第十三節(jié) 基因突變和基因重組

基因突變和基因重組主講：黃岡中學(xué)生物高級(jí)教師童金元-、變異的類型：不遺傳變異：環(huán)境因素影響而造成的可遺傳變異：生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而引起的”基因突變可遺傳變異的三種來(lái)源:基因重組染色體變異二、基因突變的實(shí)例鐮刀型細(xì)胞貧血癥1、鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因分析病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化?正常???一脯氨酸一谷氨酸一谷氨酸——異?！桓彼嵋焕i氨酸一谷氨酸——病因：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于DNA堿基替換引起的一種遺傳病。2、 基因突變的概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。3、 基因突變的類型AACCG故變TAACCC《正：常）*ACCGTGGCATCCGTAGGCAACCG故變TAACCC《正：常）*ACCGTGGCATCCGTAGGC4、基因突變發(fā)生的時(shí)期？細(xì)胞周期中的分裂間期。（1） 有絲分裂間期（體細(xì)胞）但一般不能傳給后代。（2） 減數(shù)第一次分裂間期（生殖細(xì)胞）可以通過(guò)受精作用直接傳給后代。三、基因突變的原因和特點(diǎn)1、基因突變發(fā)生的原因?引起基同突變的因素T引起基同突變的因素T(致變因素)1L物理因素化學(xué)因素L生物訴I素自然突變：自然發(fā)生的突變。自然突變：自然發(fā)生的突變。如：正常綿羊突變產(chǎn)生短腿安康羊。誘發(fā)突變：在人為誘導(dǎo)條件下發(fā)生的突變。如：中子照射不抗銹病的燕麥種子，變成抗銹病個(gè)體。2、基因突變的特點(diǎn)普遍性：自然界的物種中廣泛存在。隨機(jī)性：可發(fā)生在任何時(shí)期。稀有性：自然界突變率很低：10—5—10—8。有害性：多數(shù)有害，少數(shù)有利。不定向性：A-a或A-A+。神奇的太空育種太空椒曾通吉椒神奇的太空育種太空椒曾通吉椒3、基因突變的意義基因突變?cè)谏镞M(jìn)化中有重要意義。是生物變異的根本來(lái)源，也為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。原因：基因突變能夠產(chǎn)生前所未有的新基因，從而出現(xiàn)前所未有的新性狀。四、基因重組1、 概念：生物在進(jìn)行有性生殖過(guò)程中，控制不同性狀的基因的自由組合的過(guò)程。特點(diǎn)：控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型。發(fā)生時(shí)期：有性生殖過(guò)程中。2、 類型:（1）基因的自由組合：非同源染色體上的非等位基因的組合。(2)基因的互換：同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部互換。重組DNA技術(shù)：通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，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)胞里，定向地改造生物的性狀。3、意義:通過(guò)有性生殖實(shí)現(xiàn)基因重組為生物變異提供了極其豐富的來(lái)源，是生物多樣性的重要原因之一。課堂訓(xùn)練例1、一種植物在正常情況下只開紅花，但偶然會(huì)出現(xiàn)一朵白花，如果將白花種子種下去，它的后代全部開白花，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是()A-自然雜交A-自然雜交B-自然選擇C.C.基因突變D.基因重組答案：C例2、進(jìn)行有性生殖的生物其親子代之間總是存在著一定的差異的主要原因是(A.基因重組B.基因突變C.染色體變異D.生活條件改變A.基因重組B.基因突變C.染色體變異D.生活條件改變答案：A例3例3、下列關(guān)于基因重組的說(shuō)法，不正確的是()基因重組是生物變異的根本來(lái)源基因重組能產(chǎn)生多種基因型基因重組發(fā)生在有性生殖過(guò)程中。.非同源染色體上的非等位基因可以發(fā)生重組答案：A-返回-同步測(cè)試一、單項(xiàng)選擇題1、 人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是基因中脫氧核苷酸的(D)A-數(shù)目增多 B-數(shù)目減少C.順序顛倒 D.種類改變2、 下面列舉幾種可能誘發(fā)基因突變的原因，其中哪項(xiàng)是不正確的(B)射線的輻射作用 B.雜交C.激光照射 D.亞硝酸處理3、 自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如下：正?