山東省沂水縣高中生物 第五章 基因突變及其他變異 5.1 基因突變、基因重組和染色體變異課件 新人教版必修2.ppt

基因突變 基因重組和染色體變異 2020 4 10 1 基因重組及其意義 2 基因突變的特征和原因 3 染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異 2020 4 10 1 2010 江蘇 育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見的 一稈雙穗 植株 經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的 下列敘述正確的是 a 這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的b 該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個體c 觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置d 將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系 b 2020 4 10 2 2010 福建 下圖為人wnk4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖 已知wnk4基因發(fā)生一種突變 導致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?該基因發(fā)生的突變是 2020 4 10 a 處插入堿基對g cb 處堿基對a t替換為g cc 處缺失堿基對a td 處堿基對g c替換為a t 2020 4 10 3 2009 江蘇 在細胞分裂過程中出現(xiàn)了甲 乙2種變異 甲圖中英文字母表示染色體片段 下列有關(guān)敘述正確的是 甲圖中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異 增加了生物變異的多樣性 乙圖中出現(xiàn)的這種變異屬于染色體變異 甲 乙兩圖中的變化只會出現(xiàn)在有絲分裂中 甲 乙兩圖中的變異類型都可以用顯微鏡觀察檢驗a b c d c 2020 4 10 1 基因突變 概念 dna分子中發(fā)生的增添 缺失或替換 而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變實例 鐮刀型細胞貧血癥 基因突變 堿基對 2020 4 10 癥狀 紅細胞呈鐮刀狀 易破裂 溶血性貧血直接原因 血紅蛋白的一條多肽鏈上一個氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸根本原因 控制血紅蛋白合成的dna分子中的一個堿基序列 模板鏈 由正常的 基因突變 物理因素 化學因素 生物因素 誘發(fā)生物發(fā)生基因突變的因素 2020 4 10 基因突變 意義 是新基因產(chǎn)生的途徑 是生物變異的根本來源 是的原始材料 普遍性 基因突變在生物界中是的舉例 果蠅的白眼 人的紅綠色盲 水稻的矮稈 棉花的短果枝等 隨機性 隨機發(fā)生在生物個體發(fā)育的各個時期 不定向性 可以向不同的方向發(fā)生突變 產(chǎn)生一個以上的等位基因 低頻性 在自然狀態(tài)下 基因突變的頻率是很低的 特點 普遍存在 生物進化 2020 4 10 2 基因重組 概念 在生物體進行有性生殖過程中 控制不同性狀的基因的重新組合 非同源染色體上非等位基因的自由組合同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換 意義 為生物變異提供豐富的來源 是形成生物多樣性的重要原因之一 對于生物進化具有重要意義 來源 2020 4 10 染色體變異 結(jié)構(gòu)變異 數(shù)目變異 3 染色體變異 2020 4 10 缺失 染色體中某一片段的缺失 如貓叫綜合征增加 染色體中增加某一片段倒位 染色體某一片段的位置顛倒易位 