基因突变和基因重组

1、第五章第五章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异5-1 基因突变和基因重组基因突变和基因重组本节聚焦：本节聚焦：镰刀形细胞贫血症形成的原因镰刀形细胞贫血症形成的原因是什么？是什么？基因突变的原因是什么？基因突变的原因是什么？基因突变有哪些特点？基因突变有哪些特点？基因突变和基因重组有哪些重基因突变和基因重组有哪些重要意义？要意义？表现型表现型 基因型基因型 环境条件环境条件可可遗传的变异遗传的变异不能遗传的变异不能遗传的变异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来源来源（改变）改变）（改变）改变）（改变）改变）变异的概念：变异的概念： 生物的亲代与子代之间以及子代个体之生物的亲

2、代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。间性状上的差异。基因型基因型环境条件环境条件原句：原句：THE CAT SAT ON THE MAT抄写：抄写：1.THE KAT SAT ON THE MAT2.THE HAT SAT ON THE MAT4.THE CAT ON THE MAT与原句比与原句比较，意思较，意思发生了哪发生了哪些变化？些变化？意思不变、意思不变、变化不大和变化不大和完全改变完全改变 假如在假如在DNA分子复制过程中，发生了类分子复制过程中，发生了类似的错误，似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？生怎样的

3、变化？可能对生物体产生什么影响？1、基因突变的实例、基因突变的实例正常型红细胞正常型红细胞 镰刀型红细胞镰刀型红细胞思考：思考：（1）正常人和镰刀型细胞贫血症病人的红细胞为什么不一样？）正常人和镰刀型细胞贫血症病人的红细胞为什么不一样？（2）镰刀型细胞贫血症的直接原因和根本原因分别是什么？）镰刀型细胞贫血症的直接原因和根本原因分别是什么？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- 正常正常缬氨酸缬氨酸-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- 异常异常血红蛋白分子的部

4、分氨基酸顺序血红蛋白分子的部分氨基酸顺序图中图中哪个氨基酸发生了改变？哪个氨基酸发生了改变？请请查阅密码子表，完成以下图解查阅密码子表，完成以下图解GAAGAACTTCTT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G AG AGG A AGG A AC C T T突变突变直接原因直接原因根本原因根本原因A AA AT TU UabC T T C C G A A G GC A T C C G T A G GC T T T C C G A A A G G C T C C G A G G 替替换换增增添添缺缺失失 思考：请结合思考：请结合“问题探讨问

5、题探讨”，DNADNA的碱基还的碱基还有可能发生什么的变化？有可能发生什么的变化？2、基因突变的、基因突变的概念概念:碱基对的增添、缺失碱基对的增添、缺失DNATAC CAT TAG GAT CCC ATTmRNAAUG GUA AUC CUA GGG UAA起始密码缬氨酸异亮氨酸亮氨酸甘氨酸终止密码DNATAC CCA TTA GGA TCC CAT TmRNAAUG GGA AAU CCU AGG GUA起始密码甘氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸缬氨酸DNATAC CAT AGG ATC CCA TTmRNAAUG GUA UCC UAG GGU起始密码缬氨酸丝氨酸终止密码插入插入C C丢失丢失T

6、 T3、基因突变的时间：间期A.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期一般不能传给后代（产生性原细胞时可以）可以通过受精作用直接传给后代笔记笔记物理：物理：X射线、紫外线及其他辐射射线、紫外线及其他辐射化学：化学： 能够与能够与DNA分子起作用而改变分子起作用而改变DNA分子性质的物质，如：亚硝酸、硫酸分子性质的物质，如：亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等二乙酯、碱基类似物等生物：生物： 包括病毒和某些细菌等包括病毒和某些细菌等内部因素内部因素:复制偶发错误复制偶发错误碱基组成改变碱基组成改变外部因素外部因素4、基因突变的、基因突变的原因原因5、基因突变的、基因突变的结果结果：产生新的等位基因如：a

7、 A：显性突变如：A a：隐性突变所以：基因突变的所以：基因突变的结果结果：可能引起性状的改变注意：注意：不具有遗传效应的不具有遗传效应的DNADNA片段中的片段中的“突变突变”不引不引起基因突变，也就不引起性状变异；起基因突变，也就不引起性状变异；由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起性状的改变；基因突变也不引起性状的改变；显性纯合子（显性纯合子（AAAA）突变为杂合状态（）突变为杂合状态（AaAa）也不）也不会引起性状的改变。会引起性状的改变。6、基因突变的、基因突变的特点特点 从以下图片，你能归纳出基因突变从以下图片，你能归纳出基