；蚓彼岜奖彼崃涟彼崽K氨酸脯氨酸突變基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因3精氨酸苯丙氨酸蘇氨酸酪氨酸丙氨酸根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是（A）突變基因1和2為一個(gè)堿基的替換，突變基因3為一個(gè)堿基的增添突變基因2和3為一個(gè)堿基的替換，突變基因1為一個(gè)堿基的增添突變基因1為一個(gè)堿基的替換，突變基因2和3為一個(gè)堿基的增添突變基因2為一個(gè)堿基的替換，突變基因1和3為一個(gè)堿基的增添4、 下列有關(guān)基因突變的敘述正確的是（D）生物隨環(huán)境的改變而產(chǎn)生適應(yīng)性的變異由于細(xì)菌的數(shù)量多，繁殖周期短，因此其基因突變率很高仁自然狀態(tài)下的突變是不定向的，而人工誘變多時(shí)定向的D.基因突變?cè)谧匀唤缰袕V泛存在5、 基因突變常發(fā)生在細(xì)胞周期的（B）分裂前期 B.分裂間期分裂后期 D.分裂的各個(gè)時(shí)期6、 果樹的葉芽若在早期發(fā)生突變后，可以長(zhǎng)成變異枝條，但其長(zhǎng)勢(shì)一般較弱或受到抑制。這表明基因突變具有（D）隨機(jī)性 B.稀有性C.多方向性 D.有害性7、 下列基因突變敘述中，不正確的是（D）基因突變包括自然突變和誘發(fā)突變?cè)贒NA復(fù)制中，堿基排列順序發(fā)生差異，從而改變了遺傳信息，產(chǎn)生基因突變基因突變一般對(duì)生物是有害的，但是，也有的基因突變是有利的基因自由組合使生物產(chǎn)生新基因

8、下列變化屬于基因突變的是(C)玉米籽粒播于肥沃土壤，植株穗大粒飽；播于貧瘠土壤，株株穗小粒癟黃色飽滿粒與白色凹陷粒玉米雜交，七中出現(xiàn)黃色凹陷粒與白色飽滿粒2在野外的棕色獼猴中出現(xiàn)了白色獼猴小麥花藥的離體培養(yǎng)所發(fā)育成的植株產(chǎn)生的變異9、 基因突變發(fā)生在(B)DNA—RNA的過(guò)程中DNA—DNA的過(guò)程中RNA一蛋白質(zhì)的過(guò)程中RNA一氨基酸的過(guò)程中10、 長(zhǎng)期接觸X射線的人群產(chǎn)生的后代中，遺傳病發(fā)病率明顯提高，主要是該人群生殖細(xì)胞發(fā)生(D)B.基因分離DB.基因分離D.基因突變顯示提示C.基因互換提?。?、 人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是基因中脫氧核苷酸的種類改變，致使控制合成谷氨酸的密碼子變成了控制合成纈氨酸的密碼子。2、 誘變因素有物理因素：紫外線、a射線和y射線及其他輻射?；瘜W(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物。生物因素：某些病毒的遺傳物質(zhì)。3、 從題十可以看出，基因突變1沒有導(dǎo)致蛋白質(zhì)的改變，基因突變2引起1個(gè)氨基酸的改變，不可能是堿基對(duì)的增添或缺失，因?yàn)閴A基對(duì)的增添或缺失導(dǎo)致蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)量和種類的改變都較多。4、 基因突變是隨機(jī)發(fā)生的、不定向的；自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的；基因突變?cè)谏锝缰惺瞧毡榇嬖诘摹?、 基因突變主要在細(xì)胞分裂間期DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生。6、 有的基因突變對(duì)生物有害，有的基因突變能使生物產(chǎn)生新性狀，以便適應(yīng)改變的環(huán)境，有些基因突變即無(wú)害也無(wú)益。7、 基因自由組合是原有基因的重新組合，并不能產(chǎn)生新的基因，可產(chǎn)生新的基因型、表現(xiàn)型。8、 玉米籽粒播于肥沃土壤，植株穗大粒飽；播于貧瘠土壤，植株穗小粒癟，是由于環(huán)境條件引起的變化；黃色飽滿粒與白色凹陷粒玉米雜交，f2中出現(xiàn)黃色凹陷粒與白色飽滿粒。9、 基因突變發(fā)生在DNA復(fù)制的過(guò)程中。10、 物理因素：紫外線、a射線和Y射線及其他輻射都可引起基因突變。二、簡(jiǎn)答題11、人類的正常血紅蛋白（HbA）P鏈第63位氨基酸是組氨酸，其密碼子為CAU或CAC，當(dāng)6鏈第63位組氨酸被酪氨酸（UAU或UAC）替代后，出現(xiàn)異常血紅蛋白（HbM），導(dǎo)致一種貧血癥；6鏈第63位組氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替代而產(chǎn)生的異常血紅蛋白（HbZ）將引起另一種貧血癥。（1）寫出正常血紅蛋白基因中，決定6鏈第63位組氨酸密碼子的堿基對(duì)組成（2）在決定6鏈第63位組氨酸密碼子的DNA三個(gè)堿基對(duì)中，任意一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生變化都將產(chǎn)生異常的血紅蛋白嗎？為什么？顯示答案“小GTA寸GTG"、⑴=C^=或=5京⑵不一定-原因是當(dāng)或黑肯中的第三對(duì)誠(chéng)基=^=或曇-草變化后，-LJ-1 *■■-LJ-I-—-- 1 L_.- J.