基因突變和基因重組1

1、必修2 遺傳與進(jìn)化 第5章 基因突變及其他變異教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1了解基因突變的概念、特點(diǎn)和意義。了解基因突變的概念、特點(diǎn)和意義。2了解人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用。了解人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用。3了解基因重組的概念和意義。了解基因重組的概念和意義。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1基因突變的概念和特點(diǎn)。基因突變的概念和特點(diǎn)。2基因重組的概念?；蛑亟M的概念。教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)基因突變的概念。基因突變的概念。問(wèn)題探討問(wèn)題探討三位同學(xué)在抄寫英文句子三位同學(xué)在抄寫英文句子“THE CAT SAT ON THE MAT”THE CAT SAT ON THE MAT”（貓坐在草（貓坐在草席上）時(shí)，分別抄成了席上）時(shí)，分別抄成了

2、“ “THE KAT SAT ON THE MAT”THE KAT SAT ON THE MAT” “THE HAT SAT ON THE MAT” “THE HAT SAT ON THE MAT” “THE CAT ON THE MAT” “THE CAT ON THE MAT”討論：討論：假如在假如在DNADNA分子的復(fù)制過(guò)程中，發(fā)生了類似的錯(cuò)誤，分子的復(fù)制過(guò)程中，發(fā)生了類似的錯(cuò)誤，DNADNA分子分子攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？這些變化可能對(duì)生物體產(chǎn)生攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？這些變化可能對(duì)生物體產(chǎn)生什么影響？什么影響？ 答案：答案：1.DNA1.DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)

3、生了改變。分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。 影響：影響：如果氨基酸發(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變。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，也可能既改變的性狀對(duì)生物體的生存可能有害，可能有利，也可能既無(wú)害也無(wú)利。無(wú)害也無(wú)利。 2. 2.因密碼的簡(jiǎn)并性，因密碼的簡(jiǎn)并性，DNADNA編碼的氨基酸不一定改變。編碼的氨基酸不一定改變。哼，什么殺蟲(chóng)哼，什么殺蟲(chóng)藥，對(duì)付俺老藥，對(duì)付俺老祖宗還差不多！祖宗還差不多！過(guò)去有效的殺過(guò)去有效的殺蟲(chóng)藥，為什么現(xiàn)在就蟲(chóng)藥，為什么現(xiàn)在就不起作用了呢？不起作用了呢？你們大量使用你們大量使用殺蟲(chóng)藥，我們可是殺蟲(chóng)藥，我們可

4、是兵多將廣，變異類兵多將廣，變異類型多著呢！型多著呢！ 太空椒（經(jīng)過(guò)太空遨游，也就是經(jīng)過(guò)太空椒（經(jīng)過(guò)太空遨游，也就是經(jīng)過(guò)輻射的）和普通椒相比，太空椒具有明顯輻射的）和普通椒相比，太空椒具有明顯的優(yōu)勢(shì)，果實(shí)肥大，的優(yōu)勢(shì)，果實(shí)肥大，把其種下去后結(jié)出的把其種下去后結(jié)出的仍是太空椒仍是太空椒可遺傳的變異可遺傳的變異生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞內(nèi)的遺傳物內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，其后質(zhì)發(fā)生了改變，其后代將繼承這種改變。代將繼承這種改變。 不遺傳的變異：不遺傳的變異： 可遺傳的變異：可遺傳的變異：由環(huán)境不同引起，遺由環(huán)境不同引起，遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變，不傳物質(zhì)沒(méi)有改變，不能進(jìn)一步遺傳給后代。能進(jìn)一步遺傳給后代。變異的類型變

5、異的類型三個(gè)來(lái)源三個(gè)來(lái)源基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異 鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病。一旦缺氧，鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病。一旦缺氧，患者紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅患者紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起溶血性貧血甚至造成死亡。引起溶血性貧血甚至造成死亡。202

