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基因突变和基因重组第5章第1节表现型基因型+环境条件（改变）（改变）（改变）复习:表现型与基因型的关系引入:生物体遗传性状的改变就是生物的变异基因突变和基因重组第5章第1节课堂学习目标:1、基因突变的概念、原因及意义2、基因重组的类型及意义生物界中的变异现象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？两只青蛙相爱了,结婚后生了一个癞蛤蟆,公青蛙见状大怒说:贱人,怎么回事?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。母青蛙哭着说:他爹,认识你之前我整过容.以上都属于不可遗传的变异太空椒（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变异的类型可遗传的变异：不可遗传的变异：基因突变染色体变异基因重组仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。生物变异的类型细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变。【例1】下列现象中属于可遗传的变异的是（）A、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足B、人由于晒太阳皮肤变黑C、手术刀下的美女帅哥D、人类的色盲病D一.基因突变基因突变的例子1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼状，而是又长又弯的镰刀状，称镰刀型细胞贫血症。1、病例：镰刀型细胞贫血症：思考两个问题：（1）正常人和镰刀型细胞贫血症病人的红细胞为什么不一样？（2）镰刀型细胞贫血症的直接原因和根本原因分别是什么？镰刀型贫血症:一种异常血红蛋白病，一旦缺氧，患者红细胞变成镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞，而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。ααββ谷氨酸正常血红蛋白ααββ缬氨酸异常血红蛋白镰刀型细胞贫血症的病因分析病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…正常异常一、基因突变的实例---镰刀型细胞贫血症蛋白质正常异常氨基酸谷氨酸缬氨酸mRNAG__AG__ADNACTTC__TGAAG__A突变UAAT_____原因根本AT替换TA病因：镰刀型细胞贫血症是由引起的一种遗传病。直接原因谷氨酸→缬氨酸DNA分子中碱基对替换┯┯┯┯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：实质：产生新基因思考：1、碱基对替换时，一定会引起蛋白质的改变吗？当发生替换时，由于密码子的简并性，蛋白质中的氨基酸可能发生变化，也可能不发生变化···TAGGCG······AUCCGC······AUACCGC···mRNA碱基对增添异亮氨酸脯氨酸DNA···ATCCGC···正常异亮氨酸精氨酸氨基酸1、碱基对增添时，一定会引起蛋白质的改变吗？···ATACCGC······TATGGCG···当发生增添时，除肽链长度发生改变外，插入点以后的氨基酸一般都会发生变化。思考：mRNADNA氨基酸···AUCCGC···异亮氨酸精氨酸苏氨酸丙氨酸碱基对缺失1、碱基对缺失时，一定会引起蛋白质的改变吗？正常···ATCCGC······TAGGCG···mRNA氨基酸···ACCGC······TGGCG···DNA···ACCGC···当发生缺失时，除肽链长度发生改变外，缺失点以后的氨基酸一般都会发生变化。从以上分析可以看出，碱基对的改变不一定会引起蛋白质的改变。碱基对的替换引起蛋白质的改变最小。2、基因突变都会遗传给后代吗？不一定。若发生在配子中，可遗传，若发生在体细胞中，一般不能遗传。有些植物体细胞中的基因突变可通过无性繁殖传递。3、生物性状的改变一定是由基因突变引起的吗？不一定，也可能是由环境改变引起的思考：赖氨酸的密码子有如下几种：UUA、UUG、CUU、CUA、CUG，当某基因片段中的GAC突变为AAC时，这种突变的结果对该生物的影响是（）A．一定是有害的B．一定是有利的C．有害的概率大于有利的概率D．既无利也无害跟踪训练一D(二)基因突变对性状的影响1.基因突变引起性状的改变基因突变引起密码子改变，引起部分氨基酸改变，进而改变蛋白质的结构和功能，引起生物性状的改变。2.基因突变不引起性状的改变（1）由于多个密码子可对应同一种氨基酸，则有可能突变前后编码出的氨基酸相同。（2）基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A突变为a，此时性状也不改变。（3）某些基因突变虽然改变了蛋白质中个别位置氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能。（4）不具有遗传效应的DNA片段发生改变。(三)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容易出现序列的错误，因此基因突变一般发生在分裂间期。物理因素：化学因素：生物因素：1、基因突变的原因：如X射线、γ射线、紫外线、激光等。亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等包括病毒和某些细菌等。外因内因：DNA分子复制偶尔发生错误，DNA碱基组成发生改变等(四)基因突变的原因诱发突变自发突变(五)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——白化病一、在生物界普遍存在；常见突变性状：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？