第五章第一节基因突变和基因重组

龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞，这说明生物具有____的现象。遗传一母生九仔，连母十个样，这说明生物具有______的现象。变异生物界中的变异现象什么叫“生物的变异”？生物体亲代与子代之间以及子代个体之间性状的差异性。变异能否遗传？想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？这种变异性状能遗传给子代吗？为什么?分析：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。甘蓝3.5kg7kg拉萨3.5kg北京资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。红花的后代变成了蓝紫色上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？遗传物质发生了改变。蓝紫色花的后代仍是蓝紫色表现型基因型环境（不可遗传的变异）诱因（改变）（改变）（改变）判断：仅环境因素引起的变异一定不能遗传。基因重组染色体变异基因突变（遗传物质未发生改变）（遗传物质改变）（可遗传的变异）变异的类型遗传的变异：不遗传的变异：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。由于生殖细胞中遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变生物变异的类型节基因突变和基因重组我帅呆！哼…一、基因突变镰刀型细胞贫血症（一）基因突变的实例资料：1910年，一个黑人青年到医院看病，检查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰刀型细胞贫血症。这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。[探究]正常血红蛋白究竟出了什么问题？缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸12345678（正常血红蛋白）（异常血红蛋白）CTTGAA谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GUACATGTA突变GAA_____原因镰刀型细胞贫血症是由引起的一种遗传病。病因：DNA分子中碱基对替换根本[探究]第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？ATTA替换直接原因决定谷氨酸→缬氨酸缺失ATCCGCTAGGCGCCGCGGCGATTACCGCGGCGATTAATACCGCTGGCGDNA片段碱基对的增添、缺失或替换，改变了基因的结构。ATCCGCTAGGCGCCGCGGCG[探究]DNA分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？1、概念：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（二）基因突变的概念（三）基因突变的原因（内因）：自然条件下DNA偶尔复制错误例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。物理因素化学因素生物因素提高突变频率X射线、激光等亚硝酸、碱基类似物等病毒、某些细菌等（外因）：夏季涂抹防晒霜青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）物理因素物理因素化学因素少吃烧烤和油炸食品化学因素分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突变的可能，从而防止细胞癌变？接种乙肝疫苗生物因素想一想:基因突变一般会发生在什么时侯呢？有丝分裂的间期减数第一次分裂间期DNA复制时期（四）基因突变的时间遗传信息改变DNADNA差错内因：碱基变化外因：物理因素化学因素生物因素脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变碱基对的替换、增添、缺失基因结构发生改变产生等位基因（A1a1、a2……）复制引起基因突变的类型1、按来源分自然突变与诱发突变2、按突变后对生物个体的影响分为有利突变与有害突变，对生物体而言，多数为有害突变。3、按表现条件分显性突变和隐性突变一个基因突变后产生的是它的等位基因基因突变（五）基因突变的特点细菌无抗药性——抗药性棉花正常枝——短果枝果蝇红眼——白眼长翅——残翅家鸽羽毛白色——灰红色人正常色觉——色盲正常肤色——白化病常见突变性状：一、在生物界普遍存在—普遍性玉米白化苗人类多指[探究]基因突变有何特点？短腿安康羊（中）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、在生物个体发育的如何时期发生—随机性①②③④⑤花芽在分化时发生基因突变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小资料三、突变率低—低频性自然状态下，基因突变的频率是很低的。白化苗四、大多数突变是有害的—多害性白化病为什么呢？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。基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？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经诱变处理的紫色种子产生的子代种子基因突变还有何特点？如老鼠灰毛基因A+突变AY(黄毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黄老鼠五、基因突变是不定向的—不定向性性基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料.（六）基因突变的意义指基因结构的改变，包括DNA中碱基对的增添、缺失和改变。⒈概念：普遍性随机性低频率性多害性不定向性3.特点：2.原因：4.意义：新基因产生的途径生物变异的根本来源为生物进化提供原始材料基因突变回顾（1）外因（2）内因原理：基因突变方法：优点：缺点：应用:太空辣椒的培育、青霉菌的选育等利用物理因素（如x射线，γ射线、紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。七、人工诱变在育种上的应用①提高突变率，缩短育种周期②大幅度改良某些性状①成功率低,有利个体往往不多②需大量处理材料利用太空中的高真空、微重力、强辐射等的作用，来诱导基因突变而培养新品种的诱变育种方法。多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。诱变育种的应用“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“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？二、基因重组子二代为什么会出现新的表现型呢？基因重组：是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。为什么控制不同性状的基因会重新组合呢？2类型:①基因的自由组合:非同源染色体上的非等位基因的组合.②基因的互换:同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合bBBbAb和aBAB和ab（二）基因重组发生时期BbbBBb减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换2类型:①基因的自由组合:非同源染色体上的非等位基因的组合.②基因的互换:同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.③重组DNA技术：通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，在生物体外重组，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。3、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。3.基因重组的特点1、变异概率高，几乎100%2、只有通过有性生殖过程才能实现的。意义基因重组中有无新的基因产生？有无新的基因型和表现型形成？是生物变异的来源之一，是生物多样性的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。思考4.基因重组的意义4、在育种上的应用：杂交育种原理：基因重组方法：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。缺点：育种所需时间较长（自交选择需五--六代,甚至十几代)。举例：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦杂交→自交→选优自交小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？例如：以下是杂交的育种参考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT杂交自交选优自交F3选优思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种一般需要几代？连续自交，直至不出现性状分离为止。5-6代4、在育种上的应用：杂交育种原理：基因重组方法：优点：使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。缺点：育种所需时间较长（自交选择需五--六代,甚至十几代)。举例：用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦杂交→自交→选优自交试一试：动物的杂交育种方法假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）长毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳短毛折耳BBEEbbee长毛立耳BbEe长毛立耳BbEe长立长折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee长折短折长折长折短折杂交F1间交配选优测交ＰＦ１Ｆ２F3长折短折思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？3代1、生物变异的根本来源是A．基因重组B．染色体数目变异C．染色体结构变异D．基因突变2、基因重组发生在A．减数分裂形成配子的过程中B．受精作用形成受精卵的过程中C．有丝分裂形成子细胞的过程中D．通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中课堂巩固DA、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、无籽番茄没有种子D、人类的色盲病2、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3、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5.下列有关基因突变的说法，不正确的是()A.自然条件下，一种生物的突变率是很低的B.生物所发生的基因突变一般都是有利的C.基因突变在自然界的中广泛存在D.基因突变可产生新的基因，是生物变异的主要来源BC4.一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是(）A.自然杂交B.自然选择C.基因突变D.基因重组6.下图中，基因A与a1a2a3之间的关系，不能表现的是()A.基因突变是不定向的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转化D.图中基因的遗传遵循自由组合定律Aa1a2a3D