上課5.1.基因突變

第一節(jié)基因突變和基因重組復習:1、基因的定義,基因的基本單位2、遺傳信息3、基因、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系4、基因控制蛋白質(zhì)合成的過程5、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因哼，什么勞什子農(nóng)藥，對付俺老祖宗還差不多！過去有效的農(nóng)藥，為什么現(xiàn)在就不起作用了呢？多謝你們大量使用農(nóng)藥，讓我們變異了哇！

過去有效的殺蟲藥，為什么現(xiàn)在就不起作用了呢？

你們大量使用殺蟲藥，我們可是兵多將廣，變異類型多著呢！你知道金魚是怎么培育出來的嗎？金魚的祖先是鯽魚。鯽魚的后代發(fā)生了變異，人們選擇其中合乎自己需要的個體進行繁殖，逐漸形成了各種金魚。大量的事實告訴我們，生物是能夠發(fā)生變異的。這些變異有的能夠遺傳給后代，有的卻不能！變異的概念：生物的后代出現(xiàn)與親本不同的性狀（也包括后代個體間的差異）可遺傳的變異不遺傳的變異普通的小麥種子種植在肥沃的土壤中，給予充足的陽光和水分，結(jié)出的是粒多飽滿的種子，但是再把這些種子種下去結(jié)出的仍就是普通的種子

不可遺傳的變異

太空南瓜王（經(jīng)過太空遨游，也就是經(jīng)過輻射的）把其種下去后結(jié)出的仍是太空南瓜王可遺傳的變異神奇的太空育種(八兩)普通青椒染色體變異類型不遺傳的變異可遺傳的變異基因重組基因突變生物的變異表現(xiàn)型

基因型

環(huán)境

（不可遺傳的變異）（可遺傳的變異）基因重組染色體變異基因突變誘因（改變）（改變）（改變）一、基因突變1、鐮刀型細胞貧血癥：思考兩個問題：（1）正常人和鐮刀型細胞貧血癥病人的紅細胞為什么不一樣？（2）鐮刀型細胞貧血癥的直接原因和根本原因分別是什么？圓餅型的紅細胞鐮刀狀的紅細胞鐮刀型貧血癥:一種異常血紅蛋白病，一旦缺氧，患者紅細胞變成鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細胞的堆積，導致各器官血流的阻塞，而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時，紅細胞受機械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴重貧血而造成死亡。ααββ谷氨酸正常血紅蛋白ααββ纈氨酸異常血紅蛋白574（573+1）兩面凹的圓餅狀性狀……纈氨酸谷氨酸……CTTGAA…………DNAGAA……RNA正常蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯體現(xiàn)CATGTA…………GUA……異常蛋白質(zhì)鐮刀型細胞基因突變轉(zhuǎn)錄DNA的堿基對發(fā)生了改變1）直接原因：血紅蛋白分子的多肽鏈上，一個谷氨酸被一個纈氨酸替換。2）根本原因：控制血紅蛋白分子的DNA的堿基序列發(fā)生了改變，

變成了。CTTGAACATGTA（單個堿基替換）2、基因突變的概念:由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變(一般地，基因突變后變成其等位基因)3.

基因突變的實質(zhì)堿基對的增添、缺失DNATACCATTAGGATCCCATTmRNAAUGGUAAUCCUAGGGUAA起始密碼纈氨酸異亮氨酸亮氨酸甘氨酸終止密碼DNATACCCATTAGGATCCCATTmRNAAUGGGAAAUCCUAGGGUA起始密碼甘氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸纈氨酸DNATACCATAGGATCCCATTmRNAAUGGUAUCCUAGGGU起始密碼纈氨酸絲氨酸終止密碼插入C丟失T4、基因突變的時間:主要發(fā)生在DNA復制時有絲分裂間期(體細胞突變)減Ⅰ間期(生殖細胞突變)物理因素：化學因素：生物因素：如X射線、γ射線、紫外線、激光等。亞硝酸、堿基類似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等包括病毒和某些細菌等。外因內(nèi)因：DNA分子復制偶爾發(fā)生錯誤，DNA堿基組成發(fā)生改變等五、基因突變的原因基因突變不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量，只改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使一個基因變成它的等位基因（A→a或a→A）。六、基因突變結(jié)果

