第五章第1节基因突变和基因重组.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,干旱,一、生物界中的 现象,干旱 水肥充足,变异,1,、定义：亲子之间以及子代个体之间性状表现存在差异的现象称为变异（,variation,）,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？,这种变异性状,能遗传给子代吗？为什么,?,分析：是,环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。,甘蓝,3.5kg,7kg,拉萨,3.5kg,北京,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,3.5KG,。,红花的后代变了蓝紫色,上述变异性状的后代,为何仍然是蓝紫色花呢？,遗传物质发生了改变,蓝紫色花的后代仍是蓝紫色,2,、变异的类型,（,2,）、可遗传变异,遗传物质发生改变,而引起的变异,（,1,）、不可遗传变异,环境因素造成的，,未引起生物体内遗传物质变化,的变异,3,、可遗传变异的三种来源,:,基因突变,基因重组,染色体变异,表现型,基因型,环境,（不可遗传的变异）,诱因,（改变）,（改变）,（改变）,讨论：是不是环境因素引起的变异就一定不能遗传呢？,基因重组,染色体变异,基因突变,（遗传物质未发生改变）,（遗传物质发生改变）,（可遗传的变异）,5.1,基因突变和基因重组,第,5,章 基因突变及其他的变异,探究,正常血红蛋白究竟出了什么问题？,缬氨酸,组氨酸,亮氨酸,苏氨酸,脯氨酸,谷氨酸,谷氨酸,赖氨酸,缬氨酸,组氨酸,亮氨酸,苏氨酸,脯氨酸,缬氨酸,谷氨酸,赖氨酸,1 2 3 4 5 6 7 8,（正常血红蛋白）,（异常血红蛋白）,1956,年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，正常血红蛋白第,6,位上的,谷氨酸,被,缬氨酸,取代。,根本原因,直接原因：？,根本原因：？,病因：,两面凹的圆饼状,性状,谷氨酸,C,T,T,G,A,A,DNA,G,A,A,mRNA,正常蛋白质,蛋白质,G,U,A,缬氨酸,异常蛋白质,镰刀型,C,A,T,G,T,A,病因分析,直接原因,ATCCGTAGGC,缺失,（正常基因片段）,替换,增添,AACCGTTGGC,ATTCCGTAAGGC,A,CCG,T GGC,1 2 3 4 5,比一比,1,、基因突变的概念,:,一、基因突变,由于,DNA,分子中发生碱基对的,替换、增添,或,缺失,，而引起的,基因结构,的改变。,思考：某生物发生了基因突变后,基因结构（或遗传信息）,；基因数量,。,2,、基因突变的本质：,本质：,基因中脱氧核苷酸的种类，数量和排列顺序发生了改变。,质变而非量变,3,、基因突变对蛋白质结构的影响,思考：基因突变，是否一定会影响蛋白质结构呢？,甲 乙 丙 丁,DNA,碱基对替换，,不一定,引起蛋白质结构的改变。,结论,:,探究：若,DNA,碱基对替换，是否一定引起蛋白质结构的改变？,T A G G C,G,A U C C G C,A U,A,C C G,C,mRNA,碱基对增添,A T,A,C C G C,T A,T,G G C G,异亮氨酸,脯氨酸,探究：碱基对增添会导致蛋白质的结构改变吗？,DNA,A T C C G C,正常,异亮氨酸,精氨酸,氨基酸,探究,碱基对的缺失会导致蛋白质的变化吗,?,A T C C G C,T A G G C,G ,正常,mRNA,DNA,mRNA,DNA,氨基酸,氨基酸,A U C C G C ,异亮氨酸,精氨酸,A C C G,C,苏氨酸,丙氨酸,A,C C G C,T G G C G,碱基对缺失,比一比：哪种基因突变对蛋白质的影响最小？,巩固练习,1,(08,上海高考,),下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是（不考虑终止密码子）,A,第,6,位的,C,被替换为,T,B,第,9,位与第,10,位之间插入,1,个,T,C,第,100,、,101,、,102,位被替换为,TTT,D,第,103,至,105,位被替换为,1,个,T,B,A.,有丝分裂间期,B.,减数第一次分裂间期,体细胞,可以发生基因突变,生殖细胞,中也可以发生基因突变,（但一般不能传给后代）,（可以通过受精作用直接传给后代）,3,、,基因突变发生的时间,1,、,“,神七,”,带一批种子上天进行育种，你选,“,干种子,”,还是,“,萌动的种子,”,？为什么？,DNA,的复制,2,、,DNA,的复制发生在什么时间？,分裂间期,体细胞可以发生基因突变吗？,生殖细胞可以发生基因突变吗？,体细胞发生的基因突变可以传给后代吗？,生殖细胞发生的基因突变可以传给后代吗？,物理因素,化学因素,生物因素,紫外线,X,射线,其它各种辐射,亚硝酸,碱基类似物,4,、引起基因突变的因素,病毒，某些细菌等,外因,内因,：,DNA,分子复制时偶尔发生错误，使基因结构发生改变,提高突变频率,细菌 无抗药性,抗药性,棉花 正常枝,短果枝,果蝇 红眼,白眼,长翅,残翅,家鸽 羽毛白色,灰红色,人 正常色觉,色盲,正常肤色,白化病,你认为突变有什么特点？,常见突变性状：,a,、在生物界普遍存在；,讨论与思考,玉米白化苗,人类多指,5,、,基因突变有何特点？