第一節(jié)基因突變和基因重組

1、1第一節(jié)第一節(jié) 基因突變和基因重組基因突變和基因重組第五章第五章 基因突變及其他變異基因突變及其他變異22021-10-23表現(xiàn)型表現(xiàn)型基因型基因型 + 環(huán)境條件環(huán)境條件（改變改變）（改變改變）（改變）（改變）復(fù)習(xí)復(fù)習(xí):表現(xiàn)型與基因型的關(guān)系表現(xiàn)型與基因型的關(guān)系34變異的概念變異的概念 變異的概念與分類變異的概念與分類 52021-10-23 普通的小麥種子種植在肥沃的土壤中，普通的小麥種子種植在肥沃的土壤中，給予充足的陽光和水分，結(jié)出的是粒多飽給予充足的陽光和水分，結(jié)出的是粒多飽滿的種子，滿的種子，但是再把這些種子種下去結(jié)出但是再把這些種子種下去結(jié)出的仍就是普通的種子的仍就是普通的種子 不可遺

2、傳的變異不可遺傳的變異62021-10-23 太空椒（經(jīng)過太空遨游，也就是經(jīng)太空椒（經(jīng)過太空遨游，也就是經(jīng)過輻射的）和普通椒相比，太空椒具有過輻射的）和普通椒相比，太空椒具有明顯的優(yōu)勢，果實(shí)肥大，明顯的優(yōu)勢，果實(shí)肥大，把其種下去后把其種下去后結(jié)出的仍是太空椒結(jié)出的仍是太空椒可遺傳的變異可遺傳的變異72021-10-23變異變異 的的 類型類型可遺傳的變異：可遺傳的變異：不遺傳的變異：不遺傳的變異：基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組僅僅由環(huán)境不同引起，僅僅由環(huán)境不同引起，遺傳物質(zhì)沒遺傳物質(zhì)沒有改變有改變，不能進(jìn)一步遺傳給后代。，不能進(jìn)一步遺傳給后代。由于由于生殖細(xì)胞中生殖細(xì)胞中

3、遺傳物質(zhì)發(fā)生了遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變改變，其后代將，其后代將繼承這種改變繼承這種改變生物變異的類型生物變異的類型8一一 基因突變基因突變9為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的性狀為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的性狀? ?1019491949年，美國鮑林博士首先意年，美國鮑林博士首先意識(shí)到，紅細(xì)胞中識(shí)到，紅細(xì)胞中血紅蛋白分子的異常血紅蛋白分子的異常引起紅細(xì)胞變形引起紅細(xì)胞變形. . 11 1956 1956年，英國科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)年，英國科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白的肽鏈上，鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白的肽鏈上，有一處的有一處的谷氨酸被纈氨酸取代谷氨酸被纈氨酸取代。正常正常異常異常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸

4、谷氨酸 脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸 谷氨酸谷氨酸被纈氨酸取代被纈氨酸取代12c t tc t tg a ag a a谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸dnadnamrnamrna氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)正常正常異常異常guaguac a tc a tg t ag t a突變突變gaagaa_原因原因 鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由 引起的一種遺傳病。引起的一種遺傳病。病因：病因：dnadna分子中堿基對(duì)替換分子中堿基對(duì)替換根本根本第第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被纈氨酸纈氨酸取代的根本原取代的根本原因是什么因是什么？a at tt ta a替換替換直接直接原因原因決定決定谷氨酸谷氨酸

5、纈氨酸纈氨酸13 dnadna分子中發(fā)生分子中發(fā)生堿基對(duì)堿基對(duì)的的替換、增添和缺失替換、增添和缺失，而引起的而引起的基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)的改變的改變一一 基因突變的概念基因突變的概念增增添添缺缺失失替替換換14基因突變的例子基因突變的例子151 1、基因突變發(fā)生的時(shí)間、基因突變發(fā)生的時(shí)間主要細(xì)胞周期中的分裂間期a、有絲分裂間期（體細(xì)胞）、有絲分裂間期（體細(xì)胞）b、減數(shù)第一次分裂間期（生殖細(xì)胞）、減數(shù)第一次分裂間期（生殖細(xì)胞）一般一般不遺傳不遺傳（有些植物（有些植物無性生殖除外無性生殖除外）人體某些體細(xì)胞基因的突變可能發(fā)展為人體某些體細(xì)胞基因的突變可能發(fā)展為癌細(xì)胞癌細(xì)胞可遺傳：可遺傳：通過受精作用直

