基因突變和基因重組(使用)講課稿

第五章遺傳信息的改變(gǎibiàn)基因突變(jīyīntūbiàn)和基因重組第一頁，共50頁。一、生物(shēngwù)的變異：1、概念：生物的子代和親代(qīndài)之間以及子代各個體之間性狀上的差異性稱為生物的變異。第二頁，共50頁。變異(biànyì)可以遺傳嗎?是否所有(suǒyǒu)的變異都可以遺傳？第三頁，共50頁。2、生物(shēngwù)變異的類型⑴不可遺傳的變異（由環(huán)境(huánjìng)變化引起）⑵可遺傳的變異（由生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的變化(biànhuà)引起）基因突變基因重組染色體變異第四頁，共50頁。注意：1、顯微鏡下只能看到染色體變異；2、屬于(shǔyú)分子水平的變異是：基因突變和基因重組；3、原核生物、病毒的變異方式有：環(huán)境引起的變異和基因突變，而可遺傳變異只有基因突變。第五頁，共50頁。1實例：人類鐮刀(liándāo)型細(xì)胞貧血癥二、基因突變(jīyīntūbiàn)的原因第六頁，共50頁。閱讀(yuèdú)課本P76-77，回答以下問題：1、鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)生的直接原因是什么？（病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化？）2、請?zhí)顚懗鰉RNA上對應(yīng)的堿基，推測出鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)生的根本原因（從基因的角度考慮）思考(sīkǎo)與討論第七頁，共50頁。正常(zhèngcháng)紅細(xì)胞的血紅蛋白氨基酸組成……—纈氨酸－組氨酸－亮氨酸－蘇氨酸－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸－賴氨酸—……鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞的血紅蛋白氨基酸組成……—纈氨酸－組氨酸－亮氨酸－蘇氨酸－脯氨酸－纈氨酸－谷氨酸－賴氨酸—……第八頁，共50頁。CTTGAACATGTAGAAGUADNAmRNA蛋白質(zhì)氨基酸谷氨酸正常(zhèngcháng)纈氨酸

不正?；蛲蛔冊?yuányīn)分析：第九頁，共50頁。1、直接原因：血紅蛋白分子(fēnzǐ)的多肽鏈上一個谷氨酸被一個纈氨酸替換。CTTGAACATGTA原因(yuányīn)分析：2、根本原因：控制合成(héchéng)血紅蛋白分子的DNA的堿基序列發(fā)生了改變。

即：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由_________引起的一種遺傳病，是由于基因_________發(fā)生了改變導(dǎo)致血紅蛋白分子改變而產(chǎn)生的。基因突變分子結(jié)構(gòu)第十頁，共50頁。2．基因突變(jīyīntūbiàn)的概念指DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變，而引起基因結(jié)構(gòu)(jiégòu)的改變。判斷下圖分別為哪種類型的基因突變？第十一頁，共50頁。ATCCGTCTAGGCAG缺失(quēshī)（正常(zhèngcháng)）ATTCCGTCTAAGGCAG

AACCGTCTTGGCAGACCGTCTGGCAG改變(gǎibiàn)增添發(fā)生基因突變后堿基序列一定不同第十二頁，共50頁。小試牛刀(xiǎoshìniúdāo)B第十三頁，共50頁。A.有絲分裂(yǒusīfēnliè)間期B.減數(shù)(jiǎnshù)第一次分裂間期——體細(xì)胞——生殖細(xì)胞（但一般不能傳給后代，也可以通過(tōngguò)無性繁殖方式傳給后代）（可以通過受精作用直接傳給后代）DNA在進(jìn)行復(fù)制時發(fā)生錯誤.一、基因突變