產(chǎn)生的遺傳密瑪位CAC或CAU,仍然是組氨酸的密碼子,因而不原響產(chǎn)生正常的血紅蛋白口解析；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，mRNA±的密碼子是CAU時(shí)，相應(yīng)ffiDNA三個(gè)堿基是GTA,GTA在互補(bǔ)斑上的三個(gè)誠(chéng)基CAT,所以基因的三個(gè)麻基時(shí)是吝斧；密碼子具有簡(jiǎn)并性，mRNA三聯(lián)體■密碼子的第三位誠(chéng)基發(fā)生變化時(shí)，常翻徑成相同的氨基輯，所以,DMA相應(yīng)的三個(gè)堿基的第三位服基發(fā)生變化時(shí)，不一定產(chǎn)生變帛12、某一紅色鏈孢霉合成精氨酸的過(guò)程：基因I基因II基因IIIHI§5II 酶IIIIII某化合物f鳥氨酸T瓜氨酸-精氨酸在一次實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)測(cè)試只發(fā)現(xiàn)鳥氨酸和瓜氨酸，而沒有精氨酸。產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是，致使。如果酶I和酶III活性正常，酶II活性喪失，則能否合成鳥氨酸和精氨酸，原因是什么？顯示答案12、(1)基因III發(fā)生突變 酶III缺乏或失去活性，因此不能形成精氨酸(2)能合成鳥氨酸，但不能合成精氨酸 酶II失活，鳥氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料解析：基因能通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制生物的性狀，當(dāng)發(fā)生基因突變時(shí)，相應(yīng)的酶不能合成，從而中斷某反應(yīng)的過(guò)程，致使生物的某些性狀發(fā)生改變。-END-課外拓展基因突變的類型突變是指發(fā)生在遺傳物質(zhì)上的變異。廣義上突變可以分為兩類：（1）染色體畸變，即染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的改變；（2）基因突變，即基因的核苷酸順序或數(shù)目發(fā)生改變。狹義突變通常特指基因突變，它包括單個(gè)堿基改變所引起的點(diǎn)突變，或多個(gè)堿基的缺失、重復(fù)和插入?；蛲蛔兛砂l(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何階段，以及體細(xì)胞或生殖細(xì)胞周期的任何時(shí)期。如果突變發(fā)生在體細(xì)胞中，則變異不能直接遺傳給下代。如果突變發(fā)生在某一配子中，那么，子代中只有某一個(gè)個(gè)體有可能繼承這個(gè)突變基因。如果突變發(fā)生在配子發(fā)生的早期階段，如發(fā)生在卵原細(xì)胞或精原細(xì)胞中，則多個(gè)配子都有可能接受這個(gè)突變基因，這樣，突變基因傳到后代的可能性就會(huì)增加。通常，生殖細(xì)胞的突變率比體細(xì)胞高，這主要是因?yàn)樯臣?xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)對(duì)外界環(huán)境變化更加敏感。我們一般把攜帶突變基因的細(xì)胞或個(gè)體，稱為突變體，沒有發(fā)生基因突變的細(xì)胞或個(gè)體稱為野生型。引起突變的物理因素（如X射線）和化學(xué)因素（如亞硝酸鹽）稱為誘變劑。通過(guò)使用誘變劑而產(chǎn)生的突變稱為誘發(fā)突變。由于自然界中誘變劑的作用或DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時(shí)偶然出現(xiàn)的堿基配對(duì)錯(cuò)誤所產(chǎn)生的突變稱為自發(fā)突變。人類單基因病大都為自發(fā)突變的結(jié)果。自發(fā)突變產(chǎn)生的頻率（突變率）一般很低，平均每一核苷酸每一世代為10一10?10一9，即每世代、每10億至100億個(gè)核苷酸有一次突變發(fā)生。如果按照DNA堿基順序改變類型區(qū)分，突變還可以分為堿基置換突變、移碼突變、整碼突變、染色體錯(cuò)誤配對(duì)和不等交換4種。-END-高考解析例1、細(xì)胞的有絲分裂與減數(shù)分裂都可能產(chǎn)生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程的變異是（）A.染色體不分離或不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異B-非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組C.染色體復(fù)制時(shí)受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變。.非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異答案：B。解析：染色體移向兩極的現(xiàn)象在兩種分裂方式中都有出現(xiàn)。同源染色體的聯(lián)會(huì)行為只發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程。只要有DNA復(fù)制就可能發(fā)生基因突變。染色體變異可發(fā)生在任何真核細(xì)胞中。例2、有關(guān)基因突變的敘述，正確的是（）不同基因突變的頻率是相同的一個(gè)基因可以向多個(gè)方向突變基因突變的方向是由環(huán)境決定的細(xì)胞分裂的中期不發(fā)生基因突變答案：B。解析：基因突變的不定向性表現(xiàn)為一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基