6、1-12-14纈氨酸纈氨酸組氨酸組氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷谷氨酸氨酸賴氨酸賴氨酸異常異?；蛲蛔兊膶?shí)例基因突變的實(shí)例:鐮刀型細(xì)胞貧血癥鐮刀型細(xì)胞貧血癥纈氨酸纈氨酸組氨酸組氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷谷氨酸氨酸賴氨酸賴氨酸正常正常 血紅蛋白分子的部分氨基酸順序血紅蛋白分子的部分氨基酸順序正常正常異常異常CTTCTTGAAGAA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GUAGUACATCATGTAGTA突變突變GAAGAA_原因原因_原因原因根本根本直接直接增增添添缺缺失失改改變變DNADN

7、A分子中發(fā)生堿基對(duì)的分子中發(fā)生堿基對(duì)的 、 和和 ，而引起的而引起的 的改變。的改變。 增添增添缺失缺失改變改變基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)一基因突變的概念一基因突變的概念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半胱氨酸半胱氨酸基因突變是否一定會(huì)引蛋白質(zhì)性狀的改變？基因突變是否一定會(huì)引蛋白質(zhì)性狀的改變？ 同學(xué)們可以嘗試在缺失和插入狀態(tài)下蛋白質(zhì)性狀是否一定改變？同學(xué)們可以嘗試在缺失和插入狀態(tài)下蛋白質(zhì)性狀是否一定改變？紅花的后代變成了藍(lán)紫色紅花的后代變成了藍(lán)紫色基因突變的實(shí)例基因突變的實(shí)例正常山羊有時(shí)生下短腿正常

8、山羊有時(shí)生下短腿“安康羊安康羊”基因突變的實(shí)例基因突變的實(shí)例2021-12-14基因突變的結(jié)果：基因突變的結(jié)果：AAaA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基因突變有關(guān)基因突變的幾個(gè)注意點(diǎn)：有關(guān)基因突變的幾個(gè)注意點(diǎn)：（1）發(fā)生的時(shí)間）發(fā)生的時(shí)間 有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂的間期（2）基因突變不改變?nèi)旧w上基因的）基因突變不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量數(shù)量，只改變基因的只改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使一個(gè)基因變成，使一個(gè)基因變成 它的等位基因（它的等位基因（Aa或或aA）。）。（二）基因突變的（二）基因突變的外因外因：基因

9、突變基因突變（三）基因突變的（三）基因突變的意義意義: : 基因突變是生物變異的根本原因，為生物的進(jìn)化提供了基因突變是生物變異的根本原因，為生物的進(jìn)化提供了最初的原材料。（思考一下，為什么？）最初的原材料。（思考一下，為什么？） 生物的性狀是由基因控制的，新的性狀（變異）由新生物的性狀是由基因控制的，新的性狀（變異）由新的基因控制，而新的基因主要來(lái)自于基因突變。的基因控制，而新的基因主要來(lái)自于基因突變。1.物理因素：物理因素：X射線、紫外線、激光等。射線、紫外線、激光等。2.化學(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物質(zhì)?；瘜W(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物質(zhì)。3.生物因素：病毒和某些細(xì)菌。生物因素：病毒和某些細(xì)菌。

10、基因突變基因突變（四）基因突變的（四）基因突變的特點(diǎn)特點(diǎn)：1、生物界中普遍存在、生物界中普遍存在普遍性普遍性2、隨時(shí)發(fā)生、隨時(shí)發(fā)生隨機(jī)性隨機(jī)性3、自然情況下突變的頻率很低、自然情況下突變的頻率很低低頻性低頻性4、多數(shù)對(duì)生物有害、多數(shù)對(duì)生物有害多害少利性多害少利性5、突變是不定向的、突變是不定向的不定向性不定向性誘變意義誘變意義: :是創(chuàng)造動(dòng)、植物新品種和微生物新類是創(chuàng)造動(dòng)、植物新品種和微生物新類型的重要方法型的重要方法優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：提高突變率，縮短育種周期提高突變率，縮短育種周期大幅度改良某些性狀大幅度改良某些性狀缺點(diǎn)缺點(diǎn): :物理因素：物理因素：X X射線、射線、射線、紫外線、激光等射線、紫外

