基因突變和基因重組-yh

第一節(jié)基因突變和基因重組自然界中的變異現(xiàn)象什么叫“生物的變異”？生物體親代和子代之間以及子代個(gè)體之間性狀的差異性。摩爾根實(shí)驗(yàn)中的F2代果蠅想一想：上述甘藍(lán)品種的引種過(guò)程中，有沒(méi)有變異現(xiàn)象的發(fā)生？這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?分析：是環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變。甘藍(lán)3.5kg7kg拉薩3.5kg北京資料：在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的有3.5KG，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時(shí)間長(zhǎng)、光照強(qiáng)，葉球可重達(dá)7KG左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5KG。不可遺傳的變異變異能否遺傳？環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變，不能遺傳給子代的變異紅花的后代變成了藍(lán)紫色上述變異性狀的后代為何仍然是藍(lán)紫色花呢？遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變。藍(lán)紫色花的后代仍是藍(lán)紫色表現(xiàn)型

基因型

環(huán)境

（不遺傳的變異）誘因（改變）（改變）（改變）基因重組染色體變異基因突變（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）（可遺傳的變異）鐮刀型細(xì)胞貧血癥（一）基因突變的實(shí)例

資料：1910年，一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮刀型細(xì)胞貧血癥。這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。一、基因突變

正常血紅蛋白第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代。[探究]正常血紅蛋白究竟出了什么問(wèn)題？纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴氨酸纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—賴氨酸12345678（正常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）CTTGAA谷氨酸纈氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白質(zhì)正常異常GUACATGTA突變GAA_____原因

鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由

引起的一種遺傳病。病因：DNA分子中堿基對(duì)替換根本[探究]第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代的根本原因是什么？ATTA替換直接原因決定谷氨酸→纈氨酸DNA···AU

C

CGC···

···A

U

U

CGC···

異亮氨酸精氨酸異亮氨酸mRNA···AT

C

CGC···

···TA

G

GC

G···正?！ぁぁAAGC

G······ATTCGC···

堿基對(duì)替換精氨酸[探究]堿基對(duì)改變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？DNA堿基對(duì)替換，不一定引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變。結(jié)論:原因：密碼子的簡(jiǎn)并性替換增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGC

GGCG

ATTA

CCGC

GGCG

ATTA

AT

A

CCGC

T

GGCG

DNA片段堿基對(duì)的增添、缺失或替換，改變了基因的結(jié)構(gòu)。A

T

CCGCT

A

GGCG

CCGC

G

GCG

[探究]

DNA分子中的堿基對(duì)有哪幾種變化，能引起編碼蛋白質(zhì)的改變？正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸···AUCCGCA···

異亮氨酸精氨酸···ACCG

CA···

蘇氨酸丙氨酸②···ATCCGCA···

···TAGGC

GT···①①②

···A

CCGCA···

···TGGCGT···堿基對(duì)缺失[探究]

DNA分子中的堿基對(duì)有哪幾種變化，能引起編碼蛋白質(zhì)的改變？堿基對(duì)增添呢？1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的____、____和_____，而引起的________的改變。

增添缺失替換基因結(jié)構(gòu)（二）基因突變的概念如果發(fā)生堿基對(duì)的添加、缺失或替換，能否稱為基因突變？思考：哪一種基因突變對(duì)生物的影響最大？

