T G G C G DNA片段片段碱基对的碱基对的增添增添、缺缺失失或或替换替换，改变了，改变了基因的基因的结构结构。A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G DNADNA分子中的碱基对有哪几种变化，从分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？而导致基因结构的改变？第12页/共51页第13页/共51页1 1、概念概念： DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的_、_和和_，而引起的，而引起的_的改变。的改变。 增添增添缺失缺失替换替换基因结构基因结构（二）基因突变的概念（二）基因突变的概念第13页/共51页第14页/共51页DNA

8、A U C C G C A U U C G C 异亮氨酸异亮氨酸精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常正常 T A A G C G A T T C G C 碱基对替换碱基对替换精氨酸精氨酸碱基对改变一定会导致蛋白质的结构碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？改变吗？第14页/共51页第15页/共51页 A T C C G C T A G G C G 正常正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 A U C C G C 异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸 A C C G C 苏氨酸苏氨酸 丙氨酸丙氨酸 A C C G C T G

9、G C G 碱基对缺失碱基对缺失第15页/共51页第16页/共51页1 1、概念概念： DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的_、_和和_，而引起的，而引起的_的改变。的改变。 增添增添缺失缺失替换替换基因结构基因结构（二）基因突变的概念（二）基因突变的概念思考：思考：1 1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？ 碱基对的替换碱基对的替换2、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？ 一种氨基酸可能有几种密码子一种氨基酸可能有几种密码子 显性纯合子突变成杂合子（显性纯合子突变成杂合子（AAAa）第16页/共51页第

10、17页/共51页思考：思考：3、突变后的基因会遗传给后代么？、突变后的基因会遗传给后代么？第17页/共51页第18页/共51页（三）基因突变的原因（三）基因突变的原因自发突变（内因）：自发突变（内因）：自然自然条件下条件下DNADNA偶尔偶尔复制错误复制错误例如：例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。果蝇的白眼，水稻的矮秆等。物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素提高提高突变突变频率频率X X射线、激光等射线、激光等亚硝酸、碱基类似物等亚硝酸、碱基类似物等病毒、某些细菌等病毒、某些细菌等诱发突变（外因）：诱发突变（外因）：第18页/共51页第19页/共51页夏季涂抹防晒霜夏季涂抹防晒霜青少

11、年少上网，少用手机青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）物理因素物理因素物理因素物理因素化学因素化学因素少吃烧烤和油炸食品少吃烧烤和油炸食品化学因素化学因素分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突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？变的可能，从而防止细胞癌变？接种乙肝疫苗接种乙肝疫苗生物因素生物因素第19页/共51页第20页/共51页想一想想一想: :基因基因突变一般会发突变一般会发生在什么时侯生在什么时侯呢？呢？有丝分裂的有丝分裂的间期间期减数第一次分裂减数第一次分裂间期间期在在DNA复制复制时期时期（四）基因突变的时间（四

12、）基因突变的时间第20页/共51页第21页/共51页AA AaAaaaaA一个基因突变后产生的是它的一个基因突变后产生的是它的等位基因等位基因（五）基因突变的结果（五）基因突变的结果第21页/共51页第22页/共51页 基因突变是染色体的基因突变是染色体的某一位点某一位点上上基因的改变基因的改变, ,使一个基因变成它的使一个基因变成它的等位等位基因基因（Aa或或aA）, ,不改变染色体不改变染色体上基因的上基因的数量数量，只改变，只改变基因的内部结基因的内部结构构，并且通常会引起一定的表现型的并且通常会引起一定的表现型的变化变化. .第22页/共51页第23页/共51页遗传信息改变遗传信息改变

13、 DNA DNA DNA DNA 差错差错 内因：内因： 碱基变化碱基变化 外因：外因： 物理因素物理因素 化学因素化学因素 生物因素生物因素 脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变 碱基对的替换、增添、缺失碱基对的替换、增添、缺失 基因结构发生改变基因结构发生改变 产生等位基因产生等位基因（A1 a1A1 a1、a2a2）复制复制 引起引起 第23页/共51页第24页/共51页细菌细菌 无抗药性无抗药性抗药性抗药性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蝇果蝇 红眼红眼白眼白眼 长翅长翅残翅残翅家鸽家鸽 羽毛白色羽毛白色灰红色灰红色人人 正常色觉正常色觉色盲色盲

14、正常肤色正常肤色白化病白化病常见突变性状：常见突变性状：1.1.在生物界普遍存在在生物界普遍存在普遍性普遍性玉米白化苗玉米白化苗人类多指人类多指短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）（六）基因突变的特点（六）基因突变的特点第24页/共51页第25页/共51页开花结果开花结果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具根茎叶具根茎叶的植株的植株分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵基因突变发生在生物个体发育的什么时期？基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期任何时期2.2.在生物在生物个体发育的如何时期个体发育的如何时期发生发生随机性随机性第25页/共51页第26页/共51页基基 因因突变率突变率大肠杆菌组

15、氨酸缺陷型基因大肠杆菌组氨酸缺陷型基因210果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因4105果蝇的褐眼基因果蝇的褐眼基因3105玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人类色盲基因人类色盲基因3105小资料小资料3.3.突变率低突变率低自然状态下，基因突变的频率是很低的。自然状态下，基因突变的频率是很低的。第26页/共51页第27页/共51页白化苗白化苗4.4.大多数突变是有害的大多数突变是有害的多多害性害性白化病白化病为什么呢？为什么呢？任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们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。与环境取得了高度的协调。基因突变