資料一：從以下圖片，你能歸納出基因突變的什么特點嗎？白眼果蠅白化苗短腿的安康羊白色皮毛牛犢7、基因突變的特點：棉花正常枝——短果枝果蠅紅眼——白眼家鴿羽毛白色——灰紅色人正常色覺——色盲正常膚色——白化病你認為突變有什么特點？常見突變性狀：一基因突變具有普遍性短腿安康羊（中）資料二：基因突變可以發(fā)生在1、生物個體發(fā)育的任何時期2、可發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上3、可發(fā)生在同一DNA分子的不同部位上植物的個體發(fā)育性成熟的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵二在生物體內(nèi)隨機發(fā)生；1.在生物的個體發(fā)育過程中，基因突變發(fā)生的時期越早，該生物體表現(xiàn)突變部位的范圍越大還是越??？思考與討論：2.基因突變可能發(fā)生在哪些細胞中？3.基因突變都能傳遞給后代嗎？突變發(fā)生的時間越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。體細胞和生殖細胞均可生殖細胞可以，體細胞一般不能傳遞灰老鼠資料三：觀察老鼠體色的突變類型，分析基因突變的方向性是向著那個固定的方向突變的？三、不定向性（多方向性）基因A可以突變?yōu)閍1，也可以突變?yōu)閍2、a3、a4……等。灰色白色褐色花色基因突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因2×10－６果蠅的白眼基因4×10－5果蠅的褐眼基因3×10－5玉米的皺縮基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人類色盲基因3×10－5資料四四、突變率低；高產(chǎn)大豆高產(chǎn)青霉菌株大南瓜太空椒（左）有利的基因突變資料五：白化病患者有害的基因突變白化玉米苗畸形的雛鴨人類的多指白化苗五、大多數(shù)突變是有害的白化病為什么呢？

任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。絕大多數(shù)的人類遺傳病，都是由基因突變造成的，這些病對人類健康構(gòu)成了嚴重威脅。鐮刀型細胞貧血癥就是一種這樣的遺傳病，患者(aa)不到成年就會死亡?？梢娺@種突變基因在自然選擇的壓力下容易被淘汰。可是在非洲瘧疾流行的地區(qū)，發(fā)現(xiàn)鐮刀型細胞雜合基因型(Aa)對瘧疾的感染率，比正常人(AA)低得多。因此，在瘧疾流行的地區(qū)，不利的鐮刀型細胞基因突變可轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣诜乐汞懠驳牧餍??；蛲蛔兊暮屠窍鄬Φ模Χ嗬佟?/p>

在第二次世界大戰(zhàn)臨近結(jié)束的1945年8月，美國先后向日本廣島和長崎投下了兩顆原子彈，造成約10.6萬人死亡，約13萬人受傷。當時繆勒就指出：原子彈爆炸產(chǎn)生的放射性污染將給廣島和長崎幸存居民的后代帶來難以預料的影響?？娎詹恍已灾辛恕Ｔ趹?zhàn)后的20多年里，廣島和長崎先后出生了數(shù)以百計死胎和智障、肢體畸型的新生兒。小結(jié)：基因突變的特點自然界的物種中廣泛存在可發(fā)生在任何時期自然界突變率很低：10－5-

10-8(打破生物對環(huán)境的適應性)多數(shù)有害,少數(shù)有利①普遍性:②隨機性:③不定向性：④低頻性:一個基因可以產(chǎn)生一個以上的等位基因⑤多害少利性：不改變基因在染色體上的位置和基因的數(shù)量。2.光學顯微鏡下能觀察到嗎？染色體某一個位點上基因的改變，屬于分子水平，光學顯微鏡下不可見3.一定會引起遺傳信息的改變嗎？1.改變基因在染色體上的位置和染色體上基因的數(shù)量嗎？產(chǎn)生了新的基因—等位基因一定隱性突變顯性突變A→aa→A思考以下問題：(1)基因突變影響后代性狀原因：突變引起密碼子改變，最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)功能改變，影響生物性狀，往往是有害的。例如鐮刀型細胞貧血癥。(2)基因突變不影響后代性狀原因：①若基因突變發(fā)生后，引起了信使RNA上的密碼子改變，但由于一種氨基酸可對應多個密碼子，若該改變了的密碼子與原密碼子仍對應同一種氨基酸，此時突變基因控制的性狀不改變。②若基因突變?yōu)殡[性突變，如AA中其中一個A→a，此時性狀也不改變。③某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個別氨基酸，但并不影響蛋白質(zhì)的功能。④發(fā)生在真核生物ＤＮＡ非基因區(qū)的基因突變，并不引起生物性狀的改變。4.基因突變一定會引起性狀的改變嗎？不一定某自花傳粉植物連續(xù)幾代開紅花，一次開出一朵白花，白花的后代全開白花，其原因是A．基因突變B．基因重組C．基因分離D．環(huán)境影響在正常的綿羊群中，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。這一短腿性狀出現(xiàn)的原因A、基因突變B、基因分離C、基因互換D、基因重組基因A與a1、a2、a3之間的關(guān)系如圖6-3，該圖不能表明的是A、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C、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Aa1a3a2思考:顯性突變和隱性突變的區(qū)別?思考：1．基因突變能產(chǎn)生新的基因嗎？2．這些新的基因產(chǎn)生的新性狀對生物的生存有什么意義（有利還是有害）?3．自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來？4．基因突變對生物的進化有何意義？八、基因突變的意義基因突變新基因（等位基因）基因型（改變）表現(xiàn)型（改變）引發(fā)生物變異基因突變的意義:可以產(chǎn)生新的基因意義：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，為生物的進化提供了原材料。