11、線、激光等 化學(xué)因素：亞硝酸、硫酸二乙酯等化學(xué)因素：亞硝酸、硫酸二乙酯等 （1 1）常用的方法：）常用的方法：“一母生九仔，連母十個(gè)樣一母生九仔，連母十個(gè)樣”這種差異怎這種差異怎么造成的？么造成的？ 1.概念：概念：基因重組是指生物進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。 二、基因重組二、基因重組基因重組能否產(chǎn)生新的基因？基因重組能否產(chǎn)生新的基因？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ab2.2.根本原因根本原因基因重組是通過(guò)基因重組是通過(guò)有性生殖有性生殖來(lái)實(shí)現(xiàn)的來(lái)實(shí)現(xiàn)的基因重組的實(shí)例基因重組的實(shí)例為生物變異提供了

12、極其豐富的來(lái)源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是生物多樣性的重要原因之一3.3.基因重組的意義基因重組的意義: :基因基因突變突變定義定義原原因因特特點(diǎn)點(diǎn)意義意義應(yīng)用應(yīng)用 堿基對(duì)堿基對(duì)增添增添 缺失缺失 改變改變普遍性普遍性隨機(jī)性隨機(jī)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根本根本原因原因外因外因人工誘變育種人工誘變育種知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)基基 因因重重 組組知識(shí)結(jié)構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)定義定義原原因因意義意義1、一批蘿卜因種在、一批蘿卜因種在肥沃肥沃的土地上而長(zhǎng)得非常茂盛，塊的土地上而長(zhǎng)得非常茂盛，塊根也比普通的蘿卜肥大?？芍@些蘿卜發(fā)生的是根也比普通的蘿卜肥大?？芍@些

13、蘿卜發(fā)生的是 ，如將這些蘿卜的種子種到一般的土壤中，如將這些蘿卜的種子種到一般的土壤中，與普通蘿卜相比，其性狀將與普通蘿卜相比，其性狀將。2、基因突變的原因是：、基因突變的原因是：A染色體上的染色體上的DNA變成了蛋白質(zhì)變成了蛋白質(zhì)B染色體上的染色體上的DNA變成了變成了RNAC染色體上的染色體上的DNA減少了或增多了減少了或增多了D染色體上的染色體上的DNA結(jié)構(gòu)發(fā)生了局部改變結(jié)構(gòu)發(fā)生了局部改變 不遺傳的變異不遺傳的變異和其他一樣和其他一樣D2021-12-14 3 、誘變育種的特點(diǎn)是誘變育種的特點(diǎn)是 能大幅度改良某些性狀能大幅度改良某些性狀 能形成新基因能形成新基因 大多形成新物種大多形成新

14、物種 一般對(duì)個(gè)體生存有利一般對(duì)個(gè)體生存有利 A B c D 4 、誘變育種所依據(jù)的遺傳學(xué)原理是誘變育種所依據(jù)的遺傳學(xué)原理是A基因自由組合基因自由組合 B基因突變基因突變 C染色體變異染色體變異 D染色體交叉互換染色體交叉互換AB6 6、基因突變發(fā)生在下列哪種細(xì)胞中：、基因突變發(fā)生在下列哪種細(xì)胞中： A.A.洋蔥表皮細(xì)胞洋蔥表皮細(xì)胞 B.B.人的神經(jīng)細(xì)胞人的神經(jīng)細(xì)胞 C.C.根尖生長(zhǎng)點(diǎn)根尖生長(zhǎng)點(diǎn) D.D.人的卵細(xì)胞人的卵細(xì)胞C C5 5、基因重組是通過(guò)什么過(guò)程實(shí)現(xiàn)的：、基因重組是通過(guò)什么過(guò)程實(shí)現(xiàn)的： A A無(wú)性生殖無(wú)性生殖 B.B.兩性生殖兩性生殖 C.C.有性生殖有性生殖 D.D.基基因突變因

