第一节基因突变和基因重组

第1节基因突变和基因重组小飞守角制作什么是遗传?亲、子代之间以及子代个体之间性状存在相似性，表明性状可以从亲代传递给子代，这种现象称为遗传(heredity)。什么是变异?生物的变异是指生物亲、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。生物界中的变异现象5变异能否遗传？两只青蛙相爱了，结婚后生了一个癞蛤蟆，雄青蛙见状大怒说：贱人，怎么回事?为什么这种变异性状不能遗传给子代？分析：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。雌青蛙哭着说：他爹，认识你之前我整过容。以上都属于不可遗传的变异小飞守角制作太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大，把其种下去后结出的仍是太空椒。可遗传的变异红花的后代变成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变异的类型可遗传的变异：不可遗传的变异：基因突变染色体变异基因重组仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。生物变异的类型细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变。一、基因突变：1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。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，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。正常异常…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…为什么血红蛋白会出现谷氨酸被缬氨酸取代这样的异常呢？病因：镰刀型细胞贫血症是由碱基对的替换导致基因的分子结构发生了改变产生的。思考？DNA分子中碱基对的替换可以引起DNA结构的改变，从而引起生物性状的改变。那么，如果发生碱基对的增添或缺失，是否也可能引起生物性状的改变呢?┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯┯ＡＴＡＧＣＴＡＴＣＧ┷┷┷┷┷┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯ＡＧＣＴＣＧ┷┷┷┯┯┯┯ＡＣＧＣＴＧＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷增添缺失替换基因突变概念：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。18基因突变的例子一、基因突变发生的时期体细胞生殖细胞（一般不遗传）（可通过有性生殖传给后代）分裂间期——①有丝分裂间期：②减数分裂间期：DNA进行复制时发生错误另外，有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。此外，人体某些体细胞基因的突变，有可能发展为癌细胞。思考：在生活中有什么因素容易引发癌症呢？二、基因突变的原因•外因(自然或人为的诱发突变)1.物理因素:紫外线，X射线及其他辐射例如：太空椒、皮肤癌等2.化学因素:亚硝酸，碱基类似物等3.生物因素:某些病毒特别提醒:我们应该保护环境，远离这些因素，养成良好的饮食，卫生习惯。•内因(自发突变)DNA复制时偶尔发生错误。[探究]基因突变有何特点？1.普遍性棉花的短果枝、水稻的矮秆、鸡的卷羽、人的红绿色盲等。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2.随机性基因突变可以发生在：1、生物个体发育的任何时期2、可发生在细胞内不同的DNA分子上3、可发生在同一DNA分子的不同部位上以植物的个体发育为例：基因突变的不定向表现为一个基因向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，而且基因突变的方向和环境没有明确的因果关系！3.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基因突变的结果：AAaA一个基因突变后产生的是它的等位基因。即产生了新基因：原基因的等位基因基因突变是等位基因产生的根本来源。隐性突变显性突变A→aa→A遗传信息改变DNADNA差错内因：碱基变化外因：物理因素化学因素生物因素脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变碱基对的替换、增添、缺失基因结构发生改变产生等位基因（A1a1、a2……）复制引起基因突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因2×10-5果蝇的白眼基因4×10-5玉米的皱缩基因1×10-6小鼠的白化基因1×10-6人类色盲基因3×10-6基因表现的性状测定配子数观察到的突变数每百万个配子中平均突变率R子粒色554,786273492.0I抑制色素的形成265,39128106.0Pr紫色647,102711.0Su非甜粒1,678,73642.4Y黄胚乳1,745,28042.2Sh饱满粒2,469,28531.2玉米子粒基因的自然突变率几种常见生物的基因突变率4.低频率性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。5.多害少利性小飞守角制作绝大多数的人类遗传病，都是由基因突变造成的，这些病对人类健康构成了严重威胁。镰刀型细胞贫血症就是一种这样的遗传病，患者(aa)不到成年就会死亡。可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。可是在非洲疟疾流行的地区，发现镰刀型细胞杂合基因型(Aa)对疟疾的感染率，比正常人(AA)低得多。