第五章第一節(jié)基因突變和基因重組

龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會(huì)打洞，這闡明生物具有____的景象。遺傳一母生九仔，連母十個(gè)樣，這說(shuō)明生物具有______的景象。變異生物界中的變異景象什么叫“生物的變異〞？生物體親代與子代之間以及子代個(gè)體之間性狀的差別性。變異能否遺傳？想一想：上述甘藍(lán)種類的引種過(guò)程中，有沒(méi)有變異景象的發(fā)生？這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?分析：是環(huán)境要素引起的，本身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改動(dòng)。甘藍(lán)3.5kg7kg拉薩3.5kg北京資料：在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)種類，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，葉球又只需3.5KG。紅花的后代變成了藍(lán)紫色上述變異性狀的后代為何依然是藍(lán)紫色花呢？遺傳物質(zhì)發(fā)生了改動(dòng)。藍(lán)紫色花的后代仍是藍(lán)紫色表現(xiàn)型基因型環(huán)境〔不可遺傳的變異〕誘因〔改動(dòng)〕〔改動(dòng)〕〔改動(dòng)〕判別：僅環(huán)境要素引起的變異一定不能遺傳?；蛑亟M染色體變異基因突變〔遺傳物質(zhì)未發(fā)生改動(dòng)〕〔遺傳物質(zhì)改動(dòng)〕〔可遺傳的變異〕變異的類型遺傳的變異：不遺傳的變異：基因突變?nèi)旧w變異基因重組僅僅由環(huán)境不同引起，遺傳物質(zhì)沒(méi)有改動(dòng)，不能進(jìn)一步遺傳給后代。由于生殖細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生了改動(dòng)，其后代將承繼這種改動(dòng)生物變異的類型pyez可遺傳變異的三個(gè)來(lái)源第五章基因突變及其其他變異第1節(jié)基因突變和基因重組三位同窗在謄寫(xiě)英語(yǔ)句子“THECATSATONTHEMAT(貓坐在草席上)〞時(shí)，分別抄成了以下的句子：THEKATSATONTHEMATTHECATONTHEMATTHEFATCATSATONTHEMAT與原來(lái)的句子相比較，意思發(fā)生了什么變化呢？假設(shè)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？這樣的變化能夠?qū)ι矬w產(chǎn)生什么影響？問(wèn)題討論DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改動(dòng)。但由于遺傳密碼的簡(jiǎn)并性，DNA編碼的氨基酸不一定改動(dòng)。假設(shè)氨基酸發(fā)生了改動(dòng)，生物體的性狀能夠發(fā)生改動(dòng)。改動(dòng)的性狀對(duì)生物體的生存能夠有害，能夠有利，也有能夠既無(wú)害也無(wú)利。我?guī)洿?！哼…一、基因突變鐮刀型?xì)胞貧血癥〔一〕基因突變的實(shí)例資料：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)胞變生長(zhǎng)鐮刀型。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的景象，引起嚴(yán)重貧血而呵斥死亡。正常血紅蛋白第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代。[探求]正常血紅蛋白終究出了什么問(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〕CTTGAA谷氨酸纈氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白質(zhì)正常異常GUACATGTA突變GAA_____緣由鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由引起的一種遺傳病。病因：DNA分子中堿基對(duì)交換根本[探求]第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代的根本緣由是什么？ATTA交換直接緣由決議谷氨酸→纈氨酸交換增添缺失ATCCGCTAGGCGCCGCGGCGATTACCGCGGCGATTAATACCGCTGGCGDNA片段堿基對(duì)的增添、缺失或交換，改動(dòng)了基因的構(gòu)造。ATCCGCTAGGCGCCGCGGCG[探求]DNA分子中的堿基對(duì)有哪幾種變化，從而導(dǎo)致基因構(gòu)造的改動(dòng)？