第五章 第一節(jié) 基因突變和重組

1、變異變異是指生物親、子代間或子代各個體間存在性狀差是指生物親、子代間或子代各個體間存在性狀差異的現(xiàn)象。異的現(xiàn)象。遺傳遺傳是指生物親、子代之間相像的現(xiàn)象。是指生物親、子代之間相像的現(xiàn)象。例一、古代婦女纏足后的小腳；夏天例一、古代婦女纏足后的小腳；夏天去海邊曬黑了的皮膚；去海邊曬黑了的皮膚；問題問題2、生物變異的主要類型有哪些？變異的類型變異的類型不遺傳的變異不遺傳的變異：僅僅是由：僅僅是由造成的變異。造成的變異。 遺傳物質(zhì)沒有改變，變化的性狀不能遺傳物質(zhì)沒有改變，變化的性狀不能 進一步遺傳給后代。進一步遺傳給后代?；蛑亟M基因重組可遺傳的變異可遺傳的變異：是由于：是由于而引起的而引起的 變異。變

2、化的性狀能遺傳給后代。變異。變化的性狀能遺傳給后代。 基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異例二、鐮刀型貧血癥例二、鐮刀型貧血癥圓餅型的紅細胞鐮刀狀的紅細胞鐮刀型細胞貧血癥基因突變基因突變實例 鐮刀型細胞貧血癥的病因是什么？直接原因根本原因積極思維血紅蛋白血紅蛋白谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸氨基酸氨基酸mRNADNA突變突變 紅細胞紅細胞 圓餅狀圓餅狀 鐮刀型鐮刀型鐮刀型細胞貧血癥病因分析鐮刀型細胞貧血癥病因分析GAAGUACTTGAACATGTA正常異常基因的堿基基因的堿基序列代表了序列代表了遺傳信息，遺傳信息，序列改變了，序列改變了，遺傳信息遺傳信息也也改變了改變了，通，通過轉(zhuǎn)錄、翻過轉(zhuǎn)錄、翻譯

3、形成的譯形成的蛋蛋白質(zhì)也就發(fā)白質(zhì)也就發(fā)生了改變，生了改變，性狀自然會性狀自然會發(fā)生改變。發(fā)生改變。 是指DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。概念、時間基因突變基因突變時間：時間：有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂間有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂間期期，DNADNA復(fù)制時。復(fù)制時。ATCCGTAGGC（正常）A CCGT GGCACCCGTGGGCATTCCGTAAGGC 思考：哪種類型對生物體的危害性最??？ 增添缺失替換結(jié)果結(jié)果 基因突變使一個基因變成它的基因突變使一個基因變成它的等位基因等位基因, ,并且通常會引起一定的表并且通常會引起一定的表現(xiàn)型的變化現(xiàn)型的變化. .

4、T G T C TA C A G ADNA U G U C URNA半胱氨酸半胱氨酸T G C C TA C G G AU G C C U半胱氨酸半胱氨酸DNADNA堿基對的改變是否一定會引起蛋白質(zhì)堿基對的改變是否一定會引起蛋白質(zhì)（性狀）的改變？（性狀）的改變？ 同學(xué)們可以嘗試在缺失和插入狀態(tài)下，蛋白同學(xué)們可以嘗試在缺失和插入狀態(tài)下，蛋白質(zhì)是否一定改變？為什么？質(zhì)是否一定改變？為什么？基因突變導(dǎo)致基因突變導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)一定改變，基因結(jié)構(gòu)一定改變，但是但是蛋白質(zhì)（性狀）不一定改變蛋白質(zhì)（性狀）不一定改變的原因：的原因：1、一個氨基酸對應(yīng)多個密碼子、一個氨基酸對應(yīng)多個密碼子2、有些、有些DNA不攜帶

