基因突變和基因重組

1、第五章第五章 基因突變及其他變異基因突變及其他變異5-1 基因突變和基因重組基因突變和基因重組本節(jié)聚焦：本節(jié)聚焦：鐮刀形細(xì)胞貧血癥形成的原因鐮刀形細(xì)胞貧血癥形成的原因是什么？是什么？基因突變的原因是什么？基因突變的原因是什么？基因突變有哪些特點(diǎn)？基因突變有哪些特點(diǎn)？基因突變和基因重組有哪些重基因突變和基因重組有哪些重要意義？要意義？表現(xiàn)型表現(xiàn)型 基因型基因型 環(huán)境條件環(huán)境條件可可遺傳的變異遺傳的變異不能遺傳的變異不能遺傳的變異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來源來源（改變）改變）（改變）改變）（改變）改變）變異的概念：變異的概念： 生物的親代與子代之間以及子代個體之生物的親

2、代與子代之間以及子代個體之間性狀上的差異。間性狀上的差異?；蛐突蛐铜h(huán)境條件環(huán)境條件原句：原句：THE CAT SAT ON THE MAT抄寫：抄寫：1.THE KAT SAT ON THE MAT2.THE HAT SAT ON THE MAT4.THE CAT ON THE MAT與原句比與原句比較，意思較，意思發(fā)生了哪發(fā)生了哪些變化？些變化？意思不變、意思不變、變化不大和變化不大和完全改變完全改變 假如在假如在DNA分子復(fù)制過程中，發(fā)生了類分子復(fù)制過程中，發(fā)生了類似的錯誤，似的錯誤，DNA分子攜帶的遺傳信息將會發(fā)分子攜帶的遺傳信息將會發(fā)生怎樣的變化？可能對生物體產(chǎn)生什么影響？生怎樣的

3、變化？可能對生物體產(chǎn)生什么影響？1、基因突變的實例、基因突變的實例正常型紅細(xì)胞正常型紅細(xì)胞 鐮刀型紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞思考：思考：（1）正常人和鐮刀型細(xì)胞貧血癥病人的紅細(xì)胞為什么不一樣？）正常人和鐮刀型細(xì)胞貧血癥病人的紅細(xì)胞為什么不一樣？（2）鐮刀型細(xì)胞貧血癥的直接原因和根本原因分別是什么？）鐮刀型細(xì)胞貧血癥的直接原因和根本原因分別是什么？纈氨酸纈氨酸-組氨酸組氨酸-亮氨酸亮氨酸-蘇氨酸蘇氨酸-脯氨酸脯氨酸-谷氨酸谷氨酸-谷氨酸谷氨酸-賴氨酸賴氨酸- 正常正常纈氨酸纈氨酸-組氨酸組氨酸-亮氨酸亮氨酸-蘇氨酸蘇氨酸-脯氨酸脯氨酸-纈氨酸纈氨酸-谷氨酸谷氨酸-賴氨酸賴氨酸- 異常異常血紅蛋白分子的部

4、分氨基酸順序血紅蛋白分子的部分氨基酸順序圖中圖中哪個氨基酸發(fā)生了改變？哪個氨基酸發(fā)生了改變？請請查閱密碼子表，完成以下圖解查閱密碼子表，完成以下圖解GAAGAACTTCTT谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸DNADNAmRNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)正常正常異常異常G AG AGG A AGG A AC C T T突變突變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 替替換換增增添添缺缺失失 思考：請結(jié)合思考：請結(jié)合“問題探討問

5、題探討”，DNADNA的堿基還的堿基還有可能發(fā)生什么的變化？有可能發(fā)生什么的變化？2、基因突變的、基因突變的概念概念:堿基對的增添、缺失堿基對的增添、缺失DNATAC CAT TAG GAT CCC ATTmRNAAUG GUA AUC CUA GGG UAA起始密碼纈氨酸異亮氨酸亮氨酸甘氨酸終止密碼DNATAC CCA TTA GGA TCC CAT TmRNAAUG GGA AAU CCU AGG GUA起始密碼甘氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸纈氨酸DNATAC CAT AGG ATC CCA TTmRNAAUG GUA UCC UAG GGU起始密碼纈氨酸絲氨酸終止密碼插入插入C C丟失丟失T

