基因突變和基因重組使用

1、第五章第五章 遺傳信息的改變遺傳信息的改變 基因突變和基因重組基因突變和基因重組一、一、生物的變異生物的變異：1、概念：生物的子代和親代之間以及子代、概念：生物的子代和親代之間以及子代各個體之間各個體之間性狀上的差異性性狀上的差異性稱為生物的變異。稱為生物的變異。變異可以遺傳嗎變異可以遺傳嗎?是否所有的變異都可以遺傳？是否所有的變異都可以遺傳？2 2、生物變異的類型、生物變異的類型不可遺傳的變異（由不可遺傳的變異（由環(huán)境環(huán)境變化引起）變化引起）可遺傳的變異（由生殖細(xì)胞內(nèi)可遺傳的變異（由生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)的變的變化引起）化引起）基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異注意：注

2、意：1、顯微鏡下只能看到染色體變異；2、屬于分子水平的變異是：基因突變和基因重組；3、原核生物、病毒的變異方式有：環(huán)境引起的變異和基因突變，而可遺傳變異只有基因突變。1 實例：人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥實例：人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥二、基因突變的二、基因突變的原因原因閱讀課本P76-77P76-77，回答以下問題：1 1、鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)生的直接原因是什么？（病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化？）2 2、請?zhí)顚懗鰉RNAmRNA上對應(yīng)的堿基，推測出鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)生的根本原因（從基因的角度考慮）正常紅細(xì)胞的血紅蛋白氨基酸組成正常紅細(xì)胞的血紅蛋白氨基酸組成纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸纈氨酸組氨酸亮氨

3、酸蘇氨酸 脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸谷氨酸賴氨酸鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞的血紅蛋白氨基酸組成鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞的血紅蛋白氨基酸組成纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸谷氨酸賴氨酸 C A TG T A G A AG U A蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸正常正常纈氨酸纈氨酸 不正常不正常1、直接原因直接原因：血紅蛋白分子的多肽鏈上一個：血紅蛋白分子的多肽鏈上一個谷氨酸谷氨酸被一個被一個纈氨酸纈氨酸替換。替換。2、根本原因根本原因： 控制合成血紅蛋白分子的控制合成血紅蛋白分子的的的堿基序列發(fā)生了改變。堿基序列發(fā)生了改變。 即即：鐮刀

4、型細(xì)胞貧血鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由癥是由_引引起的一種遺傳病，是起的一種遺傳病，是由于基因由于基因_發(fā)生了改變導(dǎo)致血紅發(fā)生了改變導(dǎo)致血紅蛋白分子改變而產(chǎn)生蛋白分子改變而產(chǎn)生的。的。基因突變基因突變分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)2 2基因突變的基因突變的概念概念 指DNADNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變，而引起基因結(jié)構(gòu)的改變。判斷下圖分別為哪種類型的基因突變？判斷下圖分別為哪種類型的基因突變？ATCCGTCTAGGCAG缺失缺失（正常）（正常）ATTCCGTCTAAGGCAG AACCGTCTTGGCAGA CCGTCT GGCAG改變改變增添增添發(fā)生基因突變發(fā)生基因突變后堿基序列一后堿基序列一定不同定不

5、同BA.A.有絲分裂間期有絲分裂間期B.B.減數(shù)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（但（但一般一般不能傳給后代，也可以通過不能傳給后代，也可以通過無性無性繁殖繁殖方式傳給后代）方式傳給后代）（可以可以通過受精作用直接傳給后代通過受精作用直接傳給后代）DNADNA在進行復(fù)制時發(fā)生錯誤在進行復(fù)制時發(fā)生錯誤. .一、基因突變 基因突變基因突變通常通常發(fā)生在細(xì)胞分裂間期發(fā)生在細(xì)胞分裂間期DNADNA分分子復(fù)制過程中，即子復(fù)制過程中，即DNA DNADNA DNA。3.3.基因突變的基因突變的時間：時間：注意：注意：基因突變?nèi)菀装l(fā)生在具有基因突變?nèi)菀装l(fā)生在具有DNA復(fù)制功能的細(xì)

6、胞中（具有分裂復(fù)制功能的細(xì)胞中（具有分裂能力的細(xì)胞），已高度分化的、能力的細(xì)胞），已高度分化的、失去分裂能力的細(xì)胞因其不發(fā)失去分裂能力的細(xì)胞因其不發(fā)生生DNA復(fù)制，故不容易發(fā)生基復(fù)制，故不容易發(fā)生基因突變。因突變。4、基因突變的、基因突變的結(jié)果結(jié)果 使一個基因成為它的使一個基因成為它的等位基因等位基因（產(chǎn)生了（產(chǎn)生了新新的基因）的基因）注意：注意：1、基因突變產(chǎn)生了新基因，新基因與原、基因突變產(chǎn)生了新基因，新基因與原基因互為等位基因；基因互為等位基因；2、基因突變不改變基因數(shù)量、基因突變不改變基因數(shù)量這種說法這種說法不正確不正確。基因突變是指?；蛲蛔兪侵窪NADNA分子分子中發(fā)生堿基對的增添

