基因突变和基因重组

1、龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞，这说明生物具有打洞，这说明生物具有_的现象。的现象。遗传遗传一母生九仔，连母十个样，这说一母生九仔，连母十个样，这说明生物具有明生物具有_的现象。的现象。变异变异生物界中的变异现象生物界中的变异现象什么叫什么叫“生物的变异生物的变异”？变异能否遗传？变异能否遗传？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。

2、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。红花的后代红花的后代 变成了蓝紫色变成了蓝紫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

3、吊钟花是种可爱又让人恨得牙痒痒的难搞花卉，气温如果超过30会造成生长迟钝。日照以半遮荫为宜，太阴暗处不易开花。吊钟花兼有梅花的风骨，杜鹃的典雅，桃花的烂漫。她凌寒傲霜的风格，不骄不媚的君子风度，生机蓬勃的山野春韵，早已融入岭南人的血脉，葱茏着南国大地。环境因素引起的变异环境因素引起的变异一定属于不可一定属于不可遗传变异？遗传变异？仅仅环境因素引起的变异是不可遗传变异环境因素引起的变异是不可遗传变异遗传物质是否改变遗传物质是否改变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）诱因诱因（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）

4、（改变）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）第五章基因突变及其他变异第五章基因突变及其他变异第第1节基因突变和基因重组节基因突变和基因重组三位同学在抄写英语句子三位同学在抄写英语句子“THE CAT SAT ON THE MAT”时，分别抄成了以下的句子：时，分别抄成了以下的句子： 问题探讨问题探讨 (猫坐在草席上猫坐在草席上) THE KAT SAT ON THE MATTHE CAT ON THE MATTHE FAT CAT SAT ON THE MAT与原来的句子

5、相比较，意思发生了什么变化呢？与原来的句子相比较，意思发生了什么变化呢？ 假如在假如在DNA分子的复制过程中，发生了类似的分子的复制过程中，发生了类似的错误，错误，DNA分子所携带的遗传信息是否改变？分子所携带的遗传信息是否改变？这样的变化可能对生物体产生什么影响？这样的变化可能对生物体产生什么影响？ DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但分子携带的遗传信息发生了改变。但由于由于遗传密码的简并性遗传密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能发生改变。改变的

6、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。有害，可能有利，也有可能既无害也无利。 镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症 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。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状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。正常血红蛋白第正常血红蛋白第6位上的位上

7、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）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GUAGUAC A TC A TG T AG T A突变突变GAAGAA_原因

8、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 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

9、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？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基因突变基因突变DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的替换、增添和的替换、增添和缺失，一定会引起基因结构的改变吗？缺失，一定会引起基因结构的改变吗？基因中基因中发生碱基对的替换、增添和缺失。发生碱基对的替换、增添和缺失。

10、基因突变的原因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）：夏季涂抹防晒霜夏季涂抹防晒霜青少年少上网，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

11、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，从而防止细胞癌变？变，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想一想想一想: :基基因突变一因突变一般会发生般会发生在什么时在什么时侯呢？侯呢？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DNA复制复制时期时期基因突变的时间基因突变的时间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基因突变的结果基因突变的结果遗传信息改变遗传信息改变 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

12、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（A a1A a1、a2a2）复制复制 引起引起 DNAA 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碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？的结构改变吗？ A

13、T C C G C C G C T A G G C 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 C G C 异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸 A C C G C C G C 苏氨酸苏氨酸丙氨酸丙氨酸 A C C G C C G C T G G C G G C G碱基对缺失碱基对缺失精氨酸精氨酸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基因突变基因突变思考：思考：1 1、一般来说哪一种基因突变对生物性状的影、一般来说哪一种基

14、因突变对生物性状的影响最小？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） 有些植物体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖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，有可能发展成因）突变，有可能发展成癌细胞癌细胞。思考：思考：3、突变后的基因会遗传给后代吗？、突变后的基因会遗传给后代吗？基因突变若发生在基因突变若发生在配子

15、配子中中（减数分裂时产生减数分裂时产生）一般）一般将将传递给后代传递给后代。若发生在若发生在体细胞体细胞（有丝分裂有丝分裂），），一般不向后代传递一般不向后代传递。基因突变属于可遗传变异，但可遗传变异不一定向基因突变属于可遗传变异，但可遗传变异不一定向后代传递。后代传递。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 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

16、多指基因突变有何特点？基因突变有何特点？短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）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体细胞、生殖细胞体细胞、生殖细胞基基 因因突变率突变率大肠杆菌组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110

17、5人类色盲基因人类色盲基因3105小资料小资料3.3.突变率低突变率低低频性低频性自然状态下，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。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？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经诱变处理的紫色种子产经

18、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. 基因突变是基因突变是不定向的不定向的不定向性不定向性6.6. 基因突变是可逆基因突变是可逆的的可逆可逆性性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. .基因突变的意义基因突变的意义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多低，有人认为，自然条件下基因突变率很多低，而且大多数基因

19、突变对生物体是有害的，因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？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，

20、基因突变能够为生物进有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。化提供原材料。（P82）基因突变的应用人工诱变育种人工诱变育种 原理原理: :运用物理因素或化学因素提高突变率运用物理因素或化学因素提高突变率, ,诱发基诱发基因突变因突变, ,获得优良品种获得优良品种. . 实例实例: “: “黑农五号黑农五号”大豆、高产青霉菌株大豆、高产青霉菌株 太空椒、太空南瓜太空椒、太空南瓜 高产大豆高产大豆 高产青霉菌株高产青霉菌株优点：优点：提高提高突变率，突变率，缩短缩短育种年限，大育种年限，大幅度改良性状，幅度改良性状，为人类选育出为人类选育出优良的生物品优良的生物品种种缺点：缺点：有利有

21、利变异少，要变异少，要处理大量的处理大量的实验材料，实验材料，具有盲目性具有盲目性“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）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

22、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AabBAaBbAaAaBbAabBAaBbABab3 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。 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，

23、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义意义发生发生可能可能基因的分子结构发生改变基因的分子结构发生改变 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

24、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，是生物变异的根本来源的根本来源, ,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

25、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不同生物的可遗传变异来源：不同生物的可遗传变异来源：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2 2、若某基因原为、若某基因原为303303对碱基，现经过突变，成为对碱基，现经过突变，成为300300个个 碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋 白质分子相比较，差异可能为白质分子相比较