高中生物必修二課件14：5-1 基因突變和基因重組

基因突變和基因重組

現(xiàn)年44歲的本杰明·伊赫格波洛和35歲的安吉拉·伊赫格波洛是一對英籍尼日利亞裔黑人夫婦，他們曾先后生下一兒一女，都是黑皮膚。不久前，安吉拉又生下第三個(gè)孩子，竟是個(gè)金發(fā)碧眼的“白人女嬰”。知識回顧：什么叫基因？基因的分子結(jié)構(gòu)如何？基因與染色體、DNA關(guān)系如何？基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，基因中的脫氧核苷酸排列順序（堿基順序）就代表遺傳信息?；蚝虳NA一樣具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA是染色體的組成成分，染色體是基因的載體，基因在染色體上呈線性排列?；蛐秃捅憩F(xiàn)型的關(guān)系如何？

普通的小麥種子種植在水，肥，光充足的土壤中，結(jié)出的是粒多飽滿的種子，但是再把這些種子種在普通土壤中仍就是普通的種子。甘藍(lán)3.5kg7kg拉薩3.5kg北京在北京培育的優(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、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。變異的類型基因突變基因重組染色體變異不可遺傳變異可遺傳變異表現(xiàn)型基因型+環(huán)境條件不能遺傳的變異（如：曬黑的臉色）（改變）可遺傳的變異（如：色盲）來源基因突變?nèi)旧w變異基因重組誘因（改變）（改變）思考：通過美容手術(shù)，紋成彎彎的柳葉眉，這種柳葉眉能遺傳嗎？科學(xué)史1

1910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(shí)發(fā)現(xiàn)其紅細(xì)不是正常的中央微凹的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之鐮刀型細(xì)胞貧血癥。正常型紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞一、基因突變的實(shí)例科學(xué)史1

1910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(shí)發(fā)現(xiàn)其紅細(xì)不是正常的中央微凹的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之鐮刀型細(xì)胞貧血癥。正常型紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞一、基因突變的實(shí)例正常異?！彼幔劝彼幔劝彼帷彼幔i氨酸－谷氨酸—…

1949年，美國鮑林博士首先意識到，紅細(xì)胞中血紅蛋白分子的異常引起紅細(xì)胞變形。

1956年，英國科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白的肽鏈上，有一處的谷氨酸被纈氨酸取代?？茖W(xué)史2谷氨酸纈氨酸相應(yīng)性狀的改變相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變相應(yīng)氨基酸的改變mRNA分子中的堿基發(fā)生變化DNA分子中的堿基對發(fā)生變化具體變化過程:這種變化可否遺傳?如何遺傳？可以遺傳突變后的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,并將突變基因傳給下一代.相應(yīng)性狀的改變相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變相應(yīng)氨基酸的改變mRNA分子中的堿基發(fā)生變化DNA分子中的堿基對發(fā)生變化具體變化過程:這種變化可否遺傳?如何遺傳？可以遺傳突變后的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,并將突變基因傳給下一代.

基因突變的類型:ATCCGTAGGC缺失（正常）ATTCCGTAAGGCAACCGTTGGC

ACCGTGGC替換增添基因突變DNA分子中，發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失，而引起的基因（內(nèi)部）結(jié)構(gòu)的改變。基因突變DNA分子中，發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失，而引起的基因（內(nèi)部）結(jié)構(gòu)的改變。┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替換實(shí)質(zhì)？（堿基對排列順序即遺傳信息的改變）請思考：1.由于堿基對的改變，是否一定會引起蛋白質(zhì)（性狀）的改變？2.基因突變都會遺傳給后代嗎？若發(fā)生在配子中，可遺傳；若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳；有些植物的體細(xì)胞發(fā)生基因突變，可通過無性繁殖傳遞。3.基因突變發(fā)生的時(shí)間？細(xì)胞分裂的分裂間期。2.基因突變都會遺傳給后代嗎？若發(fā)生在配子中，可遺傳；若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳；有些植物的體細(xì)胞發(fā)生基因突變，可通過無性繁殖傳遞。3.基因突變發(fā)生的時(shí)間？細(xì)胞分裂的分裂間期?？茖W(xué)史3