染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上 結(jié)構(gòu)變異 2020 4 10 數(shù)目變異 個別染色體的增加或減少 如21三體綜合征 多倍體 單倍體 染色體組成倍增加或減少 染色體組 細胞中的一組 它們在形態(tài)和功能上各不相同 攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息二倍體 由受精卵發(fā)育而成的個體 體細胞中含有染色體組 幾乎全部的動物和過半數(shù)以上的高等植物 都是二倍體 非同源染色體 兩個 多倍體 單倍體 2020 4 10 概念 由受精卵發(fā)育而成的個體 體細胞中含有三個或三個以上染色體組實例 如三倍體香蕉 倍體馬鈴薯 倍體普通小麥 八倍體小黑麥等形成原因 外界條件劇變或內(nèi)部因素的干擾 使有絲分裂過程中紡錘體的形成受到抑制 導致染色體數(shù)目加倍特點 莖稈粗壯 葉片 果實和種子都比較大 糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都增高 但發(fā)育延遲 結(jié)實率低在育種上的應用 目前最常用而且最有效的方法是用來處理萌發(fā)的種子或幼苗 秋水仙素能抑制的形成 多倍體 四 六 秋水仙素 紡錘體 2020 4 10 概念 體細胞中含有本物種 的個體 如蜜蜂中的雄蜂特點 植株弱小 高度不育在育種上的應用 目前常用的方法是花藥 花粉 離體培養(yǎng) 在育種中需先經(jīng)花藥離體培養(yǎng)把 花粉 培育成單倍體幼苗 再用秋水仙素處理單倍體幼苗 就可獲得純合子 明顯縮短了育種年限 單倍體 配子染色體數(shù)目 2020 4 10 4 實驗 低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化 1 實驗原理 用低溫處理植物分生組織細胞 能夠抑制紡錘體的形成 以致影響染色體被拉向兩極 細胞也不能分裂成兩個子細胞 于是 植物細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化 2020 4 10 2 方法步驟 培養(yǎng)根尖 低溫誘導 剪取根尖 固定細胞 制作裝片 解離 漂洗 染色 制片 觀察 先在低倍鏡下找到根尖分生區(qū) 然后再用高倍鏡觀察一個細胞中染色體數(shù)目 比較不同細胞中的染色體數(shù)目 3 結(jié)論 低溫能誘導植物染色體數(shù)目的變化 2020 4 10 1 關(guān)于基因突變的理解 基因突變是指dna分子中發(fā)生堿基對的增添 缺失或替換 而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變 一個堿基對的替換是基因突變 只要是dna分子水平上的變化 1000個堿基對的替換也叫基因突變 2020 4 10 基因突變實際上是染色體一個位點上的基因的脫氧核苷酸的種類 數(shù)目或排列順序發(fā)生了變化 例如果蠅的紅眼由基因w控制 w變成w以后 紅眼變成了白眼 w和w是一對同源染色體同一位點上的基因 又分別控制紅眼和白眼這對相對性狀 所以是一對等位基因 可見 等位基因是由基因突變產(chǎn)生的 2020 4 10 基因突變是不定向的 以基因a來說 它不但可以突變?yōu)閍1 而且還可以突變?yōu)閍2 a3等一系列等位基因 因此 a與a1 a2 a3等構(gòu)成復等位基因 如人類的abo血型是由ia ib和i三個復等位基因組成的 煙草的自交不親和基因有15個復等位基因等 2020 4 10 正常型 野生型 可以突變成突變型 突變型也可以突變成正常型 即由一個顯性基因a可以突變?yōu)殡[性基因a 也可由隱性基因a突變?yōu)轱@性基因a 前者叫做正突變 后者叫做反突變 又叫回復突變 自然突變大多為隱性突變 一般正突變率總是大于反突變率 二者相差約1000倍以上 基因突變的可逆性表明 基因突變并不是原有基因的喪失 而是基因的結(jié)構(gòu)或功能發(fā)生了變化 2020 4 10 隨機性 生物個體的任何部位 只要有dna的復制過程 就有可能發(fā)生基因突變 無論是體細胞 如人體生發(fā)層細胞基因突變可導致皮膚癌 