基因突變與基因重組

基因突變與基因重組第一節(jié)基因突變和基因重組第五章基因突變及其他變異三位同學(xué)在抄寫英語(yǔ)句子“THECATSATONTHEMAT(貓坐在草席上)”時(shí)，分別抄成了以下的句子：THEKATSATONTHEMATTHEHATSATONTHEMAT與原來(lái)的句子相比較，意思發(fā)生了什么變化呢？假如在DNA分子的復(fù)制過(guò)程中，發(fā)生了類似的錯(cuò)誤，DNA分子所攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？這樣的變化可能對(duì)生物體產(chǎn)生什么影響？問(wèn)題探討DNA分子攜帶的遺傳信息可能發(fā)生改變。但由于密碼的簡(jiǎn)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(wú)害也無(wú)利。生物界中的變異現(xiàn)象什么叫“生物的變異”？生物的親代和子代之間以及子代個(gè)體之間性狀的差異性。思考:上述甘藍(lán)品種的引種過(guò)程中，有沒(méi)有變異現(xiàn)象的發(fā)生？這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?不能。這種變異是環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變。甘藍(lán)3.5kg7kg拉薩3.5kg北京資料1：在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的有3.5KG，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時(shí)間長(zhǎng)、光照強(qiáng)，葉球可重達(dá)7KG左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5KG。紅花的后代變了藍(lán)紫色上述變異性狀的后代為何仍然是藍(lán)紫色花呢？遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變藍(lán)紫色花的后代仍是藍(lán)紫色資料2:倒掛金鐘生物的變異

不可遺傳的變異：環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變基因突變基因重組染色體變異可遺傳的變異：表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境一、基因突變（一）、基因突變的實(shí)例—鐮刀型細(xì)胞貧血癥正常紅細(xì)胞鐮刀型貧血癥資料：1910年，一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)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(xì)胞貧血癥。這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。直接原因：正常血紅蛋白第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代。[探究]正常血紅蛋白究竟出了什么問(wèn)題？纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴氨酸纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—賴氨酸12345678（正常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）任何蛋白質(zhì)都是在基因的控制下合成的，造成血紅蛋白分子中的氨基酸種類改變的根本原因是什么呢？我們必須回到血紅蛋白基因結(jié)構(gòu)上去探究根本原因兩面凹的圓餅狀性狀谷氨酸……CTTGAA…………DNA正常蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)……纈氨酸異常蛋白質(zhì)鐮刀型CATGTA…………直接原因

鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于

引起的一種遺傳病。DNA分子中堿基對(duì)替換，導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)改變病因：GAAmRNAGUA替換ATTA谷氨酸→纈氨酸替換增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGCGGCG

ATTACCGCGGCG

ATTAATACCGCTGGCG

DNA片段堿基對(duì)的增添、缺失或替換，改變了基因的結(jié)構(gòu)。ATCCGCTAGGCG

CCGCGGCG

[探究]DNA分子中的堿基對(duì)有哪幾種變化，從而導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變？（二）、基因突變的概念：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，叫基因突變探究：基因突變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變，即導(dǎo)致生物的性狀改變嗎？DNAAUCCGC···

AACCG

C···

異亮氨酸精氨酸天冬氨酸mRNAATCCGC···

TAGGC

G···正常TTGGC

G···AACCGC···

堿基對(duì)替換精氨酸結(jié)論：蛋白質(zhì)中的氨基酸改變，性狀改變DNAAUCCGC···

AUUCGC···

異亮氨酸精氨酸異亮氨酸mRNAATCCGC···

TAGGC

G···正常TAAGC

G···ATTCGC···

堿基對(duì)替換精氨酸結(jié)論：蛋白質(zhì)中的氨基酸不變，性狀不變DNAAUCCGC···

ACCG

C···

蘇氨酸丙氨酸mRNAATCCGC···

TAGGCG···正常異亮氨酸精氨酸堿基對(duì)缺失ACCGC···

TGGCG···結(jié)論：蛋白質(zhì)中的氨基酸改變，性狀改變ATACCGC···

TAGGC

G···TATGGCG···DNAATCCGC···

AUCCGC···

AUACCG

C···

mRNA正常堿基對(duì)增添異亮氨酸精氨酸異亮氨酸脯氨酸結(jié)論：蛋白質(zhì)中的氨基酸改變，性狀改變②顯性純合子突變成雜合子（AA→Aa）基因突變不一定引起生物性狀的改變，因?yàn)椋孩僖环N氨基酸可能有幾種密碼子（密碼的簡(jiǎn)并性）堿基對(duì)的替換思考：

1、基因突變的三種方式哪一種對(duì)生物性狀的影響最??？鞏固練習(xí)1．(08上海高考)下列大腸桿菌某基因的堿基序列的變化，對(duì)其所控制合成的多肽的氨基酸序列影響最大的是（不考慮終止密碼子）

A．第6位的C被替換為T B．第9位與第10位之間插入1個(gè)TC．第100、101、102位被替換為TTT D．第103至105位被替換為1個(gè)TB2、(選擇填空)某生物發(fā)生了基因突變后,

基因結(jié)構(gòu)

；基因數(shù)量

；性狀

.