美國遺傳學(xué)家繆勒（1890－1967）

1927年，繆勒在果蠅實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)X射線照射可人工誘使基因發(fā)生突變，他因此于1946年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這一研究成果導(dǎo)致了輻射遺傳學(xué)的誕生，更重要的是這一發(fā)現(xiàn)有助于深入認(rèn)識生物遺傳進(jìn)化的機(jī)理。1945年，美國向日本投下了兩顆原子彈，造成20多萬人死傷。當(dāng)時(shí)繆勒就指出：原子彈爆炸產(chǎn)生的放射性污染將給幸存居民的后代帶來難以預(yù)料的影響?？娎詹恍已灾辛恕Ｔ趹?zhàn)后的20多年里，廣島和長崎出生了數(shù)以百計(jì)死胎和智障、肢體畸型的新生兒?？娎?946年獲得諾貝爾獎之后，他提出的輻射危險(xiǎn)才得到普遍承認(rèn)。此后，繆勒為制定輻射防護(hù)措施和輻射安全標(biāo)準(zhǔn)等做了大量工作。物理、化學(xué)等因素可誘發(fā)基因突變的發(fā)現(xiàn)，使人們對20世紀(jì)40年代后發(fā)生的因原子彈爆炸、化學(xué)污染、放射性泄漏等事件導(dǎo)致新生兒畸型的原因有了科學(xué)的認(rèn)識，為防止污染提供了理論依據(jù)。物理因素：化學(xué)因素：生物因素：1、基因突變的原因：如X射線、γ射線、紫外線、激光等。亞硝酸、堿基類似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等包括病毒和某些細(xì)菌等。外因內(nèi)因：DNA分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤，DNA堿基組成發(fā)生改變等二、基因突變的原因和特點(diǎn)A.自然突變:自然發(fā)生的突變B.誘發(fā)突變:在人為條件下發(fā)生的突變?nèi)?正常綿羊突變產(chǎn)生短腿安康羊如:中子照射不抗銹病的燕麥種子,變成抗銹病個(gè)體(1)按來源分：2、基因突變的種類：3.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

白色皮毛牛犢普遍性發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，生物體的任何部位。可以發(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。隨機(jī)性3×10－5人類色盲基因1×10－5小鼠的白化基因1×10－６玉米的皺縮基因4×10－5果蠅的白眼基因突變率基因低頻性高產(chǎn)大豆大南瓜太空椒（左）有利的基因突變高產(chǎn)青霉菌株白化病患者有害的基因突變白化玉米苗畸形的雛鴨人類的多指

大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，只有少數(shù)是有利的，有些既無害也無益。多數(shù)有害性灰老鼠不定向性基因A可以突變?yōu)閍1，也可以突變?yōu)閍2、a3、a4……等。基因突變的特點(diǎn)①普遍性②隨機(jī)性③低頻性④多害性⑤不定向性（多方向性）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？

這種看法不正確。對于生物個(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。4、基因突變的意義對性狀的影響：往往產(chǎn)生與之相對應(yīng)的基因（等位基因）對基因的影響：一般產(chǎn)生與之相對應(yīng)的性狀（相對性狀）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。5、基因突變的應(yīng)用人工誘變育種原理:運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素提高突變率,誘發(fā)基因突變,獲得優(yōu)良品種.實(shí)例:“黑農(nóng)五號”大豆高產(chǎn)青霉菌株太空椒太空南瓜“一豬生九仔，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的?三、基因重組兩對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)pF1×

F231510810132比例：9：3：3：1控制不同性狀的的基因分離和組合是互不干擾的;在形成配子時(shí),決定同一性狀的成對基因彼此分離,決定不同性狀的基因自由組合.自由組合定律：減數(shù)第一次分裂后期