8、因突变的什么特点吗？的什么特点吗？白眼果蝇白眼果蝇白化苗白化苗短腿的安康羊短腿的安康羊（1 1）普遍性）普遍性 白色皮毛牛犊白色皮毛牛犊（2）随机性随机性 -个体发育的任何时期和部位个体发育的任何时期和部位突变发生的越迟突变发生的越迟表现突变的部分越少表现突变的部分越少如：叶芽突变如：叶芽突变枝条各部分；花芽突变枝条各部分；花芽突变仅花部分仅花部分（3）低频性低频性自然状态自然状态下，基因突变频率低下，基因突变频率低3105人类色盲基因人类色盲基因1105小鼠的白化基因小鼠的白化基因110玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因4105果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因突变率突变率基基 因因 大多数基因突变对生

9、物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。（4）少利多害性）少利多害性产生新基因产生新基因破坏生物与环境之间的破坏生物与环境之间的协调关系协调关系（5）不定向性不定向性一个基因可以向多个方向发生突变，产生一个以一个基因可以向多个方向发生突变，产生一个以上的等位基因。上的等位基因。同一位点上的许多等位基因称为复等位基因。同一位点上的许多等位基因称为复等位基因。如：人类如：人类ABO血型系统中，血型系统中，IA, IB, i如：如：Aa，a1，a2，a3，互称等位基因。，互称等位基因。练习：练习：1.某自花传粉植物连续几代开红花，某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全

10、一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是开白花，其原因是A基因突变基因突变B基因重组基因重组C基因分离基因分离D环境影响环境影响2.在正常的绵羊群中，偶然发现一只短腿的绵在正常的绵羊群中，偶然发现一只短腿的绵羊。通过对短腿绵羊后代进行定向的多项选育，羊。通过对短腿绵羊后代进行定向的多项选育，人们获得了短腿绵羊的新品种。这一短腿性状人们获得了短腿绵羊的新品种。这一短腿性状出现的原因出现的原因 A、基因突变、基因突变 B、基因分离、基因分离 C、基因互换、基因互换 D、基因重组、基因重组3.基因基因A与与a1、a2、a3之间之间 的关系如图的关系如图6-3，该图，该图不能表明的是不能表明的是

11、A、基因突变是不定向的、基因突变是不定向的B、等位基因的出现是基因突变的结果、等位基因的出现是基因突变的结果C、正常基因与致病基因可以通过突变而转化、正常基因与致病基因可以通过突变而转化D、这些基因的转化遵循自由组合定律、这些基因的转化遵循自由组合定律Aa1a3a2思考思考: :显性突变和隐性显性突变和隐性 突变的区别突变的区别? ?7、基因突变的基因突变的意义：意义： 生物变异的生物变异的根本来源根本来源， 为生物进化提供了最初的原始材料。为生物进化提供了最初的原始材料。8、基因突变的基因突变的种类：种类： 自然突变自然突变 诱发突变诱发突变 有有人人认为基因突变率低，大多有害，故认认为基因

12、突变率低，大多有害，故认为它不可能为生物进化提供原材料，你认为正为它不可能为生物进化提供原材料，你认为正确吗？为什么？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，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，对于生物的进化有重要意的，其中有不少突变是有利突变，对于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。义。因此，基因

13、突变能够为生物进化提供原材料。9、人工诱变在育种上的应用：、人工诱变在育种上的应用：优点优点：提高突变率，加速育种进程：提高突变率，加速育种进程,大幅度改良生物性状。大幅度改良生物性状。缺点缺点：处理的材料量大（育种规模大）：处理的材料量大（育种规模大）概念概念:指利用物理因素或化学因素来处理生物，使生指利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变物发生基因突变例：例： 1、用辐射方法培育、用辐射方法培育“黑农五号黑农五号”大豆品种大豆品种 2、用、用X射线、紫外线照射等方法培育高产青霉菌株射线、紫外线照射等方法培育高产青霉菌株3、太空椒、太空椒二、基因重组在生物体在生物体有性生殖有性

14、生殖过程中过程中,控制控制不同性状的基因的重新组合。不同性状的基因的重新组合。1、基因重组的三种类型、基因重组的三种类型: (1) 生物体进行有性生殖的过程中生物体进行有性生殖的过程中(减数分减数分裂第一次分裂后期裂第一次分裂后期),控制不同性状的基因的控制不同性状的基因的重新组合重新组合.减一后期，非非自由组合减一后期，非非自由组合如如 “一母生九子，九子各不同一母生九子，九子各不同”的主要原因的主要原因基因重组基因重组减数第一次减数第一次分裂间期分裂间期Y yRr减数第一减数第一次分裂次分裂Y YR Ry yr rY YR R r ry y减数第二减数第二次分裂次分裂YRYR减数第二减数第