(一定不變;一定改變;可能改變)3、血紅蛋白基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈上的CTT變成CAT,則結(jié)果谷氨酸變成了纈氨酸,那如果CTT突變成了CTC，其結(jié)果如何？

一定改變一定不變可能改變性狀不變，因?yàn)镃TT轉(zhuǎn)錄出的密碼子GAA和CTC轉(zhuǎn)錄出的密碼子GAG都決定谷氨酸產(chǎn)生新的等位基因（三）、基因突變的結(jié)果基因突變是染色體的某一位點(diǎn)上基因的改變,使一個(gè)基因變成它的等位基因（A→a或a→A）,不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量，只改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且通常會(huì)引起一定的表現(xiàn)型的變化.思考：突變后的基因會(huì)遺傳給后代嗎？有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂間期體細(xì)胞可以發(fā)生基因突變生殖細(xì)胞中也可以發(fā)生基因突變（一般不能傳給后代）（可以通過(guò)受精作用直接傳給后代）DNA的復(fù)制時(shí)分裂間期體細(xì)胞發(fā)生的基因突變可以傳給后代嗎？生殖細(xì)胞發(fā)生的基因突變可以傳給后代嗎？（四）、基因突變發(fā)生的時(shí)間人體某些體細(xì)胞的基因（原癌基因和抑癌基因）突變，有可能發(fā)展成癌細(xì)胞。（五）、基因突變的原因自發(fā)突變：自然條件下DNA偶爾復(fù)制錯(cuò)誤例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。誘發(fā)突變：物理因素化學(xué)因素生物因素提高突變頻率X射線、激光等亞硝酸、堿基類似物等病毒、某些細(xì)菌等夏季涂抹防曬霜青少年少上網(wǎng)，少用手機(jī)不喝反復(fù)燒開(kāi)的水（含亞硝酸鹽）物理因素物理因素化學(xué)因素少吃燒烤和油炸食品化學(xué)因素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(xì)胞癌變？接種乙肝疫苗生物因素細(xì)菌無(wú)抗藥性——抗藥性棉花正常枝——短果枝果蠅紅眼——白眼長(zhǎng)翅——?dú)埑峒银澯鹈咨壹t色人正常色覺(jué)——色盲正常膚色——白化病常見(jiàn)突變性狀：1、在生物界普遍存在（普遍性)玉米白化苗人類多指短腿安康羊（中）（六）、基因突變的特點(diǎn)開(kāi)花結(jié)果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵1、基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？任何時(shí)期，任何部位2、在生物體內(nèi)隨機(jī)發(fā)生(隨機(jī)性)思考①②③④⑤基因突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因2×10－６果蠅的白眼基因4×10－5果蠅的褐眼基因3×10－5玉米的皺縮基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人類色盲基因3×10－5小資料3、突變頻率低（低頻性）白化苗4、大多數(shù)突變是有害的（多害少利性）白化病

任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境已取得了高度的協(xié)調(diào)。故突變形成的新性狀往往對(duì)生物生存不利突變性狀的有害性和有利性取決于是否適應(yīng)環(huán)境有利突變：植物的抗病性突變、耐旱性突變、微生物的抗藥性突變？白化病有害的基因突變畸形的雛鴨人類的多指人類的并指鐮刀形紅細(xì)胞高產(chǎn)大豆高產(chǎn)青霉菌株有利的基因突變有利的基因突變5、基因突變是不定向的（不定向性）經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子經(jīng)誘變處理的黑色家鼠產(chǎn)生的子代顯性突變隱性突變

基因突變有何特點(diǎn)？在生物界普遍存在(普遍性)在生物體內(nèi)隨機(jī)發(fā)生(隨機(jī)性)突變率低(低頻性)大多數(shù)突變是有害的(多害少利性)基因突變是不定向的(不定向性)基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源,為生物進(jìn)化提供了原始材料.（七）、基因突變的意義1、(08廣東高考)有關(guān)基因突變的敘述，正確的是()

A．不同基因突變的頻率是相同的B．基因突變的方向是由環(huán)境決定的C．一個(gè)基因可以向多個(gè)方向突變D．細(xì)胞分裂的中期不發(fā)生基因突變C2、(08廣東生物)如果一個(gè)基因的中部缺失了1個(gè)核苷酸對(duì).可能的后果是（）A．沒(méi)有蛋白質(zhì)產(chǎn)物B．翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止C．所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸D．翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化答案：BCD思考：1、子二代中與親本表現(xiàn)型不同的個(gè)體有

和

?；虬l(fā)生了自由組合綠色圓粒黃色皺粒原因分析？思考：子二代是否發(fā)生了變異?這種變異還是基因突變引起的嗎？有性生殖二、基因重組概念基因重組是通過(guò)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的方式生物體在進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中,控制不同性狀的基因的重新組合.１、非同源染色體上的非等位基因自由組合2、同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉交換3、基因工程非同源染色體上的非等位基因自由組合BaAbaBAb同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換AaAaBbAabBAaBb基因重組能否產(chǎn)生新的基因？

