基因突變和基因重組

1、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？ 兩只青蛙相愛了兩只青蛙相愛了, 結(jié)婚后生了一個癩蛤蟆結(jié)婚后生了一個癩蛤蟆, 公青蛙見狀大怒說公青蛙見狀大怒說:賤人賤人,怎么回事怎么回事? 母青蛙哭著說母青蛙哭著說:他爹他爹,認識你之前我整過容認識你之前我整過容. 為什么這種變異性狀不能遺傳給子代？為什么這種變異性狀不能遺傳給子代？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(zhì)沒有，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變。改變。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

2、紫色花呢？遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變。遺傳物質(zhì)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色表現(xiàn)型表現(xiàn)型基因型基因型環(huán)境環(huán)境（不遺傳的變異）（不遺傳的變異）誘誘因因（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）（改變）基因重組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(zhì)未發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)發(fā)生改變）（可遺傳的變異）（可遺傳的變異）基因突變基因突變生物的變異生物的變異不可遺傳的變異不可遺傳的變異可遺傳的變異可遺傳的變異 基因重組基因重組染色體變異染色體變異生物生物體內(nèi)體內(nèi)遺傳遺傳物質(zhì)物質(zhì)是否是否改變改變 【例【例1】下列現(xiàn)象中屬于可遺傳的變異

3、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d我?guī)浳規(guī)洿?！呆！哼哼一、基因突變一、基因突?（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，檢查發(fā)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的貧血癥，現(xiàn)他患的是當時人們尚未認識的一種特殊的貧血癥，他的紅細胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，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

4、種病為人們稱這種病為鐮刀型細胞貧血癥鐮刀型細胞貧血癥。這種病患者一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現(xiàn)象，引起嚴重貧血而造成死亡。機械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴重貧血而造成死亡。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(zhì)蛋白質(zhì)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

5、基對替換根本根本鐮刀型細胞貧血癥患病的根本原因鐮刀型細胞貧血癥患病的根本原因是什么是什么？a at tt ta a替換替換直接直接原因原因谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸 圖示中圖示中a、b、c過程分別代表過程分別代表 、 和和 ，突變發(fā)生在（填字母），突變發(fā)生在（填字母） 過程中。過程中。 患者貧血的直接原因是患者貧血的直接原因是 異常，根本異常，根本原因是發(fā)生了原因是發(fā)生了 ，堿基對由，堿基對由 突變突變成成 。復制復制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯a血紅蛋白血紅蛋白基因突變基因突變a at tt ta a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

6、 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a t c c g ct a g g c g c c g c g g c g 思考：除了堿基的替換以外思考：除了堿基的替換以外,還有什么情況還有什么情況可能導致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化可能導致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化,使生物產(chǎn)生變異使生物產(chǎn)生變異? 思考：思考： 哪一種基因突變對生物性狀的影響最小？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(jié)

7、構(gòu)基因結(jié)構(gòu) 堿基對的增添、缺失或改變是否一定會堿基對的增添、缺失或改變是否一定會導致生物性狀發(fā)生變異導致生物性狀發(fā)生變異?不一定，不一定，原因：原因：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） 發(fā)生在不編碼蛋白質(zhì)的序列上發(fā)生在不編碼蛋白質(zhì)的序列上2、基因突變的時間：、基因突變的時間：dna復制時復制時 思考：從細胞分裂時期來看，基因突變可以發(fā)思考：從細胞分裂時期來看，基因突變可以發(fā)生在什么時期？生在什么時期？ 期（導致體細胞突變）期（導致體細胞突變） 期（導致生殖細胞突變）期（導致生殖細胞突變）突變后的基因一定會遺傳給后代嗎

8、？突變后的基因一定會遺傳給后代嗎？若發(fā)生在若發(fā)生在生殖細胞生殖細胞中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代；若發(fā)生在體細胞中，一般后代；若發(fā)生在體細胞中，一般不會傳給不會傳給后代；后代；但有些植物的體細胞發(fā)生基因突變，可通過但有些植物的體細胞發(fā)生基因突變，可通過無無性繁殖性繁殖傳遞。傳遞。 有絲分裂的間有絲分裂的間減數(shù)第一次分裂間減數(shù)第一次分裂間aa aaaaa aaa一個基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因一個基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因3、基因突變的結(jié)果、基因突變的結(jié)果a a隱性突變隱性突變a a顯性突變顯性突變不改變?nèi)旧w上基因的不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量數(shù)量4、基因突變的原因、基

9、因突變的原因自發(fā)突變：自發(fā)突變：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。誘發(fā)突變：誘發(fā)突變：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

10、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5、基因突變的特點、基因突變的特點（閱讀課本（閱讀課本p82填寫學案）填寫學案）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在生物界普遍存在在生物界普遍存在普遍性普遍性開花結(jié)果開花結(jié)果的植株的植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

11、時期？基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育的什么時期？任何時期任何時期在生物在生物個體發(fā)育的任何時期個體發(fā)育的任何時期發(fā)生發(fā)生隨機性隨機性任何部位任何部位任何一個任何一個dna 花芽在分化時發(fā)生基因突變花芽在分化時發(fā)生基因突變基因突變是不定向的基因突變是不定向的不定向性不定向性經(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基基 因因突變率突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因大腸桿菌組氨酸缺陷型基因210果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因4105果蠅的褐眼基因果蠅的褐眼基因3105玉米

