基因突变和基因重组

1、下图示“中心法则”，请根据图回答：（1）指出图中数字表示的过程名称：1、_______2、______3、______4、______5、_____（2）图中箭头表示______________（3）指出下列过程进行的场所：1、__________2、__________5、_______（4）图示1过程和2过程DNA双螺旋结构的打开需要的催化。（5）图示3过程需要的作用。123452、一条多肽链中有氨基酸500个，则合成该多肽链的信使RNA至少有个碱基，其基因中至少有个碱基。DNA复制转录核糖体逆转录RNA复制翻译遗传信息的传递途径细胞核（线粒体、叶绿体）细胞核（线粒体、叶绿体）解旋酶逆转录酶15003000第一节基因突变和基因重组第五章基因突变及其他变异三位同学在抄写英语句子“THECATSATONTHEMAT(猫坐在草席上)”时，分别抄成了以下的句子：THEKATSATONTHEMATTHEHATSATONTHEMAT与原来的句子相比较，意思发生了什么变化呢？假如在DNA分子的复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子所携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这样的变化可能对生物体产生什么影响？问题探讨DNA分子携带的遗传信息可能发生改变。但由于密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，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害，可能有利，也有可能既无害也无利。生物界中的变异现象什么叫“生物的变异”？生物的亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。思考: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?不能。这种变异是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。甘蓝3.5kg7kg拉萨3.5kg北京资料1：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资料2:倒挂金钟生物的变异不可遗传的变异：环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变基因突变基因重组染色体变异可遗传的变异：表现型=基因型+环境一、基因突变（一）、基因突变的实例—镰刀型细胞贫血症正常红细胞镰刀型贫血症资料：1910年，一个黑人青年到医院看病，检查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰刀型细胞贫血症。这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。直接原因：正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。[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12345678（正常血红蛋白）（异常血红蛋白）任何蛋白质都是在基因的控制下合成的，造成血红蛋白分子中的氨基酸种类改变的根本原因是什么呢？我们必须回到血红蛋白基因结构上去探究根本原因两面凹的圆饼状性状谷氨酸……CTTGAA…………DNA正常蛋白质蛋白质……缬氨酸异常蛋白质镰刀型CATGTA…………直接原因镰刀型细胞贫血症是由于引起的一种遗传病。DNA分子中碱基对替换，导致基因结构改变病因：GAAmRNAGUA替换ATTA谷氨酸→缬氨酸缺失ATCCGCTAGGCGCCGCGGCGATTACCGCGGCGATTAATACCGCTGGCGDNA片段碱基对的增添、缺失或替换，改变了基因的结构。ATCCGCTAGGCGCCGCGGCG[探究]DNA分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？（二）、基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变，叫基因突变探究：基因突变一定会导致蛋白质的结构改变，即导致生物的性状改变吗？DNAAUCCGC···AACCGC···异亮氨酸精氨酸天冬氨酸mRNAATCCGC···TAGGCG···正常TTGGCG···AACCGC···碱基对替换精氨酸结论：蛋白质中的氨基酸改变，性状改变DNAAUCCGC···AUUCGC···异亮氨酸精氨酸异亮氨酸mRNAATCCGC···TAGGCG···正常TAAGCG···ATTCGC···碱基对替换精氨酸结论：蛋白质中的氨基酸不变，性状不变DNAAUCCGC···ACCGC···苏氨酸丙氨酸mRNAATCCGC···TAGGCG···正常异亮氨酸精氨酸碱基对缺失ACCGC···TGGCG···结论：蛋白质中的氨基酸改变，性状改变ATACCGC···TAGGCG···TATGGCG···DNAATCCGC···AUCCGC···AUACCGC···mRNA正常碱基对增添异亮氨酸精氨酸异亮氨酸脯氨酸结论：蛋白质中的氨基酸改变，性状改变②显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa）基因突变不一定引起生物性状的改变，因为：①一种氨基酸可能有几种密码子（密码的简并性）碱基对的替换思考：1、基因突变的三种方式哪一种对生物性状的影响最小？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TB．第9位与第10位之间插入1个TC．第100、101、102位被替换为TTTD．第103至105位被替换为1个T2、(选择填空)某生物发生了基因突变后,基因结构；基因数量；性状.(一定不变;一定改变;可能改变)3、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？一定改变一定不变可能改变性状不变，因为CTT转录出的密码子GAA和CTC转录出的密码子GAG都决定谷氨酸产生新的等位基因（三）、基因突变的结果基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,使一个基因变成它的等位基因（A→a或a→A）,不改变染色体上基因的数量，只改变基因的内部结构，并且通常会引起一定的表现型的变化.思考：突变后的基因会遗传给后代吗？