因此，在疟疾流行的地区，不利的镰刀型细胞基因突变可转变为有利于防止疟疾的流行。有利有害看环境，大多数是有害的。思考与讨论：1．基因突变能产生新的基因吗？2．这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）?3．自然环境会选择哪些个体生存下来？4．基因突变对生物的进化有何意义？基因突变的意义：意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了原始材料。基因突变的应用：人工诱变育种•原理：运用物理因素或化学因素提高突变率，诱发基因突变，获得优良品种。•实例:“黑农五号”大豆、高产青霉菌株太空椒、太空南瓜。优点：缩短育种年限，大幅度改良性状，为人类选育出优良的生物品种。缺点：优质变异少，要处理大量的实验材料，具有盲目性。1、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则（）A.不能转录B.不能翻译C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变练习：D2、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，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，其他顺序也有改变C.长度不变，但顺序改变D.A、B都有可能D3、诱发突变与自然突变相比，正确的是（）A.都是有利的B.都是定向的C.都是隐性突变D.诱发突变率高D4、基因A与a1、a2、a3之间的关系如图,该图不能表明的是（）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通过突变而转化D.这些基因的转化遵循自由组合定律D批判性思维有人认为，自然条件下基因突变率很多低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。“一母生九仔，连母十个样”这种差异是怎么造成的？二、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、非同源染色体上的非等位基因自由组合bBBbAb和aBAB和ab根本原因:2、交换是产生基因重组的基础——交叉互换模式图人的体细胞中有23对染色体，请你根据自由组合定律的计算，一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子？那母亲产生的卵细胞呢？不考虑基因突变，如果要保证子女中有两个所有基因完全相同的个体，子女的数量至少要是多少？223223246+1意义:通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源，是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。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，但可形成新的基因型。1、细菌和病毒存在基因重组这种变异吗？2、基因重组能否产生新基因？能产生新的基因型吗？3、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？不存在不能能①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。②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出多样性。(1)基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。(2)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。(3)基因突变一般发生于DNA分子复制过程中。(4)在人工操作下，基因工程、肺炎双球菌的转化都实现了基因重组。(5)基因突变可产生新基因，进而产生新性状；基因重组只能是原有基因的重新组合，可产生新的基因型，进而产生新的表现类型。基因突变基因重组变异的实质基因结构发生改变，产生新的基因控制不同性状的基因重新组合时间主要发生在细胞分裂的间期减数第一次分裂分裂的前期（四分体时期）和减数第一次分裂后期原因DNA分子复制时，在外界理化因素或自身因素的作用下，引起碱基对的改变同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换以及非同源染色体之间的自由组合可能性可能性小，突变频率低普遍发生在有性生殖的过程中，产生的变异多适用范围所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性只发生在真核细胞的有性生殖过程中结果产生新的基因产生新的基因型意义是变异的根本来源，为生物进化提供原始材料是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有重要意义。小结：基因突变和基因重组的比较1、生物变异的根本来源是（）A、基因重组B、染色体数目变异C、染色体结构变异D、基因突变2、基因重组发生在（）A、减数分裂形成配子的过程中B、受精作用形成受精卵的过程中C、有丝分裂形成子细胞的过程中D、通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中DA练习：3、某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是（）A、基因突变B、基因重组C、基因分离D、环境影响A4、如果将一个镰刀型细胞贫血症的患者血液，输给一个血型相同的正常人，将使正常人（）A、基因产生突变，使此人患病B、无基因突变，性状不遗传给此人C、基因重组，将病遗传给此人D、无基因突变，此人无病，其后代患病B5、一对夫妇所生育子女中，性状差异甚多，这种变异主要来自（）A、基因突变B、基因重组C、环境影响D、染色体变异B6、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A