12、的皺縮基因玉米的皺縮基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人類色盲基因人類色盲基因3105小資料小資料突變率低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。白化苗白化苗大多數(shù)突變是有害的大多數(shù)突變是有害的多多害少利性害少利性白化病白化病基因突變中，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？有害的基因突有害的基因突變變畸形的雛畸形的雛鴨鴨人類的多人類的多指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有利的基因突變變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，

13、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. .6、基因突變的意義、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，而且大多數(shù)基有人認為，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，因此，它不可能為生物進化提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。你認為這樣的看法正確嗎？為什么？供原材料。你認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)生自然突變的這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生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頻率是很低的。但

14、是，一個物種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，其中有不少突變是有利突變，對生物的進還是很多的，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化提供原化有重要意義。因此，基因突變能夠為生物進化提供原材料。材料。（p82）例例3、例、例4“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在生物體進行有性生殖有性生殖的過程中，控的過程中，控制制不同性狀不同性狀的基因的重新組合。的基因的重新組合。（一）基因

15、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基因自由組合、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局部交換、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換減數(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abababab3 3、兩個親本的遺傳物質(zhì)差距越大，基、兩個親本的遺傳物質(zhì)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）基因重組的特點1、變異概率高，幾乎變異概率高，幾乎100%2、只

16、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。 思考與討論思考與討論（p83）1.2 種精子；種精子；2 種卵細胞。種卵細胞。23232.需要有需要有2 +1個個體；不可能。個個體；不可能。 463 .生物體的性狀是由基因控制的。在減數(shù)分生物體的性狀是由基因控制的。在減數(shù)分裂形成生殖細胞的過程中，隨著同源染色體裂形成生殖細胞的過程中，隨著同源染色體的分離，位于非同源染色體上的非等位基因的分離，位于非同源染色體上的非等位基因進行重新組合。人的基因約有進行重新組合。人的基因約有3萬多個，因萬多個，因此，形成生殖細胞的類型也非常多，由生殖此，形成生殖細胞的類型也非常多，由生殖細胞通過

17、受精作用形成的受精卵的類型也就細胞通過受精作用形成的受精卵的類型也就非常多。所以，人群中個體性狀是多種多樣非常多。所以，人群中個體性狀是多種多樣的。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）基因重組的意義例例5基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)發(fā)生發(fā)生時間時間及原及原因因意義意義適應適應范圍范圍所有生物均可發(fā)生（包括病毒）所有生

18、物均可發(fā)生（包括病毒）只適應于真核生物的有性生殖只適應于真核生物的有性生殖聯(lián)系聯(lián)系都使生物產(chǎn)生可遺傳的變異；通過基因突變產(chǎn)生新的基因，為基因都使生物產(chǎn)生可遺傳的變異；通過基因突變產(chǎn)生新的基因，為基因重組提供大量可供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎(chǔ)；重組提供大量可供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎(chǔ)；兩者均可產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表現(xiàn)性兩者均可產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表現(xiàn)性基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變?；虻姆肿咏Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變。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身生由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對的替換、理因素引起的

19、堿基對的替換、缺失或增添缺失或增添減數(shù)第一次分裂前期的四分體時期減數(shù)第一次分裂前期的四分體時期的交叉互換；的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色減數(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。體上的非等位基因自由組合。新基因產(chǎn)生的途徑，是生物新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源變異的根本來源, ,是生物進化是生物進化的原始材料。的原始材料。是生物變異的重要來源，是形成生是生物變異的重要來源，是形成生物多樣性的重要原因，對生物的進物多樣性的重要原因，對生物的進化也具有重要的意義化也具有重要的意義課課 堂堂 練練 習習d1. 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

20、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3.下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是下列有關(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，是生物變異的基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物變異的 主要來源主要來源bc2. 一種植物在正

21、常情況下只開紅花，但偶然會出現(xiàn)一種植物在正常情況下只開紅花，但偶然會出現(xiàn)一朵白花，如果將白花種子種下去，它的后代全一朵白花，如果將白花種子種下去，它的后代全部開白花，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是部開白花，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是( ） a. 自然雜交自然雜交 b. 自然選擇自然選擇 c. 基因突變基因突變 d. 基因重組基因重組4. 下圖中，基因下圖中，基因a與與a1a2a3之間的之間的 關(guān)系，不能表現(xiàn)的是關(guān)系，不能表現(xiàn)的是 ( )a. 基因突變是不定向的基因突變是不定向的 b. 等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果c. 正?；蚺c致病基因可以轉(zhuǎn)化正常基因與致病基因可以轉(zhuǎn)化d. 圖中基因的遺傳遵循自由組合定律圖中基因的遺傳遵循自由組合定律aa1a2a3d在一次實驗中，經(jīng)測定只發(fā)現(xiàn)鳥氨酸和瓜氨酸，在一次實驗中，經(jīng)測定只發(fā)現(xiàn)鳥氨酸和瓜氨酸，而沒有精氨酸。產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是而沒有精氨酸。產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是（）（）致使（致使（ )基因基因 基因基因 基因基因某化合物某化合物酶酶酶酶酶酶鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