16、中，有利突变多，还是有害突变多？基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？第27页/共51页第28页/共51页有害的基因突变有害的基因突变畸形的雏鸭畸形的雏鸭人类的多指人类的多指人类的人类的并指并指镰刀形红细胞镰刀形红细胞第28页/共51页第29页/共51页高产大豆高产大豆 高产青霉菌株高产青霉菌株有利的基因突变有利的基因突变第29页/共51页第30页/共51页经诱变处理的紫色种子产经诱变处理的紫色种子产生的子代种子生的子代种子基因突变还有何特点？基因突变还有何特点？如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突变突变AY (黄毛黄毛)a (黑毛黑毛) 灰灰老老鼠鼠黑老鼠黑老鼠黄老鼠黄老鼠5. 5. 基因突

17、变是基因突变是不定向的不定向的不定向性不定向性第30页/共51页第31页/共51页基因突变是基因突变是新基因产生新基因产生的途径，是的途径，是生物变异的生物变异的根本来源根本来源, ,是是生物进化生物进化的的原始材料原始材料. .（七）基因突变的意义（七）基因突变的意义第31页/共51页第32页/共51页批判性思维批判性思维 有人认为，自然条件下基因突变率很低，而有人认为，自然条件下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，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？样的看法正确吗？

18、为什么？这种看法不正确。对于生物个体而言，发生这种看法不正确。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，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，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，有重要意义。因此，基因突变能够为生物进基因突变能够为生物进化提供原材料。化提供原材料。（P82）第32页/共51页第33页/共51页优点：优点：提高突变率，提高突变率，缩短育种缩短育种

19、年限，大幅度改良性年限，大幅度改良性 状，为人类选育出优良状，为人类选育出优良 的生物品种的生物品种缺点：缺点：有利变异少，要处理大有利变异少，要处理大 量的实验材料，具有盲量的实验材料，具有盲 目性目性第33页/共51页第34页/共51页“一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”这种差这种差异怎么造成的？异怎么造成的？二、基因重组二、基因重组第34页/共51页第35页/共51页在生物体进行有性生殖的过程中，在生物体进行有性生殖的过程中，控控制不同性状的基因的重新组合制不同性状的基因的重新组合。（一）基因重组的概念（一）基因重组的概念方式方式、非同源染色体上的非等位、非同源染色体上的非等

20、位基因基因自由组合自由组合2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换（部交换（交叉互换交叉互换）第35页/共51页第36页/共51页减数第一次分裂后期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非同源染色体上的非等位基因自由组合AabBAaBbAb和和aBAB和和ab（二）基因重组发生时期（二）基因重组发生时期第36页/共51页第37页/共51页AaAaBbAabBAaBb第37页/共51页第38页/共51页3 3、两个亲本的遗传物质差距越大，基、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。因重组的类型就越多。（三）基因重组的特点（三）基因重

21、组的特点1、变异概率高，几乎变异概率高，几乎100%2、只有通过有性生殖过程才能实现的。只有通过有性生殖过程才能实现的。 第38页/共51页第39页/共51页意义意义 基因重组中有无新的基因产生？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？有无新的基因型和表现型形成？是是生物变异生物变异的来源之一，的来源之一，是是生物多样性生物多样性的来源之一，的来源之一，对对生物的进化生物的进化具有重要的意义。具有重要的意义。思考思考（四）基因重组的意义（四）基因重组的意义第39页/共51页第40页/共51页基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质结果结果发生发生时间时间及原及原因因条件条件意

22、义意义发生发生可能可能基因的分子结构发生改基因的分子结构发生改变变不同基因的重新组合不同基因的重新组合细胞分裂间期细胞分裂间期由于外界理化因素或自由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基身生理因素引起的碱基对的替换、缺失或增添对的替换、缺失或增添减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期的四的四分体时期的交叉互换；分体时期的交叉互换；减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期，非，非同源染色体上的非等位基同源染色体上的非等位基因自由组合因自由组合外界环境条件的变化和外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。分裂形成生殖细胞。新

23、基因产生的途径，是生物变异新基因产生的途径，是生物变异的的根本来源根本来源, ,是生物进化的原始是生物进化的原始材料材料是生物变异的重要来源，是形成生物是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要的意义具有重要的意义突变频率低，但普遍突变频率低，但普遍存在存在有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍产生了新基因产生了新基因，出现了新，出现了新性状性状不产生新基因，而是不产生新基因，而是产生新的产生新的基因型基因型，使不同性状重新组合，使不同性状重新组合第40页/共51页第41页/共51页不同生物的可遗传变异来源：不同生物的可遗传变异来源：

24、病毒病毒基因突变基因突变原核生物原核生物 基因突变基因突变真核生物真核生物基因突变、基因重组、基因突变、基因重组、染色体变异染色体变异思维拓展思维拓展第41页/共51页第42页/共51页课课 堂堂 练练 习习1. 下列现象中属于可遗传的变异的是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、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、人由于晒太阳皮肤变黑C、无籽番茄没有种子、无籽番茄没有种子D、人类的色盲病、人类的色盲病第42页/共51页第43页/共51页想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？异现象的发生

25、？这种变异性状这种变异性状能遗传给子代吗？为什么能遗传给子代吗？为什么?分析：分析：是环境因素引起的是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有，自身的遗传物质没有改变。改变。甘蓝甘蓝3.5kg3.5kg7kg7kg拉萨拉萨3.5kg3.5kg北京北京资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。第43页/共51页第44页/共51页想一想：上

26、述甘蓝品种的引种过程中，有没有变想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？异现象的发生？这种变异性状这种变异性状能遗传给子代吗？为什么能遗传给子代吗？为什么?分析：分析：是环境因素引起的是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有，自身的遗传物质没有改变。改变。甘蓝甘蓝3.5kg3.5kg7kg7kg拉萨拉萨3.5kg3.5kg北京北京资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有左右。但再引回北京