基因突变和基因重组(上课用课件1)

生物界中的变异现象变异：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。可能是什么原因导致这种现象的发生？基因型（改变）+不可遗传变异可遗传变异环境（改变）表现型（改变）两只青蛙相爱了生了个癞蛤蟆他爹,认识你前我整过容想一想：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3.5kg7kg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例一、古代妇女缠足后的小脚；夏天去海边晒黑了的皮肤；┅┅生物变异的主要类型有哪些？变异的类型不可遗传变异：仅仅是由环境因素的影响造成的变异。遗传物质没有改变，变化的性状不能进一步遗传给后代。基因重组可遗传变异：是由于遗传物质的改变而引起的变异。变化的性状能遗传给后代。基因突变染色体变异例二、纯合的高杆抗病小麦与矮杆抗病小麦杂交再自交得到的矮杆抗病小麦；┅┅不可遗传变异（环境影响）可遗传变异（遗传物质改变）基因突变基因重组染色体变异生物变异生物变异的类型5.1基因突变和基因重组科学史一1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。正常异常正常异常…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。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。科学史二思考与讨论CTTGAA谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GUACATGTA突变GAA_____原因_____原因镰刀型细胞贫血症是由于基因中的碱基对发生了______产生的。病因：替换根本直接缺失ATCCGCTAGGCGCCGCGGCGATTACCGCGGCGATTAATACCGCTGGCGDNA片段DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或替换，而引起的基因结构的改变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？DNA···AUCCGC······AUUCGC···异亮氨酸精氨酸异亮氨酸mRNA···ATCCGC······TAGGCG···正常···TAAGCG······ATTCGC···碱基对替换精氨酸[探究]碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？碱基对的增添、缺失DNATACCATTAGGATCCCATTmRNAAUGGUAAUCCUAGGGUAA起始密码缬氨酸异亮氨酸亮氨酸甘氨酸终止密码DNATACCCATTAGGATCCCATTmRNAAUGGGAAAUCCUAGGGUA起始密码甘氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸缬氨酸DNATACCATAGGATCCCATTmRNAAUGGUAUCCUAGGGU起始密码缬氨酸丝氨酸终止密码丢失T1、概念：DNA分子中发生碱基对的____、____和_____，而引起的________的改变。增添缺失替换基因结构（二）基因突变的概念思考：1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？碱基对的替换AAAaAaaaaA一个基因突变后产生的是它的等位基因，即产生了新的基因.（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.基因突变是否改变了染色体上基因的数量及所处的位置？是何种水平的变化？光镜下能否看见•基因突变不改变基因在染色体上的数量及所处的位置；属于分子水平的变化；在光镜下看不见。替换CCGCGGCGATTAATATCCGCTAGGCG1、基因突变若发生在配子中（减数分裂时产生）将遵循遗传规律传递给后代。2、若发生在体细胞（有丝分裂），一般不能遗传。有些植物体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖传递。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。思考：突变后的基因会遗传给后代么？（基因突变对后代的影响）思考：某自花传粉观赏植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，如何培育更多开白花的植株？用无性繁殖的方法（嫁接、扦插等）。基因突变可以遗传给后代吗？如何遗传?思考与讨论：突变后的DNA分子复制,通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞,并将突变基因传给下一代.可以遗传.基因突变一定可以遗传给后代吗？生物体内所发生的基因突变是否都能引起生物性状的改变?为什么?②显性纯合子可能突变成杂合子不一定引起生物性状的改变。①突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸（密码子的简并性）AAAa原因是：基因突变想一想:基因突变一般会发生在什么时侯呢？有丝分裂的间期减数第一次分裂前的间期DNA复制时期（四）基因突变的时间（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[探究]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2、可以发生在生物个体发育的任何时期—随机性①②③④⑤3、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基因突变还有何特点？如老鼠灰毛基因A+突变AY(黄毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黄老鼠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4、突变率低—低频性自然状态下，基因突变的频率是很低的。白化苗5、大多数突变是有害的—多害少利性白化病为什么呢？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。基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？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基因突变是新基因产生的（唯一）途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料.（六）基因突变的意义有意义。因为对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是研究生物进化往往是研究一个群体，一个群体是由很多个体组成的，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，对生物进化具有重要意义，因此基因突变能够为生物进化提供原材料。基因突变在自然条件下，突变频率很低，而且少利多害，那么，基因突变是否对生物的进化有意义?“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？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。（一）基因重组的概念方式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局部交换1、基因重组的两种类型:(1)生物体进行有性生殖的过程中(减数第一次分裂后期),控制不同性状的基因的重新组合.间期YyRr减数第一次分裂YYRRyyrrYYRRrryy减数第二次分裂YRYR减数第二次分裂yryr减数第一次分裂YYrryyRRyRyR减数第二次分裂YrYr减数第二次分裂BvBVVbbvBVVbvbvB(2)减数第一次分裂前期,四分体时期,非姐妹染色单体上对等片段的交叉互换,导致基因重组.基因重组类型和时期非同源染色体上的非等位基因自由组合同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换类型减数第一次分裂后期减数第一次分裂前期（四分体时期）基因重组能否产生新基因？能否产生新基因型和表现型？●不能产生新基因、也不产生新性状●能产生新的基因组合和新的性状组合2、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。（三）基因重组的特点1、只有通过有性生殖过程才能实现的。思考（四）基因重组的意义1.是生物变异的来源之一2.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,是生物多样性的来源之一思考: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可能出现的表现型就有种。220=10983043.对生物的进化具有重要的意义。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、染色体变异思维拓展基因突变基因重组本质结果发生时间及原因适用范围意义可能性基因的分子结构发生改变。不同基因的重新组合。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对的替换、增添或缺失减数第一次分裂前期的四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换；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。所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性。自然条件下，发生在生物进行有性生殖的过程中新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化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（新性状)，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。特别提醒：1、基因突变容易发生在具有DNA复制功能（具有分裂能力）的细胞中，所以细胞发生基因突变的概率：生殖细胞体细胞，分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。2、基因突变的结果是产生等位基因，基因突变也是唯一能产生新基因的变异。3、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。（ＤＮＡ分子中某个脱氧核苷酸发生了改变，不一定会导致该DNA分子的某个基因的结构发生改变）课堂练习D1.下列现象中属于可遗传的变异的是（）A、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足B、人由于晒太阳皮肤变黑C、无籽番茄没有种子D、人类的色盲病3.下列有关基因突变的说法，不正确的是()A.自然条件下，一种生物的突变率是很低的B.生物所发生的基因突变一般都是有利的C.基因突变在自然界的中广泛存在D.基因突变可产生新的基因，是生物变异的主要来源BC2.一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是(）A.自然杂交B.自然选择C.基因突变D.基因重组4.下图中，基因A与a1a2a3之间的关系，不能表现的是()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转化D.图中基因的遗传遵循自由组合定律Aa1a2a3D5、若某基因原为303个碱基对，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D⑴在一次实验中，经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是（）致使（)基因Ⅰ基因Ⅱ基因Ⅲ某化合物酶Ⅰ酶Ⅱ酶Ⅲ鸟氨酸瓜氨酸精氨酸7.下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸过程：⑵如果酶Ⅰ和酶Ⅲ正常，酶Ⅱ活性丧失则能否合成鸟氨酸和精氨酸?(）原因是（)基因Ⅲ发生突变，酶Ⅲ缺乏不能形成精氨酸能合成鸟氨酸不能合成精氨酸酶Ⅱ失活，鸟氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料。一、两对相对性状的遗传实验F1黄