,短腿安康羊（中）,开花结果的植株,胚,幼苗,具根茎叶的植株,分化出花芽的植株,受精卵,基因突变发生在生物个体发育的什么时期？,任何时期,b,、在生物体内随机发生；,探究,基因突变有何特点？,思考,“基因突变的随机性”与“基因突变发生在,DNA,分子复制时”是否矛盾？,c,、,基因突变是,不定向,的,探究,基因突变有何特点？,经诱变处理的紫色种子产生的子代种子,经诱变处理的黑色家鼠产生的子代,显性突变,隐性突变,说明：虽然基因突变是不定向的，但是其,结果,是,产生了它的等位基因,，也就是说，基因突变是朝着其等位基因,(,控制一种性状,),的方向进行突变。,例如，控制小鼠毛色的灰色基因（,A,）可以突变成黄色基因，也可以突变成黑色基因。但是每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。例如，小鼠毛色基因的突变，只限定在色素的范围内，不会超出这个范围。,基 因,突变率,大肠杆菌组氨酸缺陷型基因,210,果蝇的白眼基因,410,5,果蝇的褐眼基因,310,5,玉米的皱缩基因,110,小鼠的白化基因,110,5,人类色盲基因,310,5,小资料,d,、突变率,低,；,探究,基因突变有何特点？,1,、基因突变的普遍性与低频率性是否矛盾？,白化病患者,有害的基因突变,白化玉米苗,畸形的雏鸭,人类的多指,高产大豆 高产青霉菌株,太空椒（左）,有利的基因突变,白化苗,e,、,大多数突变是,有害,的,白化病,为什么呢？,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。,探究,基因突变有何特点？,另外：,突变对生物体本身的利害具有相对性的,5,、基因突变的,特点,普遍性,:,自然界的物种中广泛存在,(,所有生物都可能发生,),随机性,:,可发生在任何时期,不定向性：,突变率低,:,自然界突变率很低：,10,5,10,-8,多害少利性,:,(,打破对环境的适应性,),多数有害,少数有利,6,、基因突变的结果：,产生它的等位基因,思考：,7,、基因突变是否一定会对生物性状产生影响？,基因突变不影响后代性状原因：,若基因突变发生后，由于,密码子的简并性,，突变后仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。,若基因突变为,隐性突变,，如,AA,中其中一个,A,a,，此时性状也不改变。,不一定,（四）、基因突变的意义,基因突变在生物进化中有重要意义。是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。,原因：,基因突变能够产生前所未有的,新基因,，从而出现前所未有的新性状。原来的性状与新的性状为自然环境提供了选择的材料。故其能为生物进化提供原始材料。,化学因素：,有亚硝酸、硫酸二乙酯等。,（,1,）人工诱导基因突变常用方法：,物理因素：,包括,X,射线、紫外线、激光等；,生物因素：,病毒、细菌等。,人工诱变在育种上的应用,（,4,）诱变意义,:,是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法（举例）,人工诱变在育种上的应用,突变频率仍然较低，,盲目性,。有利变异个体往往不多，处理的材料量大（育种规模大）,诱变的各种因素都是致癌因素，如有泄漏将造成人体伤害或环境污染,（,2,）,优点,：,提高突变率，,创造新类型，,缩短育种周期,（,3,）,缺点,:,据报载：十几年来，我国从航天搭载的,60,多种、,500,多个品种的植物种子中，筛选培育出了多个在农业生产上发挥作用的新品种。据不完全统计，空间诱变育成的高产、优质新品种（品系），在全国种植的面积已超过,100,万亩。与此同时太空动物的培育也取得了初步的成效。,夏季涂抹防晒霜,青少年少上网，少用手机,不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）,物理因素,物理因素,化学因素,少吃烧烤和油炸食品,化学因素,练习：分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突变的可能，从而防止细胞癌变？,接种乙肝疫苗,生物因素,“,一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的,?,二 基因重组,想一想,1,、基因,自由组合定律中,，,哪些基因,可以进行,重新组合呢？,2,、非等位基因,伴随什么,进行重新组合呢？,3,、非同源染色体在,什么时期,重新组合？,回顾孟德尔自由组合定律。,在生物进行,有性生殖,过程中，控制,不同性状的基因,的自由组合。,2,、类型：,基因自由组合：,基因交叉互换：,二、基因重组,1,、概念：,非同源染色体上的 非等位基因自由组合,B,a,A,b,a,B,A,b,同源染色体的非姐妹染色单体之间的 局部 交换,A,a,A,a,B,b,A,a,b,B,A,a,B,b,等位基因,思考：基因重组能否产生新的基因？,3,、基因重组的结果：,产生了新的基因型,如：黄圆,绿皱,说明,：基因重组只能产生新的性状,组合,，不能产生新的性状,（针对一种性状）,3,、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。,4,、基因重组的特点,1,、,变异概率高，几乎,100%,2,、,只有通过有性生殖过程才能实现的。