高中生物必修二基因突變和基因重組

1、第一節(jié) 基因突變和基因重組生生物物的的變變異異不可遺傳不可遺傳的變異的變異可遺傳可遺傳的變異的變異僅僅由環(huán)境因素引起，沒有引起遺傳物質(zhì)的變化基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異由于由于生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞內(nèi)內(nèi)遺傳物質(zhì)的改變遺傳物質(zhì)的改變而引起而引起一.基因突變v基因突變的例子1910年，赫里克醫(yī)生的診所來了一位黑人病人，年，赫里克醫(yī)生的診所來了一位黑人病人，病人臉色蒼白，四肢無力，是嚴(yán)重的貧血病患者。病人臉色蒼白，四肢無力，是嚴(yán)重的貧血病患者。醫(yī)生使用所有能治療貧血病的藥物，但對(duì)這個(gè)病醫(yī)生使用所有能治療貧血病的藥物，但對(duì)這個(gè)病人無效。對(duì)病人做血液檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞在顯人無效。對(duì)病人

2、做血液檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞在顯微鏡不是正常的圓餅形，而是又長(zhǎng)又彎的鐮刀形，微鏡不是正常的圓餅形，而是又長(zhǎng)又彎的鐮刀形，稱鐮刀狀細(xì)胞貧血癥。稱鐮刀狀細(xì)胞貧血癥。鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因分析鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因分析病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化？病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化？脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸 正常正常異常異常一、基因突變的實(shí)例一、基因突變的實(shí)例-鐮刀型細(xì)胞貧血癥鐮刀型細(xì)胞貧血癥蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 正常正常 異常異常氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 纈氨酸纈氨酸mRNA G_A G_ADNA C T T C_T G A A G_ A

3、突變突變UAAT_原因原因根本根本A AT T替換替換T TA A 病因病因：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由 引引起的一種起的一種遺傳病遺傳病。直接直接原因原因谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸DNADNA分子中堿基對(duì)替換分子中堿基對(duì)替換1、基因突變發(fā)生在信息流動(dòng)的哪個(gè)環(huán)節(jié)中？、基因突變發(fā)生在信息流動(dòng)的哪個(gè)環(huán)節(jié)中？ 2、從圖中來看，基因突變一般發(fā)生在細(xì)胞分、從圖中來看，基因突變一般發(fā)生在細(xì)胞分裂的那一時(shí)期？裂的那一時(shí)期？思考：思考：有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂間期有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂間期DNADNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí)DNADNA增增添添缺缺失失替替換換DNADNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的分子中發(fā)生

4、堿基對(duì)的 、 和和 ，而引起的，而引起的 的改變。的改變。替換替換增添增添缺失缺失基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)1 1、堿基對(duì)的幾種改變方式，一定會(huì)引起蛋白質(zhì)堿基對(duì)的幾種改變方式，一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的改變嗎？的改變嗎？思考：思考：當(dāng)發(fā)生替換時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，蛋白質(zhì)當(dāng)發(fā)生替換時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，蛋白質(zhì)中的氨基酸可能發(fā)生變化，也可能不發(fā)生變化中的氨基酸可能發(fā)生變化，也可能不發(fā)生變化 T A G G C G A U C C G C A U A C C GC mRNA堿基對(duì)增添堿基對(duì)增添異亮氨酸異亮氨酸 脯氨酸脯氨酸DNA A T C C G C 正常正常異亮氨酸異亮氨酸 精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸1 1、堿

5、基對(duì)的幾種改變方式，一定會(huì)引起蛋白質(zhì)堿基對(duì)的幾種改變方式，一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的改變嗎？的改變嗎？思考：思考：A T A C C G C T A T G G C G 當(dāng)發(fā)生增添時(shí)，除肽鏈長(zhǎng)度發(fā)生改變外，當(dāng)發(fā)生增添時(shí)，除肽鏈長(zhǎng)度發(fā)生改變外，插入點(diǎn)以后的氨基酸一般都會(huì)發(fā)生變化。插入點(diǎn)以后的氨基酸一般都會(huì)發(fā)生變化。mRNADNA氨基酸氨基酸 A U C C G C 異亮氨酸異亮氨酸 精氨酸精氨酸蘇氨酸蘇氨酸丙氨酸丙氨酸堿基對(duì)缺失堿基對(duì)缺失思考：思考：1 1、堿基對(duì)的幾種改變方式，一定會(huì)堿基對(duì)的幾種改變方式，一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的改變嗎？引起蛋白質(zhì)的改變嗎？正常正常 A T C C G C T A G G C

