高中生物 基因突變和重組

1、過去有效的殺過去有效的殺蟲藥，為什么現(xiàn)在就蟲藥，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藥，我們可是殺蟲藥，我們可是兵多將廣，兵多將廣，變異變異類類型多著呢！型多著呢！問題探討問題探討幾位同學在抄寫句子幾位同學在抄寫句子“中國隊大勝美國隊中國隊大勝美國隊”分別抄成了分別抄成了 “ “中國隊勝美國隊中國隊勝美國隊” “ “中國隊大敗美國隊中國隊大敗美國隊” “ “中國隊大敗給美國隊中國隊大敗給美國隊” “中國隊敗給美國隊中國隊敗給美國隊”討論：假如在討論：假如在DNADNA分子的復制過程中，發(fā)生了類似的錯誤，分子的復制過程中，發(fā)生了類似的錯誤，DNADNA分子攜帶的遺

2、傳信息是否會改變？這些變化可能對生分子攜帶的遺傳信息是否會改變？這些變化可能對生物體產(chǎn)生什么影響？物體產(chǎn)生什么影響？ 答案答案：DNADNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。如果氨分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。如果氨基酸發(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變?；岚l(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變。 生物的變異是指生物親、子代間或子代各個體生物的變異是指生物親、子代間或子代各個體間存在間存在性狀差異性狀差異的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。什么是生物的變異？什么是生物的變異？染色體變異類型不遺傳的變異可遺傳的變異基因重組基因突變生物的變異生物的變異表現(xiàn)型表現(xiàn)型基因型基因型環(huán)境環(huán)境（不可遺傳的變異）（不可遺傳的變異）

3、（可遺傳的變異）（可遺傳的變異）基因重組染色體變異基因突變誘因誘因（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）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?；蛲蛔兊膶嵗蛲蛔兊膶嵗?鐮刀型細胞貧血癥鐮刀型細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一、基因突變一、基因突變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

4、GUAGUACATCATGTAGTA突變突變GAAGAA_原因原因_原因原因根本根本直接直接鐮刀型細胞貧血癥病因的圖解鐮刀型細胞貧血癥病因的圖解增增添添缺缺失失改改變變DNADNA分子中發(fā)生堿基對的分子中發(fā)生堿基對的 、 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)1.1.基因突變的概念基因突變的概念 U U天冬氨酸天冬氨酸 U U U U天冬氨酸天冬氨酸纈氨酸纈氨酸DNADNA堿基對的改變是否一定會引起蛋白質(zhì)堿基對的改變是否一定會引起蛋白質(zhì)性狀的改變？性狀的改變？ 同學們可以嘗試在缺失和插入狀態(tài)下蛋白質(zhì)性狀是否同學們可以嘗試在缺失和插入狀態(tài)下蛋白質(zhì)性狀

5、是否一定改變？為什么？一定改變？為什么？ T A G G C G A U C C G C A U A C C GC mRNA堿基對增添堿基對增添A T A C C G C T A T G G C G 異亮氨酸異亮氨酸脯氨酸脯氨酸探究：堿基對增添會導致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？探究：堿基對增添會導致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？DNA A T C C G C 正常正常異亮氨酸異亮氨酸 精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸堿基對的缺失會導致蛋白質(zhì)的變化嗎堿基對的缺失會導致蛋白質(zhì)的變化嗎? ? A T C C G C T A G G C G 正常正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 A U C C G C

6、異亮氨酸異亮氨酸 精氨酸精氨酸 A C C G C 蘇氨酸蘇氨酸 丙氨酸丙氨酸 A C C G C T G G C G 堿基對缺失堿基對缺失請思考：請思考：1 1、堿基對的替換、增添和缺失，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影、堿基對的替換、增添和缺失，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響有什么影響？響有什么影響？2 2、基因突變是否一定會引起蛋白質(zhì)的改變？、基因突變是否一定會引起蛋白質(zhì)的改變？結(jié)論：替換結(jié)論：替換可能使一個氨基酸改變可能使一個氨基酸改變增添或缺失增添或缺失會使會使插入或缺失位點以后氨基酸序列插入或缺失位點以后氨基酸序列都改變都改變，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響更大。，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響更大。結(jié)論：基因突變不一定會引起蛋白質(zhì)

