基因突變和基因重組 公開課（課堂PPT）

1、1第五章基因突變及其其他變異第五章基因突變及其其他變異第第1節(jié)基因突變和基因重組節(jié)基因突變和基因重組2(1)科學家在南極大陸發(fā)現(xiàn)了一只全身烏黑的罕見企鵝。科學家在南極大陸發(fā)現(xiàn)了一只全身烏黑的罕見企鵝。(2)一人患血友病，經(jīng)骨髓移植以后已經(jīng)治愈，但是他擔憂將來生一人患血友病，經(jīng)骨髓移植以后已經(jīng)治愈，但是他擔憂將來生育的小孩可能患血友病。請問，這種擔憂有道理嗎？育的小孩可能患血友病。請問，這種擔憂有道理嗎？(3)某農(nóng)場將一些性狀不甚優(yōu)良某農(nóng)場將一些性狀不甚優(yōu)良(子粒不飽滿、莖稈不粗壯子粒不飽滿、莖稈不粗壯)的小麥種的小麥種子，播種以后，由于加強水肥管理，發(fā)育所形成的小麥植株莖稈粗子，播種以后，由于

2、加強水肥管理，發(fā)育所形成的小麥植株莖稈粗壯，所形成的麥穗子粒飽滿。請問，子粒飽滿、莖稈粗壯的小麥性壯，所形成的麥穗子粒飽滿。請問，子粒飽滿、莖稈粗壯的小麥性狀能遺傳下去嗎？狀能遺傳下去嗎？(4)某人為了美觀，將頭發(fā)染成栗色，請問這種性狀能遺傳下嗎？某人為了美觀，將頭發(fā)染成栗色，請問這種性狀能遺傳下嗎？實例分析實例分析3生殖細胞生殖細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，其后代將繼承這種了改變，其后代將繼承這種改變。改變。 不可遺傳的變異：不可遺傳的變異： 可遺傳的變異：可遺傳的變異：由環(huán)境不同引起，遺傳物由環(huán)境不同引起，遺傳物質(zhì)沒有改變，不能進一步質(zhì)沒有改變，不能進一步遺傳給后代。遺傳給后

3、代。變異的類型變異的類型三個來源三個來源基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異4一、基因突變一、基因突變 5課標領(lǐng)航課標領(lǐng)航1通過實例說明基因突變的概念。通過實例說明基因突變的概念。2基因突變的基因突變的原因原因。3舉例說明舉例說明基因突變的基因突變的特點特點。4歸納基因突變的意義。歸納基因突變的意義。6科學史一科學史一19101910年赫里克醫(yī)生接診了一位黑人貧血病患者。所有治療貧年赫里克醫(yī)生接診了一位黑人貧血病患者。所有治療貧血病的藥物對他無效。鏡檢時發(fā)現(xiàn)其紅細不是正常的圓餅狀，而血病的藥物對他無效。鏡檢時發(fā)現(xiàn)其紅細不是正常的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之是鐮刀形，后稱之鐮刀型細

4、胞貧血癥。鐮刀型細胞貧血癥。病重時，紅細胞受機械損病重時，紅細胞受機械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴重貧血而造成死亡。傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴重貧血而造成死亡。正常正常 異常異常（一）基因突變的實例（一）基因突變的實例7正常正常異常異常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸 19491949年，美國鮑林博士首先意識到，紅細胞中年，美國鮑林博士首先意識到，紅細胞中血紅蛋白血紅蛋白分子的分子的異常異常引起紅細胞變形。引起紅細胞變形。19561956年，英國科學家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥患者血紅年，英國科學家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥患者血紅蛋白的肽鏈上，有蛋白的肽

5、鏈上，有一處一處的的谷氨酸谷氨酸被被纈氨酸纈氨酸取代。取代?？茖W史二科學史二 根據(jù)資料利用基因控制蛋白質(zhì)合成有關(guān)知根據(jù)資料利用基因控制蛋白質(zhì)合成有關(guān)知識分析完成鐮刀型細胞貧血癥的病因圖解并解釋說明。識分析完成鐮刀型細胞貧血癥的病因圖解并解釋說明。8C T TC T TG A AG A A谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸DNADNAmRNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)正常正常異常異常GUAGUAC A TC A TG T AG T A突變突變GAAGAA_原因原因 鐮刀型細胞貧血癥是由鐮刀型細胞貧血癥是由 DNA分子中堿基對替換分子中堿基對替換 引起的一種遺傳病。引起的一種遺傳病。病因：病因：根本根