三種都有可能（2）對(duì)性狀而言：

*一種氨基酸可能有幾種密碼子(簡(jiǎn)并性)*顯性純合子突變成雜合子（AA→Aa）…①改變子代的性狀（aa→Aa

）

②不改變子代的性狀2、基因突變的結(jié)果（1）對(duì)基因而言：產(chǎn)生等位基因（3）對(duì)后代而言：

①有性生殖的過(guò)程：體細(xì)胞中的的突變基因是不能遺傳

給子代；生殖細(xì)胞中的基因可能遺給子代。②無(wú)性生殖的過(guò)程：可以遺傳給子代想一想:基因突變一般會(huì)發(fā)生在什么時(shí)侯呢？（3）基因突變的時(shí)間想一想:基因突變一般會(huì)發(fā)生在什么時(shí)侯呢？DNA復(fù)制時(shí)期（3）基因突變的時(shí)間想一想:基因突變一般會(huì)發(fā)生在什么時(shí)侯呢？有絲分裂的間期減數(shù)第一次分裂間期DNA復(fù)制時(shí)期（3）基因突變的時(shí)間4、基因突變的原因自發(fā)突變：自然條件下DNA偶爾復(fù)制錯(cuò)誤例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。4、基因突變的原因自發(fā)突變：自然條件下DNA偶爾復(fù)制錯(cuò)誤例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。誘發(fā)突變：物理因素X射線、激光等4、基因突變的原因自發(fā)突變：自然條件下DNA偶爾復(fù)制錯(cuò)誤例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。誘發(fā)突變：物理因素化學(xué)因素X射線、激光等亞硝酸、堿基類似物等4、基因突變的原因自發(fā)突變：自然條件下DNA偶爾復(fù)制錯(cuò)誤例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。誘發(fā)突變：物理因素化學(xué)因素生物因素提高突變頻率X射線、激光等亞硝酸、堿基類似物等病毒、某些細(xì)菌等DNADNA差錯(cuò)內(nèi)因：堿基變化外因：物理因素化學(xué)因素生物因素復(fù)制引起DNADNA差錯(cuò)內(nèi)因：堿基變化外因：物理因素化學(xué)因素生物因素脫氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序改變堿基對(duì)的替換、增添、缺失復(fù)制引起遺傳信息改變DNADNA差錯(cuò)內(nèi)因：堿基變化外因：物理因素化學(xué)因素生物因素脫氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序改變堿基對(duì)的替換、增添、缺失基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變產(chǎn)生等位基因（A1a1、a2……）復(fù)制引起細(xì)菌無(wú)抗藥性——抗藥性棉花正常枝——短果枝果蠅紅眼——白眼長(zhǎng)翅——?dú)埑峒银澯鹈咨壹t色人正常色覺(jué)——色盲正常膚色——白化病常見(jiàn)突變性狀：玉米白化苗人類多指5.基因突變的特點(diǎn)短腿安康羊（中）細(xì)菌無(wú)抗藥性——抗藥性棉花正常枝——短果枝果蠅紅眼——白眼長(zhǎng)翅——?dú)埑峒银澯鹈咨壹t色人正常色覺(jué)——色盲正常膚色——白化病常見(jiàn)突變性狀：（1）在生物界普遍存在—普遍性玉米白化苗人類多指5.基因突變的特點(diǎn)短腿安康羊（中）開(kāi)花結(jié)果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？任何時(shí)期①②③④⑤開(kāi)花結(jié)果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？任何時(shí)期（2）在生物個(gè)體發(fā)育的如何時(shí)期發(fā)生—隨機(jī)性①②③④⑤花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變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小資料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小資料自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的?；蛲蛔兟蚀竽c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小資料（3）突變率低—低頻性白化苗白化病為什么呢？任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)?；蛲蛔冎?，有利突變多，還是有害突變多？白化苗（4）大多數(shù)突變是有害的—多害性白化病為什么呢？任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)?；蛲蛔冎?，有利突變多，還是有害突變多？經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子基因突變還有何特點(diǎn)？如老鼠灰毛基因A+突變AY(黃毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黃老鼠（5）基因突變是不定向的經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子如老鼠灰毛基因A+突變AY(黃毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黃老鼠基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源,是生物進(jìn)化的原始材料.6.基因突變的意義批判性思維

有人認(rèn)為，自然條件下基因突變率很多低，而且大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的，因此，它不可能為生物進(jìn)化提供原材料。你認(rèn)為這樣的看法正確嗎？為什么？（P82）批判性思維

有人認(rèn)為，自然條件下基因突變率很多低，而且大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的，因此，它不可能為生物進(jìn)化提供原材料。你認(rèn)為這樣的看法正確嗎？為什么？這種看法不正確。對(duì)于生物個(gè)體而言，發(fā)生自然突變的頻率是很低的。但是，一個(gè)物種往往是由許多個(gè)體組成的，就整個(gè)物種來(lái)看，在漫長(zhǎng)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(duì)生物的進(jìn)化有重要意義。因此，基因突變能夠?yàn)樯镞M(jìn)化提供原材料。（P82）“一母生九仔，連母十個(gè)樣”這種差異怎么造成的？二、基因重組這哥倆像嗎？同樣是雙胞胎怎么差別這么大呢？分析原因：同卵雙生，是同一個(gè)受精卵產(chǎn)生的后代。異卵雙生，是不同的精子和卵細(xì)胞產(chǎn)生的后代。導(dǎo)致子代個(gè)體間差異的主要原因：形成個(gè)體的精子和卵子不同。同一個(gè)親本產(chǎn)生的精子（卵子）為什么不同？（1）減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合AabBAaBbAb和aBAB和ab1、基因重組發(fā)生時(shí)期AaAaBbAabBAaBb（2）減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期）同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同形狀的基因的重新組合。2、基因重組的概念思考與討論（P83）1.2種精子；2種卵細(xì)胞。23232.需要有2+1個(gè)個(gè)體；不可能。463.生物體的性狀是由基因控制的。在減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞的過(guò)程中，隨著同源染色體的分離，位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行重新組合。人的基因約有3萬(wàn)多個(gè)，因此，形成生殖細(xì)胞的類型也非常多，由生殖細(xì)胞通過(guò)受精作用形成的受精卵的類型也就非常多。所以，人群中個(gè)體性狀是多種多樣的。意義基因重組中有無(wú)新的基因產(chǎn)生？

有無(wú)新的基因型和表現(xiàn)型形成？是生物變異的來(lái)源之一，是生物多樣性的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。思考（四）基因重組的意義基因突變基因重組本質(zhì)結(jié)果發(fā)生時(shí)間及原因條件