6、接傳給后代通過受精作用直接傳給后代162 2、思考與討論：、思考與討論：由于由于dnadna堿基對(duì)的改變，是否一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的堿基對(duì)的改變，是否一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的改變？改變？基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？1 1 突變發(fā)生在配子中突變發(fā)生在配子中, ,可傳給后代可傳給后代. .2 2 突變發(fā)生在體細(xì)胞中突變發(fā)生在體細(xì)胞中, ,一般不能遺傳一般不能遺傳. . 不一定，密碼子具有簡并性不一定，密碼子具有簡并性( ( 一種氨基一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子) )17 基因突變是否一定會(huì)引起生物性基因突變是否一定會(huì)引起生物性狀的改變呢？如果不是，在哪些情狀的改變

7、呢？如果不是，在哪些情況下可能不會(huì)？況下可能不會(huì)？1 1、密碼子的簡并性：、密碼子的簡并性：由于一些氨基酸可以由多種密碼由于一些氨基酸可以由多種密碼子決定，因此某些基因突變不引起生物性狀的改變。子決定，因此某些基因突變不引起生物性狀的改變。2 2、隱性突變、隱性突變在雜合狀態(tài)下也不會(huì)引起生物性狀的改變。在雜合狀態(tài)下也不會(huì)引起生物性狀的改變。18基因突變是染色體的基因突變是染色體的某一位點(diǎn)某一位點(diǎn)上基因的改上基因的改變變, ,改變了基因的堿基的排列順序，使一個(gè)改變了基因的堿基的排列順序，使一個(gè)基因變成它的基因變成它的等位基因等位基因（aa或或aa）, ,只改變只改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，

8、但是不改變基因在但是不改變基因在dnadna分子和染色體上位分子和染色體上位置，置，不改變?nèi)旧w上基因的不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量數(shù)量突變后的基因數(shù)量是否會(huì)增加？突變后的基因數(shù)量是否會(huì)增加？19二 基因突變的原因 外因外因( (自然或人為的誘發(fā)突變自然或人為的誘發(fā)突變) ) 1. 1.物理因素物理因素: :紫外線紫外線,x,x射線及其他輻射射線及其他輻射 例如例如: :太空椒太空椒, ,皮膚癌等皮膚癌等 2.2.化學(xué)因素化學(xué)因素: :亞硝酸亞硝酸, ,堿基類似物等堿基類似物等 3.3.生物因素生物因素: :某些病毒某些病毒 特別提醒特別提醒: : 我們應(yīng)該保護(hù)環(huán)境我們應(yīng)該保護(hù)環(huán)境, ,遠(yuǎn)離這些因

9、遠(yuǎn)離這些因 素素, , 養(yǎng)成良好的飲食養(yǎng)成良好的飲食, ,衛(wèi)生習(xí)慣衛(wèi)生習(xí)慣. . 內(nèi)因內(nèi)因( (自發(fā)突變自發(fā)突變) ) dna dna復(fù)制時(shí)偶爾發(fā)生錯(cuò)誤復(fù)制時(shí)偶爾發(fā)生錯(cuò)誤20細(xì)菌細(xì)菌 無抗藥性無抗藥性抗藥性抗藥性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蠅果蠅 紅眼紅眼白眼白眼 長翅長翅殘翅殘翅家鴿家鴿 羽毛白色羽毛白色灰紅色灰紅色人人 正常色覺正常色覺色盲色盲 正常膚色正常膚色白化病白化病常見突變性狀：常見突變性狀：一、在生物界普遍存在一、在生物界普遍存在普遍性普遍性玉米白化苗玉米白化苗人類多指人類多指基因突變有何特點(diǎn)？基因突變有何特點(diǎn)？短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）21開花結(jié)果開花結(jié)果的植株

10、的植株胚胚幼苗幼苗具根莖葉具根莖葉的植株的植株分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？任何時(shí)期任何時(shí)期二、在生物二、在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期、任何個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期、任何dna分分子、任何子、任何dna分子部位分子部位發(fā)生發(fā)生隨機(jī)性隨機(jī)性22花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變23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1105人類色盲

