第5章基因突变及其他变异

生物的变异可遗传的变异：不遗传的变异：遗传物质变化引起的。（基因和染色体的改变）环境条件变化引起的,但遗传物质不变化可遗传的变异来源：基因重组、基因突变、染色体变异能不能成为可遗传的变异关键是：遗传物质是否变化§5.1基因突变和基因重组生物的变异（1）基因重组及其意义（2）基因突变的特征和原因（3）染色体结构变异和数目变异（4）生物变异在育种上的应用（5）转基因食品的安危BBBCBCTTGAA谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GACATGTA突变GA_____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：基因突变碱基序列（分子结构）根本直接AU一、基因突变的实例—镰刀型细胞贫血症基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。┯┯┯┯ＡＴＧＣＴＡＣＧ┷┷┷┷┯┯┯┯┯ＡＴＡＧＣＴＡＴＣＧ┷┷┷┷┷┯┯┯ＡＧＣＴＣＧ┷┷┷┯┯┯┯ＡＣＧＣＴＧＣＧ┷┷┷┷增添改变缺失（D）（d1）（d2）（d3）基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构，即改变了DNA分子的⑴碱基(脱氧核苷酸）种类⑵碱基(脱氧核苷酸数目⑶碱基(脱氧核苷酸排列顺序相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变mRNA分子中的碱基发生变化DNA分子中的碱基对发生变化具体变化过程:基因突变的实例——碱基数目增减肽链：起始---缬---异亮---亮---甘---终止mRNA：-AUG-GAU-AUC-CUC-GGG-UAA-肽链：起始---甘---天冬---脯---精---缬-----TAC-CCA-TTA-GGA-GCC-CAT----ATG-GGA-TAT-CCT-CGG-GTA--DNAmRNA：-AUG-GGA-UAU-CCU-CGG-GUA---TAC-CAT-TAG-GAG-CCC-ATT----ATG-GAT-ATC-CTC-GGG-TAA--DNA突变前突变后+C+G此处插入一个碱基对基因突变发生的时期A.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期体细胞中可以发生基因突变（一般不能传给后代）某些植物可通过无性繁殖传递生殖细胞中也可以发生基因突变（可以通过受精作用直接传给后代）基因突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期以及体细胞或生殖细胞周期的任何时期。在细胞分裂间期较容易发生必修二：P81间期DNA解开双链，稳定性降低，极易受到外界因素干扰使原来的碱基序列发生变化，导致基因发生突变。基因突变的原因自发突变(内因):在没有人为因素的干预下，DNA在复制、转录、修复时也可能会因为偶然出现的碱基配对错误，碱基组成发生改变。人工诱变(外因)：任何细胞在一定的诱导因素下都有可能改变DNA的分子结构，只是DNA分子在解旋时较易突变而已。物理因素：化学因素：生物因素：紫外线、X射线及其他辐射亚硝酸、碱基类似物等病毒基因突变的特点自然界的物种中广泛存在可发生在生物个体发育的任何时期、任何细胞，细胞的不同DNA分子上，同一DNA分子的不同部位。自然界突变率很低：10－5-10-8取决于生物生存的环境①普遍性:②随机性:③低频性:④多害少利性：⑤不定向性：一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。基因突变的意义：1、产生新的基因2、生物变异的根本来源3、是生物进化的原始材料所有生物均可思考1：基因突变一定会引起性状的改变吗？2）不改变性状⑴一个氨基酸有多个密码子，当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变；⑵突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。⑶一些DNA片段不携带遗传信息；⑷一些蛋白质中的氨基酸种类改变，不一定影响其正常功能。不一定1）改变性状原因：突变间接引起密码子的改变，最终表现为蛋白质功能改变，影响生物性状。例如：镰刀型细胞贫血症创新设计P133①成功率低,有利个体往往不多，需大量处理试验材料才能选育出人类所需要的类型②诱变的各种因素都是致癌因素，如有泄漏将造成人体伤害或环境污染人工诱变在育种上的应用诱变意义:是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法。⑵优点：①提高突变率，缩短育种周期②大幅度改良某些性状⑶缺点:⑴常用的方法：用物理、化学方法处理植物,使生物发生基因突变物理因素：X射线、紫外线等化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等BX2P100完成试卷上的诊断检测创新设计P133突破1、2二、基因重组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.实现：主要是通过有性生殖（减数分裂）过程实现的途径1：基因自由组合（减I后期）途径3：转基因（DNA重组技术）途径2：交叉互换（四分体时期）创新设计P133①基因的自由组合（减Ⅰ后期）:减数分裂形成配子时，同源染色体分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。②交叉互换:减数分裂的四分体时期，同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间发生局部互换而互换，导致染色单体上的基因重组。类型:③重组DNA技术目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组①基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。②基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合（产生新的基因型），只是产生了新的表现型(或新品种)。③自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。1.原理：2.过程：3.优点：4.缺陷：5.应用：杂交育种基因重组杂交→自交→选优自交使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上育种所需时间较长，只能进行本物种或亲缘关系较近的物种杂交,杂交后代易出现性状分离，不能克服远缘杂交不亲合的障碍。