51基因突變和基因重組

1、第五章第五章 基因突變及其他變異基因突變及其他變異遺傳伴隨著變異，遺傳伴隨著變異，泛起進(jìn)化的層層漣漪。泛起進(jìn)化的層層漣漪。遺傳變異規(guī)律的妙用，遺傳變異規(guī)律的妙用，贏來(lái)戰(zhàn)勝病魔的驚喜。贏來(lái)戰(zhàn)勝病魔的驚喜。表現(xiàn)型表現(xiàn)型基因型基因型環(huán)境環(huán)境（不遺傳的變異）（不遺傳的變異）誘因誘因（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）判斷：判斷：僅環(huán)境因素引起的變異僅環(huán)境因素引起的變異一定不能一定不能遺傳。遺傳?；蛑亟M基因重組染色體變異染色體變異基因突變基因突變（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）（可遺傳的變異）（可遺傳的變異）一、基因突變一、基因突變一、基

2、因突變的實(shí)例一、基因突變的實(shí)例鐮刀型細(xì)胞貧血癥鐮刀型細(xì)胞貧血癥正常紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞鐮刀型貧血癥鐮刀型貧血癥 資料：資料：19101910年，一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患年，一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮刀型細(xì)正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮刀型細(xì)胞貧血癥。胞貧血癥。這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型。病重這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死時(shí)，紅

3、細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。亡。正常血紅蛋白第正常血紅蛋白第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被纈氨酸纈氨酸取代取代。正常血紅蛋白究竟出了什么問(wèn)題？正常血紅蛋白究竟出了什么問(wèn)題？纈纈氨酸氨酸組氨酸組氨酸 亮氨酸亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸纈纈氨酸氨酸組氨酸組氨酸 亮氨酸亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸1 2 3 4 5 6 7 8（正常血紅蛋白）正常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）根本原因根本原因兩面凹的圓餅狀兩面凹的圓餅狀性狀性狀谷氨酸谷氨酸 CTTGAADNAGAAmRNA正常蛋白質(zhì)正常蛋白

4、質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)G U A 纈氨酸纈氨酸異常蛋白質(zhì)異常蛋白質(zhì)鐮刀型鐮刀型CA TG T A直接原因直接原因替換替換增添增添缺失缺失A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G AT TA C C G C G G C G AT TA AT A C C G C T G G C G DNA片段片段堿基對(duì)的堿基對(duì)的增添增添、缺缺失失或或替換替換，改變了，改變了基因的結(jié)構(gòu)?；虻慕Y(jié)構(gòu)。A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G DNADNA分子中的堿基對(duì)有哪幾種變化，從分子中的堿基對(duì)有哪幾種變化，從而導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變？而導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變

5、？DNAA U C C G C A U U C G C 異亮氨酸異亮氨酸精氨酸精氨酸異亮氨酸異亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常正常 T A A G C G A T T C G C 堿基對(duì)替換堿基對(duì)替換精氨酸精氨酸堿基對(duì)改變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)堿基對(duì)改變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？改變嗎？ A T C C G C T A G G C G 正常正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 A U C C G C 異亮氨酸異亮氨酸 精氨酸精氨酸 A C C G C 蘇氨酸蘇氨酸 丙氨酸丙氨酸 A C C G C T G G C G 堿基對(duì)缺失堿基對(duì)

6、缺失思考思考2 2、基因突變發(fā)生的時(shí)間？、基因突變發(fā)生的時(shí)間？3 3、基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？、基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？1.1.由于堿基對(duì)的改變，是否一定會(huì)引起由于堿基對(duì)的改變，是否一定會(huì)引起性狀的改變？性狀的改變？ 基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？ 多種密碼子決定同一種氨基酸多種密碼子決定同一種氨基酸 不具遺傳效應(yīng)的不具遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段 雖改變氨基酸種類，但不改變性狀雖改變氨基酸種類，但不改變性狀 顯性純合子突變成雜合子（顯性純合子突變成雜合子（AAAaAAAa）細(xì)胞分裂的間期細(xì)胞分裂的間期A.A.有絲分裂間期有絲分裂間期B.B.減數(shù)

7、第一次分裂間期減數(shù)第一次分裂間期體細(xì)胞體細(xì)胞生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞可以通過(guò)受精作用直接遺傳給后代可以通過(guò)受精作用直接遺傳給后代DNADNA在進(jìn)行在進(jìn)行復(fù)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤復(fù)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤. .紫外線紫外線X射線射線其它各種輻射其它各種輻射亞硝酸亞硝酸堿基類似物堿基類似物苯環(huán)類似物苯環(huán)類似物復(fù)制偶發(fā)錯(cuò)誤復(fù)制偶發(fā)錯(cuò)誤堿基組成改變堿基組成改變生物界中普遍存在生物界中普遍存在普遍性普遍性個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位隨機(jī)性隨機(jī)性自然情況下突變頻率很低自然情況下突變頻率很低(10-5-10-8)低頻性低頻性多數(shù)對(duì)生物有害多數(shù)對(duì)生物有害多害少利性多害少利性突變是不定向的突變是不定向的不定向性不定向性三

8、、基因突變的特點(diǎn)三、基因突變的特點(diǎn)基因突變不改變?nèi)旧w基因突變不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量，只改變上基因的數(shù)量，只改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使一基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使一個(gè)基因變成它的個(gè)基因變成它的等位基等位基因因（Aa或或aA）。）。細(xì)菌細(xì)菌 無(wú)抗藥性無(wú)抗藥性抗藥性抗藥性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蠅果蠅 紅眼紅眼白眼白眼 長(zhǎng)翅長(zhǎng)翅殘翅殘翅家鴿家鴿 羽毛白色羽毛白色灰紅色灰紅色人人 正常色覺(jué)正常色覺(jué)色盲色盲 正常膚色正常膚色白化病白化病常見(jiàn)突變性狀：常見(jiàn)突變性狀：一、在生物界普遍存在一、在生物界普遍存在普遍性普遍性玉米白化苗玉米白化苗人類多指人類多指基因突變有何特點(diǎn)？基因突變有何特點(diǎn)？短腿安康羊（