5、遺傳信息（如：內(nèi)含子）不攜帶遺傳信息（如：內(nèi)含子）3、有些是隱性突變，（如：、有些是隱性突變，（如：AAAa）基因突變一定能遺傳給后代嗎？基因突變一定能遺傳給后代嗎？2.2.基因突變的原因基因突變的原因（1 1）自然突變（內(nèi)因）自然突變（內(nèi)因） （2 2）誘發(fā)突變（外因）誘發(fā)突變（外因）物理因素：如物理因素：如X射線、激光等射線、激光等化學(xué)因素：如亞硝酸、堿基類似物等化學(xué)因素：如亞硝酸、堿基類似物等生物因素：如病毒和某些細菌等生物因素：如病毒和某些細菌等普遍性普遍性隨機性隨機性低頻性低頻性多害少利性多害少利性不定向性不定向性3.3.基因突變的特點基因突變的特點總結(jié)特點1：基因突變具有普遍性無論

6、是低等生物，還是高等動植物和人，都可能發(fā)生基因突變。如棉花的短果枝，水稻的矮稈、糯性，家鴿羽毛的灰紅色，果蠅的白眼、殘翅，人的色盲、白化病等遺傳病都是突變性狀。3.3.基因突變的特點基因突變的特點資料分析資料分析3.3.基因突變的特點基因突變的特點基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期。基因突變可以發(fā)生在細胞內(nèi)的不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上。特點2：基因突變具有隨機性基基 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

7、1105人類色盲基因人類色盲基因31053.3.基因突變的特點基因突變的特點資料分析特點特點3：基因突變的頻率很低：基因突變的頻率很低特點4：基因突變的方向不確定基因突變一般產(chǎn)生其等位基因資料分析3.3.基因突變的特點基因突變的特點特點5：基因突變具有多害少利性任何一種生物都是長期進化的產(chǎn)物，與環(huán)境高度協(xié)調(diào)，若發(fā)生基因突變，就可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。如人類的大多數(shù)遺傳病是基因突變造成的，會嚴(yán)重威脅人體健康。植物中的白化苗會導(dǎo)致植物死亡。但少數(shù)植物的抗病性突變、耐旱性突變有利于其生存。資料分析3.3.基因突變的特點基因突變的特點4.4.基因突變的意義基因突變的意義基因突變可以產(chǎn)生新基因是生物變異的

8、根本來源為生物進化提供了最初的原材料。二、基因重組二、基因重組1 1、概念、概念: : 在生物進行在生物進行有性生殖有性生殖過程中過程中, ,控制不同控制不同性狀的基因重新組合性狀的基因重新組合. .2 2、類型、類型: :基因的自由組合基因的自由組合: :交叉互換交叉互換: :非非同源染色體上的同源染色體上的非非等位基因的等位基因的自由組合（自由組合（MIMI后后）同源染色體同源染色體上的上的非姐妹染色單體非姐妹染色單體之間發(fā)之間發(fā)生局部互換生局部互換. .導(dǎo)致染色單體上的非等位導(dǎo)致染色單體上的非等位基因重組（基因重組（MIMI前前）通過減數(shù)分裂產(chǎn)生通過減數(shù)分裂產(chǎn)生配子，受精作用發(fā)配子，受精

9、作用發(fā)育成個體。育成個體。非同源染色體上的非同源染色體上的 非等位基因自由組合非等位基因自由組合AabBAaBbAb和和aBAB和和AabBAaBb同源染色體的同源染色體的非姐妹染色單體非姐妹染色單體之間之間的局部交換的局部交換同源染色體的同源染色體的非姐妹染色單體之間非姐妹染色單體之間的局部的局部交交換換基因型為基因型為AaBbAaBb的個體遵循的個體遵循自由組合定律自由組合定律產(chǎn)生配產(chǎn)生配子的種類及比例是多少？子的種類及比例是多少？基因型為基因型為AaBbAaBb的個體遵循的個體遵循連鎖互換定律連鎖互換定律產(chǎn)生配子的產(chǎn)生配子的種類及比例是多少？種類及比例是多少？AB : Ab : aB :

10、 ab = 1 : 1 : 1 : 1AB : Ab : aB : ab = m : n : n : m（mn）人的體細胞中有人的體細胞中有2323對染色體，請你根據(jù)自由對染色體，請你根據(jù)自由組合定律的計算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染組合定律的計算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的精子？那母親產(chǎn)生的卵細胞呢？色體組成不同的精子？那母親產(chǎn)生的卵細胞呢？223223246+1不考慮基因突變，如果要保證子女中有兩個個體的不考慮基因突變，如果要保證子女中有兩個個體的所有基因完全相同，子女的數(shù)量至少要是多少？所有基因完全相同，子女的數(shù)量至少要是多少？一種具有一種具有2020對對等位基因等位基因（這（