7、的改變。結(jié)論：基因突變不一定會引起蛋白質(zhì)的改變。mRNAmRNA上改變了的密碼子與原密碼子可能仍對應(yīng)同一上改變了的密碼子與原密碼子可能仍對應(yīng)同一種氨基酸。種氨基酸。1、哪一種基因突變對生物性狀的影響最小？哪一種基因突變對生物性狀的影響最?。?堿基對的替換堿基對的替換2、基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？、基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？ 一種氨基酸可能有幾種密碼子一種氨基酸可能有幾種密碼子 顯性純合子突變成雜合子（顯性純合子突變成雜合子（AAAa）發(fā)生的時間發(fā)生的時間: :細胞周期中的細胞周期中的分裂間期分裂間期A.A.有絲分裂間期有絲分裂間期B.B.減數(shù)第一次分裂間期減數(shù)第一次分裂間期

8、體細胞體細胞生殖細胞生殖細胞（一般不能傳給后代（一般不能傳給后代, ,人體某些體細胞基因人體某些體細胞基因 的突變可能發(fā)展為癌細胞）的突變可能發(fā)展為癌細胞）（可以通過受精作用直接傳給后代）（可以通過受精作用直接傳給后代） DNA DNA在進行復制時發(fā)生錯誤或由于某種原因斷在進行復制時發(fā)生錯誤或由于某種原因斷裂后進行修復時發(fā)生錯誤裂后進行修復時發(fā)生錯誤?；蛲蛔兌紩z傳給后代嗎？基因突變都會遺傳給后代嗎？可遺傳變異不可遺傳變異不一定傳給后代！一定傳給后代！2.2.基因突變的原因基因突變的原因（1 1）自發(fā)突變自發(fā)突變（內(nèi)因）（內(nèi)因） （2 2）誘變突變誘變突變（外因）（外因）物理因素：如物理因素

9、：如X射線、激光等射線、激光等化學因素：如亞硝酸、堿基類似物等化學因素：如亞硝酸、堿基類似物等生物因素：如病毒和某些細菌等生物因素：如病毒和某些細菌等 人工誘變育種人工誘變育種太空南瓜太空南瓜夏季涂抹防曬霜夏季涂抹防曬霜化療法抑制癌細胞增殖化療法抑制癌細胞增殖青少年少上網(wǎng)，少用手機青少年少上網(wǎng)，少用手機不喝反復燒開的水（含亞硝酸鹽）不喝反復燒開的水（含亞硝酸鹽）物理因素物理因素化學因素化學因素物理因素物理因素化學因素化學因素少吃燒烤和油炸食品少吃燒烤和油炸食品化學因素化學因素分析以下情況是利用或回避了哪種因素分析以下情況是利用或回避了哪種因素成功率低成功率低, ,有利個體往往不多有利個體往往不

10、多需大量處理材料需大量處理材料人工誘變在育種上的應(yīng)用人工誘變在育種上的應(yīng)用誘變意義誘變意義: : 是創(chuàng)造動、植物是創(chuàng)造動、植物新新品種和微生物品種和微生物新新類類型的重要方法型的重要方法優(yōu)點：優(yōu)點：提高突變率提高突變率，縮短育種周期，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缺點: :物理方法：物理方法：X X射線、射線、射線、紫外線、激光等射線、紫外線、激光等 化學方法：亞硝酸、硫酸二乙酯等化學方法：亞硝酸、硫酸二乙酯等 （1 1）常用的方法：）常用的方法：細菌細菌 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

11、 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你認為突變有什么特點？你認為突變有什么特點？常見突變性狀：常見突變性狀：一一 在生物界普遍存在；在生物界普遍存在；討論與思考討論與思考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？基因突變有何特點？短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）開花結(jié)果開花結(jié)果的植株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1、基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育的什么時期？、基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育的什么時期？任何時期任何時期二二 在生物體內(nèi)隨機發(fā)生；在生物體內(nèi)隨機發(fā)生；基因突變有何特點

12、？基因突變有何特點？思考思考小資料小資料三三 突變率突變率低低；基因突變有何特點？基因突變有何特點？白化苗白化苗四四 大多數(shù)突變是大多數(shù)突變是有害有害的的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化過程的產(chǎn)任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們物，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)?；蛲蛔冇泻翁攸c？基因突變有何特點？五五 基因突變是基因突變是不定向不定向的的基因突變有何特點？基因突變有何特點？經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子經(jīng)誘變處理的黑色家鼠產(chǎn)生的子代經(jīng)誘變處理的黑色家鼠產(chǎn)生的子代顯性突變顯性突變隱性突變隱性突變3基因突

13、變的特點 普遍性普遍性: :自然界的物種中廣泛存在自然界的物種中廣泛存在 隨機性隨機性: :可發(fā)生在任何時期可發(fā)生在任何時期 不定向性：不定向性： 低頻性低頻性: :自然界突變率很低：自然界突變率很低：1010 5 5- - 1010-8-8 有害性有害性: :多數(shù)有害多數(shù)有害, ,少數(shù)有利少數(shù)有利例子例子 Aa1或或Aa2一個基因突變后產(chǎn)生一個基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因的是它的等位基因 思考：思考：1 1基因突變能產(chǎn)生新的基因嗎？基因突變能產(chǎn)生新的基因嗎？2 2這些新的基因產(chǎn)生的新性狀對生物的生存這些新的基因產(chǎn)生的新性狀對生物的生存有什么意義（有利還是有害）有什么意義（有利還是有害） ?