11、基因人類色盲基因3105小資料小資料三、突變率低三、突變率低低頻性低頻性自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。24白化苗白化苗四、大多數(shù)突變是有害的四、大多數(shù)突變是有害的多多害少利性害少利性白化病白化病為什么呢？為什么呢？任何一種生物都是長期進(jìn)化過程的產(chǎn)物，它們?nèi)魏我环N生物都是長期進(jìn)化過程的產(chǎn)物，它們 與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)?；蛲蛔冎?，有利突變多，還是有害突變多？基因突變中，有利突變多，還是有害突變多？25有害的基因突變有害的基因突變畸形的雛畸形的雛鴨鴨人類的多人類的多指指人類的人類的并指并指鐮刀形紅細(xì)胞鐮刀形紅細(xì)胞26高產(chǎn)大豆高產(chǎn)大

12、豆 高產(chǎn)青霉菌株高產(chǎn)青霉菌株有利的基因突有利的基因突變變27有利的基因突有利的基因突變變282021-10-23突變是否有利或有害，突變是否有利或有害，是由環(huán)境條件決定的是由環(huán)境條件決定的農(nóng)作物矮桿的變異不利于農(nóng)作物矮桿的變異不利于接收陽光，是不利變異。接收陽光，是不利變異。但在多風(fēng)的環(huán)境它又抗倒但在多風(fēng)的環(huán)境它又抗倒倒伏，變成有利變異了倒伏，變成有利變異了29五、五、 基因突變是不定向的基因突變是不定向的不定向性不定向性經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子生的子代種子基因突變還有何特點(diǎn)？基因突變還有何特點(diǎn)？如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因a+突變突變ay (黃毛黃毛)a (黑

13、毛黑毛) 灰灰老老鼠鼠黑老鼠黑老鼠黃老鼠黃老鼠30aa aaaaaaaa一個(gè)基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因一個(gè)基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因基因突變的結(jié)果基因突變的結(jié)果31基因突變是基因突變是新基因產(chǎn)生新基因產(chǎn)生的途徑，是的途徑，是生物變異的生物變異的根本來源根本來源, ,是是生物進(jìn)化生物進(jìn)化的的原始材料原始材料. .（六）基因突變的意義（六）基因突變的意義32（五）基因突變的應(yīng)用人工誘變育種人工誘變育種 原理原理: :運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素提高突變率提高突變率, ,誘發(fā)基因突變誘發(fā)基因突變, ,獲得優(yōu)良品種獲得優(yōu)良品種. . 實(shí)例實(shí)例: “: “黑農(nóng)五號(hào)黑農(nóng)五號(hào)”大豆、

14、高產(chǎn)青霉菌株大豆、高產(chǎn)青霉菌株 太空椒、太空南瓜太空椒、太空南瓜 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：縮短育種年限，大幅度縮短育種年限，大幅度 改良性狀，為人類選育改良性狀，為人類選育 出優(yōu)良的生物品種出優(yōu)良的生物品種缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)變異少，要處理大優(yōu)質(zhì)變異少，要處理大 量的實(shí)驗(yàn)材料，具有盲量的實(shí)驗(yàn)材料，具有盲 目性目性331.1.基因基因a a與與a1a1、a2a2、a3a3之間之間 的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖, ,該該圖不能表明的是（圖不能表明的是（ ）a a、基因突變是不定向的、基因突變是不定向的b b、等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果、等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果c c、正常基因與致病基因、正常基因與致病基因 可以

15、通過突變而轉(zhuǎn)化可以通過突變而轉(zhuǎn)化d d、這些基因的轉(zhuǎn)化遵、這些基因的轉(zhuǎn)化遵 循自由組合定律循自由組合定律d342.2.生物變異的根本來源是（生物變異的根本來源是（ ）a a基因重組基因重組 b b染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目變異 c c染色體結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異 d d基因突變基因突變d d3.3.某自花傳粉植物連續(xù)幾代開紅花，一次開出一朵白花，某自花傳粉植物連續(xù)幾代開紅花，一次開出一朵白花，白花的后代全開白花，其原因是（白花的后代全開白花，其原因是（ ）a a基因突變基因突變 b b基因重組基因重組c c基因分離基因分離 d d環(huán)境影響環(huán)境影響a a35二二 基因重組基因重組36 “ “一母生

16、九子，連母十個(gè)樣一母生九子，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的生的? ?想一想想一想37（一）概念（一）概念: :在生物進(jìn)行在生物進(jìn)行有性生殖過程中有性生殖過程中, ,控制控制不同性狀的基因的重新組合不同性狀的基因的重新組合. .（二）類型（二）類型: : 基因的自由組合基因的自由組合: : 基因的互換基因的互換: :非同源染色體上的非同源染色體上的非等位基因的非等位基因的自由組合自由組合四分體時(shí)期，同源染色體上四分體時(shí)期，同源染色體上的非姐妹染色體之間發(fā)生局的非姐妹染色體之間發(fā)生局部互換部互換. .減減后期后期減減前期前期38減數(shù)第一次分裂后期