矮杆抗病小麦的培育据你所知道杂交选育新品种之外，杂交的另一个结果是获得A、纯种B、杂种表现的优势C、基因突变D、染色体变异B杂种优势：杂种植株比一般植株生长整齐而健壮、果穗大、籽粒多，早熟生物可遗传变异的来源（1）病毒的可遗传变异的来源——基因突变（2）原核生物可遗传变异的来源——基因突变（3）真核生物可遗传变异的来源☆进行无性生殖时-基因突变和染色体变异☆进行有性生殖时-基因突变、遗传重组和染色体变异完成诊断检测P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT杂交育种↓第1年第2年第3~6年××↑需要的矮抗品种矮抗§5.2染色体变异2-4生物的变异（1）基因重组及其意义（2）基因突变的特征和原因（3）染色体结构变异和数目变异（4）生物变异在育种上的应用（5）转基因食品的安危IIIIIIII染色体变异和基因突变的区别基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是看不见的。是分子水平上的变化。染色体变异是可以用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化。是细胞水平上的变化。一、染色体结构的变异的类型正常异常缺失增加（重复）颠倒（倒位）移接（易位））染色体结构的改变，会使排列在染色体上的或发生改变,而导致性状的变异。基因的数目排列顺序染色体重复与正常染色体联会时，在染色体上会出现环状突起。染色体变异由于牵涉到许多基因改变(基因的数目或排列顺序发生改变)，因而后果比基因突变要严重得多。联会MI前期完成典型例题1图22－1为两条同源染色体在减数分裂时的配对行为，则表明该细胞()图22－1A．发生了基因突变B．发生了染色体变异C．不发生基因重组D．发生了碱基互补配对交叉互换与染色体易位的区别交叉互换染色体易位图解区别发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间发生于非同源染色体之间属于基因重组属于染色体结构的变异P137/5/如图中①和②表示发生在常染色体上的变异。①和②所表示的变异类型分别属于A．重组和易位B．易位和易位C．易位和重组D．重组和重组答案：A①细胞内的个别染色体增加或减少②细胞内的染色体以染色体组的形式成倍增加或减少二、染色体数目的变异21三体综合症又称先天性愚型或唐氏综合症病因：常染色体变异,比正常人多了一条21号染色体雄果蝇染色体组图解XYⅡⅡⅢⅢⅣⅣXⅡⅢⅣYⅡⅢⅣ染色体组染色体组的特点1.一个染色体组中不含同源染色体和等位基因2.一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同3.一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫一个染色体组。各不相同染色体组数目的判断1.细胞中同种形态的染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组。试卷上的图形判断2.根据基因型判断细胞中的染色体数目，根据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次数，该次数就等于染色体组数（相同的字母不论大小写有几个，则有几个染色体组）。试卷上的图形判断3.根据染色体数目和染色体形态数确定染色体组数。染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数果蝇的体细胞中含有8条染色体，4对同源染色体，即染色体形态数为4（X、Y视为同种形态染色体），染色体组数目为2。人类体细胞中含有46条染色体，共23对同源染色体，即染色体形态数是23，细胞内含有2个染色体组。单倍体、二倍体和多倍体二倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中有两个染色体组的叫做~~；多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个及以上染色体组的叫做~~。单倍体：由配子发育而成的个体，体细胞中含有本物种配子染色体数目的叫~~生物体倍数的判断：创新设计P134关键是看是由什么细胞发育来的：如果是配子（精子、卵细胞、花粉等）发育来的，不论是几个染色体组，一定是单倍体。如果是由受精卵（合子）发育来的，则要看有几个染色体组了。两个染色体组，则是二倍体；大于等于三个染色体组，则是多倍体。1.多倍体育种：（1）原理：（2）方法：（3）优点：（4）缺点：（5）应用：生物变异在育种上的应用染色体变异秋水仙素处理萌发的种子或幼苗茎杆粗壮、果实和种子大，营养成分含量高动物不适用，结实率低、发育延迟（晚熟）三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦原理：当秋水仙素作用于正在______的细胞时，能够抑制________的形成，导致不能________，从而引起细胞内染色体_________。染色体数目加倍的细胞继续进行_______分裂，将来就可能发育成_________植株。分裂纺锤体染色体复制且着丝点分裂后移向两极数目加倍有丝多倍体无纺缍体形成染色体复制着丝点分裂无纺缍丝牵引若继续进行正常的有丝分裂染色体加倍的组织或个体三倍体无子西瓜形成原因三倍体西瓜无籽原因：同源染色体联会紊乱，无法正常完成减数分裂，没有配子，所以就没有种子。二倍体秋水仙素四倍体（母本）二倍体（父本）杂交生长素刺激果实生长三倍体第一年第二年二倍体幼苗（2N）秋水仙素四倍体（4N）×二倍体（2N）卵细胞（2N）精子（N）受精卵（3N）三倍体植株（3N）生长素联会紊乱无籽西瓜三倍体植株为什么以一定浓度的秋水仙素溶液处理幼苗的芽尖？三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗都没有吗？每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？芽尖有丝分裂旺盛由于染色体联会紊乱，不能进行正常的减数分裂。不是，在进行减数分裂时有可能形成正常的卵细胞。方法一：将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组织苗，再进行移栽。方法二：利用生长素或生长素类似物处理二倍体未授粉的雌蕊，以促进子房发育成无籽果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免授粉。单倍体育种原理：染色体变异方法：花药离体培养育种过程A×B→F1→单倍体植株→纯种植株→优良品种杂交花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子或幼苗筛选基因重组人工诱导染色体数目加倍优点：明显缩短育种年限（2年）获得的后代均为纯种个体（A、B均为二倍体）单倍体育种过程普通植株减数分裂花粉花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子幼苗筛选所需的品种DDTTF1DdTt花药离体培养DTDtdTdt幼苗秋水仙素处理DDTTDDttddTTddtt筛选所需的品种（ddTT）ddtt×DTDtdTd