14、 ?3 3自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來？自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來？（有利還是有害）（有利還是有害）4、基因突變的意義、基因突變的意義引發(fā)生物變異引發(fā)生物變異 4.4.基因突變的意義基因突變的意義: : 可以產(chǎn)生可以產(chǎn)生新的基因新的基因1 1、基因突變的概念、基因突變的概念2、基因突變的結(jié)果、基因突變的結(jié)果基因突變總結(jié)基因突變總結(jié)3、基因突變發(fā)生的時期和部位、基因突變發(fā)生的時期和部位4、基因突變的分類、基因突變的分類5 5、基因突變的原因、基因突變的原因6 6、基因突變的特點、基因突變的特點7 7、基因突變的意義：、基因突變的意義：是是新基因新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的產(chǎn)生的途徑，是生

15、物變異的根本來源根本來源，為，為生物進化提供了最初的原材料。生物進化提供了最初的原材料。F2黃色黃色圓粒圓粒黃色黃色皺粒皺粒綠色綠色圓粒圓粒綠色綠色皺粒皺粒F1黃色圓粒黃色圓粒綠色皺粒綠色皺粒P黃色圓粒黃色圓粒思考：為什么子思考：為什么子二代會出現(xiàn)親代二代會出現(xiàn)親代沒有的表現(xiàn)型？沒有的表現(xiàn)型？YYRRyyrrYyRr基因自由組合基因自由組合“一母生九仔，連母十個樣一母生九仔，連母十個樣”這種差這種差異怎么造成的？異怎么造成的？有性生殖有性生殖基因重組基因重組概念概念基因重組是通過基因重組是通過 過程實現(xiàn)的過程實現(xiàn)的方式方式在生物體進行有性生殖的過程中在生物體進行有性生殖的過程中,控控制不同性狀

16、的基因的重新組合制不同性狀的基因的重新組合.、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2、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換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ab自由組合的根本原因自由組合的根本原因基因重組是通過基因重組是通過有性生殖有性生殖來實現(xiàn)的來實現(xiàn)的4 4、意義、意義： 基因重組是生物變異的來源之一，對生物的進化基因重組是生物變異的來源之一，對生物的進化有重要意義。有重要意義。思考思考1 1：基因重組中有無新的基因產(chǎn)生？：基因重組中有無新

17、的基因產(chǎn)生？思考思考2 2：果蠅的體細胞有：果蠅的體細胞有4 4對同源染色體，根據(jù)自對同源染色體，根據(jù)自由組合規(guī)律計算，一只雄果蠅能產(chǎn)生多少種染色由組合規(guī)律計算，一只雄果蠅能產(chǎn)生多少種染色體不同的精子，體不同的精子，一只雌果蠅能產(chǎn)生多少種染色體一只雌果蠅能產(chǎn)生多少種染色體不同的卵細胞？不同的卵細胞？非常豐富非常豐富3 3、特點特點堿基對增添堿基對增添| |缺失缺失| |替換引起替換引起基因結(jié)構(gòu)變化，基因結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新基因型不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新基因型生物變異的根本來源，為生生物變異的根本來源，為生物的進化提供原始材料物的進化提供原始材料有性生殖中，控制不同性狀

18、的有性生殖中，控制不同性狀的基因重新組合的過程基因重新組合的過程普遍性、隨機性、低頻性、普遍性、隨機性、低頻性、多害少利性、不定向性。多害少利性、不定向性。非常豐富非常豐富自發(fā)突變、誘發(fā)突變自發(fā)突變、誘發(fā)突變細胞分裂間期，細胞分裂間期，DNADNA復制復制過程中過程中減數(shù)第一次分裂前、后期減數(shù)第一次分裂前、后期生物變異的來源之一，對生物的進生物變異的來源之一，對生物的進化有重要意義?；兄匾饬x。非同源染色體自由非同源染色體自由組合組合| 交叉互換交叉互換基因基因突變突變定義定義原原因因特特點點意義意義 堿基對堿基對增添增添 缺失缺失 改變改變普遍性普遍性隨機性隨機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