基因重組和基因變異YQY.ppt

第5章 基因突變及其他變異,5.1 基因突變和基因重組,表現(xiàn)型 基因型 環(huán)境條件,可遺傳的變異,不能遺傳的變異,基因突變 基因重組 染色體變異,來源,（改變）,（改變）,（改變）,變異的概念： 生物的親代與子代之間以及子代個(gè)體之間性狀上的差異。,基因型,環(huán)境條件,第1節(jié) 基因突變和基因重組,問題探討,原句：THE CAT SAT ON THE MAT,抄寫：,1.THE HAT SAT ON THE MAT,3.THE AT ON THE MAT,與原句比較，意思發(fā)生了哪些變化？,意思不變、變化不大和完全改變,假如在DNA分子復(fù)制過程中，發(fā)生了類似的錯(cuò)誤，DNA分子攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？可能對(duì)生物體產(chǎn)生什么影響？,2.THE CHAT SAT ON THE MAT,問題探討,假如在DNA分子復(fù)制過程中，發(fā)生了類似的錯(cuò)誤，DNA分子攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？可能對(duì)生物體產(chǎn)生什么影響？,DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。但由于遺傳密碼的簡并性，DNA編碼的氨基酸不一定改變。如果氨基酸發(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變。改變的性狀對(duì)生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能既無害也無利。,一、基因突變的實(shí)例,正常型紅細(xì)胞 鐮刀型紅細(xì)胞,纈氨酸-組氨酸-亮氨酸-蘇氨酸-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸-賴氨酸- 正常,纈氨酸-組氨酸-亮氨酸-蘇氨酸-脯氨酸-纈氨酸-谷氨酸-賴氨酸- 異常,血紅蛋白分子的部分氨基酸順序,圖中哪個(gè)氨基酸發(fā)生了改變？,請查閱密碼子表，完成以下圖解,GAA,CTT,谷氨酸,纈氨酸,DNA,mRNA,氨基酸,蛋白質(zhì),正常,異常,G A,G A,G A,C T,突變,直接原因,根本原因,A,A,T,U,鐮刀型細(xì)胞貧血癥能否遺傳？怎樣遺傳？,能夠遺傳。突變后的DNA分子復(fù)制，通過減數(shù)分裂形成帶有突變基因的生殖細(xì)胞，并將突變基因傳遞給下一代。,a,b,C T T C C,G A A G G,C A T C C G T A G G,C T T T C C G A A A G G,C T C C G A G G,替換,增添,缺失,思考：請結(jié)合“問題探討”，DNA的堿基還有可能發(fā)生什么的變化？,基因突變gene mutation,DNA分子中，發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。,概 念,引起基因突變的原因是？,1、二戰(zhàn)時(shí)，美國在日本的廣島、長崎投下兩顆原子彈，導(dǎo)致以后大量畸形胎兒出生，畸形生物出現(xiàn)。,2、蘇丹紅的致癌原理：蘇丹紅進(jìn)入人體后，在過氧化物酶的作用下形成苯和萘環(huán)羥基衍生物，進(jìn)一步生成自由基，自由基可以與DNA、RNA等結(jié)合，從而產(chǎn)生致癌作用。,3、乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝細(xì)胞的基因，使肝細(xì)胞發(fā)生變異。肝臟炎癥的不斷刺激，使肝細(xì)胞進(jìn)一步變異，肝細(xì)胞不凋亡，而且不斷地再生，就形成了腫瘤。,物理：,受到輻射 如：X射線、紫外線、激光等,化學(xué)：,能夠與DNA分子起作用而改變DNA分子性質(zhì)的物質(zhì)，如：亞硝酸、硫酸二乙酯、堿基類似物等,生物：,包括病毒和某些細(xì)菌等,二、基因突變的原因,內(nèi)部因素,復(fù)制偶發(fā)錯(cuò)誤 堿基組成改變,外部因素,(二)基因突變發(fā)生的時(shí)間？ Why？,細(xì)胞周期中的分裂間期,A.有絲分裂間期,B.減數(shù)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）,（可以通過受精作用直接傳給后代）,3、人類能遺傳的基因突變常發(fā)生在 A.減數(shù)第一次分裂 B.四分體時(shí)期 C.減數(shù)第一次分裂的間期 D.有絲分裂間期,DNA在進(jìn)行復(fù)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤或由于某種原因斷裂后進(jìn)行修復(fù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。,三、基因突變的特點(diǎn),從以下圖片，你能歸納出基因突變的什么特點(diǎn)嗎？,白眼果蠅,白化苗,短腿的安康羊,基因突變的特點(diǎn)1：普遍性,白色皮毛牛犢,基因突變的特點(diǎn),大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的，只有少數(shù)是有利的，有些既無害也無益。,多數(shù)有害性,基因突變的特點(diǎn),植物的個(gè)體發(fā)育,發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，生物體的任何部位?？梢园l(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。,基因突變具有隨機(jī)性,基因突變發(fā)生在體細(xì)胞與生殖細(xì)胞，對(duì)生物體產(chǎn)生的影響相同嗎？,一般不能傳給后代（通過營養(yǎng)生殖也可傳給后代。）,可以通過受精作用直接傳給后代,體細(xì)胞,生殖細(xì)胞,基因突變的特點(diǎn),植物的個(gè)體發(fā)育,基因突變的特點(diǎn),基因突變具有不定向性,基因突變的特點(diǎn)2：隨機(jī)性、不定向性,基因突變的特點(diǎn),基因突變的特點(diǎn)3：低頻率性,基因突變的類型,按突變后對(duì)生物個(gè)體的影響分_與_,對(duì)生物體而言，多數(shù)為_。