6、 T3、基因突變的時間：間期A.有絲分裂間期B.減數(shù)第一次分裂間期一般不能傳給后代（產(chǎn)生性原細(xì)胞時可以）可以通過受精作用直接傳給后代筆記筆記物理：物理：X射線、紫外線及其他輻射射線、紫外線及其他輻射化學(xué)：化學(xué)： 能夠與能夠與DNA分子起作用而改變分子起作用而改變DNA分子性質(zhì)的物質(zhì)，如：亞硝酸、硫酸分子性質(zhì)的物質(zhì)，如：亞硝酸、硫酸二乙酯、堿基類似物等二乙酯、堿基類似物等生物：生物： 包括病毒和某些細(xì)菌等包括病毒和某些細(xì)菌等內(nèi)部因素內(nèi)部因素:復(fù)制偶發(fā)錯誤復(fù)制偶發(fā)錯誤堿基組成改變堿基組成改變外部因素外部因素4、基因突變的、基因突變的原因原因5、基因突變的、基因突變的結(jié)果結(jié)果：產(chǎn)生新的等位基因如：a

7、 A：顯性突變?nèi)纾篈 a：隱性突變所以：基因突變的所以：基因突變的結(jié)果結(jié)果：可能引起性狀的改變注意：注意：不具有遺傳效應(yīng)的不具有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段中的片段中的“突變突變”不引不引起基因突變，也就不引起性狀變異；起基因突變，也就不引起性狀變異；由于多種密碼子決定同一種氨基酸，因此某些由于多種密碼子決定同一種氨基酸，因此某些基因突變也不引起性狀的改變；基因突變也不引起性狀的改變；顯性純合子（顯性純合子（AAAA）突變?yōu)殡s合狀態(tài)（）突變?yōu)殡s合狀態(tài)（AaAa）也不）也不會引起性狀的改變。會引起性狀的改變。6、基因突變的、基因突變的特點(diǎn)特點(diǎn) 從以下圖片，你能歸納出基因突變從以下圖片，你能歸納出基

8、因突變的什么特點(diǎn)嗎？的什么特點(diǎn)嗎？白眼果蠅白眼果蠅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 白色皮毛牛犢白色皮毛牛犢（2）隨機(jī)性隨機(jī)性 -個體發(fā)育的任何時期和部位個體發(fā)育的任何時期和部位突變發(fā)生的越遲突變發(fā)生的越遲表現(xiàn)突變的部分越少表現(xiàn)突變的部分越少如：葉芽突變?nèi)纾喝~芽突變枝條各部分；花芽突變枝條各部分；花芽突變僅花部分僅花部分（3）低頻性低頻性自然狀態(tài)自然狀態(tài)下，基因突變頻率低下，基因突變頻率低3105人類色盲基因人類色盲基因1105小鼠的白化基因小鼠的白化基因110玉米的皺縮基因玉米的皺縮基因4105果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因突變率突變率基基 因因 大多數(shù)基因突變對生

9、物體是有害的，只有少數(shù)是有利的，有些既無害也無益。（4）少利多害性）少利多害性產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因破壞生物與環(huán)境之間的破壞生物與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系協(xié)調(diào)關(guān)系（5）不定向性不定向性一個基因可以向多個方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以一個基因可以向多個方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。上的等位基因。同一位點(diǎn)上的許多等位基因稱為復(fù)等位基因。同一位點(diǎn)上的許多等位基因稱為復(fù)等位基因。如：人類如：人類ABO血型系統(tǒng)中，血型系統(tǒng)中，IA, IB, i如：如：Aa，a1，a2，a3，互稱等位基因。，互稱等位基因。練習(xí)：練習(xí)：1.某自花傳粉植物連續(xù)幾代開紅花，某自花傳粉植物連續(xù)幾代開紅花，一次開出一朵白花，白花的后代全

10、一次開出一朵白花，白花的后代全開白花，其原因是開白花，其原因是A基因突變基因突變B基因重組基因重組C基因分離基因分離D環(huán)境影響環(huán)境影響2.在正常的綿羊群中，偶然發(fā)現(xiàn)一只短腿的綿在正常的綿羊群中，偶然發(fā)現(xiàn)一只短腿的綿羊。通過對短腿綿羊后代進(jìn)行定向的多項選育，羊。通過對短腿綿羊后代進(jìn)行定向的多項選育，人們獲得了短腿綿羊的新品種。這一短腿性狀人們獲得了短腿綿羊的新品種。這一短腿性狀出現(xiàn)的原因出現(xiàn)的原因 A、基因突變、基因突變 B、基因分離、基因分離 C、基因互換、基因互換 D、基因重組、基因重組3.基因基因A與與a1、a2、a3之間之間 的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖6-3，該圖，該圖不能表明的是不能表明的是