9、中）短腿安康羊（中）開(kāi)花結(jié)果開(kāi)花結(jié)果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具具根莖葉根莖葉的植株的植株分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？任何時(shí)期任何時(shí)期二、在生物二、在生物個(gè)體發(fā)育的如何時(shí)期個(gè)體發(fā)育的如何時(shí)期發(fā)生發(fā)生隨機(jī)性隨機(jī)性花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變基基 因因突變率突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因大腸桿菌組氨酸缺陷型基因210果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因4105果蠅的褐眼基因果蠅的褐眼基因3105玉米的皺縮基因玉米的皺縮基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人類色盲基因人類色盲基因3105小

10、資料小資料三、突變率低三、突變率低低低頻頻性性自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。白化苗白化苗四、大多數(shù)突變是有害的四、大多數(shù)突變是有害的多多害性害性白化病白化病為什么呢？為什么呢？任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們?nèi)魏我环N生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們 與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。基因突變中，有利突變多，還是有害突變多？基因突變中，有利突變多，還是有害突變多？有害的基因突變有害的基因突變畸形的雛鴨畸形的雛鴨人類的多指人類的多指人類的人類的并指并指鐮刀形紅細(xì)胞鐮刀形紅細(xì)胞高產(chǎn)大豆高產(chǎn)大豆 高產(chǎn)青霉菌株高產(chǎn)青霉菌株有利的基因突變有利

11、的基因突變有利的基因突變有利的基因突變五、五、 基因突變是不定向的基因突變是不定向的多向性多向性經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子生的子代種子基因突變還有何特點(diǎn)？基因突變還有何特點(diǎn)？如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突變突變AY (黃毛黃毛)a (黑毛黑毛) 灰灰老老鼠鼠黑老鼠黑老鼠黃老鼠黃老鼠五、五、 基因突變是不定向的基因突變是不定向的多向性多向性經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子生的子代種子基因突變還有何特點(diǎn)？基因突變還有何特點(diǎn)？如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突變突變AY (黃毛黃毛)a (黑毛黑毛) 灰灰老老鼠鼠黑老鼠黑老鼠黃老鼠黃老鼠1）意

12、義：）意義：產(chǎn)生新基因，是生物變異的產(chǎn)生新基因，是生物變異的根本來(lái)源根本來(lái)源， 為生物進(jìn)化提供了最初的原始材料。為生物進(jìn)化提供了最初的原始材料。四基因突變的意義四基因突變的意義2）應(yīng)用：）應(yīng)用：誘變育種誘變育種:運(yùn)用物理因素或化學(xué)因運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素提高突變率素提高突變率,誘發(fā)基因誘發(fā)基因突變突變,獲得優(yōu)良品種獲得優(yōu)良品種.在生物體進(jìn)行在生物體進(jìn)行有性生殖有性生殖的過(guò)程中，控制的過(guò)程中，控制不同性狀的基不同性狀的基因重新組合因重新組合。將將F2中的黃色皺粒豌豆種植下中的黃色皺粒豌豆種植下去，子代中會(huì)有黃色皺粒豌豆去，子代中會(huì)有黃色皺粒豌豆嗎？為什么？嗎？為什么？自身的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變自身

13、的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變基因的自由組合基因的自由組合: : 非同源染非同源染色體上的非等位基因的組合色體上的非等位基因的組合. .基因的互換基因的互換: : 同源染色體上的非同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部互換姐妹染色單體之間發(fā)生局部互換. .重組重組DNA技術(shù)：技術(shù)：按照人們的意愿，按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，在生把一種生物的某種基因提取出來(lái)，在生物體外重組，然后放到另一種生物的細(xì)物體外重組，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，胞里，定向定向地改造生物的性狀。地改造生物的性狀?；蛑亟M的類型基因重組的類型AabBAaBb簡(jiǎn)單理解，基因重組就是簡(jiǎn)單理解，基因重組就是精細(xì)胞精細(xì)胞和

14、卵細(xì)胞結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生不同于父和卵細(xì)胞結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生不同于父本和母本的基因型。本和母本的基因型。A:A:控制不同性狀的基因重新組合，控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型。可形成新的基因型?；蛑亟M的意義：基因重組的意義：基因重組能夠產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代?；蛑亟M能夠產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代?；蛑亟M是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)基因重組是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要的意義?；簿哂兄匾囊饬x。Q:基因重組能否產(chǎn)生新的基因？基因重組能否產(chǎn)生新的基因？基因重組的意義基因重組的意義比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)結(jié)果結(jié)果時(shí)期時(shí)期意義意義發(fā)生頻率發(fā)生頻率堿基對(duì)的增添、缺堿基對(duì)的增添、缺失或替換引起的基失或替換引起的基因結(jié)構(gòu)的改變因結(jié)構(gòu)的改變控制不同性狀的基因控制不同性狀的基因的重新組合，不產(chǎn)生的重新組合，不產(chǎn)生新基因新基因分裂間期分裂間期有性生殖過(guò)程有性生殖過(guò)程產(chǎn)生產(chǎn)生新基因新基因產(chǎn)生產(chǎn)生新的基因型新的基因型生物變異的生物變異的根本來(lái)源根本來(lái)