1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的____、____和_____，而引起的________的改動(dòng)。增添缺失交換基因構(gòu)造〔二〕基因突變的概念基因突變假設(shè)發(fā)生在配子中〔減數(shù)分裂時(shí)產(chǎn)生〕將遵照遺傳規(guī)律傳送給后代。假設(shè)發(fā)生在體細(xì)胞〔有絲分裂〕，普通不能遺傳。有些植物體細(xì)胞發(fā)生基因突變，可以經(jīng)過(guò)無(wú)性繁衍傳送。人體某些體細(xì)胞的基因〔原癌基因和抑癌基因〕突變，有能夠開(kāi)展成癌細(xì)胞。思索：3、突變后的基因會(huì)遺傳給后代么？〔三〕基因突變的緣由〔內(nèi)因〕：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。物理要素化學(xué)要素生物要素提高突變頻率X射線、激光等亞硝酸、堿基類似物等病毒、某些細(xì)菌等〔外因〕：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〕物理要素物理要素化學(xué)要素少吃燒烤和油炸食品化學(xué)要素分析以下情況是減少哪種要素誘發(fā)基因突變的能夠，從而防止細(xì)胞癌變？接種乙肝疫苗生物要素想一想:基因突變普通會(huì)發(fā)生在什么時(shí)侯呢？有絲分裂的間期減數(shù)第一次分裂間期DNA復(fù)制時(shí)期〔四〕基因突變的時(shí)間遺傳信息改動(dòng)DNADNA過(guò)失內(nèi)因：堿基變化外因：物理要素化學(xué)要素生物要素脫氧核苷酸種類、數(shù)量、陳列順序改動(dòng)堿基對(duì)的交換、增添、缺失基因構(gòu)造發(fā)生改動(dòng)產(chǎn)生等位基因〔A1a1、a2……〕復(fù)制引起基因突變的類型1、按來(lái)源分自然突變與誘發(fā)突變

2、按突變后對(duì)生物個(gè)體的影響分為有利突變與有害突變，對(duì)生物體而言，多數(shù)為有害突變。3、按表現(xiàn)條件分顯性突變和隱性突變

pyezAAAaAaaaaA一個(gè)基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因基因突變〔五〕基因突變的特點(diǎn)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：一、在生物界普遍存在—普遍性玉米白化苗人類多指[探求]基因突變有何特點(diǎn)？短腿安康羊〔中〕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)期二、在生物個(gè)體發(fā)育的如何時(shí)期發(fā)生—隨機(jī)性①②③④⑤花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變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小資料三、突變率低—低頻性自然形狀下，基因突變的頻率是很低的。白化苗四、大多數(shù)突變是有害的—多害性白化病為什么呢？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)境獲得了高度的協(xié)調(diào)。基因突變中，有利突變多，還是有害突變多？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經(jīng)誘變處置的紫色種子產(chǎn)生的子代種子基因突變還有何特點(diǎn)？如老鼠灰毛基因A+突變AY(黃毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黃老鼠五、基因突變是不定向的—不定向性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,是生物進(jìn)化的原始資料.〔六〕基因突變的意義指基因構(gòu)造的改動(dòng)，包括DNA中堿基對(duì)的增添、缺失和改動(dòng)。⒈概念：普遍性隨機(jī)性低頻率性多害性不定向性3.特點(diǎn)：2.緣由：4.意義：新基因產(chǎn)生的途徑生物變異的根本來(lái)源為生物進(jìn)化提供原始資料基因突變回想〔1〕外因〔2〕內(nèi)因pyez原理：基因突變方法：優(yōu)點(diǎn)：缺陷：運(yùn)用:太空辣椒的培育、青霉菌的選育等利用物理要素〔如x射線，γ射線、紫外線，激光等〕或化學(xué)要素〔如亞硝酸、硫酸二乙酯等〕處置生物，使生物發(fā)生基因突變。七、人工誘變?cè)谟N上的運(yùn)用①提高突變率，縮短育種周期②大幅度改良某些性狀①勝利率低,有利個(gè)體往往不多②需大量處置資料pyez拓展視野：太空育種利用太空中的高真空、微重力、強(qiáng)輻射等的作用，來(lái)誘導(dǎo)基因突變而培育新種類的誘變育種方法。