生物必修二第五章第一節(jié)基因突變和基因重組

1、龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞，這說明生物具有打洞，這說明生物具有_的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。遺傳遺傳一母生九仔，連母十個樣，這說一母生九仔，連母十個樣，這說明生物具有明生物具有_的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。變異變異生物界中的變異現(xiàn)象生物界中的變異現(xiàn)象什么叫什么叫“生物的變異生物的變異”？變異能否遺傳？變異能否遺傳？想一想：上述甘藍品種的引種過程中，有沒有變想一想：上述甘藍品種的引種過程中，有沒有變異現(xiàn)象的發(fā)生？異現(xiàn)象的發(fā)生？這種變異性狀這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么能遺傳給子代嗎？為什么?分析：分析：是環(huán)境因素引起的是環(huán)境因素引起的 ，自身的遺傳物質沒有，自身的遺傳物質沒有改變。

2、改變。甘藍甘藍3.5kg3.5kg7kg7kg拉薩拉薩3.5kg3.5kg北京北京資料：在北京培育的優(yōu)質甘藍品種，葉球最大的有資料：在北京培育的優(yōu)質甘藍品種，葉球最大的有3.5KG，當引種，當引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時間長、光照強，葉球可重達到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時間長、光照強，葉球可重達7KG左右。但再引回北京后，葉球又只有左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5KG。紅花的后代變成了藍紫紅花的后代變成了藍紫色色上述變異性狀的后代上述變異性狀的后代為何仍然是藍紫色花呢？為何仍然是藍紫色花呢？遺傳物質發(fā)生了改變。遺傳物質發(fā)生了改變。藍紫色花的后代仍是藍紫色藍紫色花的后代仍是藍紫

3、色表現(xiàn)型表現(xiàn)型基因型基因型環(huán)境環(huán)境（不可遺傳的變異）（不可遺傳的變異）誘因誘因（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）判斷：判斷：僅環(huán)境因素引起的變異僅環(huán)境因素引起的變異一定不能一定不能遺傳。遺傳?；蛑亟M基因重組染色體變異染色體變異基因突變基因突變（遺傳物質未發(fā)生改變）（遺傳物質未發(fā)生改變）（遺傳物質改變）（遺傳物質改變）（可遺傳的變異）（可遺傳的變異）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三位同學在抄寫英語句子三位同學在抄寫英語句子“THE CAT SAT ON THE MAT (貓坐在草席貓坐在草席上上) ”時，分別抄成

4、了以下的句子：時，分別抄成了以下的句子：THE KAT SAT ON THE MATTHE CAT ON THE MATTHE FAT CAT SAT ON THE MAT 與原來的句子相比較，意思發(fā)生了與原來的句子相比較，意思發(fā)生了什么變化呢？什么變化呢？ 假如在假如在DNA分子的復制過程中，發(fā)分子的復制過程中，發(fā)生了類似的錯誤，生了類似的錯誤，DNA分子所攜帶分子所攜帶的遺傳信息將會發(fā)生怎樣的變化？的遺傳信息將會發(fā)生怎樣的變化？這樣的變化可能對生物體產(chǎn)生什么這樣的變化可能對生物體產(chǎn)生什么影響？影響？問題探討問題探討 DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。但由于改變。但

5、由于遺傳密碼的簡并性遺傳密碼的簡并性，DNA編碼的氨基酸不一定改變。如果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。改變的性狀對生物體的能發(fā)生改變。改變的性狀對生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能生存可能有害，可能有利，也有可能既無害也無利。既無害也無利。 我?guī)浳規(guī)洿?！呆！哼哼一、基因突變一、基因突?鐮刀型細胞貧血癥鐮刀型細胞貧血癥（一）基因突變的實例（一）基因突變的實例 資料：資料：1910年，一個黑人青年到醫(yī)院看病，檢年，一個黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患的是當時人們尚未認識的一種特殊查發(fā)現(xiàn)他患的是當時人們尚未認識的一種特

6、殊的貧血癥，他的紅細胞不是正常的圓餅狀，而的貧血癥，他的紅細胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮刀型細胞是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮刀型細胞貧血癥。貧血癥。這種病患者一旦缺氧，紅細胞變成長這種病患者一旦缺氧，紅細胞變成長鐮刀型。病重時，紅細胞受機械損傷而破裂的鐮刀型。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?，F(xiàn)象，引起嚴重貧血而造成死亡。正常血紅蛋白第正常血紅蛋白第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被纈氨酸纈氨酸取代取代。正常血紅蛋白究竟出了什么問題？正常血紅蛋白究竟出了什么問題？纈氨酸纈氨酸組氨酸組氨酸 亮氨酸亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨

