基因突变和基因重组(使用)

第五章遗传信息的改变基因突变和基因重组一、生物的变异：1、概念：生物的子代和亲代之间以及子代各个体之间性状上的差异性称为生物的变异。变异可以遗传吗?是否所有的变异都可以遗传？2、生物变异的类型⑴不可遗传的变异（由环境变化引起）⑵可遗传的变异（由生殖细胞内遗传物质的变化引起）基因突变基因重组染色体变异注意：1、显微镜下只能看到染色体变异；2、属于分子水平的变异是：基因突变和基因重组；3、原核生物、病毒的变异方式有：环境引起的变异和基因突变，而可遗传变异只有基因突变。1实例：人类镰刀型细胞贫血症二、基因突变的原因阅读课本P76-77，回答以下问题：1、镰刀型细胞贫血症发生的直接原因是什么？（病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？）2、请填写出mRNA上对应的碱基，推测出镰刀型细胞贫血症发生的根本原因（从基因的角度考虑）正常红细胞的血红蛋白氨基酸组成……—缬氨酸－组氨酸－亮氨酸－苏氨酸－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸－赖氨酸—……镰刀型细胞贫血症红细胞的血红蛋白氨基酸组成……—缬氨酸－组氨酸－亮氨酸－苏氨酸－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸－赖氨酸—……CTTGAACATGTAGAAGUADNAmRNA蛋白质氨基酸谷氨酸正常缬氨酸不正常基因突变原因分析：1、直接原因：血红蛋白分子的多肽链上一个谷氨酸被一个缬氨酸替换。CTTGAACATGTA原因分析：2、根本原因：控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变。即：镰刀型细胞贫血症是由_________引起的一种遗传病，是由于基因_________发生了改变导致血红蛋白分子改变而产生的。基因突变分子结构2．基因突变的概念指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起基因结构的改变。判断下图分别为哪种类型的基因突变？ATCCGTCTAGGCAG缺失（正常）ATTCCGTCTAAGGCAGAACCGTCTTGGCAGACCGTCTGGCAG改变增添发生基因突变后碱基序列一定不同BA.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期——体细胞——生殖细胞（但一般不能传给后代，也可以通过无性繁殖方式传给后代）（可以通过受精作用直接传给后代）DNA在进行复制时发生错误.一、基因突变基因突变通常发生在细胞分裂间期DNA分子复制过程中，即DNADNA。3.基因突变的时间：注意：基因突变容易发生在具有DNA复制功能的细胞中（具有分裂能力的细胞），已高度分化的、失去分裂能力的细胞因其不发生DNA复制，故不容易发生基因突变。4、基因突变的结果使一个基因成为它的等位基因（产生了新的基因）注意：1、基因突变产生了新基因，新基因与原基因互为等位基因；2、基因突变不改变基因数量讨论：有人说，基因突变就是指生物体基因型的改变。你认为这种说法正确吗？试举例说明。这种说法不正确。基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因分子结构的改变。基因突变使一个基因突变成它的等位基因，从而会使生物的基因型发生改变。但是基因型的改变并不都是由基因突变引起的，基因重组和染色体变异都可引起基因型改变。5.基因突变的特点从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？白眼果蝇白化苗短腿的安康羊普遍性白色皮毛牛犊3×10－5人类色盲基因1×10－5小鼠的白化基因1×10－６玉米的皱缩基因4×10－5果蝇的白眼基因突变率基因低频率性注：基因突变的低频性是针对生物体某一个基因来说发生突变的几率很低，但对于群体来说突变的几率就大多了。高产大豆高产青霉菌株大南瓜太空椒（左）有利的基因突变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大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。多数有害性植物的个体发育性成熟的植株胚幼苗具根茎叶的植株分化出花芽的植株受精卵发生在个体发育的任何时期，生物体的任何部位。可以发生在细胞内的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。具有随机性多向性和可逆性：基因A可以突变为a1，也可以突变为a2、a3、a4……等。基因突变也是可逆的，可以由A突变为a，也可以由a突变为A。基因突变的特点①普遍性②突变率低（稀有性,低频率性）③多数有害性④随机性⑤多向性和可逆性1、基因突变的普遍性与低频率性是否矛盾？2、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？在太空突变的真菌基因突变可发生在生物个体发育的任何时期，可以是体细胞中，也可以是生殖细胞中。这里的“随机”是针对生物个体而言的,指的是可随机发生在生物体的不同生长(生活)时段；但是对细胞来说,却只能发生在正进行DNA分子复制的细胞中。