還是生殖細胞 引起下一代個體發(fā)生遺傳病 都能發(fā)生 2020 4 10 基因突變往往是有害的 有的甚至是致死的 如人類的糖尿病 血友病 色盲 白化病 水稻 玉米的白化苗等 有害的原因是 突變破壞了生物長期進化達成的相對協(xié)調(diào)和平衡 不利于生長和發(fā)育 如綠色植物出現(xiàn)白化突變 決定葉綠素形成的某個基因突變 就是不利的 致死的 但也有少數(shù)突變是有利的 如突變產(chǎn)生的植物抗病性 耐旱性 早熟 莖稈堅硬等等 2020 4 10 2 dna中堿基發(fā)生的改變是否一定能引起生物性狀改變 有些堿基的改變并不引起生物性狀的改變 主要有下列四種情況 不具遺傳效應的dna片段發(fā)生的堿基改變不引起性狀變異 2020 4 10 由于多種密碼子決定一種氨基酸 當突變后的dna轉(zhuǎn)錄成的密碼子還是決定同種氨基酸時 這種突變也不會引起生物性狀改變 例如 當基因堿基序列從 aaa 突變?yōu)?aag 時 信使rna的密碼子從 uuu 突變?yōu)?uuc 由于uuu和uuc都是苯丙氨酸的密碼子 因此此蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變 即也沒有引起生物性狀的改變 2020 4 10 某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個別氨基酸的種類或數(shù)目 但不影響蛋白質(zhì)的功能 此類突變也不引起性狀的改變 突變成的隱性基因在雜合子中也不會引起性狀的改變 例如在豌豆中 高莖 d 對矮莖 d 是顯性 若在基因型為dd的受精卵中 有一個d突變?yōu)閐 則該受精卵的基因型為dd 由于矮莖基因在雜合子內(nèi)不能表達 矮莖性狀也就不能顯現(xiàn)出來 有些基因突變可引起生物性狀的改變 例如人的鐮刀型細胞貧血癥 2020 4 10 3 三種可遺傳變異的比較 2020 4 10 2020 4 10 4 多倍體與單倍體的比較 2020 4 10 續(xù)表 2020 4 10 續(xù)表 2020 4 10 5 無子西瓜和無子番茄這種無子性狀都能遺傳嗎 用生長素類似物處理未受粉的番茄雌蕊柱頭就可獲得無子番茄 因此這種 無子 性狀是由生長素類似物的作用引起的 沒有改變番茄體內(nèi)的遺傳物質(zhì) 是不可遺傳的 即讓結(jié)無子番茄的植株進行有性生殖 所結(jié)番茄為有子番茄 或讓結(jié)無子番茄的植株進行無性繁殖 產(chǎn)生的植株如不用生長素類似物處理雌蕊柱頭還是結(jié)有子番茄 2020 4 10 無子西瓜的產(chǎn)生是由于結(jié)無子西瓜的植株是三倍體植株 與普通西瓜相比 它的染色體組多了一個 在產(chǎn)生配子時 由于同源染色體聯(lián)會發(fā)生紊亂不能生成正常的配子 不能正常受精 也就沒有種子 因此這種 無子 性狀是由染色體變異引起的 屬于可遺傳的變異 無子 性狀可遺傳 即用結(jié)無子西瓜的植株進行無性生殖 產(chǎn)生的子代植株所結(jié)西瓜還是無子的 但無子西瓜的種子不能通過三倍體無子西瓜植株的有性生殖獲得 2020 4 10 6 在無子西瓜培育中 二倍體起什么作用 在無子西瓜的培育過程中 用四倍體的西瓜為母本 二倍體的西瓜為父本 這樣的組合可得到三倍體的西瓜種子 為什么不用反交組合 二倍體雌 四倍體雄 得到三倍體的西瓜種子呢 三倍體無子西瓜的整個培育過程需兩年時間 二倍體共用了三次 其作用不同 第一是作為誘導出四倍體的材料 將二倍體西瓜的幼苗用秋水仙素處理 使其染色體數(shù)目加倍 從而使它成為四倍體 2020 4 10 第二是作為父本提供配子 第一年收獲的三倍體種子是以四倍體作母本 二倍體作父本在四倍體植株上結(jié)成的 第三是提供花粉 刺激子房發(fā)育 第二年的三倍體植株由于染色體聯(lián)會紊亂 不能形成正常的生殖細胞 因而所授予的二倍體的成熟花粉中的精子不能進行受精 但其花粉中含有催化 色氨酸 產(chǎn)生生長素的酶 這樣花粉刺激子房合成大量生長素 而這些生長素能促進子房發(fā)育成果實 2020 4 10 四倍體植物屬于多倍體 種子較大 把它作為