7、酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸纈氨酸纈氨酸組氨酸組氨酸 亮氨酸亮氨酸蘇氨酸蘇氨酸脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸1 2 3 4 5 6 7 8（正常血紅蛋白）（正常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）C 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蛋白質正常正常異常異常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 引起的一種遺傳病。引起的一種遺傳病。病因：病因：DNADNA分子中堿基對替換分子中堿基對替換根本根本第第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸

8、被被纈氨酸纈氨酸取代的根本原取代的根本原因是什么因是什么？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替換替換增添增添缺失缺失A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G AT TA C C G C G G C G AT TA AT A C C G C T G G C G DNA片段片段堿基對的堿基對的增添增添、缺缺失失或或替換替換，改變了，改變了基因的基因的結構結構。A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G DNADNA分子中的堿基對有哪幾種變化，從分子中的堿基對有哪幾種變化，從而導致基因

9、結構的改變？而導致基因結構的改變？1 1、概念概念： 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構基因結構（二）基因突變的概念（二）基因突變的概念DNAA U C C G C A U U C G C 異亮氨酸異亮氨酸精氨酸精氨酸異亮氨酸異亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常正常 T A A G C G A T T C G C 堿基對替換堿基對替換精氨酸精氨酸堿基對改變一定會導致蛋白質的結構堿基對改變一定會導致蛋白質的結構改變嗎？改變嗎？ A T C C G C T A G G

10、 C G 正常正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 A U C C G C 異亮氨酸異亮氨酸 精氨酸精氨酸 A C C G C 蘇氨酸蘇氨酸 丙氨酸丙氨酸 A C C G C T G G C G 堿基對缺失堿基對缺失1 1、概念概念： 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構基因結構（二）基因突變的概念（二）基因突變的概念思考：思考：1 1、哪一種基因突變對生物性狀的影響最?。?、哪一種基因突變對生物性狀的影響最??？ 堿基對的替換堿基對的替換2、基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？、基

11、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） 基因突變?nèi)舭l(fā)生在基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子配子中中（減數(shù)分裂減數(shù)分裂時產(chǎn)生時產(chǎn)生）將遵循遺傳規(guī)律將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代傳遞給后代。 若發(fā)生在若發(fā)生在體細胞體細胞（有絲分裂有絲分裂），），一般一般不能遺傳不能遺傳。 有些植物體細胞發(fā)生基因突變，可以有些植物體細胞發(fā)生基因突變，可以通過無性繁殖傳遞。人體某些體細胞的基通過無性繁殖傳遞。人體某些體細胞的基因（原癌基因和抑癌基因）突變，有可能因（原癌基因和抑癌基因）突變，有可能發(fā)展成發(fā)展成癌細胞癌細胞。思考：

12、思考：3、突變后的基因會遺傳給后代么？、突變后的基因會遺傳給后代么？（三）基因突變的原因（三）基因突變的原因自發(fā)突變（內(nèi)因）：自發(fā)突變（內(nèi)因）：自然自然條件下條件下DNADNA偶爾偶爾復制錯誤復制錯誤例如：例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。果蠅的白眼，水稻的矮稈等。物理因素物理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、某些細菌等誘發(fā)突變（外因）：誘發(fā)突變（外因）：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)，少用手機不喝反復燒開的水（含亞硝酸鹽）不喝反復燒開的水（含亞硝

13、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？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想一想想一想: :基因基因突變一般會發(fā)突變一般會發(fā)生在什么時侯生在什么時侯呢？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)第一次分裂間期間期DNA復制復制時期時期（四）基因突變的時間（四）基因突變的時間AA AaAaaaaA一個基因突變后產(chǎn)生的是它的一個基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因等位基因（五）基因突變的結果（五）基

14、因突變的結果 基因突變是染色體的基因突變是染色體的某一位點某一位點上上基因的改變基因的改變, ,使一個基因變成它的使一個基因變成它的等位等位基因基因（Aa或或aA）, ,不改變?nèi)旧w不改變?nèi)旧w上基因的上基因的數(shù)量數(shù)量，只改變，只改變基因的內(nèi)部結基因的內(nèi)部結構構，并且通常會引起一定的表現(xiàn)型的并且通常會引起一定的表現(xiàn)型的變化變化. .遺傳信息改變遺傳信息改變 DNA DNA DNA DNA 差錯差錯 內(nèi)因：內(nèi)因： 堿基變化堿基變化 外因：外因： 物理因素物理因素 化學因素化學因素 生物因素生物因素 脫氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序改變脫氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序改變 堿基對的替換、增添、缺失堿基

15、對的替換、增添、缺失 基因結構發(fā)生改變基因結構發(fā)生改變 產(chǎn)生等位基因產(chǎn)生等位基因（A1 a1A1 a1、a2a2）復制復制 引起引起 （五）基因突變的特點（五）基因突變的特點細菌細菌 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：一、在生物界普遍存在一、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）開花結果開花結果的植株的植