6、本血紅蛋白上的血紅蛋白上的谷氨酸谷氨酸被被纈氨酸纈氨酸取代的根本原因是什么取代的根本原因是什么？A AT TT TA A替換替換直接直接原因原因決定決定谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸9思考思考?DNA中堿基對的中堿基對的替換替換可以引起可以引起DNA結(jié)構(gòu)的改結(jié)構(gòu)的改變變,從而引起生物性狀的改變從而引起生物性狀的改變.那么那么DNA分子中堿分子中堿基對能否發(fā)生其它的變化基對能否發(fā)生其它的變化,也可能引起生物性狀也可能引起生物性狀的改變呢的改變呢?10 增增添添 缺缺失失 替替換換正正常常小組討論：小組討論：、堿基的改變一定會引起、堿基的改變一定會引起蛋白質(zhì)的改變嗎？蛋白質(zhì)的改變嗎？、通過對比，分析哪些

7、情、通過對比，分析哪些情況更嚴重一點？況更嚴重一點？ 探究二探究二 以黃色鏈為模版，每人對其以黃色鏈為模版，每人對其中一項進行轉(zhuǎn)錄翻譯！中一項進行轉(zhuǎn)錄翻譯！11 DNADNA分子中發(fā)生分子中發(fā)生堿基對堿基對的的 、_和和_，而引起的而引起的_的改變。的改變。 增添增添缺失缺失替換替換基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)（二）基因突變的概念（二）基因突變的概念思考思考：基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？：基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？ 一種氨基酸可能有幾種密碼子一種氨基酸可能有幾種密碼子顯性純合子突變成雜合子（顯性純合子突變成雜合子（AAAa）( (一般地，基因突變后變成其一般地，基因突變后變成其基因基因)

8、等位等位12（三）基因突變的時間（三）基因突變的時間（四）基因突變的原因（四）基因突變的原因（五）基因突變的特點（五）基因突變的特點（六）基因突變的意義（六）基因突變的意義13想一想想一想: :基因突基因突變一般會發(fā)生在變一般會發(fā)生在什么時侯呢？什么時侯呢？有絲分裂的有絲分裂的間期間期減數(shù)第一次分裂減數(shù)第一次分裂間間期期DNA復(fù)制復(fù)制時期時期（三）基因突變的時間（三）基因突變的時間14（四）基因突變的原因（四）基因突變的原因自發(fā)突變：自發(fā)突變：自然自然條件下條件下DNADNA偶爾偶爾復(fù)制錯誤復(fù)制錯誤例如：例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。果蠅的白眼，水稻的矮稈等。誘發(fā)突變：誘發(fā)突變：物理因素物理

9、因素化學因素化學因素生物因素生物因素提高提高突變突變頻率頻率X X射線、激光等射線、激光等亞硝酸、堿基類似物等亞硝酸、堿基類似物等病毒、某些細菌等病毒、某些細菌等15夏季涂抹防曬霜夏季涂抹防曬霜青少年少上網(wǎng)，少用手機青少年少上網(wǎng)，少用手機不喝反復(fù)燒開的水（含亞硝酸鹽）不喝反復(fù)燒開的水（含亞硝酸鹽）物理因素物理因素物理因素物理因素化學因素化學因素少吃燒烤和油炸食品少吃燒烤和油炸食品化學因素化學因素分析以下情況是減少哪種因素誘發(fā)基因突變分析以下情況是減少哪種因素誘發(fā)基因突變的可能，從而防止細胞癌變？的可能，從而防止細胞癌變？接種乙肝疫苗接種乙肝疫苗生物因素生物因素16（五）基因突變的特點（五）基因

10、突變的特點17細菌細菌 無抗藥性無抗藥性抗藥性抗藥性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蠅果蠅 紅眼紅眼白眼白眼 長翅長翅殘翅殘翅家鴿家鴿 羽毛白色羽毛白色灰紅色灰紅色人人 正常色覺正常色覺色盲色盲 正常膚色正常膚色白化病白化病常見突變性狀：常見突變性狀：1 1、在生物界普遍存在、在生物界普遍存在普遍性普遍性玉米白化苗玉米白化苗人類多指人類多指基因突變有何特點？基因突變有何特點？短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）18開花結(jié)果開花結(jié)果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具根莖葉具根莖葉的植株的植株分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵基因突變發(fā)生在生物基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育個體發(fā)育的什么時期？的什