⑴是生物变异的根本来源；⑵为生物的进化提供了原始材料；⑶是形成生物多样性的重要原因之一（新基因产生的途径）6、基因突变的意义7、基因突变的种类⑴自然突变：自然条件下发生的基因突变⑵人工诱变：人为条件下诱发产生的基因突变8、引起基因突变的因素（P77)：⑴物理因素：紫外线、X射线、激光等⑵化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等⑶生物因素：病毒、有些细菌等一、基因突变基因碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质（性状）的改变？不一定。(1)有些基因突变并不引起生物性状的改变①突变发生在非编码区和内含子中，不会改变生物的性状。②显性纯合子中的一个基因突变后，该基因型控制的生物性状不会改变。③由于可由多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不会引起生物性状的改变。(2)有些基因突变可引起生物性状的改变，如人的白化病等。GATCTADNAmRNAGAU氨基酸天冬氨酸GAC天冬氨酸CTGGAC一、概念：利用物理因素（如ⅹ射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。二、依据原理：基因突变三、常用方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种四、优点：（1）可以提高突变率，加速育种进程；（2）大幅度改良某些品种,产生前所未有的性状。五、缺点：（1）盲目性大，有利变异少；（2）工作量大，需大量的实验材料。9、应用：诱变育种小结：生物的变异1.概念2.分类一基因突变1.概念:碱基对增添、缺失或改变2.引起基因突变的因素:物理\化学\生物3.意义:（1）（2）（3）4.特点:(1)(2)(3)(4)(5)巩固练习：1、基因突变的本质不包括：()A、DNA复制时出差错B、DNA碱基对的增添、缺失或改变C、基因分子结构的改变D、非等位基因间的自由组合2、下列有关基因突变的说法，不正确的是（）A.自然突变下突变率是很低的B.人工诱变都是有利的C.基因突变能产生新的基因D.基因突变在自然界广泛存在DB3．在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是（）A．有基因突变产生的抗药性个体存在B．以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力C．约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子D．生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体A4、基因突变主要发生在在下列哪种细胞中：A.洋葱表皮细胞B.人的神经细胞C.根尖生长点D.人的卵细胞c“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?基因重组在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合.1.概念:适用范围：进行有性生殖的生物细菌的基因重组细菌的有性生殖方式：接合生殖（两个菌体通过暂时形成的原生质桥单向地转移遗传信息）•过程：通过接合生殖，一个细菌的遗传物质可以进入到另一个细菌中，使细菌内的遗传物质有了新的组合。当这些细菌再通过分裂形成子细胞时，重新组合成的遗传物质就传递到了子细胞中。高等生物的基因重组自由组合定律：控制不同性状的的基因分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对基因彼此分离,决定不同性状的基因自由组合.思考：基因重组在什么时候发生呢?减数第一次分裂后期同源染色体分开，非同源染色体自由组合减Ⅰ中期初级精母细胞减数第一次分裂后期同源染色体分开，非同源染色体自由组合初级精母细胞同源染色体的非姐妹染色单体间发生交换现象。减I四分体时期（减I前期）3、实现基因重组的途径途径1：基因自由组合时间：（减I后期）途径2：基因互换时间：（减I四分体时期）途径3：转基因（DNA重组技术）控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，但可形成新的基因型。4、基因重组的结果：思考：一种具有20对等位基因（这20对等位基因分别位于20对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出现的表现型有多少种？2205、特点：变异类型非常丰富。6、意义:（1）通过有性生殖实现的基因重组，为生物变异提供了极其丰富的来源；（2）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。一、依据原理：基因重组二、方法：三、优点：能够将分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上。四、缺点：（1）育种时间较长；（2）局限于同种或亲缘关系较近的个体；（3）需及时发现优良品种。7、应用：杂交育种杂交8、基因突变和基因重组的区别新坐标p5806年春，在我国部分地区又出现了小范围的禽流感疫情，研究得知其病原体为一种新的禽流感病毒，这种病毒最可能来源于（）A.无性生殖B.基因突变C.自然条件下的基因重组D.染色体变异解析：病毒的可遗传变异只能基因突变B巩固练习