不能?；蛑亟M只是控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型?；蛑亟M能否產(chǎn)生新性狀？不能，只能產(chǎn)生新的性狀組合思考:人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體

1、如果不考慮基因突變和交叉互換，請(qǐng)你計(jì)算,一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體不同的精子？一位母親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的卵細(xì)胞？都為223種2、可能組成的受精卵有多少種不同的染色體組成？246種通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的基因重組,為生物變異提供了極其豐富的來(lái)源.這是形成生物多樣性的重要原因之一,對(duì)于生物進(jìn)化具有十分重要的意義.基因重組意義：比較項(xiàng)目基因突變基因重組本質(zhì)結(jié)果類型時(shí)期意義發(fā)生頻率堿基對(duì)的增添、缺失或替換引起的基因結(jié)構(gòu)的改變控制不同性狀的基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因分裂間期有性生殖過(guò)程自然突變、誘發(fā)突變產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新的基因型生物變異的根本來(lái)源，生物進(jìn)化的原材料生物變異的來(lái)源之一，形成生物多樣性的重要原因突變頻率低，但在生物界普遍存在有性生殖中非常普遍基因突變和基因重組自由組合、交叉互換基因突變和基因重組的區(qū)別?1．基因突變：基因_______改變，它_____產(chǎn)生新的基因發(fā)生時(shí)期：________________________特點(diǎn)：①普遍性②隨機(jī)性、③不定向性④突變率低⑤多害少利性

2．基因重組：控制不同性狀的基因_________，____產(chǎn)生新基因，可形成新的________。發(fā)生時(shí)期：___________________特點(diǎn)：__________結(jié)構(gòu)能細(xì)胞分裂間期（DNA復(fù)制時(shí)）重新組合不基因型有性生殖過(guò)程中(減數(shù)分裂)非常豐富1．（08寧夏）以下有關(guān)基因重組的敘述，錯(cuò)誤的是（）

A．非同源染色體的自由組合能導(dǎo)致基因重組

B．非姐妹染色單體的交換可引起基因重組

C．純合體自交因基因重組導(dǎo)致子代性狀分離

D．同胞兄妹間的遺傳差異與父母基因重組有關(guān)Ｃ

2、(江蘇生物)基因突變是生物變異的根本來(lái)源。下列關(guān)于基因突變特點(diǎn)的說(shuō)法正確的是A．無(wú)論是低等還是高等生物都可能發(fā)生突變

B．生物在個(gè)體發(fā)育的特定時(shí)期才可發(fā)生突變C．突變只能定向形成新的等位基因

D．突變對(duì)生物的生存往往是有利的答案：A4、(廣東生物)離體培養(yǎng)的小腸絨毛上皮細(xì)胞，經(jīng)紫外線誘變處理后，對(duì)甘氨酸的吸收功能喪失，且這種特性在細(xì)胞多次分裂后仍能保持。下列分析中，錯(cuò)誤的是A．細(xì)胞對(duì)氨基酸的需求發(fā)生變化B．細(xì)胞膜上的載體蛋白缺失或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化C．細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致通透性降低D．誘變處理破壞了細(xì)胞中催化ATP合成的相關(guān)酶系3、(廣東生物)太空育種是指利用太空綜合因素如強(qiáng)輻射、微重力等，誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異，然后進(jìn)行培育的一種育種方法。下列說(shuō)法正確的是A．太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的B．太空育種產(chǎn)生的性狀是定向的C．太空育種培育的植物是地球上原本不存在的D．太空育種與其他誘變方法在本質(zhì)上是一樣的DACD5、(廣東理基)39．某人體檢結(jié)果顯示，其紅細(xì)胞有的是正常的圓餅狀，有的是彎曲的鐮刀型。出現(xiàn)鐮刀型紅細(xì)胞的直接原因是A．環(huán)境影響 B．細(xì)胞分化C．細(xì)胞凋亡 D．蛋白質(zhì)差異答案：D6.一種植物在正常情況下只開(kāi)紅花，但偶然會(huì)出現(xiàn)一朵白花，如果將白花種子種下去，它的后代全部開(kāi)白花，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是(）A.自然雜交B.自然選擇C.基因突變D.基因重組7.進(jìn)行有性生殖的生物其親子代之間總是存在著一定的差異的主要原因是（）A.基因重組B.基因突變C.染色體變異D.生活條件改變8．在一塊馬鈴薯甲蟲成災(zāi)的地里，噴了一種新的農(nóng)藥后，約98％的甲蟲死了，約2％的甲蟲生存下來(lái)，生存下來(lái)的原因是（

）A．有基因突變產(chǎn)生的抗藥性個(gè)體存在

B．以前曾噴過(guò)某種農(nóng)藥，對(duì)農(nóng)藥有抵抗力C．約有2％的甲蟲未吃到