有丝分裂间期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（一般不能传给后代）（可以通过受精作用直接传给后代）DNA的复制时分裂间期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？（四）、基因突变发生的时间人体某些体细胞的基因（原癌基因和抑癌基因）突变，有可能发展成癌细胞。（五）、基因突变的原因自发突变：自然条件下DNA偶尔复制错误例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。诱发突变：物理因素化学因素生物因素提高突变频率X射线、激光等亚硝酸、碱基类似物等病毒、某些细菌等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——白化病常见突变性状：1、在生物界普遍存在（普遍性)玉米白化苗人类多指短腿安康羊（中）（六）、基因突变的特点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1、基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期，任何部位2、在生物体内随机发生(随机性)思考①②③④⑤基因突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因2×10－６果蝇的白眼基因4×10－5果蝇的褐眼基因3×10－5玉米的皱缩基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人类色盲基因3×10－5小资料3、突变频率低（低频性）白化苗4、大多数突变是有害的（多害少利性）白化病任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境已取得了高度的协调。故突变形成的新性状往往对生物生存不利突变性状的有害性和有利性取决于是否适应环境有利突变：植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变？白化病有害的基因突变畸形的雏鸭人类的多指人类的并指镰刀形红细胞高产大豆高产青霉菌株有利的基因突变有利的基因突变5、基因突变是不定向的（不定向性）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基因突变有何特点？在生物界普遍存在(普遍性)在生物体内随机发生(随机性)突变率低(低频性)大多数突变是有害的(多害少利性)基因突变是不定向的(不定向性)基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,为生物进化提供了原始材料.（七）、基因突变的意义1、(08广东高考)有关基因突变的叙述，正确的是()A．不同基因突变的频率是相同的B．基因突变的方向是由环境决定的C．一个基因可以向多个方向突变D．细胞分裂的中期不发生基因突变2、(08广东生物)如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对.可能的后果是（）A．没有蛋白质产物B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化答案：BCD思考：1、子二代中与亲本表现型不同的个体有和。基因发生了自由组合绿色圆粒黄色皱粒原因分析？思考：子二代是否发生了变异?这种变异还是基因突变引起的吗？有性生殖二、基因重组概念基因重组是通过过程实现的方式生物体在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、非同源染色体上的非等位基因自由组合2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉交换3、基因工程非同源染色体上的非等位基因自由组合BbBb同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换BbbBBb基因重组能否产生新的基因？不能。基因重组只是控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型。基因重组能否产生新性状？不能，只能产生新的性状组合思考:人的体细胞中有23对染色体1、如果不考虑基因突变和交叉互换，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？都为223种2、可能组成的受精卵有多少种不同的染色体组成？246种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.基因重组意义：比较项目基因突变基因重组本质结果类型时期意义发生频率碱基对的增添、缺失或替换引起的基因结构的改变控制不同性状的基因的重新组合，不产生新基因分裂间期有性生殖过程自然突变、诱发突变产生新基因产生新的基因型生物变异的根本来源，生物进化的原材料生物变异的来源之一，形成生物多样性的重要原因突变频率低，但在生物界普遍存在有性生殖中非常普遍基因突变和基因重组自由组合、交叉互换基因突变和基因重组的区别?1．基因突变：基因_______改变，它_____产生新的基因发生时期：________________________特点：①普遍性②随机性、③不定向性④突变率低⑤多害少利性2．基因重组：控制不同性状的基因_________，____产生新基因，可形成新的________。发生时期：___________________特点：__________结构能细胞分裂间期（DNA复制时）重新组合不基因型有性生殖过程中(减数分裂)非常丰富1．（08宁夏）以下有关基因重组的叙述，错误的是（）A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组B．非姐妹染色单体的交换可引起基因重组C．纯合体自交因基因重组导致子代性状分离D．同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关2、(江苏生物)基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法正确的是A．无论是低等还是高等生物都可能发生突变B．生物在个体发育的特定时期才可发生突变C．突变只能定向形成新的等位基因D．突变对生物的生存往往是有利的答案：A4、(广东生物)离体培养的小肠绒毛上皮细胞，经紫外线诱变处理后，对甘氨酸的吸收功能丧失，且这种特性在细胞多次分裂后仍能保持。下列分析中，错误的是A．细胞对氨基酸的需求发生变化B．细胞膜