11、這2020對等位基因分別位于對等位基因分別位于 2020對同源染色體上）的生物進行雜交時，對同源染色體上）的生物進行雜交時，F(xiàn) F2 2可能出可能出現(xiàn)的現(xiàn)的表現(xiàn)型表現(xiàn)型就有就有 種。種。220=1048576通過有性生殖實現(xiàn)基因通過有性生殖實現(xiàn)基因重組為生物變異提供了重組為生物變異提供了極其豐富的來源極其豐富的來源, ,是生物是生物多樣性的多樣性的重要原因重要原因之一之一. .3 3、意義、意義: :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？不能產(chǎn)生新基因，可以產(chǎn)生不能產(chǎn)生新基因，可以產(chǎn)生新的基因型，以及新性狀新的基因型，以及新性狀有性生殖有性生殖中非常普遍中非常普遍普遍存在，但普遍

12、存在，但突變頻率低突變頻率低發(fā)生范發(fā)生范圍特點圍特點生物變異的生物變異的來源之一來源之一，對生物進化有重要意義對生物進化有重要意義生物變異的生物變異的根本來源根本來源，生物進化的原材料生物進化的原材料意義意義有性生殖有性生殖過程進行減數(shù)過程進行減數(shù)分裂形成分裂形成配子配子時時外界環(huán)境條件的變化和外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用內(nèi)部因素的相互作用條件條件減減后期，非同源染色體上后期，非同源染色體上的的非等位基因非等位基因自由組合；自由組合；減減前期，同源染色體的前期，同源染色體的非非姐妹染色單體姐妹染色單體的交換重組。的交換重組。發(fā)生在任何生物個體發(fā)發(fā)生在任何生物個體發(fā)育的任何階段育的任何

13、階段,一般在細一般在細胞分裂的間期。胞分裂的間期。發(fā)生發(fā)生時間時間是不同基因的重新組合，是不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新產(chǎn)生新的基因型和表現(xiàn)型的基因型和表現(xiàn)型。堿基對發(fā)生增添、缺失或堿基對發(fā)生增添、缺失或改變，改變，產(chǎn)生新的基因，以產(chǎn)生新的基因，以及新的基因型和表現(xiàn)型及新的基因型和表現(xiàn)型本質(zhì)本質(zhì)基因重組基因重組基因突變基因突變1 1、基因突變（、基因突變（ ）；基因重組（）；基因重組（ ）。）。 A A、產(chǎn)生新基因，不形成新基因型、產(chǎn)生新基因，不形成新基因型 B B、產(chǎn)生新基因，形成新基因型、產(chǎn)生新基因，形成新基因型 C C、不產(chǎn)生新基因，形成新基因型、不產(chǎn)生新基因，形

14、成新基因型 D D、不產(chǎn)生新基因，不形成新基因型、不產(chǎn)生新基因，不形成新基因型B2 2、基因重組發(fā)生在、基因重組發(fā)生在( )( ) A. A.有絲分裂形成子細胞的過程中有絲分裂形成子細胞的過程中 B.B.減數(shù)分裂形成配子減數(shù)分裂形成配子的過程中的過程中 C.C.受精作用形成受精卵受精作用形成受精卵的過程中的過程中 D.D.分裂間期，分裂間期，DNADNA復(fù)制復(fù)制的過程中的過程中B4.下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是( )A. 自然條件下，一種生物的突變率是很低的自然條件下，一種生物的突變率是很低的B. 生物所發(fā)生的基因突變一般都是有利的生物所發(fā)生的基因突變一般都是有利的C. 基因突變在自然界的中廣泛存在基因突變在自然界的中廣泛存在D. 基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物變異的基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物變異的 主要來源主要來源B3. 一種植物在正常情況下只開紅花，但偶然會出現(xiàn)一一種植物在正常情況下只開紅花，但偶然會出現(xiàn)一朵