5.1基因突變和基因重組

1、生物界中的變異現(xiàn)象,什么叫“生物的變異”？,生物體親代和子代之間以及子代個(gè)體之間性狀的差異性。,變異是否都能遺傳？,筆記,想一想：上述甘藍(lán)品種的引種過程中，有沒有變異現(xiàn)象的發(fā)生？這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?,分析：不能 是環(huán)境因素引起的 ，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變。,紅花的后代　變成了藍(lán)紫色,,,,上述變異性狀的后代為何仍然是藍(lán)紫色花呢？,遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變。,藍(lán)紫色花的　后代仍是藍(lán)紫色,基因突變,,生物的變異,不

2、可遺傳的變異可遺傳的變異,,基因重組,染色體變異,,生物變異類型判斷關(guān)鍵:遺傳物質(zhì)是否改變,筆記,（不遺傳的變異）,（改變）,（改變）,（改變）,判斷：僅環(huán)境因素引起的變異一定不能遺傳。,,（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）,（遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）,（可遺傳的變異）,筆記,三位同學(xué)在抄寫英語(yǔ)句子“THE CAT SAT ON THE MAT (貓坐在草席上) ”時(shí)，分別抄成了以下的句子： THE KAT SAT ON THE MAT

3、 THE HAT SAT ON THE MAT 與原來(lái)的句子相比較，意思發(fā)生了什么變化呢？,問題探討,假如在DNA分子的復(fù)制過程中，發(fā)生了類似的錯(cuò)誤，DNA分子所攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？這樣的變化可能對(duì)生物體產(chǎn)生什么影響？,DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。但由于密碼的簡(jiǎn)并性，DNA編碼的氨基酸不一定改變。如果氨基酸發(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變。改變的性狀對(duì)生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能既無(wú)害也無(wú)利。

4、,資料：1910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。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)重貧血而造成死亡。,一、基因突變的實(shí)例,鐮刀型細(xì)胞貧血癥,1956年，英國(guó)科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)患者血紅蛋白的肽鏈上，有一處的谷氨酸被纈氨酸取代。,正常血紅蛋白第6位上的谷氨酸被纈氨酸取

5、代。,,谷氨酸,纈氨酸,正常,異常,直接原因（氨基酸的替換）,根本原因,,鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因：,（DNA分子中堿基對(duì)的替換）,控制合成血紅蛋白分子的DNA分子一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生替換（A—T替換為T—A）導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，從而引起所編碼的血紅蛋白的改變。,,,,筆記,,,,替換,增添,缺失,基因（DNA片段）,思考：除了堿基對(duì)的替換以外,還有什么情況可能導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變？,,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

6、改變。,二、基因突變的概念,DNA,,,,,,,異亮氨酸,精氨酸,異亮氨酸,mRNA,精氨酸,[探究]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？,,正常,mRNA,DNA,mRNA,DNA,氨基酸,氨基酸,,,異亮氨酸,精氨酸,,,蘇氨酸,丙氨酸,②,①,①,②,堿基對(duì)缺失,···T A G G C G ···,,,mRNA,堿基對(duì)增添,異亮氨酸,脯氨酸,DNA,,,,

7、,異亮氨酸,精氨酸,氨基酸,,當(dāng)發(fā)生增添時(shí)，除肽鏈長(zhǎng)度發(fā)生改變外，插入點(diǎn)以后的氨基酸一般都會(huì)發(fā)生變化。,堿基對(duì)增添,思考：1、哪一種基因突變對(duì)生物性狀的影響最小？,2、基因突變（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？原因？,堿基對(duì)的替換 P58,④ 基因在細(xì)胞中的選擇性表達(dá) P57,2、基因突變形成的性狀能否遺傳給后代？,三、基因突變的時(shí)期,,DNA復(fù)制時(shí)期,,有絲分裂的間期,減數(shù)第一次分裂間期,①如果基因突變發(fā)生

8、在體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂的間期，,②如果基因突變發(fā)生在生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂間期，,【植物體細(xì)胞無(wú)性繁殖例外】,一般只影響當(dāng)代，不能遺傳,閱讀P81,則將遵循遺傳規(guī)律隨配子傳遞給后代,筆記,自發(fā)突變（內(nèi)因）：自然條件下DNA偶爾 復(fù)制錯(cuò)誤、DNA堿基組成發(fā)生改變等例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。誘發(fā)突變（外因）：,,提高突變頻率,X射線、激光等,亞硝酸、堿基類似物等,病毒、某些細(xì)菌等,四、基因突變的原因,筆記,夏季涂抹防曬霜

9、青少年少上網(wǎng)，少用手機(jī)不喝反復(fù)燒開的水,物理因素,物理因素,化學(xué)因素,少吃燒烤和油炸食品,化學(xué)因素,以下情況是減少哪種因素，從而防止細(xì)胞基因突變？,接種乙肝疫苗,生物因素,,一個(gè)基因突變后產(chǎn)生新的基因（真核生物產(chǎn)生的是它的等位基因）,,不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量和位置,五、基因突變的結(jié)果,筆記,遺傳信息改變,DNA,DNA,,,差錯(cuò),,,內(nèi)因：,堿基變化,外因：,,物理因素,化學(xué)因素,生物因素,脫氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序改變,,堿