pyez這種太空南瓜王最大能長(zhǎng)到200多公斤，在生長(zhǎng)繁衍期頂峰時(shí)，南瓜每天能增大5公斤。pyez醫(yī)藥工業(yè)運(yùn)用的青霉素就是利用普通青霉菌，經(jīng)過(guò)X射線的照射，產(chǎn)生的有利突變型。還有醫(yī)學(xué)上運(yùn)用的其他抗菌素如鏈霉素、地霉素、金霉素等，經(jīng)輻射處置的突變系，比原始品系抗菌素產(chǎn)量增長(zhǎng)幾十倍到幾百倍，促進(jìn)和提高了抗菌素的消費(fèi)。誘變育種的運(yùn)用“一母生九仔，連母十個(gè)樣〞，這種個(gè)體的差別，主要是什么緣由產(chǎn)生的?基因重組pyez批判性思想有人以為，自然條件下基因突變率很多低，而且大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的，因此，它不能夠?yàn)樯镞M(jìn)化提供原資料。他以為這樣的看法正確嗎？為什么？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(lái)看，在漫長(zhǎng)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)生物的進(jìn)化有重要意義。因此，基因突變可以為生物進(jìn)化提供原資料?！睵82〕DNA···AUCCGC······AUUCGC···異亮氨酸精氨酸異亮氨酸mRNA···ATCCGC······TAGGCG···正常···TAAGCG······ATTCGC···堿基對(duì)交換精氨酸[探求]堿基對(duì)改動(dòng)一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的構(gòu)造改動(dòng)嗎？···ATCCGC······TAGGCG···正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸···AUCCGC···異亮氨酸精氨酸···ACCGC···蘇氨酸丙氨酸②①①②···ACCGC······TGGCG···堿基對(duì)缺失1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的____、____和_____，而引起的________的改動(dòng)。增添缺失交換基因構(gòu)造〔二〕基因突變的概念思索：

1、哪一種基因突變對(duì)生物性狀的影響最?。繅A基對(duì)的交換2、基因突變不改動(dòng)生物性狀的緣由有哪些？①一種氨基酸能夠有幾種密碼子②顯性純合子突變成雜合子〔AA→Aa〕〔五〕基因突變的運(yùn)用人工誘變育種原理:運(yùn)用物理要素或化學(xué)要素提高突變率,誘發(fā)基因突變,獲得優(yōu)良種類.實(shí)例:“黑農(nóng)五號(hào)〞大豆、高產(chǎn)青霉菌株太空椒、太空南瓜

優(yōu)點(diǎn)：提高突變率，縮短育種年限，大幅度改良性狀，為人類選育出優(yōu)良的生物種類缺陷：有利變異少，要處置大量的實(shí)驗(yàn)資料，具有盲目性“一母生九仔，連母十個(gè)樣〞這種差別怎樣呵斥的？二、基因重組子二代為什么會(huì)出現(xiàn)新的表現(xiàn)型呢？基因重組：是指生物體在進(jìn)展有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因重新組合的過(guò)程。1、概念為什么控制不同性狀的基因會(huì)重新組合呢？2類型:①基因的自在組合:非同源染色體上的非等位基因的組合.②基因的互換:同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生部分互換.減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自在組合AabBAaBbAb和aBAB和ab〔二〕基因重組發(fā)生時(shí)期AaAaBbAabBAaBb減數(shù)第一次分裂前期〔四分體時(shí)期〕同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換2類型:①基因的自在組合:非同源染色體上的非等位基因的組合.②基因的互換:同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生部分互換.③重組DNA技術(shù)：通俗的說(shuō)，就是按照人們的志愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，在生物體外重組，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的性狀。3、兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類型就越多。3.基因重組的特點(diǎn)1、變異概率高，幾乎100%2、只需經(jīng)過(guò)有性生殖過(guò)程才干實(shí)現(xiàn)的。意義基因重組中有無(wú)新的基因產(chǎn)生？