6、 G mRNA氨基酸氨基酸 A C C G C T G G C G DNA A C C G C 當(dāng)發(fā)生缺失時(shí)，除肽當(dāng)發(fā)生缺失時(shí)，除肽鏈長(zhǎng)度發(fā)生改變外，鏈長(zhǎng)度發(fā)生改變外，缺失點(diǎn)以后的氨基酸缺失點(diǎn)以后的氨基酸一般都會(huì)發(fā)生變化。一般都會(huì)發(fā)生變化。從以上分析可以從以上分析可以看出，堿基對(duì)的看出，堿基對(duì)的改變不一定會(huì)引改變不一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的改變。起蛋白質(zhì)的改變。堿基對(duì)的替換引堿基對(duì)的替換引起蛋白質(zhì)的改變起蛋白質(zhì)的改變最小最小思考：思考：2 2、基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？、基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？不一定。不一定。 若發(fā)生在若發(fā)生在配子配子中，可中，可遺傳遺傳， 若發(fā)生在若發(fā)生在體細(xì)胞體細(xì)胞中，中，一般

7、不能一般不能遺傳。有些植遺傳。有些植物體細(xì)胞中的基因突變可通過物體細(xì)胞中的基因突變可通過無性繁殖無性繁殖傳遞。傳遞。3、生物性狀的改變一定是由基因突變引起的嗎？、生物性狀的改變一定是由基因突變引起的嗎？ 不一定，也可能是由環(huán)境改變引起的不一定，也可能是由環(huán)境改變引起的物理因素物理因素：化學(xué)因素化學(xué)因素：生物因素生物因素：如如X X射線、射線、射線、紫外線、激光等。射線、紫外線、激光等。亞硝酸、堿基類似物，硫酸二乙酯，亞硝酸、堿基類似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等秋水仙素等包括病毒和某些細(xì)菌等。包括病毒和某些細(xì)菌等。外因外因內(nèi)因：內(nèi)因：DNADNA分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤，分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤，DNAD

8、NA堿基組成發(fā)生改變等堿基組成發(fā)生改變等合作探究合作探究3、基因突變的原因和特點(diǎn)、基因突變的原因和特點(diǎn)細(xì)菌細(xì)菌 無抗藥性無抗藥性抗藥性抗藥性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蠅果蠅 紅眼紅眼白眼白眼 長(zhǎng)翅長(zhǎng)翅殘翅殘翅家鴿家鴿 羽毛白色羽毛白色灰紅色灰紅色人人 正常色覺正常色覺色盲色盲 正常膚色正常膚色白化病白化病你認(rèn)為突變有什么特點(diǎn)？你認(rèn)為突變有什么特點(diǎn)？常見突變性狀：常見突變性狀：一一 在生物界普遍存在；在生物界普遍存在；討論與思考討論與思考短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）玉米白化苗玉米白化苗人類多指人類多指2、基因突變的特點(diǎn)、基因突變的特點(diǎn)以植物的個(gè)體發(fā)育為例：以植物的個(gè)體發(fā)育為例：開

9、花結(jié)果開花結(jié)果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具根莖葉具根莖葉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變發(fā)生的時(shí)期與突變性狀在生物體基因突變發(fā)生的時(shí)期與突變性狀在生物體的表現(xiàn)部位及范圍大小有沒有關(guān)系？的表現(xiàn)部位及范圍大小有沒有關(guān)系？有什么關(guān)系？有什么關(guān)系？突變發(fā)生的時(shí)間越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時(shí)間越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時(shí)期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。突變發(fā)生的時(shí)期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少?；蛲蛔儼l(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變？哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變？任何時(shí)期任何時(shí)期分裂間期的細(xì)胞分裂間期的細(xì)胞有