,思考,:,人的体细胞中有,23,对染色体,请你计算,一位父亲可能产生多少种染色体不同的精子,一位母亲可能产生多少种染色体组成不同的卵细胞,?,都大于,2,23,思考,:,你能从基因重组的角度解释人群中个体性状的多种多样吗,?,由于减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性,导致不同配子遗传物质的差异,加上受精过程中卵细胞和精子的结合的随机性,同一双亲的后代必然呈现多样性,.,通过有性生殖过程实现的基因重组,为,生物变异,提供了极其,丰富,的,来源,.,这是形成,生物多样性,的重要原因之一,对于,生物进化,具有十分重要的意义,.,5,、,意义,优点：,使不同个体的优良性状集中到,一个个体上。,缺点：,育种年限长。,6,、,应用：杂交育种,基因突变,基因重组,本质,结果,发生时间及原因,条件,意义,发生可能,基因的分子结构发生改变，产生,新的基因,。,不同基因的重新组合，产生,新的基因型。,细胞分裂间期,由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、缺失或增添,减数第一次分裂的四分体时期,的同源染色体中非姐妹染色单体,交叉互换,；,减数第一次分裂后期,，非同源染色体上的非等位基因,自由组合,。,外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。,有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。,新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。,是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要的意义,突变频率低，但普遍存在,有性生殖中非常普遍,产生了新基因，出现了新性状。,不产生新基因，而是产生新的基因型使不同性状重新组合。,思考,:,RNA,病毒的突变频率往往比,DNA,病毒的突变频率高,为什么,?,RNA,病毒遗传物质是,RNA,RNA,是单链,结构不稳定,易发生基因突变,.,基因突变和基因重组引起的变异有什么区别,?,1,基因突变：,基因,_,改变，它,_,新的基因,发生时期：,_,特点：普遍性、随机性、,_,、,多数有害、不定向性。,2,基因重组：,控制不同性状的,_,，,_,新基因，可形成新的,_,。,发生时期：,_,特点：,_,内部结构,能产生,细胞分裂间期（,DNA,复制时）,突变率低,基因重新组合,不产生,基因型,有性生殖过程中,非常丰富,练一练,A.,基因突变是不定向的,B.,等位基因的出现是基因突变的结果,C.,正常基因与致病基因可以转化,D.,图中基因的遗传遵循自由组合定律,右图中，基因,A,与,a,1,a,2,a,3,之间,的关系，不能表现的是,不同生物的可遗传变异来源：,病毒,基因突变,原核生物,基因突变,真核生物,基因突变、基因重组、染色体变异,2,、若某基因原为,303,对碱基，现经过突变，相邻,3,个,碱基对缺失，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,A,只相差一个氨基酸，其他顺序不变,B,长度相差一个氨基酸外，氨基酸顺序有改变,C,长度不变，但顺序改变,D,A,、,B,都有可能,练习,基础题,1.,（,1,）；（,2,）,；（,3,）,。,2.C,。,3.B,。,4.A,。,拓展题,1.,放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行,DNA,分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。,2.,镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明，在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一方面。虽然这个突变体的纯合体对生存不利，但其杂合体却有利于当地人的生存。,2002,年上海高考题：下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛（,A,）（,B,）（,C,）（,D,）,2,大肠杆菌某基因原有,183,对碱基，现经过突变，,减为,180,对碱基（减少的碱基对与终止密码子无关），,它指导合成的蛋白质分子与原来基因指导合成的,蛋白质分子相比较，差异为 （）,A,只差一个氨基酸，其他顺序不变,B,除长度相差一个氨基酸外，其他氨基酸顺序,也有改变,C,长度不变，但顺序改变,D,A,、,B,都有可能,D,能力提升,16.,图,10-33,为马的生活史，有关此图的叙述中正确的是（）,A,有丝分裂在,I,，,I,B,基因重组发生在,之间,C,基因突变可发生在,I,，,，,D,为新个体发育的起点,ACD,如果由于,DNA,分子携带的遗传信息改变，而使其所编码的氨基酸改变,生物体的性状可能发生改变，改变的性状对生物体的生存可能有利，可能有害，也可能既无害也无利。,1,、,(,选择填空,),某生物发生了基因突变后,基因结构（或遗传信息）,；基因数量,；,性状,.,(,一定不变,;,一定改变,;,可能改变,),2,、血红蛋白基因转录的模板链上的,CTT,变成,CAT,则结果谷氨酸变成了缬氨酸,那如果,CTT,突变成了,CTC,，其结果如何？,性状不变,一定改变,一定不变,可能改变,