15、突變C C課后習(xí)題課后習(xí)題基礎(chǔ)題基礎(chǔ)題1.1.（1 1） （2 2） （3 3） 2.C 3.B 4.A 2.C 3.B 4.A 拓展題拓展題1. 1. 提示：原理：利用射線（物理因素）損傷細(xì)胞內(nèi)的提示：原理：利用射線（物理因素）損傷細(xì)胞內(nèi)的DNADNA，抑制癌細(xì)胞的復(fù)制，藥劑（化學(xué)因素）能改變核酸內(nèi)的堿基，抑制癌細(xì)胞的復(fù)制，藥劑（化學(xué)因素）能改變核酸內(nèi)的堿基，從而改變癌細(xì)胞的特性，都能殺死癌細(xì)胞。從而改變癌細(xì)胞的特性，都能殺死癌細(xì)胞。副作用：在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)也殺死了體內(nèi)正常的細(xì)胞。副作用：在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)也殺死了體內(nèi)正常的細(xì)胞。2. 2. 提示：基因突變大部分是有害的，因鐮刀型細(xì)胞貧血癥

16、因提示：基因突變大部分是有害的，因鐮刀型細(xì)胞貧血癥因?yàn)闉?供氧能力低，使得瘧原蟲(chóng)在體內(nèi)不能生存，所以有鐮刀型供氧能力低，使得瘧原蟲(chóng)在體內(nèi)不能生存，所以有鐮刀型細(xì)胞貧血癥的人很少患瘧疾。某些基因突變對(duì)人類是有利的，細(xì)胞貧血癥的人很少患瘧疾。某些基因突變對(duì)人類是有利的，而且基因突變出現(xiàn)了新的基因，為生物的進(jìn)化提供了原材料，而且基因突變出現(xiàn)了新的基因，為生物的進(jìn)化提供了原材料，不利變異會(huì)慢慢被淘汰，有利變異得到積累而加強(qiáng)，推動(dòng)生物不利變異會(huì)慢慢被淘汰，有利變異得到積累而加強(qiáng)，推動(dòng)生物的進(jìn)化。的進(jìn)化。教學(xué)參考教學(xué)參考 生物的變異生物的變異的節(jié)引言，主要是概述可遺傳變異的三個(gè)的節(jié)引言，主要是概述可遺傳變

17、異的三個(gè)來(lái)源。充分發(fā)揮前言的承上啟下作用，因?yàn)楸憩F(xiàn)型是基因型來(lái)源。充分發(fā)揮前言的承上啟下作用，因?yàn)楸憩F(xiàn)型是基因型與環(huán)境條件相互作用的結(jié)果，不論是基因型還是環(huán)境條件的與環(huán)境條件相互作用的結(jié)果，不論是基因型還是環(huán)境條件的改變，都可能引起表現(xiàn)型改變，這就是生物的變異。可用下改變，都可能引起表現(xiàn)型改變，這就是生物的變異。可用下表來(lái)表示：表來(lái)表示：教學(xué)參考教學(xué)參考 課文中列舉的人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥課文中列舉的人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥(HbS)(HbS)是說(shuō)明堿基置換的實(shí)例。此是說(shuō)明堿基置換的實(shí)例。此外，血紅蛋白外，血紅蛋白鏈異常的鏈異常的HbWHbW和和HbGHbG兩個(gè)實(shí)例，說(shuō)明堿基對(duì)的增減變化。如兩個(gè)實(shí)例

18、，說(shuō)明堿基對(duì)的增減變化。如HbWHbW是由于是由于鏈基因的信息鏈缺失一個(gè)胞嘧啶堿基鏈基因的信息鏈缺失一個(gè)胞嘧啶堿基C C，使信使，使信使RNARNA單鏈上第單鏈上第138138位氨基酸密碼改變，導(dǎo)致后面的堿基序列前移一個(gè)位點(diǎn)而全部改變位氨基酸密碼改變，導(dǎo)致后面的堿基序列前移一個(gè)位點(diǎn)而全部改變( (如下表如下表) )；HbGHbG鏈異常是因?yàn)樾攀规湲惓Ｊ且驗(yàn)樾攀筊NARNA第第119119位脯氨酸密碼后面，插入了第位脯氨酸密碼后面，插入了第117117119119位位三個(gè)氨基酸密碼。三個(gè)氨基酸密碼。 認(rèn)識(shí)基因突變的定義之后，應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到染色體某個(gè)座位上基因認(rèn)識(shí)基因突變的定義之后，應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到