有無(wú)新的基因型和表現(xiàn)型構(gòu)成？是生物變異的來(lái)源之一，是生物多樣性的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。思索4.基因重組的意義4、在育種上的運(yùn)用：雜交育種原理：基因重組方法：優(yōu)點(diǎn)：使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上，即“集優(yōu)〞,能產(chǎn)生新的基因型。缺陷：育種所需時(shí)間較長(zhǎng)〔自交選擇需五--六代,甚至十幾代)。舉例：用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥雜交→自交→選優(yōu)自交pyez小麥高稈〔D〕對(duì)矮稈〔d〕為顯性，抗銹病〔T〕對(duì)不抗銹病〔t〕為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥〔DDTT〕和矮稈不抗銹病的小麥〔ddtt〕，假設(shè)他是育種任務(wù)者，怎樣才干得到矮稈抗病的優(yōu)良種類〔ddTT〕？例如：以下是雜交的育種參考方案：Ｐ高抗矮不抗Ｆ１高抗Ｆ２DDTTddttDdTtddTt高抗高不抗矮抗矮不抗ddTT雜交自交選優(yōu)自交F3選優(yōu)思索：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的植物種類普通需求幾代？延續(xù)自交，直至不出現(xiàn)性狀分別為止。5-6代4、在育種上的運(yùn)用：雜交育種原理：基因重組方法：優(yōu)點(diǎn)：使位于不同個(gè)體上的多個(gè)優(yōu)良性狀集中于一個(gè)個(gè)體上，即“集優(yōu)〞,能產(chǎn)生新的基因型。缺陷：育種所需時(shí)間較長(zhǎng)〔自交選擇需五--六代,甚至十幾代)。舉例：用純種高稈抗病小麥與純種矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥雜交→自交→選優(yōu)自交pyez試一試：動(dòng)物的雜交育種方法假設(shè)現(xiàn)有長(zhǎng)毛立耳貓〔BBEE〕和短毛折耳貓〔bbee〕，他能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長(zhǎng)毛折耳貓〔BBee〕？寫(xiě)出育種方案〔圖解〕長(zhǎng)毛折耳貓短毛折耳貓長(zhǎng)毛立耳貓長(zhǎng)毛立耳短毛折耳BBEEbbee長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)毛立耳BbEe長(zhǎng)立長(zhǎng)折短立短折BbeeBBeeBBeeBbeebbeebbee長(zhǎng)折短折長(zhǎng)折長(zhǎng)折短折雜交F1間交配選優(yōu)測(cè)交ＰＦ１Ｆ２F3長(zhǎng)折短折思索：要培育出一個(gè)能穩(wěn)定遺傳的動(dòng)物種類普通需求幾代？3代1、生物變異的根本來(lái)源是A．基因重組B．染色體數(shù)目變異C．染色體構(gòu)造變異D．基因突變2、基因重組發(fā)生在A．減數(shù)分裂構(gòu)成配子的過(guò)程中B．受精作用構(gòu)成受精卵的過(guò)程中C．有絲分裂構(gòu)成子細(xì)胞的過(guò)程中D．經(jīng)過(guò)嫁接，砧木和接穗愈合的過(guò)程中課堂穩(wěn)定DApyez基因突變基因重組本質(zhì)結(jié)果發(fā)生時(shí)間及原因條件意義發(fā)生可能基因的分子構(gòu)造發(fā)生改動(dòng)不同基因的重新組合細(xì)胞分裂間期由于外界理化要素或本身生理要素引起的堿基對(duì)的交換、缺失或增添減數(shù)第一次分裂前期的四分體時(shí)期的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自在組合外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部要素的相互作用。有性生殖過(guò)程中進(jìn)展減數(shù)分裂構(gòu)成生殖細(xì)胞。新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源,是生物進(jìn)化的原始資料是生物變異的重要來(lái)源，是構(gòu)成生物多樣性的重要緣由，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要的意義突變頻率低，但普遍存在有性生殖中非常普遍產(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，使不同性狀重新組合不同生物的可遺傳變異來(lái)源：病毒——基因突變?cè)松铩?/p>