11、A、基因突變是不定向的、基因突變是不定向的B、等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果、等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果C、正?；蚺c致病基因可以通過突變而轉(zhuǎn)化、正?；蚺c致病基因可以通過突變而轉(zhuǎn)化D、這些基因的轉(zhuǎn)化遵循自由組合定律、這些基因的轉(zhuǎn)化遵循自由組合定律Aa1a3a2思考思考: :顯性突變和隱性顯性突變和隱性 突變的區(qū)別突變的區(qū)別? ?7、基因突變的基因突變的意義：意義： 生物變異的生物變異的根本來源根本來源， 為生物進(jìn)化提供了最初的原始材料。為生物進(jìn)化提供了最初的原始材料。8、基因突變的基因突變的種類：種類： 自然突變自然突變 誘發(fā)突變誘發(fā)突變 有有人人認(rèn)為基因突變率低，大多有害，故認(rèn)認(rèn)為基因

12、突變率低，大多有害，故認(rèn)為它不可能為生物進(jìn)化提供原材料，你認(rèn)為正為它不可能為生物進(jìn)化提供原材料，你認(rèn)為正確嗎？為什么？確嗎？為什么？ 這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生自然突變這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生自然突變的頻率是很低的。但是，一個物種往往是由許多個體組成的，的頻率是很低的。但是，一個物種往往是由許多個體組成的，就整個物種來看，在漫長的進(jìn)化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多就整個物種來看，在漫長的進(jìn)化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對于生物的進(jìn)化有重要意的，其中有不少突變是有利突變，對于生物的進(jìn)化有重要意義。因此，基因突變能夠為生物進(jìn)化提供原材料。義。因此，基因

13、突變能夠為生物進(jìn)化提供原材料。9、人工誘變在育種上的應(yīng)用：、人工誘變在育種上的應(yīng)用：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：提高突變率，加速育種進(jìn)程：提高突變率，加速育種進(jìn)程,大幅度改良生物性狀。大幅度改良生物性狀。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：處理的材料量大（育種規(guī)模大）：處理的材料量大（育種規(guī)模大）概念概念:指利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生指利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變物發(fā)生基因突變例：例： 1、用輻射方法培育、用輻射方法培育“黑農(nóng)五號黑農(nóng)五號”大豆品種大豆品種 2、用、用X射線、紫外線照射等方法培育高產(chǎn)青霉菌株射線、紫外線照射等方法培育高產(chǎn)青霉菌株3、太空椒、太空椒二、基因重組在生物體在生物體有性生殖有性

14、生殖過程中過程中,控制控制不同性狀的基因的重新組合。不同性狀的基因的重新組合。1、基因重組的三種類型、基因重組的三種類型: (1) 生物體進(jìn)行有性生殖的過程中生物體進(jìn)行有性生殖的過程中(減數(shù)分減數(shù)分裂第一次分裂后期裂第一次分裂后期),控制不同性狀的基因的控制不同性狀的基因的重新組合重新組合.減一后期，非非自由組合減一后期，非非自由組合如如 “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組基因重組減數(shù)第一次減數(shù)第一次分裂間期分裂間期Y yRr減數(shù)第一減數(shù)第一次分裂次分裂Y YR Ry yr rY YR R r ry y減數(shù)第二減數(shù)第二次分裂次分裂YRYR減數(shù)第二減數(shù)第

15、二次分裂次分裂 yr yr減數(shù)減數(shù) 第一第一 次次 分裂分裂Y Yr ry yR RyRyR減數(shù)減數(shù) 第二第二 次次 分裂分裂YrYr減數(shù)減數(shù) 第二第二 次次 分裂分裂BvBVVbbvBVVbvbvB(2)減數(shù)第一次分裂前期減數(shù)第一次分裂前期,四分體時四分體時,一對同源一對同源染色體的非姐妹染色單體上的等位基因隨染色體的非姐妹染色單體上的等位基因隨非姐妹染色單體的交叉而互換非姐妹染色單體的交叉而互換,導(dǎo)致染色單導(dǎo)致染色單體上的非等位基因重組體上的非等位基因重組.減一前期，同非交叉互換減一前期，同非交叉互換daBdab甲細(xì)菌甲細(xì)菌ABDABD乙細(xì)菌乙細(xì)菌提取提取dabB剪切剪切分離分離da粘接粘