11、么時期？任何時期任何時期2 2、在生物、在生物個體發(fā)育的如何時期個體發(fā)育的如何時期發(fā)生發(fā)生隨機性隨機性19問問: :在發(fā)育早期發(fā)生的基因突變和發(fā)育晚期在發(fā)育早期發(fā)生的基因突變和發(fā)育晚期發(fā)生的基因突變發(fā)生的基因突變, ,哪個表現(xiàn)突變的范圍越大？哪個表現(xiàn)突變的范圍越大？ 基因突變發(fā)生的時期越早基因突變發(fā)生的時期越早, ,表表現(xiàn)突變現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時期越晚，表現(xiàn)的部分越多，突變發(fā)生的時期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。突變的部分越少。20花芽在分化時發(fā)生基因突變花芽在分化時發(fā)生基因突變21基基 因因突變率突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因大腸桿菌組氨酸缺陷型基因210果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因4

12、105果蠅的褐眼基因果蠅的褐眼基因3105玉米的皺縮基因玉米的皺縮基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人類色盲基因人類色盲基因3105小資料小資料3 3、突變率低、突變率低低頻性低頻性自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。224 4、 基因突變是不定向的基因突變是不定向的不定向性不定向性經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子子代種子如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突變突變AY(黃毛黃毛)a(黑毛黑毛)灰灰老老鼠鼠黑老鼠黑老鼠黃老鼠黃老鼠23白化苗白化苗5 5、大多數(shù)突變是有害的、大多數(shù)突變是有害的多多害性害性白化病白化病為什么呢

13、？為什么呢？任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們?nèi)魏我环N生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。取得了高度的協(xié)調(diào)?；蛲蛔冎?，有利突變多，還是有害突變多？基因突變中，有利突變多，還是有害突變多？24有害的基因突變有害的基因突變畸形的雛鴨畸形的雛鴨人類的多指人類的多指人類的人類的并指并指鐮刀形紅細胞鐮刀形紅細胞25高產(chǎn)大豆高產(chǎn)大豆 高產(chǎn)青霉菌株高產(chǎn)青霉菌株有利的基因突變有利的基因突變26有利的基因突變有利的基因突變27基因突變是基因突變是新基因產(chǎn)生新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變的途徑，是生物變異的異的根本來源根本來源, ,是是生物進化生物進化的的原始材料原始材料. .（六）

14、基因突變的意義（六）基因突變的意義28批判性思維批判性思維 有人認為，自然條件下基因突變率很低，而且大多有人認為，自然條件下基因突變率很低，而且大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，因此，它不可能為生物數(shù)基因突變對生物體是有害的，因此，它不可能為生物進化提供原材料。你認為這樣的看法正確嗎？為什么？進化提供原材料。你認為這樣的看法正確嗎？為什么？這種看法不正確。果蠅約這種看法不正確。果蠅約有有104對基因，假定每個基對基因，假定每個基因的突變率都是因的突變率都是10-5，對一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有，對一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個體）來說，每一代出現(xiàn)的基因個體）來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是

15、多少？突變數(shù)是多少？210410-5108=2107個個因為基因突變是普遍存在的因為基因突變是普遍存在的!29練一練練一練A. A. 基因突變是不定向的基因突變是不定向的 B. B. 等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果C. C. 正?；蚺c致病基因可以轉(zhuǎn)化正?；蚺c致病基因可以轉(zhuǎn)化D. D. 圖中基因的遺傳遵循自由組合定律圖中基因的遺傳遵循自由組合定律右圖中，基因右圖中，基因A A與與a a1 1a a2 2a a3 3之間之間的關(guān)系，不能表現(xiàn)的是的關(guān)系，不能表現(xiàn)的是302 2、若某基因原為、若某基因原為303303對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，相鄰對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，相鄰3

16、3個個 堿基對缺失，它合成的蛋白質(zhì)分子與原來基因合成堿基對缺失，它合成的蛋白質(zhì)分子與原來基因合成 的蛋白質(zhì)分子相比較，差異可能為的蛋白質(zhì)分子相比較，差異可能為A A只相差一個氨基酸，其他順序不變只相差一個氨基酸，其他順序不變B B長度相差一個氨基酸外，氨基酸順序有改變長度相差一個氨基酸外，氨基酸順序有改變C C長度不變，但順序改變長度不變，但順序改變D DA A、B B都有可能都有可能31“一母生九仔，連母十個樣一母生九仔，連母十個樣”這種差異怎這種差異怎么造成的？么造成的？二、基因重組二、基因重組32在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同形狀的基因的重新