7、、缺失或改變而引起的中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因分子結(jié)構(gòu)的改變。基因分子結(jié)構(gòu)的改變?；蛲蛔兪挂粋€基因基因突變使一個基因突變成它的等位基因突變成它的等位基因，從而會使生物的基因從而會使生物的基因型發(fā)生改變。但是基因型的改變并不都是由型發(fā)生改變。但是基因型的改變并不都是由基因突變引起的，基因重組和染色體變異都基因突變引起的，基因重組和染色體變異都可引起基因型改變?？梢鸹蛐透淖?。5.5.基因突變的特點基因突變的特點 從以下圖片，你能歸納出基因突變的什么特點嗎？從以下圖片，你能歸納出基因突變的什么特點嗎？白眼果蠅白化苗短腿的安康羊普遍性普遍性 白色皮毛牛犢3105人類色盲基因人類色

8、盲基因1105小鼠的白化基因小鼠的白化基因110玉米的皺縮基因玉米的皺縮基因4105果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因突變率突變率基基 因因低頻率性低頻率性注：基因突變的低頻性是針對生物體注：基因突變的低頻性是針對生物體某一個基因某一個基因來說發(fā)生來說發(fā)生突變的幾率很低，但對于突變的幾率很低，但對于群體群體來說突變的幾率就大多了。來說突變的幾率就大多了。高產(chǎn)大豆高產(chǎn)大豆 高產(chǎn)青霉菌株高產(chǎn)青霉菌株大南瓜大南瓜太空椒（左）太空椒（左）有利的基因突變有利的基因突變白化病患者白化病患者有害的基因突變有害的基因突變白化玉米苗白化玉米苗畸形的雛鴨畸形的雛鴨人類的多指人類的多指 大多數(shù)基因突變對生物體大多數(shù)基因突

9、變對生物體是有害的，只有少數(shù)是有利的，是有害的，只有少數(shù)是有利的，有些既無害也無益。有些既無害也無益。多數(shù)有害性多數(shù)有害性植物的個體發(fā)育植物的個體發(fā)育性成熟的植株性成熟的植株胚胚幼苗幼苗具根莖葉的植株具根莖葉的植株分化出花芽的植株分化出花芽的植株受精卵受精卵 發(fā)生在個體發(fā)育的任何時期，發(fā)生在個體發(fā)育的任何時期，生物體的任何部位?？梢园l(fā)生在細(xì)生物體的任何部位?？梢园l(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的不同胞內(nèi)的不同DNADNA分子上、同一分子上、同一DNADNA分子的不同部位。分子的不同部位。具有隨機性具有隨機性多向性和可逆性：多向性和可逆性：基因基因A A可以突變?yōu)榭梢酝蛔優(yōu)閍 a1 1，也可，也可以突變?yōu)橐酝蛔優(yōu)閍

10、 a2 2、a a3 3、a a4 4等?；蛲蛔円彩强赡娴模?。基因突變也是可逆的，可以由可以由A A突變?yōu)橥蛔優(yōu)閍 a，也可以由，也可以由a a突變?yōu)橥蛔優(yōu)锳 A?；蛲蛔兊幕蛲蛔兊奶攸c特點 普遍性普遍性 突變率低（稀有性突變率低（稀有性, ,低頻率性）低頻率性） 多數(shù)有害性多數(shù)有害性 隨機性隨機性 多向性和可逆性多向性和可逆性 1 1、基因突變的、基因突變的普遍性普遍性與與低頻率低頻率性是否矛盾？性是否矛盾？2 2、基因突變的、基因突變的隨機性隨機性與與“基因突變發(fā)生在基因突變發(fā)生在DNADNA分子復(fù)分子復(fù)制時制時”是否矛盾？是否矛盾？ 在太空突變在太空突變的真菌的真菌 基因突變可發(fā)生