19、染色體某個(gè)座位上基因突變的結(jié)果，必將產(chǎn)生它的等位基因，由于控制同種性狀的遺傳物質(zhì)出現(xiàn)新突變的結(jié)果，必將產(chǎn)生它的等位基因，由于控制同種性狀的遺傳物質(zhì)出現(xiàn)新類型，將導(dǎo)致基因型及其表現(xiàn)型的改變。因此，突變是生物變異的根本來(lái)源，類型，將導(dǎo)致基因型及其表現(xiàn)型的改變。因此，突變是生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料。為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料。 基因突變具有普遍性、隨機(jī)性、稀有性、不定向性和有害性等特點(diǎn)，基因突變具有普遍性、隨機(jī)性、稀有性、不定向性和有害性等特點(diǎn)，尤其是不定向性基因突變可能產(chǎn)生一系列異質(zhì)的等位基因或非等位基因，這尤其是不定向性基因突變可能產(chǎn)生一系列異質(zhì)的等位基因或非等位基因，

20、這是生物進(jìn)化的重要因素之一。是生物進(jìn)化的重要因素之一。應(yīng)注意的問(wèn)題如下：應(yīng)注意的問(wèn)題如下：1 1基因突變的分類方法有許多種，因?yàn)橥蛔兊脑颉⒔Y(jié)果、狀態(tài)、過(guò)程基因突變的分類方法有許多種，因?yàn)橥蛔兊脑?、結(jié)果、狀態(tài)、過(guò)程等既有區(qū)別又互相聯(lián)系。課文中提到的自然突變和誘發(fā)突變，是按照突變生成等既有區(qū)別又互相聯(lián)系。課文中提到的自然突變和誘發(fā)突變，是按照突變生成的過(guò)程劃分的，這種分類僅僅是為進(jìn)一步描述基因突變的特點(diǎn)而鋪墊的兩個(gè)術(shù)的過(guò)程劃分的，這種分類僅僅是為進(jìn)一步描述基因突變的特點(diǎn)而鋪墊的兩個(gè)術(shù)語(yǔ)，因?yàn)橥蛔兊碾S機(jī)性、稀有性、不定向性、有害性等，主要是自然突變的特語(yǔ)，因?yàn)橥蛔兊碾S機(jī)性、稀有性、不定向性、有害

21、性等，主要是自然突變的特點(diǎn)。點(diǎn)。 2 2隨機(jī)性是指自然突變發(fā)生的個(gè)體、部位、基因、時(shí)間等都是隨機(jī)隨機(jī)性是指自然突變發(fā)生的個(gè)體、部位、基因、時(shí)間等都是隨機(jī)的。教材是通過(guò)典型實(shí)例來(lái)闡明突變的時(shí)間和部位是隨機(jī)的。的。教材是通過(guò)典型實(shí)例來(lái)闡明突變的時(shí)間和部位是隨機(jī)的。3 3由于同一個(gè)基因可以在生物的不同個(gè)體上重復(fù)發(fā)生突變，因此基由于同一個(gè)基因可以在生物的不同個(gè)體上重復(fù)發(fā)生突變，因此基因突變有一定的頻率。自然突變頻率極低，但相當(dāng)穩(wěn)定；不同基因的突因突變有一定的頻率。自然突變頻率極低，但相當(dāng)穩(wěn)定；不同基因的突變頻率，差異很大。誘發(fā)突變的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然突變。由于突變頻率變頻率，差異很大。誘發(fā)突變的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然突變。由于突變頻率低，有時(shí)用低，有時(shí)用100100萬(wàn)個(gè)體或配子中的突變