17、組合。形狀的基因的重新組合。（一）基因重組的概念（一）基因重組的概念方式方式、非同源染色體上的非等位基因自由組合、非同源染色體上的非等位基因自由組合2 2、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換33減數(shù)第一次分裂后期減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合非同源染色體上的非等位基因自由組合AabBAaBbAb和和aBAB和和ab（二）基因重組發(fā)生時期（二）基因重組發(fā)生時期34AaAaBbAabBAaBb353 3、兩個親本的遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組、兩個親本的遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類型就越多。的類型就越多。（三）基因重組的特點（三

18、）基因重組的特點1、變異概率高，幾乎、變異概率高，幾乎100%2、只有通過有性生殖過程才能實現(xiàn)的。、只有通過有性生殖過程才能實現(xiàn)的。 36意義意義 基因重組中有無新的基因產(chǎn)生？基因重組中有無新的基因產(chǎn)生？ 有無新的基因型和表現(xiàn)型形成？有無新的基因型和表現(xiàn)型形成？是是生物變異生物變異的來源之一，的來源之一，是是生物多樣性生物多樣性的來源之一，的來源之一，對對生物的進化生物的進化具有重要的意義。具有重要的意義。思考思考（四）基因重組的意義（四）基因重組的意義37基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)結(jié)果結(jié)果發(fā)生時發(fā)生時間及原間及原因因條件條件意義意義發(fā)生可發(fā)生可能能基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變?；虻?/p>

19、分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。不同基因的重新組合。不同基因的重新組合。細胞分裂間期細胞分裂間期由于外界理化因素或自身生理因由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對的替換、缺失或素引起的堿基對的替換、缺失或增添增添減數(shù)第一次分裂前期的四分體時期的交減數(shù)第一次分裂前期的四分體時期的交叉互換；叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合。的非等位基因自由組合。外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。部因素的相互作用。有性生殖過程中進行減數(shù)分裂形成生殖有性生殖過程中進行減數(shù)分裂形成生殖細胞。細胞。新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的新基因產(chǎn)生的

20、途徑，是生物變異的根本來源根本來源, ,是生物進化的原始材料。是生物進化的原始材料。是生物變異的重要來源，是形成生物多樣性是生物變異的重要來源，是形成生物多樣性的重要原因，對生物的進化也具有重要的意的重要原因，對生物的進化也具有重要的意義義突變頻率低，但普遍存在突變頻率低，但普遍存在有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新性狀。產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新性狀。不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合。不同性狀重新組合。38不同生物的可遺傳變異來源：不同生物的可遺傳變異來源：病病 毒毒基因突變基因突變原核生物原核生物基因突變基因突變真

21、核生物真核生物基因突變、基因重組、染基因突變、基因重組、染色體變異色體變異思維拓展思維拓展39資料；鐮刀型細胞貧血癥患者對瘧疾具有較強的資料；鐮刀型細胞貧血癥患者對瘧疾具有較強的抵抗力，這說明，在易患瘧疾的地區(qū)，鐮刀型細抵抗力，這說明，在易患瘧疾的地區(qū)，鐮刀型細胞的突變具有有利于當?shù)厝松娴囊环矫?。雖然胞的突變具有有利于當?shù)厝松娴囊环矫?。雖然這個突變體的純合體對生存不利，但其雜合體卻這個突變體的純合體對生存不利，但其雜合體卻有利于當?shù)厝说纳妗Ｓ欣诋數(shù)厝说纳妗?0再見再見41課課 堂堂 練練 習習D1.下列現(xiàn)象中屬于可遺傳的變異的是（下列現(xiàn)象中屬于可遺傳的變異的是（）A、玉米由于水肥充足而長得穗大粒足、玉米由于水肥充足而長得穗大粒足B、人由于曬太陽皮膚變黑、人由于曬太陽皮膚變黑C、無籽番茄沒有種子、無籽番茄沒有種子D、人類的色盲病、人類的色盲病423.下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是( )A. 自然條件下，一種生物的突變率是很低的自然條件下，一種生物的突變率是很低的B. 生物所發(fā)生的基因突變一般都是有利的生物所發(fā)生的基因突變一般都是有利的C. 基因突變在自然界的中廣泛存在基因突變在自然界的中廣泛存在D. 基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物