,自然突變,誘發(fā)突變,有利突變,有害突變,有害突變,按來源分_與_,批判性思維,有人認(rèn)為基因突變率低，大多有害，故認(rèn)為它不可能為生物進(jìn)化提供原材料，你認(rèn)為正確嗎？為什么？,例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10-5，對(duì)一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少？,210410-5108=2107個(gè),基因突變的意義,這種看法不正確。對(duì)于生物個(gè)體而言，發(fā)生自然突變的頻率是很低的。但是，一個(gè)物種往往是由許多個(gè)體組成的，就整個(gè)物種來看，在漫長的進(jìn)化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對(duì)于生物的進(jìn)化有重要意義。因此，基因突變能夠?yàn)樯镞M(jìn)化提供原材料。,當(dāng)科學(xué)家插入一個(gè)小遺傳突變到癌細(xì)胞中，它們的生長減慢到細(xì)胞“自殺”的水平。加州大學(xué)舊金山分校的生物化學(xué)和生物物理學(xué)教授Elizabeth Blackburn（伊麗莎白）說：“這就象毒針一樣，你只需要加一點(diǎn)點(diǎn)就可以得到顯著的效果。” 這種突變的目標(biāo)是一個(gè)在癌細(xì)胞中高度活躍的酶端粒酶，該酶在細(xì)胞復(fù)制的消耗過程中幫助維持染色體結(jié)構(gòu)。 該突變使用端粒酶來破壞迅速擴(kuò)增的癌細(xì)胞Blackburn將這個(gè)策略比作柔道，雙方利用對(duì)手的力量來擊敗對(duì)方。,基因突變會(huì)產(chǎn)生新的基因嗎？,對(duì)基因的影響：,往往產(chǎn)生與之相對(duì)應(yīng)的基因（等位基因）,對(duì)性狀的影響：,一般產(chǎn)生與之相對(duì)應(yīng)的性狀（相對(duì)性狀）,基因突變的意義：,是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源、生物進(jìn)化的原始材料。,二、基因重組,在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。,1.概念：,2.原因：,減數(shù)第一次分裂后期中，隨著同源染色體的分開，位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合。 四分體時(shí)期非姐妹染色單體的交換帶來的等位基因的交換。,思考與討論,1.223種精子； 223種卵細(xì)胞,2.（246+1）個(gè)個(gè)體。,3.人的性狀是由基因決定的。人的基因約有3萬多個(gè)，在減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞的過程中， 隨著非同源染色體及非等位基因的自由組合、 四分體時(shí)期非姐妹染色單體的交換帶來的等位基因的交換， 所以形成的生殖細(xì)胞的類型非常多，由生殖細(xì)胞通過受精作用形成的受精卵的類型也就非常多。故人群中個(gè)體性狀是多種多樣的。,1、基因重組有新的基因產(chǎn)生嗎？有新的性狀產(chǎn)生嗎？,思考：,沒有新的基因產(chǎn)生，也沒有新的性狀產(chǎn)生。只是控制不同性狀的基因重新組合。,基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)化有重要的意義。,2、與基因突變相比較，基因重組有何意義？,基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新的性狀。,細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制時(shí)，由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對(duì)的替換、增添或缺失。,不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合。,減數(shù)第一次分裂后期中，隨著同源染色體的分開，位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合。四分體時(shí)期非姐妹染色單體的交換帶來的等位基因的交換。,外界條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。,有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞,生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原材料。,生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因。,有性生殖中非常普遍。,突變頻率低，但普遍存在。,小結(jié)：,1.下列現(xiàn)象中屬于可遺傳變異的是（ ） （A）玉米由于水肥充足而長得穗大粒足； （B）人由于曬太陽而皮膚變黑； （C）無子番茄沒有種子； （D）鐮刀型細(xì)胞貧血癥。,D,2.下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是（ ） （A）自然條件下的突變率很低； （B）誘發(fā)突變對(duì)生物自身都是不利的 （C）基因突變能夠產(chǎn)生新的基因； （D）基因突變是廣泛存在的。,B,4.下列細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生基因突變的有（ ） 人的成熟紅細(xì)胞 神經(jīng)細(xì)胞 種子中的胚細(xì)胞 皮膚生長層細(xì)胞 根尖分生區(qū)細(xì)胞 癌細(xì)胞 B. C. D. ,A,5.有性生殖的后代具有更大的變異性，根本原因是（ ） A.基因突變頻率高 B.產(chǎn)生新的基因組合機(jī)會(huì)多 C.后代出現(xiàn)性狀重組 D.環(huán)境影響增大,B,謝謝!,基因突變是發(fā)生在什么時(shí)期？哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變？ 對(duì)單個(gè)細(xì)胞而言發(fā)生在細(xì)胞分裂DNA復(fù)制時(shí) 對(duì)整個(gè)生物體而言可以發(fā)生在生