16、接剪切剪切新新細(xì)細(xì)菌菌daB(3)重組重組DNA技術(shù)技術(shù)(基因工程基因工程:培養(yǎng)抗蟲棉培養(yǎng)抗蟲棉)2、基因重組的意義、基因重組的意義:為生物變異供了為生物變異供了極其豐富極其豐富的來源，這的來源，這是形成是形成生物多樣性生物多樣性的重要原因之一，的重要原因之一，對于生物進(jìn)化具有重要的意義。對于生物進(jìn)化具有重要的意義。 基因突變和基因重組的比較基因突變和基因重組的比較基因突變基因突變:基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,產(chǎn)生了產(chǎn)生了新的基因新的基因,出現(xiàn)了新的性狀出現(xiàn)了新的性狀.基因重組基因重組:基因的重新組合基因的重新組合,產(chǎn)生的產(chǎn)生的新的基因新的基因型型,使之性狀重新組合使之性

17、狀重新組合.基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)原因原因時間時間意義意義特征特征產(chǎn)生產(chǎn)生新基因新基因產(chǎn)生產(chǎn)生新基因型新基因型堿基對的堿基對的替換、增替換、增添、缺失添、缺失基因基因自由組合自由組合；基因基因交叉互換。交叉互換。DNA復(fù)制時復(fù)制時減減前、減前、減后后變異的根本來源變異的根本來源進(jìn)化的原始材料進(jìn)化的原始材料生物變異來源之一生物變異來源之一生物多樣性重要原因生物多樣性重要原因低頻但普遍低頻但普遍有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突變、基因重組的比較基因突變、基因重組的比較 一對夫婦所生子女中，性狀上一對夫婦所生子女中，性狀上差異較多，這種變異主要來自差異較多，這種變異主要來

18、自A基因重組基因重組B基因突變基因突變C環(huán)境影響環(huán)境影響D基因分離基因分離1.用一定劑量的秋水仙素處理某種霉菌，誘發(fā)了基因突用一定劑量的秋水仙素處理某種霉菌，誘發(fā)了基因突變，秋水仙素最有可能在下列哪項過程中起作用變，秋水仙素最有可能在下列哪項過程中起作用 A有絲分裂間期有絲分裂間期 B有絲分裂全過程有絲分裂全過程 C受精作用過程受精作用過程 D減數(shù)分裂第一次分裂間期減數(shù)分裂第一次分裂間期 2.下面不容易發(fā)生基因突變的細(xì)胞是下面不容易發(fā)生基因突變的細(xì)胞是 A.神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞 B.正在無絲分裂的細(xì)胞正在無絲分裂的細(xì)胞 C.蛙的原腸胚細(xì)胞蛙的原腸胚細(xì)胞 D.正在進(jìn)行減數(shù)分裂的精原細(xì)胞正在進(jìn)行減數(shù)分

19、裂的精原細(xì)胞3.下列關(guān)于變異的敘述中下列關(guān)于變異的敘述中 ，正確的是，正確的是A.生物所發(fā)生的基因突變一般是有害的，因此基因突變生物所發(fā)生的基因突變一般是有害的，因此基因突變不利于生物的進(jìn)化不利于生物的進(jìn)化 B.基因重組只能產(chǎn)生的新基因型，而不能產(chǎn)生新的基基因重組只能產(chǎn)生的新基因型，而不能產(chǎn)生新的基因，基因突變才能產(chǎn)生新的基因因，基因突變才能產(chǎn)生新的基因 C.生物變異的主要來源是基因重組生物變異的主要來源是基因重組D.人為改變環(huán)境條件，可以促進(jìn)生物產(chǎn)生變異，但這種人為改變環(huán)境條件，可以促進(jìn)生物產(chǎn)生變異，但這種變異都是不能遺傳的變異都是不能遺傳的 (1)從細(xì)胞的結(jié)構(gòu)看，細(xì)菌屬于從細(xì)胞的結(jié)構(gòu)看，細(xì)菌屬于 生物。生物。(2)圖中剪切圖中剪切DNA的的“剪刀剪刀”和粘接和粘接DNA的的“膠水膠水”，其，其 實是兩種不同的酶，它們都只能在實是兩種不同的酶，它們都只能在DNA的一定位的一定位 置進(jìn)行剪切和粘接，說明它們具有置進(jìn)行剪切和粘接，說明它們具有 的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。(3)新細(xì)菌與甲、乙細(xì)菌都不同，從變異來源看，這新細(xì)菌與甲、乙細(xì)菌都不同，從變異來源看，這 是人工條件下的一種是人工條件