第第五五章章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异第第1 1节节 基因突变和基因重组基因突变和基因重组龙江一中 李启国生物的变异生物的变异表现型基因型环境（不能遗传的变异）（遗传的变异）单击画面继续一些变异性状（改变）（改变）（改变）讨论：变异的类型有哪些？染色体变异类型不遗传的变异可遗传的变异基因重组基因突变生物的变异生物的变异单击画面继续一些变异性状生物的变异性状生物的变异性状白化病患者短腿安康羊（右）单击画面继续下页镰刀型鹦鹉体色的变异太空椒太空椒普通青椒普通青椒神奇的太空育种神奇的太空育种镰刀型细胞贫血症正常人的圆饼 红 细 胞镰刀型贫血症患者 的 红 细 胞讨论：镰刀型细胞贫血症的发病原因是什么？单击画面继续一些变异性状CTTGAA谷氨酸谷氨酸 缬氨酸缬氨酸 DNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常 异常异常 GUACATGTA突变突变GAA直接原因直接原因根本原因根本原因 镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症是是由由碱碱基基被被替替换换引引起起的的一一种种遗遗传传病病，是是由由于于基基因因的的分分子子结结构构发生了改变产生的。发生了改变产生的。病因：病因： 指发生在基因水平上的变异指发生在基因水平上的变异,是是由于由于DNA分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的替换、替换、增添增添或或缺失缺失，而引起的基因结构的，而引起的基因结构的改变改变1、基因突变的概念、基因突变的概念: 2、基因突变的类型、基因突变的类型ATCCGTAGGC缺失缺失（正常）（正常）ATTCCGTAAGGC AACCGTTGGCA CCGT GGC替换替换增添增添1 1、基因突变发生的时期？、基因突变发生的时期？2 2、基因突变都会遗传给后代吗？取决于？、基因突变都会遗传给后代吗？取决于？细胞周期中的细胞周期中的分裂间期分裂间期。A有丝分裂间期（体细胞）有丝分裂间期（体细胞）B减数第一次分裂间期（生殖细胞）减数第一次分裂间期（生殖细胞）但一般不能传给后代但一般不能传给后代可以通过受精作用直接传给后代可以通过受精作用直接传给后代4 4、基因突变发生的原、基因突变发生的原因因引起基因突变的因素引起基因突变的因素（致变因素）（致变因素）A.自然突变自然突变:自然发生的突变自然发生的突变B.诱发突变诱发突变: 在人为条件下发生的突变在人为条件下发生的突变如如:正常绵羊突变产生正常绵羊突变产生短腿安康羊短腿安康羊如如:中子照射不抗锈病的燕麦种子中子照射不抗锈病的燕麦种子, 变成抗锈病个体变成抗锈病个体物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素5、基因突变的特点、基因突变的特点 普遍性普遍性: :自然界的物种中广泛存在自然界的物种中广泛存在 随机性随机性: :可发生在可发生在个体发育的个体发育的任何时期任何时期 稀有性稀有性: :自然界突变率很低：自然界突变率很低：1010 5 5- - 1010-8-8 有害性有害性: :( (打破对环境的适应性打破对环境的适应性) )多数有害多数有害, , 少数有利少数有利 不定向性不定向性基因突变的意义：基因突变的意义：是生物变异的是生物变异的根本来源，为生物的进化为生物的进化提供了最初的原材料提供了最初的原材料。基因突变新基因（等位基因）基因型（改变）表现型（改变）可以产生新的基因可以产生新的基因6、基因突变的意义、基因突变的意义是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。原因：原因： 基因突变能够产生前所未有的基因突变能够产生前所未有的新基因新基因，从而出现前所未有的新性状。从而出现前所未有的新性状。10、人工诱变在育种上的应用：、人工诱变在育种上的应用：优点优点：提高突变率，加速育种进程：提高突变率，加速育种进程,大幅度改良生物性状。大幅度改良生物性状。缺点缺点：处理的材料量大（育种规模大）：处理的材料量大（育种规模大）概念概念:指利用物理因素指利用物理因素(如如X射线、射线、射线、紫外线、激射线、紫外线、激光等光等)或化学因素或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生来处理生物，使生物发生基因突变物，使生物发生基因突变例：例： 1、用辐射方法培育、用辐射方法培育“黑农五号黑农五号”大豆品种大豆品种 2、用、用X射线、紫外线照射等方法培育高产青霉菌株射线、紫外线照射等方法培育高产青霉菌株3、太空椒、太空椒 在第二次世界大战临近结束的在第二次世界大战临近结束的1945年年8月，美国先后向日本广岛和长崎投下了两月，美国先后向日本广岛和长崎投下了两颗原子弹，造成约颗原子弹，造成约10.6万人死亡，约万人死亡，约13万万人受伤。当时缪勒就指出：原子弹爆炸产人受伤。当时缪勒就指出：原子弹爆炸产生的放射性污染将给广岛和长崎幸存居民生的放射性污染将给广岛和长崎幸存居民的后代带来难以预料的影响。缪勒不幸言的后代带来难以预料的影响。缪勒不幸言中了。在战后的中了。在战后的20多年里，广岛和长崎先多年里，广岛和长崎先后出生了数以百计死胎和智障、肢体畸型后出生了数以百计死胎和智障、肢体畸型的新生儿。的新生儿。 二、基因重组二、基因重组在生物体在生物体有性生殖有性生殖过程中过程中,控制不同性状的基控制不同性状的基因的重新组合。