同源染色體

分開，非同源染色體自由組合減Ⅰ中期初級精母細(xì)胞減數(shù)第一次分裂后期

同源染色體

分開，非同源染色體自由組合初級精母細(xì)胞1、概念：在生物體的有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。一種具有20對等位基因（這20對等位基因分別位于20對同源染色體上）的生物進(jìn)行雜交時(shí)，F(xiàn)2可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型就有220=1048576種?；蛑亟M染色體的交叉互換2、基因重組途徑及時(shí)間途徑1：基因自由組合（減I后期）途徑2：基因互換（減I前期四分體時(shí)期）（補(bǔ)充）途徑3：轉(zhuǎn)基因（DNA重組技術(shù)）

產(chǎn)生多樣化基因組合的后代，為生物變異提供豐富的來源，是生物變異來源之一，是形成生物多樣性的重要原因之一，對生物的進(jìn)化具有重要意義。3、意義:

1.下列哪種變異屬可遺傳的變異（

）

A．水肥充足時(shí)水稻穗大粒多

B．經(jīng)常鍛煉使四肢肌肉發(fā)達(dá)

C．經(jīng)生長素處理后獲得的無籽蕃茄

D．鐮刀型細(xì)胞貧血癥D練習(xí)鞏固2、導(dǎo)致人類鐮刀型貧血癥發(fā)生的根本原因是（）

A、營養(yǎng)不良B、紅細(xì)胞形態(tài)改變C、紅細(xì)胞中血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化D、控制血紅蛋白合成的基因發(fā)生變化3、一種植物只開紅花，偶然出現(xiàn)一朵白花，將白花所結(jié)種子種下去，它和它的后代都開白花，其原因是（）A、性狀分離B、基因突變C、由礦質(zhì)營養(yǎng)不足引起D、由自然雜交引起DB

4.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

B．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

D．基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物變異的根本來源

B5、06年春，在我國部分地區(qū)又出現(xiàn)了小范圍的禽流感疫情，研究得知其病原體為一種新的禽流感病毒，這種病毒最可能來源于（）

A.無性生殖B.基因突變C.自然條件下的基因重組D.染色體變異病毒的可遺傳變異只能基因突變B2、導(dǎo)致人類鐮刀型貧血癥發(fā)生的根本原因是（）

A、營養(yǎng)不良B、紅細(xì)胞形態(tài)改變C、紅細(xì)胞中血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化D、控制血紅蛋白合成的基因發(fā)生變化3、一種植物只開紅花，偶然出現(xiàn)一朵白花，將白花所結(jié)種子種下去，它和它的后代都開白花，其原因是（）A、性狀分離B、基因突變C、由礦質(zhì)營養(yǎng)不足引起D、由自然雜交引起DB

產(chǎn)生多樣化基因組合的后代，為生物變異提供豐富的來源，是生物變異來源之一，是形成生物多樣性的重要原因之一，對生物的進(jìn)化具有重要意義。3、意義:表現(xiàn)型基因型+環(huán)境條件不能遺傳的變異（如：曬黑的臉色）（改變）可遺傳的變異（如：色盲）來源基因突變?nèi)旧w變異基因重組誘因（改變）（改變）思考：通過美容手術(shù)，紋成彎彎的柳葉眉，這種柳葉眉能遺傳嗎？

現(xiàn)年44歲的本杰明·伊赫格波洛和35歲的安吉拉·伊赫格波洛是一對英籍尼日利亞裔黑人夫婦，他們曾先后生下一兒一女，都是黑皮膚。不久前，安吉拉又生下第三個(gè)孩子，竟是個(gè)金發(fā)碧眼的“白人女嬰”。甘藍(lán)3.5kg7kg拉薩3.5kg北京在北京培育的優(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、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。表現(xiàn)型基因型+