任何时期二、在生物体内随机发生；(五)基因突变的特点粉玫瑰红玫瑰黄玫瑰蓝玫瑰(五)基因突变的特点三、基因突变是不定向的经诱变处理的紫色种子产生的子代种子经诱变处理的黑色家鼠产生的子代显性突变隐性突变(五)基因突变的特点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小资料四、突变率低；(五)基因突变的特点白化苗五、大多数突变是有害的白化病为什么呢？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。(五)基因突变的特点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高产大豆高产青霉菌株有利的基因突变有利的基因突变(五)基因突变的特点自然界的物种中广泛存在可以发生发生在个体发育的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：思考与讨论：1．基因突变能产生新的基因吗？2．这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）?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。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能引起基因发生定向突变吗?1.基因突变的结果是产生了一个新的基因，该基因与原基因是什么关系？2.基因突变染色体上基因的数量发生改变了吗？等位基因没有思考：基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，染色体上基因的数目和位置并未改变。2、关于基因突变的下列叙述中，错误的是（）A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的C．基因突变可以在一定的外界环境条件或者生物内部因素的作用下引起D．基因突变的突变率是很低的，并且都是有害的跟踪训练D3、基因A与a1、a2、a3之间的关系如图，该图不能表明的是（）A基因突变是不定向B．等位基因的出现是基因突变的结果C．正常基因与致病基因可以通过突变而转化D．这些基因的转化遵循自由组合定律跟踪训练D转化发生在控制一种性状的一对等位基因之间，故遵循分离定律4.基因突变是生物变异的根本来源，下列有关叙述错误的是（）A.生物体内的基因突变属于可遗传变异B.基因突变频率很低，种群每代突变的基因数很少C.基因突变发生后，生物的表现型可能不改变D.基因突变的方向与环境没有明确的因果关系B5.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小（）A.置换单个碱基对B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对D.缺失4个碱基对D“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重新组合.2、类型:①自由组合:②交叉互换:减数第一次分裂的后期，非同源染色体上的非等位基因的自由组合减数第一次分裂的前期（四分体时期），同源染色体上的非姐妹染色体之间发生交叉互换.基因重组非同源染色体上的非等位基因自由组合bBBbAb和aBAB和ab自由组合基因重组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基因重组、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？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基因重组基因突变基因重组变异的实质基因结构发生改变，产生新的基因控制不同性状的基因重新组合时间主要发生在细胞分裂的间期减数第一次分裂分裂的前期（四分体时期）和减数第一次分裂后期原因DNA分子复制时，在外界理化因素或自身因素的作用下，引起碱基对的改变同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换以及非同源染色体之间的自由组合可能性可能性小，突变频率低普遍发生在有性生殖的过程中，产生的变异多适用范围所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性只发生在真核细胞的有性生殖过程中结果产生新的基因产生新的基因型意义是变异的根本来源，为生物进化提供原始材料是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有重要意义。小结：基因突变和基因重组的比较6、下面有关基因重组的说法，不正确的是（）A．基因重组发生在减数分裂过程中B．基因重组产生原来没有的新基因C．基因重组是生物变异的重要来源D．基因重组能产生原来没有的新性状组合7、袁隆平培育的杂交水稻闻名世界，从遗传角度看，和普通水稻相比，杂交水稻增产的原因是（）A、基因重组B、染色体结构改变C、基因突变D、人工诱变跟踪训练BA（1）该图为什么分裂什么时期？（2）该细胞叫什么？（2）分析造成B、b不同的原因？减数第二次分裂的后期次级精母细胞或第一极体基因突变或交叉互换、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则A.不能转录B.不能翻译C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变D精典例题、人类能遗传给后代的基因突变常发生在A.减数第一次分裂B.四分体时期C.减数第一次分裂的间期D.有丝分裂间期C精典例题、生物变异的