第5章-第1节基因突变和基因重组

上一页返回首页下一页知识点一知识点二学业分层测评当堂即时达标第1节基因突变和基因重组上一页返回首页下一页1．结合实例，分析基因突变的原因。(重、难点)2．概述基因突变的概念、类型和特点。(重点)3．解释基因重组的实质和类型。(难点)上一页返回首页下一页生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。什么叫“生物的变异”？变异能否遗传？上一页返回首页下一页为什么这种变异性状不能遗传给子代？分析：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。以上属于不可遗传的变异上一页返回首页下一页太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大，把其种下去后结出的仍是太空椒可遗传的变异上一页返回首页下一页生物的变异表现型基因型环境（不能遗传的变异）（可遗传的变异）基因重组染色体变异基因突变诱因单击画面继续一些变异性状（改变）（改变）（改变）讨论：是不是环境因素引起的变异就一定不能遗传呢？上一页返回首页下一页不同生物的可遗传变异来源：病毒——基因突变原核生物——基因突变真核生物——基因突变、基因重组、染色体变异上一页返回首页下一页生物的变异性状白化病患者短腿安康羊（右）单击画面继续下页镰刀型鹦鹉体色的变异上一页返回首页下一页基因突变1．基因突变的实例和概念(1)镰刀型细胞贫血症的病因：上一页返回首页下一页①图解：上一页返回首页下一页上一页返回首页下一页基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症临床表现血红蛋白β─6(N端)mRNAβ基因(DNA上)正常表现正常谷氨酸CTTGAAGAATTTAAA轻度贫血异常赖氨酸AAA镰刀型贫血异常缬氨酸CATGTAGUA正常表现正常谷氨酸GACCTCGAG1、T－A碱基对变成A－T碱基对后将会有什么结果？3、碱基顺序和数目改变了呢？2、其它碱基种类改变了呢？上一页返回首页下一页自主探究1.镰刀形细胞贫血症发病的直接原因是？2.镰刀形细胞贫血症发病的根本原因是？自主探究上一页返回首页下一页思考与讨论CTTGAA谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GUACATGTA突变GAA_____原因_____原因镰刀型细胞贫血症是由_________引起的一种遗传病，是由于基因的______发生了改变产生的。病因：基因突变结构根本直接上一页返回首页下一页基因突变结果粉玫瑰红玫瑰黄玫瑰蓝玫瑰一个基因突变后产生的是它的等位基因上一页返回首页下一页合作学习1.碱基对的替换一定会引起生物性状的改变吗？2.碱基对的替换、增添、缺失谁对性状的影响更大？合作学习上一页返回首页下一页┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯┯ＡＴＡＧＣＴＡＴＣＧ┷┷┷┷┷┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯ＡＧＣＴＣＧ┷┷┷┯┯┯┯ＡＣＧＣＴＧＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷增添缺失替换DNA分子中发生碱基对的、和，而引起的的改变。增添缺失替换基因结构（一）基因突变的概念：上一页返回首页下一页(二)基因突变发生的时间？Why？细胞周期中的分裂间期A.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期体细胞生殖细胞基因在复制的时候才会导致序列的错误，复制发生在分裂间期。由于DNA碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？基因突变都会遗传给后代吗？1突变发生在配子中,可传给后代.2突变发生在体细胞中,一般不能遗传.不一定，密码子具有简并性(一种氨基酸可能对应多种密码子)上一页返回首页下一页原因：•物理因素：紫外线、X射线损伤DNA•化学因素：亚硝酸、碱基类似物改变碱基•生物因素：某些病毒的遗传物质影响宿主细胞的DNA诱发癌变的致癌因子：物理因子、化学因子、生物因子癌变就是一种基因突变(三)基因突变的原因上一页返回首页下一页(四)基因突变的特点棉花正常枝——短果枝果蝇红眼——白眼长翅——残翅家鸽羽毛白色——灰红色人正常手指——多指正常肤色——白化病1、在生物界普遍存在；常见突变性状：上一页返回首页下一页以植物的个体发育为例：开花结果的植株胚幼苗具根茎叶的植株分化出花芽的植株受精卵基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期2、在生物体内随机发生；上一页返回首页下一页3、基因突变是不定向的上一页返回首页下一页基因突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因2×10－６果蝇的白眼基因4×10－5果蝇的褐眼基因3×10－5玉米的皱缩基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人类色盲基因3×10－5小资料4、低频性；上一页返回首页下一页白化苗5、多害少利性白化病为什么呢？任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境取得了高度的协调。上一页返回首页下一页有害的基因突变畸形的雏鸭人类的多指人类的并指镰刀形红细胞上一页返回首页下一页高产大豆高产青霉菌株有利的基因突变上一页返回首页下一页有利的基因突变上一页返回首页下一页(五)基因突变的特点自然界的物种中广泛存在可发生在任何时期自然界突变率很低：10-5-10-8(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利①普遍性:②随机性:③低频性:④多害少利性：一个基因可以产生一个以上的等位基因⑤不定向性：上一页返回首页下一页思考与讨论：1．基因突变能产生新的基因吗？2．既然自然状态下基因突变率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，为什么还能为生物进化提供原材料呢?3．自然环境会选择哪些个体生存下来？4．基因突变对生物的进化有何意义？(六)基因突变的意义意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了原材料。基因突变新基因（等位基因）基因型（改变）表现型（改变）生物进化2对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但一个物种是由很多个体组成，且经漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要的意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。？上一页返回首页下一页这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。