17、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非同源染色體上的非等位基因自由組合aabbaabbab和和abab和和ab（二）基因重組發(fā)生時(shí)期（二）基因重組發(fā)生時(shí)期39aabbaabb40基因重組基因重組不能產(chǎn)生新基因，只能重組出不能產(chǎn)生新基因，只能重組出新的基因型新的基因型，進(jìn)而，進(jìn)而產(chǎn)生新的表現(xiàn)型（不產(chǎn)生新性狀，但是有新的產(chǎn)生新的表現(xiàn)型（不產(chǎn)生新性狀，但是有新的性狀重組性狀重組）。）。 基因突變產(chǎn)生新基因，進(jìn)而產(chǎn)生新性狀?；蛲蛔儺a(chǎn)生新基因，進(jìn)而產(chǎn)生新性狀。 基因突變不改變基因的數(shù)量和位置?；蛲蛔儾桓淖兓虻臄?shù)量和位置。 動(dòng)腦動(dòng)腦: :基因重組能否產(chǎn)生新的基因？新性狀？基因重組能否

18、產(chǎn)生新的基因？新性狀？41基因重組的意義 生物變異的來源之生物變異的來源之一一, ,對(duì)于生物的進(jìn)化也具有對(duì)于生物的進(jìn)化也具有重要的意義重要的意義. . 是是生物多樣性生物多樣性的重的重要原因之一要原因之一. .422021-10-23變異的根本來源變異的根本來源: :基因突變基因突變變異的主要來源變異的主要來源: :基因重組基因重組基因突變是一個(gè)基因發(fā)生了改基因突變是一個(gè)基因發(fā)生了改變變,產(chǎn)生新的等位基因（同一個(gè)產(chǎn)生新的等位基因（同一個(gè)字母大小寫的改變）字母大小寫的改變）基因重組是二個(gè)或二個(gè)以上的基因重組是二個(gè)或二個(gè)以上的基因重新組合（二個(gè)或二個(gè)以基因重新組合（二個(gè)或二個(gè)以上不同字母的重新組合

19、）上不同字母的重新組合）（基因重組是生物多樣性的主要原因）（基因重組是生物多樣性的主要原因）43基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)結(jié)果結(jié)果發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間及原及原因因條件條件意義意義發(fā)生發(fā)生可能可能基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。不同基因的重新組合。不同基因的重新組合。細(xì)胞分裂間期細(xì)胞分裂間期由于外界理化因素或自身生由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對(duì)的替換、理因素引起的堿基對(duì)的替換、缺失或增添缺失或增添減數(shù)第一次分裂前期的四分體時(shí)期減數(shù)第一次分裂前期的四分體時(shí)期的交叉互換；的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由

20、組合。體上的非等位基因自由組合。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。有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞。成生殖細(xì)胞。新基因產(chǎn)生的途徑，是生物新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的變異的根本來源根本來源, ,是生物進(jìn)化是生物進(jìn)化的原始材料。的原始材料。是生物變異的重要來源，是形成是生物變異的重要來源，是形成生生物多樣性物多樣性的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要的意義化也具有重要的意義突變頻率低，但普遍存在突變頻率低，但普遍存在有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍產(chǎn)生了產(chǎn)生了新基因新基因，出現(xiàn)了，出現(xiàn)了新性狀新性狀。不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型新的基因型，使使不同性狀重新組合不同性狀重新組合。44不同生物的可遺傳變異來源：不同生物的可遺傳變異來源：病毒病毒基因突變基因突變原核生物原核生物 基因突變基因突變真核生物真核生物基因突變、基因重組、基因突變、基因重組、染色體變異染色體變異思維拓展思維拓展45血紅蛋白異常會(huì)產(chǎn)生貧血癥狀，結(jié)合減數(shù)分裂過程的曲線血紅蛋白異常會(huì)產(chǎn)生貧血癥狀，結(jié)合減數(shù)分裂過程的曲線圖和細(xì)胞分裂圖?；卮鹣铝袉栴}：圖和細(xì)胞分裂圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)(1)血紅蛋白發(fā)生異常變化的根本原