11、在生物個基因突變可發(fā)生在生物個體發(fā)育的體發(fā)育的任何時期，任何時期，可以可以是是體細(xì)胞體細(xì)胞中，也可以是中，也可以是生生殖細(xì)胞殖細(xì)胞中。中。這里的這里的“隨機隨機”是針對是針對生生物個體物個體而言的而言的, ,指的是可隨指的是可隨機發(fā)生在生物體的不同生機發(fā)生在生物體的不同生長長( (生活生活) )時段；但是對時段；但是對細(xì)細(xì)胞胞來說來說, ,卻只能發(fā)生在正進卻只能發(fā)生在正進行行DNADNA分子復(fù)制分子復(fù)制的細(xì)胞中。的細(xì)胞中。是生物變異的是生物變異的根本來源根本來源；為生物的進化提供了為生物的進化提供了原始材料原始材料；是形成是形成生物多樣性生物多樣性的重要原因之一的重要原因之一（新基因產(chǎn)新基因產(chǎn)

12、生的途徑生的途徑）6 6、基因突變的意義、基因突變的意義7、基因突變的種類自然突變：自然條件下發(fā)生的基因突變?nèi)斯ふT變：人為條件下誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變8、引起基因突變的因素（P77)：物理因素：紫外線、X射線、激光等化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素：病毒、有些細(xì)菌等一、基因突變基因堿基對的改變，是否一定會引起蛋白質(zhì)（性狀）的改變？不一定。不一定。(1)(1)有些基因突變并不引起生物性狀的改變有些基因突變并不引起生物性狀的改變 突變發(fā)生在突變發(fā)生在非編碼區(qū)和內(nèi)含子中非編碼區(qū)和內(nèi)含子中 ，不會改變生物的性狀。，不會改變生物的性狀。顯性純合子中的一個基因突變后，該基因型控制的生物性狀不顯性純合子

13、中的一個基因突變后，該基因型控制的生物性狀不會改變。會改變。由于可由由于可由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，因此某些基因突變也，因此某些基因突變也不會引起生物性狀的改變。不會引起生物性狀的改變。(2)(2)有些基因突變可引起生物性狀的改變，如人的白化病等。有些基因突變可引起生物性狀的改變，如人的白化病等。G A TC T ADNAmRNAG A U氨基酸氨基酸天冬氨酸天冬氨酸G A C天冬氨酸天冬氨酸C T GG A C一、一、概念概念： 利用物理因素（如利用物理因素（如射線、射線、射線、紫外線、激射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處光等）或化學(xué)

14、因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。理生物，使生物發(fā)生基因突變。二、二、依據(jù)原理依據(jù)原理：基因突變基因突變?nèi)?、三、常用方法常用方法?輻射誘變、激光誘變、作物空間技術(shù)輻射誘變、激光誘變、作物空間技術(shù)育種育種四、四、優(yōu)點優(yōu)點：（1）可以提高突變率，加速育種進程；）可以提高突變率，加速育種進程；（2）大幅度改良某些品種）大幅度改良某些品種,產(chǎn)生前所未有產(chǎn)生前所未有的性狀。的性狀。五、五、缺點缺點：（1）盲目性大，有利變異少；）盲目性大，有利變異少；（2）工作量大，需大量的實驗材料。）工作量大，需大量的實驗材料。9、 應(yīng)用： 誘變育種小結(jié)：小結(jié)：生物的變異 1.概念 2.分

15、類 一 基因突變1.概念: 堿基對增添、缺失或改變2.引起基因突變的因素: 物理化學(xué)生物3.意義: （1）（2）（3）4.特點: (1)(2)(3)(4)(5) 鞏固練習(xí)：1、基因突變的本質(zhì)不包括：( )A、DNA復(fù)制時出差錯復(fù)制時出差錯 B、DNA堿基對的增添、缺失或改變堿基對的增添、缺失或改變C、基因分子結(jié)構(gòu)的改變、基因分子結(jié)構(gòu)的改變D、非等位基因間的自由組合、非等位基因間的自由組合2、下列有關(guān)基因突變的說法，、下列有關(guān)基因突變的說法，不正確不正確的是（的是（ ） A.自然突變下突變率是很低的自然突變下突變率是很低的 B.人工誘變都是有利的人工誘變都是有利的 C.基因突變能產(chǎn)生新的基因基因

16、突變能產(chǎn)生新的基因 D.基因突變在自然界廣泛存在基因突變在自然界廣泛存在DB3 3在一塊馬鈴薯甲蟲成災(zāi)的地里，噴了一種新的農(nóng)藥后，約9898的甲蟲死了，約2 2的甲蟲生存下來，生存下來的原因是（ ）A A有基因突變產(chǎn)生的抗藥性個體存在B B以前曾噴過某種農(nóng)藥，對農(nóng)藥有抵抗力C C約有2 2的甲蟲未吃到沾有農(nóng)藥的葉子D D生存下來的甲蟲是身強體壯的年輕個體A4 4、基因突變、基因突變主要發(fā)生主要發(fā)生在在下列哪種細(xì)胞中：在在下列哪種細(xì)胞中： A.A.洋蔥表皮細(xì)胞洋蔥表皮細(xì)胞 B.B.人的神經(jīng)細(xì)胞人的神經(jīng)細(xì)胞 C.C.根尖生長點根尖生長點 D.D.人的卵細(xì)胞人的卵細(xì)胞c “一豬生九仔，連母十個樣”，