九、人工誘變在育種上的應用：優(yōu)點：提高突變率，加速育種進程,大幅度改良生物性狀。缺點：處理的材料量大（育種規(guī)模大）概念:指利用物理因素(如X射線、γ射線、紫外線、激光等)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)來處理生物，使生物發(fā)生基因突變例：

1、用輻射方法培育“黑農(nóng)五號”大豆品種

2、用X射線、紫外線照射等方法培育高產(chǎn)青霉菌株3、太空椒基因突變定義原因特點意義

堿基對增添缺失改變普遍性隨機性低頻性多害少利性不定向性內(nèi)因外因知識結(jié)構(gòu)小結(jié)根本原因“一母生九仔，連母十個樣”這種差異怎么造成的？二、基因重組人的體細胞中有23對染色體，請你根據(jù)自由組合定律的計算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的精子？那母親產(chǎn)生的卵細胞呢？不考慮基因突變，如果要保證子女中有兩個所有基因完全相同的個體，子女的數(shù)量至少要是多少？223223246+1

1.概念：基因重組是指生物進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。2、類型:（1）基因自由組合:（2）基因交叉互換:非同源染色體上的非等位基因的自由組合同源染色體上非姐妹染色體之間發(fā)生交叉互換.后一頁（3）重組DNA技術(shù)(基因工程:培養(yǎng)抗蟲棉)狹義廣義：原有基因的重新組合綠色皺粒P×黃色圓粒F1黃色圓粒F2黃色圓粒綠色圓粒綠色皺粒黃色皺粒非同源染色體上的

非等位基因自由組合一種具有20對等位基因（這20對等位基因分別位于

20對同源染色體上）的生物進行雜交時，F(xiàn)2可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型就有

種。AabBAaBbAb和aBAB和ab上一頁220=1048576AabBAaBb同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換上一頁同源染色體上的

非姐妹染色單體之間的交叉互換基因重組是通過有性生殖來實現(xiàn)的daBdab甲細菌ABDABD乙細菌提取dabB剪切分離da粘接剪切新細菌daB重組DNA技術(shù)(基因工程:培養(yǎng)抗蟲棉)3、意義:是生物變異重要來源，生物多樣性的重要原因之一，對生物進化有重要意義?；蛑亟M能否產(chǎn)生新的基因？基因突變:基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,產(chǎn)生了新的基因,出現(xiàn)了新的性狀.基因重組:基因的重新組合,產(chǎn)生的新的基因型,使之性狀重新組合.1．基因突變：基因_________改變，它________新的基因發(fā)生時期：________________________

特點：①普遍性、②隨機性、③___________、

④多害少利性、⑤不定向性。

2．基因重組：控制不同性狀的_____________，_______新基因，可形成新的________。發(fā)生時期：___________________

特點：__________內(nèi)部結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生細胞分裂間期（DNA復制時）突變率低基因重新組合不產(chǎn)生基因型有性生殖過程中(減數(shù)分裂)非常普遍基因突變和基因重組的比較有性生殖中非常普遍突變頻率低，但普遍存在發(fā)生可能生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義生物變異的根本來源，生物進化的原始材料意義有性生殖過程中進行減數(shù)分裂形成配子外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用條件減Ⅰ后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合；減Ⅰ前期，同源染色體的非姐妹染色單體的交換重組。可發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何階段,一般在細胞分裂的間期。包括堿基對的替換、增添和缺失。發(fā)生時間及原因不產(chǎn)生新基因，而是不同基因的重新組合，產(chǎn)生新的基因型基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生新的基因，出現(xiàn)了新的性狀本質(zhì)基因重組基因突變一對夫婦所生子女中，性狀上差異較多，這種變異主要來自A．基因重組B．基因突變C．環(huán)境影響D．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

B．有絲分裂全過程C．受精作用過程

D．減數(shù)分裂第一次分裂間期2.下面不容易發(fā)生基因突變的細胞是

A.神經(jīng)細胞B.正在無絲分裂的細胞C.蛙的原腸胚細胞D.正在進行減數(shù)分裂的精原細胞3.下列關(guān)于變異的敘述中，正確的是A.生物所發(fā)生的基因突變一般是有害的，因此基因突變不利于生物的進化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D.人