16、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)生在生物個體發(fā)育的什么時期？基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育的什么時期？任何時期任何時期二、在生物二、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)生基因突變小資料小資料三、突變率低三、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。白化苗白化苗四、大多數(shù)突變是有害的四、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？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

17、們 與環(huán)境取得了高度的協(xié)調。與環(huán)境取得了高度的協(xié)調。基因突變中，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？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有利的基因突變有利的基因突變經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子生的子代種子基因突變還有何特點？基因突變還有何特點？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五、五、 基因突變是基因突變是不定向的

18、不定向的不定向性性不定向性性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，是的途徑，是生物變異的生物變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）基因突變的意義（六）基因突變的意義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多低，有人認為，自然條件下基因突變率很多低，而且大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，因而且大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，因此，它不可能為生物進化提供原材料。你認此，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？為這樣的看法正確嗎？為什么？這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生自

19、然突變的頻率是很低的。但是，一個物種自然突變的頻率是很低的。但是，一個物種往往是由許多個體組成的，就整個物種來看，往往是由許多個體組成的，就整個物種來看，在漫長的進化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，在漫長的進化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對生物的進化其中有不少突變是有利突變，對生物的進化有重要意義。因此，基因突變能夠為生物進有重要意義。因此，基因突變能夠為生物進化提供原材料?；峁┰牧?。（P82）（五）基因突變的應用人工誘變育種人工誘變育種 原理原理: :運用物理因素或化學因素提高突變率運用物理因素或化學因素提高突變率, ,誘發(fā)基誘發(fā)基因突變因突變, ,獲得優(yōu)良品種獲得

20、優(yōu)良品種. . 實例實例: “: “黑農(nóng)五號黑農(nóng)五號”大豆、高產(chǎn)青霉菌株大豆、高產(chǎn)青霉菌株 太空椒、太空南瓜太空椒、太空南瓜 優(yōu)點：優(yōu)點：提高突變率，提高突變率，縮短育種縮短育種 年限，大幅度改良性年限，大幅度改良性 狀，為人類選育出優(yōu)良狀，為人類選育出優(yōu)良 的生物品種的生物品種缺點：缺點：有利有利變異少，要處理大變異少，要處理大 量的實驗材料，具有盲量的實驗材料，具有盲 目性目性“一母生九仔，連母十個樣一母生九仔，連母十個樣”這種差這種差異怎么造成的？異怎么造成的？二、基因重組二、基因重組在生物體進行有性生殖的過程中，在生物體進行有性生殖的過程中，控控制不同性狀的基因的重新組合制不同性狀的基

21、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、非同源染色體上的非等位基因基因自由組合自由組合2、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換（部交換（交叉互換交叉互換）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AaAaBbAabBAaBb3 3、兩個親本的遺傳物質差距越大，基、兩個親本的遺傳物質差距越大，基因重組的類型就越多。因重組的類型就越多。（三）基因重組的特點（三）基因重

22、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。 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）基因重組的意義基因的分子結構發(fā)生改基因的分子結構發(fā)生改變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由于外界理化因素或自身生理因素引起

23、的堿基身生理因素引起的堿基對的替換、缺失或增添對的替換、缺失或增添減數(shù)第一次分裂前期減數(shù)第一次分裂前期的四的四分體時期的交叉互換；分體時期的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期減數(shù)第一次分裂后期，非，非同源染色體上的非等位基同源染色體上的非等位基因自由組合因自由組合外界環(huán)境條件的變化和外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。內(nèi)部因素的相互作用。有性生殖過程中進行減數(shù)有性生殖過程中進行減數(shù)分裂形成生殖細胞。分裂形成生殖細胞。新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源的根本來源, ,是生物進化的原始是生物進化的原始材料材料是生物變異的重要來源，是形成生物是生物變異的重要來源，是形成

24、生物多樣性的重要原因，對生物的進化也多樣性的重要原因，對生物的進化也具有重要的意義具有重要的意義突變頻率低，但普遍突變頻率低，但普遍存在存在有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍產(chǎn)生了新基因產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新，出現(xiàn)了新性狀性狀不產(chǎn)生新基因，而是不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的產(chǎn)生新的基因型基因型，使不同性狀重新組合，使不同性狀重新組合不同生物的可遺傳變異來源：不同生物的可遺傳變異來源：病毒病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核生物真核生物基因突變、基因重組、基因突變、基因重組、染色體變異染色體變異思維拓展思維拓展課課 堂堂 練練 習習1. 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2 2、若某基因原為、若某基因原為303303對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，成為對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，成為300300個個 堿基對，它合成的蛋白質分子與原來基因合成的蛋堿基對，它合成的蛋白質分子與原來基因合成的蛋 白質分子相比較，差異可能為白質分子相比較，差