实例：“黑农五号”大豆高产青霉菌株太空椒(七)人工诱变在育种上的应用是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法人工诱变育种原理:运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获得优良品种.优点：缩短育种年限，加速育种进程大幅度改良性状缺点：优质变异少，要处理大量的实验材料上一页返回首页下一页探讨2：基因突变有碱基对的增添、缺失和替换等几种类型。基因突变是否会导致基因数量的改变呢？提示：基因突变是基因内部发生的碱基对的变化，从而改变了基因中碱基的排列顺序，但没有改变基因在DNA分子和染色体上的位置，也没有改变基因的数量。探讨3：结合DNA分子的结构特点和复制过程，分析DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。提示：DNA分子复制时，DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序改变，从而使遗传信息改变。上一页返回首页下一页探讨4：基因突变的频率为什么非常低？提示：DNA分子复制时，独特的双螺旋结构提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证复制准确进行，故不容易发生。探讨5：基因突变一定会改变遗传信息和生物性状吗？试分析原因。提示：(1)遗传信息一定改变。基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失和替换，基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。发生基因突变后，遗传信息会发生改变。(2)生物性状不一定发生改变。发生碱基对的改变时，由于密码子的简并性，可能并不改变蛋白质中的氨基酸序列，不改变生物的性状；发生隐性突变时，生物的性状也不一定改变。上一页返回首页下一页2．基因突变与生物性状的关系上一页返回首页下一页“一母生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的?基因重组上一页返回首页下一页二、基因重组1、概念:在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合.2、类型:①基因自由组合:②基因互换:非同源染色体上的非等位基因的自由组合同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换.基因重组能否产生新的基因？基因重组上一页返回首页下一页非同源染色体上的非等位基因自由组合bBBbAb和aBAB和ab自由组合上一页返回首页下一页bBBb同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换交叉互换上一页返回首页下一页2．姐妹染色单体含有等位基因的原因分析基因突变或交叉互换都会导致姐妹染色单体中含有等位基因(如图)。在确定变异类型时，可根据题意来确定，方法如下：(1)若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的；上一页返回首页下一页(2)若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或交叉互换(减数第一次分裂)；(3)若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变；(4)若题目中有“××分裂××时期”提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。上一页返回首页下一页1、细菌和病毒存在基因重组这种变异吗？2、基因重组能否产生新基因？能产生新的基因型吗？3、你能从基因重组的角度解释人群中个体性状的多种多样吗？思考：不存在不能能①减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性,导致不同配子遗传物质的差异②受精过程中卵细胞和精子的结合的随机性上一页返回首页下一页3、意义:是生物变异重要来源，生物多样性的重要原因之一，对生物进化有重要意义。基因重组上一页返回首页下一页基因突变和重组引起的变异有什么区别?1．基因突变：基因_________改变，它________新的基因发生时期：________________________特点：①普遍性、②随机性、③___________、④多害少利性、⑤不定向性。2．基因重组：控制不同性状的_____________，_______新基因，可形成新的________。发生时期：___________________特点：__________内部结构能产生细胞分裂间期（DNA复制时）突变率低基因重新组合不产生基因型有性生殖过程中(减数分裂)非常普遍上一页返回首页下一页比较项目基因突变基因重组定义时期类型结果意义适用范围碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合分裂间期DNA复制时减数第一次分裂自然突变、诱发突变自由组合、交叉互换产生新基因产生新的基因型新基因产生的途径,生物变异的根本来源,生物进化的原始材料生物变异的来源之一,对生物的进化有重要意义所有生物真核生物的有性生殖小结：基因突变和基因重组的比较上一页返回首页下一页上一页返回首页下一页1、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为（）A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变B．长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变C．长度不变，但顺序改变D．A、B都有可能D上一页返回首页下一页2．(2015·四川高考)M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列AAG，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是()【导学号：10090123】A．M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加B．在M基因转录时，核糖核苷酸之间通过碱基配对连接C．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同D．在突变基因的表达过程中，最多需要64种tRNA参与上一页返回首页下一页3．下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，请根据图像判定每个细胞发生的变异类型()A．①基因突变②基因突变③基因突变B．①基因突变或基因重组②基因突变③基因重组C．①基因突变②基因突变③基因突变或基因重组D．①基因突变或基因重组②基因突变或基因重组③基因重组上一页返回首页下一页4、正常细胞的基因组里都带有原癌基因。原癌基因在发生突变就会变成具有致癌能力的癌细胞。（1）某原癌基因上一个碱基对的突变，引起该蛋白质中的氨基酸的改变，即氨基酸顺序上第19位氨基酸由脯氨酸转变为组氨酸。已知脯氨酸的密码子有CCU、CCC、CCA、CCG，组氨酸的密码子有CAU、CAC。决定第19位组氨酸密码子的碱基对组成是或。这一原癌基因中发生突变的碱基对是变为。（2）癌细胞在体内容易分散转移，是