第21讲 基因突变和基因重组

第七单元生物变异、育种和进化第21讲基因突变和基因重组1.变异的概念生物的亲子代之间及同一亲代所生的各子代之间，均有或多或少的差异，这种差异就是变异。（一）变异的概念基因突变生物的变异不可遗传的变异可遗传的变异基因重组染色体变异生物体内遗传物质没有改变生殖细胞内遗传物质的改变如何设计实验证明可遗传还是不可遗传？探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法思路1.若染色体变异，可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。2.与原来类型在相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传变异，反之则为不可遗传变异。3.设计杂交实验，根据实验结果确定变异性状的基因型是否改变。2．概念：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。3．原因外因①物理因素：如紫外线、X射线及其他辐射②化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等③生物因素：如某些病毒内因：DNA分子复制时发生差错，DNA碱基组成发生改变1．实例：镰刀型细胞贫血症（二）基因突变4．特点(1)普遍性：在生物界中普遍存在。(2)随机性和不定向性：发生于个体发育的各个时期，且可能产生一个以上的等位基因。(3)低频性：自然状态下，突变频率很低。(4)多害少利性5．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，是生物进化的原始材料。1.基因突变发生的范围（1）真核生物（有丝分裂、减数分裂、无丝分裂)；（2）原核生物（分裂生殖）；（3）病毒（增殖）。2.基因突变发生的类型（1）显性突变：如a→A，该突变一旦发生即可表现出相应性状。（2）隐性突变：如A→a，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。基因突变需注意的问题：（如何验证基因突变的显隐性？）（1）基因突变改变生物性状突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质的结构和功能改变，从而影响生物的性状，如镰刀型细胞贫血症。（2）基因突变不改变生物性状①根据密码子的简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。②发生基因突变的碱基位于基因结构的非编码区或发生在真核生物基因结构的内含子内③隐性突变在杂合状态下也不会引起性状的改变④某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置的种类，但并不影响该蛋白质的功能。⑤由于某些性状由多基因决定，某基因的改变了，但共同作用于此性状的其他基因未改变，其性状可能也不改变⑥性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。3.基因突变对性状的影响（三）基因重组注:基因重组还指转基因生物1．概念：在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合。2．类型(1)自由组合型：减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非等位基因也自由组合。(2)交叉互换型：减数分裂四分体时期，基因随着非姐妹染色单体的交叉互换而发生重组。3．意义(1)形成生物多样性的重要原因之一。(2)是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要意义。同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换四分体时期减数第一次分裂的后期bBBb基因突变和基因重组的比较基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新性状不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新基因型，使性状重新组合发生时间及原因细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基互补配对差错或碱基对的丢失减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换，以及非同源染色体上基因自由组合条件外界条件的剧变和内部因素的相互作用不同个体的杂交，有性生殖过程中减数分裂意义生物变异的根本来源，也是生物进化的原始材料；通过诱变育种可培育新品种。是生物变异的来源之一，通过杂交育种，性状的重组，可培育出新的优良品种发生可能可能性很小非常普遍四．巩固练习1.下列细胞或生物中可以发生基因突变的是()①洋葱根尖生长点细胞②洋葱表皮细胞③硝化细菌④T2噬菌体⑤人的神经细胞⑥人的骨髓细胞⑦蓝藻⑧人的精原细胞A.①②③⑤⑥⑦B.①③④⑥⑦⑧C.①③④⑤⑥⑧D.①②④⑤⑧B2.关于基因突变的说法中，不正确的是()①基因突变是广泛存在的，并且对生物自身大多是有害的②基因突变一定能够改变生物的表现型③人工诱变所引起的基因突变或染色体的变异都是有利的④由环境引起的变异是不能够遗传的⑤基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变就是基因突变⑥紫外线照射使人患皮肤癌和人由于晒太阳而使皮肤变黑都属于可遗传变异A.①②③④B.①②⑤⑥C.②③④⑥D.②③④⑤C3.如图为有性生殖过程的图解。基因突变和基因重组均可发生在()A.①③B.②⑥C.④⑤D.③⑥解析基因突变可发生在有丝分裂间期，也可发生在减数第一次分裂的间期。通常基因重组只能发生在减数第一次分裂过程中。故两者均可发生的应是②和⑥的减数分裂过程。B4.（2008·广东生物，10）正常双亲产下一头矮生雄性牛犊，以下解释不恰当的是()A.雄犊营养不良B.雄犊携带了X染色体C.发生了基因突变D.双亲都是矮生基因的携带者解析据题分析，矮生性状若为伴X染色体隐性遗传，结果成立，但不是因为携带了X染色体就矮生，B项不正确；若为常染色体隐性遗传，D结果成立；若是营养不良，A结果成立；若发生了基因突变，C结果也成立。B5.下列哪种是不可遗传的变异()A.正常夫妇生了一个白化儿子B.纯种红眼果蝇的后代出现白眼果蝇C.对青霉菌进行X射线照射后，培育成高产菌株D.用生长素处理得到无子番茄解析生物的变异主要包括不可遗传的变异和可遗传的变异。其中不可遗传的变异是指仅由环境因素变化引起的变异，其遗传物质并未发生改变。用生长素处理得到无子番茄，染色体及其上的遗传物质未发生变化，而是利用生长素促进果实发育的原理，故该种变异是不能遗传的。D6.下列变异的原理一般认为属于基因重组的是()A.将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗B.血红蛋白的氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病C.一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子D.高产青霉素的菌株、太空椒等的培育解析A项的原理为染色体变异；B、D两项的原理是基因突变；只有C项的原理是基因重组，发生在父母双方减数分裂产生配子的过程中。C两对性状（注意P327-9)