因的重新组合。1、基因重组的三种类型、基因重组的三种类型: (1) 生物体进行有性生殖的过程中生物体进行有性生殖的过程中 (减数减数分裂第一次分裂后期分裂第一次分裂后期),控制不同性状的基因控制不同性状的基因的重新组合的重新组合. 减数第一次减数第一次分裂间期分裂间期Y yRr减数第一减数第一次分裂次分裂Y YR Ry yr rY YR R r ry y减数第二减数第二次分裂次分裂YRYR减数第二减数第二次分裂次分裂 yr yr减数减数 第一第一 次次 分裂分裂Y Yr ry yR RyRyR减数减数 第二第二 次次 分裂分裂YrYr减数减数 第二第二 次次 分裂分裂BvBVVbbvBVVbvbvB(2)减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期,四分体时四分体时,一对同源一对同源染色体的非姐妹染色单体上的等位基因随染色体的非姐妹染色单体上的等位基因随非姐妹染色单体的交叉而互换非姐妹染色单体的交叉而互换,导致染色单导致染色单体上的非等位基因重组体上的非等位基因重组.daBdab甲细菌甲细菌ABDABD乙细菌乙细菌提取提取dabB剪切剪切分离分离da粘接粘接剪切剪切新新细细菌菌daB(3)重组重组DNA技术技术(基因工程基因工程:培养抗虫棉培养抗虫棉)2、基因重组的意义、基因重组的意义:通过有性生殖过程实现的基因重组，通过有性生殖过程实现的基因重组，为为生物变异生物变异提供了极其丰富的来源，提供了极其丰富的来源，这是形成这是形成生物多样性生物多样性的重要原因之一，的重要原因之一，对于对于生物进化生物进化具有重要的意义。如具有重要的意义。如 “一母生九子，九子各不同一母生九子，九子各不同”，袁隆平的杂交水，袁隆平的杂交水稻，抗虫棉稻，抗虫棉 等，其主要原因等，其主要原因基因重组基因重组基因突变和基因重组的比较基因突变和基因重组的比较基因突变基因突变: 基因重组基因重组: 基因的基因的分子结构发生了改变分子结构发生了改变,产生了产生了新的基因新的基因,出现了新的性状出现了新的性状. 基因的重新组合基因的重新组合,产生的产生的新的基因型新的基因型,使之性状重新组合使之性状重新组合.2、基因突变在遗传学基础理论研究中应用、基因突变在遗传学基础理论研究中应用基因突变的应用基因突变的应用营养缺陷型营养缺陷型基因突变总结基因突变总结1指基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失和改变。实质？细胞分裂间期，DNA复制时。自然突变和人工诱变。变异的根本来源，为生物进化提供原材料。普遍性（广泛而随机）。稀有性（几万到几亿分之一）。多害性（少利多害）。多向性（不同碱基位点改变）。单击画面继续下页讨论结果（碱基对排列顺序的改变）概念：时间：类型：特点：意义：基因突变总结基因突变总结2碱基种类改变碱基数目增减碱基排列顺序物理辐射。化学药剂。生物因素优点：提高突变频率，加速育种进程，大幅度改良生物性状。缺点：有利的个体往往不多。讨论：DNA碱基对的改变一定会引起生物的性状改变吗？单击画面继续下页中性突变原因：诱因：人工诱变育种优缺点：基因突变的应用基因突变的应用1、人工诱变育种、人工诱变育种原有品种原有品种后代中含有后代中含有多种突变类型多种突变类型人工筛选人工筛选新品种新品种人工诱变人工诱变物理方法：物理方法：X射线射线 紫外线紫外线 激光等激光等化学方法：亚硝酸化学方法：亚硝酸 硫酸二乙脂等硫酸二乙脂等一、填充题一、填充题 DNA分子中发生分子中发生 的增添、的增添、 或改变，而引起或改变，而引起的的 的改变叫基因突变。的改变叫基因突变。二、选择题二、选择题1、下列有关基因突变的说法，不正确的是、下列有关基因突变的说法，不正确的是：（：（ ）A、自然条件下的突变率很低、自然条件下的突变率很低B、诱发突变对生物自身都是有利的、诱发突变对生物自身都是有利的C、基因突变能够产生新的基因、基因突变能够产生新的基因D、基因突变是广泛存在的、基因突变是广泛存在的练习与思考练习与思考碱基对碱基对缺失缺失基因结构基因结构B基因与性状之间的关系基因与性状之间的关系结构基因调节基因结构蛋白酶或激素细胞结构细胞代谢性状基因选择信息编码信息逆转录逆转录RNADNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译DNA复制RNA复制基因基因性状性状基因型表现型决定单击画面继续下页巩固练习讨论：突变基因一定能传给后代吗？巩固练习1近年来，世界某几个地区由于战争中使用了贫铀弹，导致这几个地区白血病、皮肤癌的患者猛增，其原因是 。2.昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫发生基因突变，导致酯酶的活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。通过转基因技术已将该基因导如入细菌体内，并与细菌的DNA整合在一起。这样的细菌仍能繁殖。请回答：（1）用人工诱变的方法诱发产生的基因突变叫作（2）这种重组DNA技术可以达到定向改变的目的，产生出人类所需要的物质，或者组建出新的（3）通过这种生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，其原因是：单击见答案诱发突变生物性状生物类型控制酯酶合成的基因与细菌的DNA一起复制，并传给子代细菌。在子代细菌体内该基因通过转录和翻译合成酯酶。贫铀弹产生核辐射，会诱发人体的基因突变