10、有二、在生物體內(nèi)隨機(jī)發(fā)生；二、在生物體內(nèi)隨機(jī)發(fā)生；三、基因突變?nèi)⒒蛲蛔兪鞘遣欢ㄏ虿欢ㄏ虻牡慕?jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子經(jīng)誘變處理的黑色家鼠產(chǎn)生的子代經(jīng)誘變處理的黑色家鼠產(chǎn)生的子代顯性突變顯性突變隱性突變隱性突變基基 因因突變率突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因大腸桿菌組氨酸缺陷型基因210果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因4105果蠅的褐眼基因果蠅的褐眼基因3105玉米的皺縮基因玉米的皺縮基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人類色盲基因人類色盲基因3105小資料小資料自然突變率自然突變率低低；白化苗白化苗大多數(shù)突變是大多數(shù)突變是有害有害的的白化病白化

11、病為什么呢？為什么呢？ 任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過程的產(chǎn)任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過程的產(chǎn)物，它們物，它們 與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。基因突變的結(jié)果是產(chǎn)生了一個(gè)基因突變的結(jié)果是產(chǎn)生了一個(gè)新的基因新的基因，該基因與原基因是什么關(guān)系？該基因與原基因是什么關(guān)系？染色體上基因的數(shù)量發(fā)生改變了嗎？染色體上基因的數(shù)量發(fā)生改變了嗎？ 思考：思考：等位基因等位基因沒有沒有思考：思考：生物體內(nèi)發(fā)生的基因突變是否都能引起生物表現(xiàn)型的變化？為什么？不一定。一種氨基酸可以由多種密碼子決定，當(dāng)突變后的DNA轉(zhuǎn)錄成的密碼子仍然決定同種氨基酸時(shí)，這種突變不會(huì)引起生物性狀的改變。突變成隱性基因在雜合子中不

12、引起性狀的改變基因突變的意義：基因突變的意義：“一母生九仔，連母十個(gè)樣一母生九仔，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的? ?基因重組基因重組合作探究四、基因重組合作探究四、基因重組1 1、概念、概念: :在生物進(jìn)行在生物進(jìn)行有性生殖有性生殖過程中過程中, ,控制控制不同性狀的基因的不同性狀的基因的自由組合自由組合. .2 2、類型、類型: :自由組合自由組合: :交叉互換交叉互換: :在減數(shù)第一次分裂在減數(shù)第一次分裂后后期，期，非同源染非同源染色體上的色體上的非等位基因的自由組合非等位基因的自由組合四分體四分體時(shí)期，同源染色體上的時(shí)期，同源染

13、色體上的非姐非姐妹染色體妹染色體之間發(fā)生局部互換之間發(fā)生局部互換. .3 3、意義：、意義： 生物變異的來源之一，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重生物變異的來源之一，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重 要意義。要意義。AAAABBbbBBbbaaaa1 1、細(xì)菌和病毒存在基因重組這種變異嗎？、細(xì)菌和病毒存在基因重組這種變異嗎？ 2 2、基因重組能否產(chǎn)生新基因？、基因重組能否產(chǎn)生新基因？ 能產(chǎn)生新的基因型嗎？能產(chǎn)生新的基因型嗎？3 3、你能從基因重組的角度解釋人群中個(gè)體、你能從基因重組的角度解釋人群中個(gè)體性狀的多種多樣嗎？性狀的多種多樣嗎？思考：思考：不存在不存在不能不能能能減數(shù)分裂形成的配子減數(shù)分裂形成的配子, ,染色體組成具有多樣性染色體組成具有多樣性, ,導(dǎo)致不導(dǎo)致不同配子遺傳物質(zhì)的差異同配子遺傳物質(zhì)的差異受精過程中卵細(xì)胞和精子的結(jié)受精過程中卵細(xì)胞和精子的結(jié)合的隨機(jī)性合的