15、二次分裂次分裂 yr yr减数减数 第一第一 次次 分裂分裂Y Yr ry yR RyRyR减数减数 第二第二 次次 分裂分裂YrYr减数减数 第二第二 次次 分裂分裂BvBVVbbvBVVbvbvB(2)减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期,四分体时四分体时,一对同源一对同源染色体的非姐妹染色单体上的等位基因随染色体的非姐妹染色单体上的等位基因随非姐妹染色单体的交叉而互换非姐妹染色单体的交叉而互换,导致染色单导致染色单体上的非等位基因重组体上的非等位基因重组.减一前期，同非交叉互换减一前期，同非交叉互换daBdab甲细菌甲细菌ABDABD乙细菌乙细菌提取提取dabB剪切剪切分离分离da粘接粘

16、接剪切剪切新新细细菌菌daB(3)重组重组DNA技术技术(基因工程基因工程:培养抗虫棉培养抗虫棉)2、基因重组的意义、基因重组的意义:为生物变异供了为生物变异供了极其丰富极其丰富的来源，这的来源，这是形成是形成生物多样性生物多样性的重要原因之一，的重要原因之一，对于生物进化具有重要的意义。对于生物进化具有重要的意义。 基因突变和基因重组的比较基因突变和基因重组的比较基因突变基因突变:基因的分子结构发生了改变基因的分子结构发生了改变,产生了产生了新的基因新的基因,出现了新的性状出现了新的性状.基因重组基因重组:基因的重新组合基因的重新组合,产生的产生的新的基因新的基因型型,使之性状重新组合使之性

17、状重新组合.基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质原因原因时间时间意义意义特征特征产生产生新基因新基因产生产生新基因型新基因型碱基对的碱基对的替换、增替换、增添、缺失添、缺失基因基因自由组合自由组合；基因基因交叉互换。交叉互换。DNA复制时复制时减减前、减前、减后后变异的根本来源变异的根本来源进化的原始材料进化的原始材料生物变异来源之一生物变异来源之一生物多样性重要原因生物多样性重要原因低频但普遍低频但普遍有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突变、基因重组的比较基因突变、基因重组的比较 一对夫妇所生子女中，性状上一对夫妇所生子女中，性状上差异较多，这种变异主要来自差异较多，这种变异主要来

18、自A基因重组基因重组B基因突变基因突变C环境影响环境影响D基因分离基因分离1.用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用 A有丝分裂间期有丝分裂间期 B有丝分裂全过程有丝分裂全过程 C受精作用过程受精作用过程 D减数分裂第一次分裂间期减数分裂第一次分裂间期 2.下面不容易发生基因突变的细胞是下面不容易发生基因突变的细胞是 A.神经细胞神经细胞 B.正在无丝分裂的细胞正在无丝分裂的细胞 C.蛙的原肠胚细胞蛙的原肠胚细胞 D.正在进行减数分裂的精原细胞正在进行减数分

19、裂的精原细胞3.下列关于变异的叙述中下列关于变异的叙述中 ，正确的是，正确的是A.生物所发生的基因突变一般是有害的，因此基因突变生物所发生的基因突变一般是有害的，因此基因突变不利于生物的进化不利于生物的进化 B.基因重组只能产生的新基因型，而不能产生新的基基因重组只能产生的新基因型，而不能产生新的基因，基因突变才能产生新的基因因，基因突变才能产生新的基因 C.生物变异的主要来源是基因重组生物变异的主要来源是基因重组D.人为改变环境条件，可以促进生物产生变异，但这种人为改变环境条件，可以促进生物产生变异，但这种变异都是不能遗传的变异都是不能遗传的 (1)从细胞的结构看，细菌属于从细胞的结构看，细菌属于 生物。生物。(2)图中剪切图中剪切DNA的的“剪刀剪刀”和粘接和粘接DNA的的“胶水胶水”，其，其 实是两种不同的酶，它们都只能在实是两种不同的酶，它们都只能在DNA的一定位的一定位 置进行剪切和粘接，说明它们具有置进行剪切和粘接，说明它们具有 的特点。的特点。(3)新细菌与甲、乙细菌都不同，从变异来源看，这新细菌与甲、乙细菌都不同，从变异来源看，这 是人工条件下的一种是人工条件