基因突變通常發(fā)生在細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制過程中，即DNADNA。3.基因突變的時間：第十四頁，共50頁。注意：基因突變?nèi)菀装l(fā)生在具有DNA復(fù)制功能的細(xì)胞中（具有分裂能力的細(xì)胞），已高度(gāodù)分化的、失去分裂能力的細(xì)胞因其不發(fā)生DNA復(fù)制，故不容易發(fā)生基因突變。第十五頁，共50頁。4、基因(jīyīn)突變的結(jié)果使一個基因(jīyīn)成為它的等位基因(jīyīn)（產(chǎn)生了新的基因(jīyīn)）注意：1、基因突變產(chǎn)生(chǎnshēng)了新基因，新基因與原基因互為等位基因；2、基因突變不改變基因數(shù)量第十六頁，共50頁。討論：有人說，基因突變就是指生物體基因型的改變。你認(rèn)為(rènwéi)這種說法正確嗎？試舉例說明。這種說法不正確?；蛲蛔兪侵窪NA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變而引起(yǐnqǐ)的基因分子結(jié)構(gòu)的改變?；蛲蛔兪挂粋€基因突變成它的等位基因，從而會使生物的基因型發(fā)生改變。但是基因型的改變并不都是由基因突變引起(yǐnqǐ)的，基因重組和染色體變異都可引起(yǐnqǐ)基因型改變。思考(sīkǎo)與討論第十七頁，共50頁。5.基因突變(jīyīntūbiàn)的特點從以下圖片，你能歸納出基因突變(jīyīntūbiàn)的什么特點嗎？白眼果蠅白化苗短腿的安康羊普遍性白色皮毛(pímáo)牛犢第十八頁，共50頁。3×10－5人類色盲基因1×10－5小鼠的白化基因1×10－６玉米的皺縮基因4×10－5果蠅的白眼基因突變率基因低頻率(pínlǜ)性注：基因突變的低頻性是針對生物體某一個基因來說發(fā)生突變的幾率很低，但對于群體(qúntǐ)來說突變的幾率就大多了。第十九頁，共50頁。高產(chǎn)(ɡāochǎn)大豆高產(chǎn)(ɡāochǎn)青霉菌株大南瓜(nánguā)太空(tàikōng)椒（左）有利的基因突變第二十頁，共50頁。白化病患者(huànzhě)有害的基因突變(jīyīntūbiàn)白化玉米(yùmǐ)苗畸形的雛鴨人類的多指第二十一頁，共50頁。大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，只有少數(shù)是有利(yǒulì)的，有些既無害也無益。多數(shù)(duōshù)有害性第二十二頁，共50頁。植物(zhíwù)的個體發(fā)育性成熟的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵發(fā)生在個體發(fā)育的任何時期，生物體的任何部位?？梢园l(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的不同(bùtónɡ)DNA分子上、同一DNA分子的不同(bùtónɡ)部位。具有(jùyǒu)隨機性第二十三頁，共50頁。多向性和可逆性：基因(jīyīn)A可以突變?yōu)閍1，也可以突變?yōu)閍2、a3、a4……等。基因(jīyīn)突變也是可逆的，可以由A突變?yōu)閍，也可以由a突變?yōu)锳。第二十四頁，共50頁。基因突變(jīyīntūbiàn)的特點①普遍性②突變率低（稀有性,低頻率(pínlǜ)性）③多數(shù)有害性④隨機性⑤多向性和可逆性第二十五頁，共50頁。1、基因突變的普遍性與低頻率(pínlǜ)性是否矛盾？2、基因突變的隨機性與“基因突變發(fā)生在DNA分子復(fù)制時”是否矛盾？在太空突變的真菌

基因突變可發(fā)生在生物(shēngwù)個體發(fā)育的任何時期，可以是體細(xì)胞中，也可以是生殖細(xì)胞中。這里的“隨機”是針對生物個體而言的,指的是可隨機發(fā)生在生物體的不同生長(生活)時段；但是對細(xì)胞來說,卻只能發(fā)生在正進(jìn)行DNA分子(fēnzǐ)復(fù)制的細(xì)胞中。思考與討論第二十六頁，共50頁。⑴是生物變異的根本來源(láiyuán)；⑵為生物的進(jìn)化提供了原始材料；⑶是形成生物多樣性的重要原因之一（新基因產(chǎn)生的途徑）6、基因突變(jīyīntūbiàn)的意義第二十七頁，共50頁。7、基因突變的種類⑴自然突變：自然條件下發(fā)生的基因突變⑵人工誘變：人為(rénwéi)條件下誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變8、引起基因突變的因素（P77)：⑴物理因素：紫外線、X射線、激光等⑵化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類似物等⑶生物因素：病毒、有些細(xì)菌等第二十八頁，共50頁。一、基因突變(jīyīntūbiàn)基因堿基對的改變(gǎibiàn)，是否一定會引起蛋白質(zhì)（性狀）的改變(gǎibiàn)？思考(sīkǎo)與討論不一定。(1)有些基因突變并不引起生物性狀的改變①突變發(fā)生在非編碼區(qū)和內(nèi)含子中，不會改變生物的性狀。②顯性純合子中的一個基因突變后，該基因型控制的生物性狀不會改變。③由于可由多種密碼子決定同一種氨基酸，因此某些基因突變也不會引起生物性狀的改變。(2)有些基因突變可引起生物性狀的改變，如人的白化病等。第二十九頁，共50頁。GATCTADNAmRNAGAU氨基酸天冬氨酸GAC天冬氨酸CTGGAC第三十頁，共50頁。一、概念(gàiniàn)：利用物理因素（如ⅹ射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學(xué)(huàxué)因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。二、依據(jù)(yījù)原理：基因突變?nèi)?、常用方法：輻射誘變、激光誘變、作物空間技術(shù)育種四、優(yōu)點：（1）可以提高突變率，加速育種進(jìn)程；（2）大幅度改良某些品種,產(chǎn)生前所未有的性狀。五、缺點：（1）盲目性大，有利變異少；（2）工作量大，需大量的實驗材料。9、