17、這種個體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的? ?基因重組 在生物體進行在生物體進行有性生殖有性生殖的過程中的過程中, ,控制不同性狀的基因的重新組合控制不同性狀的基因的重新組合. .1. 1. 概念概念: :適用范圍：適用范圍：進行有性生殖的生物進行有性生殖的生物細(xì)菌的基因重組細(xì)菌的有性生殖方式：接合生殖（兩個菌體通過暫時形成的原生質(zhì)橋單向地轉(zhuǎn)移遺傳信息） 過程：通過接合生殖，一個細(xì)菌的遺傳物質(zhì)可以進入到另一個細(xì)菌中，使細(xì)菌內(nèi)的遺傳物質(zhì)有了新的組合。當(dāng)這些細(xì)菌再通過分裂形成子細(xì)胞時，重新組合成的遺傳物質(zhì)就傳遞到了子細(xì)胞中。高等生物的基因重組 控制不同性狀的的基因分離和組合是控制不同性狀的的基因分離和

18、組合是互不干擾的互不干擾的; ;決定同一性狀的決定同一性狀的成對基因彼此分離成對基因彼此分離, , 決定不同性狀的基因自決定不同性狀的基因自由組合由組合. .思考：思考：基因重組在什么時候發(fā)生呢基因重組在什么時候發(fā)生呢?減數(shù)第一次分裂后期 同源染色體 分開，非同源染色體自由組合減中期初級精母細(xì)胞初級精母細(xì)胞減數(shù)第一次分裂后期 同源染色體 分開，非同源染色體自由組合初級精母細(xì)胞初級精母細(xì)胞同源染色體同源染色體的非姐妹染的非姐妹染色單體間發(fā)色單體間發(fā)生生交換交換現(xiàn)象。現(xiàn)象。減減I四分體時期四分體時期（減（減I前期）前期）3、實現(xiàn)基因重組的途徑、實現(xiàn)基因重組的途徑 途徑途徑1：基因自由組合：基因自由

19、組合 時間時間 ：（減：（減I后期）后期）途徑途徑2：基因互換：基因互換 時間：（減時間：（減I四分體時期）四分體時期） 途徑途徑3 3：轉(zhuǎn)基因（：轉(zhuǎn)基因（DNADNA重組技術(shù)）重組技術(shù)） 控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，但可形成新的基因型。4 4、基因重組的、基因重組的結(jié)果結(jié)果：思考：思考：一種具有20對等位基因（這20對等位基因分別位于 20對同源染色體上）的生物進行雜交時，F(xiàn)2可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型有多少種？2205 5、特點、特點：變異類型非常豐富。：變異類型非常豐富。6 6、意義、意義: :（1 1）通過有性生殖實現(xiàn)的基因重組，為生物變異提供了極其豐富的來源；（2）是形成生物多樣

20、性的重要原因之一，對于生物進化具有十分重要的意義。一、一、依據(jù)原理依據(jù)原理：基因重組基因重組二、二、方法方法：三、三、優(yōu)點優(yōu)點：能夠?qū)⒎稚⒃谕晃锓N不同品種中的多個能夠?qū)⒎稚⒃谕晃锓N不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上。優(yōu)良性狀集中于同一個體上。四、四、缺點缺點：（1）育種時間較長；）育種時間較長；（2）局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體；）局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體；（3）需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種。）需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種。7、 應(yīng)用： 雜交育種雜交雜交8、基因突變和基因重組的、基因突變和基因重組的區(qū)別區(qū)別 新坐標(biāo)新坐標(biāo)p5806年春，在我國部分地區(qū)又出現(xiàn)了小范圍的禽流感疫情，研究得知其病原體為一種新的禽新的禽流感病毒流感病毒，這種病毒最可能來源于（ ） A.無性生殖 B.基因突變 C.自然條件下的基因重組 D.染色體變異解析：病毒的可遺傳變異只能基因突變B鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2 2、生物變異的類型、生物變異的類型不可遺傳的變異（由不可遺傳的變異（由環(huán)境環(huán)境變化引起）變化引起）可遺傳的變異（由生殖細(xì)胞內(nèi)可遺傳的變異（由生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)的變的變化引起）化引起）基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體