10、基對(duì)的替換、增添、缺失,基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,產(chǎn)生等位基因（A1 a1、a2……）,,,復(fù)制,引起,,,,常見突變性狀：,①普遍性—在生物界普遍存在,玉米白化苗,人類多指,短腿安康羊（中）,六、基因突變的特點(diǎn),細(xì)菌 無(wú)抗藥性——抗藥性棉花 正常枝——短果枝 果蠅 紅眼——白眼 長(zhǎng)翅——?dú)埑峒银?羽毛白色——灰紅色人

11、 正常色覺——色盲 正常膚色——白化病,②隨機(jī)性——基因突變是隨機(jī)發(fā)生的,花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變,可以發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期；,可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)任何DNA分子上；可以發(fā)生在DNA分子的任何部位,③不定向性——基因突變是不定向的,,基因突變的紫色種子產(chǎn)生的子代種子（白，紅）,【突變的方向與環(huán)境也沒有明確因果關(guān)系】,④自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很低——低頻性,,,,白化苗,⑤大多數(shù)突變是有害的—多害少利性

12、（取決于是否適應(yīng)環(huán)境）,白化病,所有生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過程的產(chǎn)物，基因突變可能破壞生物與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。,畸形的雛鴨,人類的多指,人類的并指,鐮刀形紅細(xì)胞,有害的基因突變,高產(chǎn)大豆　　　　 　　高產(chǎn)青霉菌株,有利的基因突變,有利的基因突變,太空南瓜,自然界的物種中廣泛存在,可發(fā)生在任何時(shí)期 P57,多害少利性：(打破對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性),① 普遍性:,② 隨機(jī)性:,⑤,③ 不定向性：1個(gè)基因可以突變成1個(gè)以上的等位基因,④ 低

13、頻性：自然狀態(tài)下突變率低,基因突變的特點(diǎn),,既然自然條件下基因突變率很低，而且大多數(shù)對(duì)生物體是有害的，那基因突變有什么意義呢？,筆記,七、基因突變的意義,,雖然每個(gè)基因的突變率很低，但每個(gè)種群有很多個(gè)體，每個(gè)個(gè)體有很多基因，所以突變的基因總數(shù)很大。,①產(chǎn)生新基因的途徑,②生物進(jìn)化的原始材料,③生物變異的根本來(lái)源,基因,,新基因（等位基因）,,基因型（改變）,,表現(xiàn)型（改變）,引發(fā)生物變異,,筆記,這種說法不正確。對(duì)于生物個(gè)體而言，發(fā)生自

14、然突變的頻率是很低的。但一個(gè)物種是由很多個(gè)體組成，且經(jīng)漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對(duì)生物的進(jìn)化有重要的意義。因此，基因突變能夠?yàn)樯镞M(jìn)化提供原材料。,P82：批判性思維,“一母生九仔，連母十個(gè)樣”這種差異怎么造成的？,基因重組,,在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。,一、基因重組的概念,生物體減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合，形成多種類型的配

15、子，雌雄配子受精形成的受精卵就具有與親代不同的基因型，從而使個(gè)體出現(xiàn)差異。,,① 自由組合型 減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合,A,a,b,B,A,a,B,b,Ab和aB,AB和ab,二、基因重組的類型,38,A,a,b,B,A,a,B,b,,② 交叉互換型 發(fā)生在四分體時(shí)期，同源染色體非姐妹染色單體之間交換片段。,1、細(xì)菌和病毒存在基因重組這種變異嗎？

16、2、基因重組能否產(chǎn)生新基因？ 能產(chǎn)生新的基因型嗎？3、你能從基因重組的角度解釋人群中個(gè)體性狀的多種多樣嗎？,思考：,不存在,不能,能,①減數(shù)分裂形成的配子,染色體組成具有多樣性,導(dǎo)致不同配子遺傳物質(zhì)的差異②受精過程中卵細(xì)胞和精子的結(jié)合的隨機(jī)性,,3、兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類型就越多。,1、變異概率高，幾乎100%2、只有通過有性生殖過程才能實(shí)現(xiàn)的。,三、基因重組的特點(diǎn),筆記,是生物變異的來(lái)源之一是生物多

17、樣性的來(lái)源之一對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義,四、基因重組的意義,基因重組中有無(wú)新的基因產(chǎn)生？,思考,筆記,自然或人工誘變，使基因分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，包括DNA堿基對(duì)替換、增添、缺失,同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換；非同源染色體上的非等位基因自由組合,有絲分裂間期減數(shù)分裂間期,減數(shù)第一次分裂前期、后期,所有生物都可以發(fā)生,只適用于有性生殖的真核生物,,產(chǎn)生新基因的途徑，生物變異的根本途徑，是生物進(jìn)化的原始材料,是生物變異的來(lái)源之

18、一，對(duì)生物進(jìn)化具有重要的意義,突變頻率低,出現(xiàn)頻率高,產(chǎn)生新的基因，出現(xiàn)新的性狀,產(chǎn)生新的基因型，性狀重新組合,不同生物的可遺傳變異來(lái)源：,病毒——,基因突變,原核生物——,基因突變,真核生物——,基因突變、基因重組、染色體變異,思維拓展,筆記,課后練習(xí),（P84）,基礎(chǔ)題1.（1）√；（2）×；（3）×。 2.C。 3.B。 4.A。,拓展題1.放療或化療的作用是通過一定量的輻射或化