應(yīng)用：誘變育種第三十一頁，共50頁。小結(jié)(xiǎojié)：生物的變異(biànyì)1.概念2.分類一基因突變1.概念:堿基對增添、缺失或改變2.引起基因突變的因素:物理\化學(xué)(huàxué)\生物3.意義:（1）（2）（3）4.特點:(1)(2)(3)(4)(5)

第三十二頁，共50頁。鞏固(gǒnggù)練習(xí)：1、基因突變的本質(zhì)(běnzhì)不包括：()A、DNA復(fù)制(fùzhì)時出差錯B、DNA堿基對的增添、缺失或改變C、基因分子結(jié)構(gòu)的改變D、非等位基因間的自由組合2、下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是（）

A.自然突變下突變率是很低的

B.人工誘變都是有利的

C.基因突變能產(chǎn)生新的基因

D.基因突變在自然界廣泛存在DB第三十三頁，共50頁。3．在一塊馬鈴薯甲蟲成災(zāi)的地里，噴了一種新的農(nóng)藥后，約98％的甲蟲死了，約2％的甲蟲生存下來，生存下來的原因(yuányīn)是（

）A．有基因突變產(chǎn)生的抗藥性個體存在

B．以前曾噴過某種農(nóng)藥，對農(nóng)藥有抵抗力C．約有2％的甲蟲未吃到沾有農(nóng)藥的葉子D．生存下來的甲蟲是身強體壯的年輕個體A第三十四頁，共50頁。4、基因突變(jīyīntūbiàn)主要發(fā)生在在下列哪種細(xì)胞中：

A.洋蔥表皮細(xì)胞B.人的神經(jīng)細(xì)胞C.根尖生長點D.人的卵細(xì)胞c第三十五頁，共50頁?！耙回i生九仔，連母十個樣”，這種個體的差異(chāyì)，主要是什么原因產(chǎn)生的?基因(jīyīn)重組第三十六頁，共50頁。在生物體進(jìn)行有性生殖的過程(guòchéng)中,控制不同性狀的基因的重新組合.1.概念(gàiniàn):適用范圍：進(jìn)行(jìnxíng)有性生殖的生物第三十七頁，共50頁。細(xì)菌(xìjūn)的基因重組細(xì)菌(xìjūn)的有性生殖方式：接合生殖（兩個菌體通過暫時形成的原生質(zhì)橋單向地轉(zhuǎn)移遺傳信息）過程：通過接合生殖，一個細(xì)菌(xìjūn)的遺傳物質(zhì)可以進(jìn)入到另一個細(xì)菌(xìjūn)中，使細(xì)菌(xìjūn)內(nèi)的遺傳物質(zhì)有了新的組合。當(dāng)這些細(xì)菌(xìjūn)再通過分裂形成子細(xì)胞時，重新組合成的遺傳物質(zhì)就傳遞到了子細(xì)胞中。第三十八頁，共50頁。高等(gāoděng)生物的基因重組自由組合定律(dìnglǜ)：控制不同(bùtónɡ)性狀的的基因分離和組合是互不干擾的;在形成配子時,決定同一性狀的成對基因彼此分離,決定不同(bùtónɡ)性狀的基因自由組合.思考：基因重組在什么時候發(fā)生呢?第三十九頁，共50頁。減數(shù)第一次分裂(fēnliè)后期同源(tónɡyuán)染色體分開，非同源(tónɡyuán)染色體自由組合減Ⅰ中期(zhōngqī)初級精母細(xì)胞第四十頁，共50頁。減數(shù)(jiǎnshù)第一次分裂后期同源(tónɡyuán)染色體分開，非同源(tónɡyuán)染色體自由組合初級(chūjí)精母細(xì)胞第四十一頁，共50頁。同源染色(rǎnsè)體的非姐妹染色(rǎnsè)單體間發(fā)生交換現(xiàn)象。減I四分(sìfēn)體時期（減I前期）第四十二頁，共50頁。3、實現(xiàn)基因重組(zhònɡzǔ)的途徑途徑1：基因自由組合時間(shíjiān)：（減I后期）途徑(tújìng)2：基因互換時間：（減I四分體時期）

途徑3：轉(zhuǎn)基因（DNA重組技術(shù)）第四十三頁，共50頁?？刂撇煌誀?xìngzhuàng)的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，但可形成新的基因型。4、基因(jīyīn)重組的結(jié)果：第四十四頁，共50頁。思考(sīkǎo)：一種具有2