第5章第1节 基因突变和基因重组 课件 高一下学期人教版 必修二.pptx

第5章 基因突变及其他变异第1节 基因突变和基因重组三位同学在抄写英语句子三位同学在抄写英语句子“THE CAT SAT ON THE MAT(猫坐在草席上猫坐在草席上)”时，分时，分别抄成了以下的句子：别抄成了以下的句子：THE KAT SAT ON THE MAT THE HAT SAT ON THE MAT与与原来的句子相比较，意思发生了什么变原来的句子相比较，意思发生了什么变化呢化呢？假如？假如在在DNA分子的复制过程中，分子的复制过程中，发生了类似的错误，发生了类似的错误，DNA分子所携带的分子所携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这样的变遗传信息将会发生怎样的变化？这样的变化可能对生物体产生什么化可能对生物体产生什么影响？影响？问题探讨问题探讨DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于密码分子携带的遗传信息发生了改变。但由于密码的简并性，的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。如果氨编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也有可能既无害也无利。有可能既无害也无利。生物界中的变异现象生物界中的变异现象什么叫什么叫“生物的变异生物的变异”？生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。状的差异性。表现型表现型基因型基因型环境环境（不遗传的变异）（不遗传的变异）诱诱因因（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）判断：判断：仅环境因素引起的变异一定不能遗传。仅环境因素引起的变异一定不能遗传。基因重组基因重组染色体变异染色体变异基因突变基因突变（遗传物质未发生改变）（遗传物质未发生改变）（遗传物质发生改变）（遗传物质发生改变）（可遗传的变异）（可遗传的变异）1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。镰刀型细胞贫血症。正常型红细胞正常型红细胞 镰刀型红细胞镰刀型红细胞一、基因突变一、基因突变正常正常异常异常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白血红蛋白分子的分子的异常异常引起红细胞变形。引起红细胞变形。1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处一处的的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代。取代。根本原因根本原因是由于碱基对被替换引起基因结构的改变，从是由于碱基对被替换引起基因结构的改变，从而形成的一种遗传病。而形成的一种遗传病。病因：病因：两面凹的圆饼状两面凹的圆饼状性状性状谷氨酸谷氨酸 CTTGAADNAGAAmRNA正常蛋白质正常蛋白质蛋白质蛋白质G U A 缬氨酸缬氨酸异常蛋白质异常蛋白质镰刀型镰刀型CA TG T A病因分析病因分析直接原因直接原因ATCCGTAGGC缺失缺失（正常基因片段）（正常基因片段）替换替换增添增添AACCGTTGGCATTCCGTAAGGC ACCGT GGC1 2 3 4 5DNADNA的碱基对还有可能发的碱基对还有可能发生什么的变化？生什么的变化？1 1、基因突变的概念、基因突变的概念 DNA分子中，发生分子中，发生碱基对碱基对的的替换、增添或缺失替换、增添或缺失，而引起的而引起的基因结构基因结构的改变。的改变。碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？2、基因突变发生在细胞分裂的那一时期？、基因突变发生在细胞分裂的那一时期？有丝分裂间期或减数第一次分裂间期有丝分裂间期或减数第一次分裂间期基因突变是否一定会引起生物性状的改变，为什么？基因突变是否一定会引起生物性状的改变，为什么？基因突变不一定会导致生物性状的改变。理由如基因突变不一定会导致生物性状的改变。理由如下：下：（1 1）显性纯合子的一个基因发生）显性纯合子的一个基因发生隐性突变隐性突变，AAAaAAAa，生物的性状不发生变化；，生物的性状不发生变化；（2 2）由于遗传密码的）由于遗传密码的简并性简并性，突变后的序列决定，突变后的序列决定的氨基酸与突变前决定的氨基酸相同，性状不发的氨基酸与突变前决定的氨基酸相同，性状不发生变化；生变化；（3 3）发生突变的位点不具有遗传效应或者位于基）发生突变的位点不具有遗传效应或者位于基因的因的非编码区非编码区，不会改变生物的性状。，不会改变生物的性状。物理因素：物理因素：化学因素：化学因素：生物因素：生物因素：3 3、基因突变的原因、基因突变的原因如如X射线、射线、射线、紫外线、激光等。射线、紫外线、激光等。亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，秋水仙素秋水仙素等。等。包括病毒和某些细菌等。包括病毒和某些细菌等。外外因因内因：内因：DNA分子复制偶尔发生错误，分子复制偶尔发生错误，DNA碱基碱基组成发生改变等。组成发生改变等。夏季涂抹防晒霜夏季涂抹防晒霜化疗法抑制癌细胞增殖化疗法抑制癌细胞增殖青少年少上网，少用手机青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）物理因素物理因素化学因素化学因素物理因素物理因素化学因素化学因素少吃烧烤和油炸食品少吃烧烤和油炸食品化学因素化学因素分析以下情况是利用或回避了哪种因素分析以下情况是利用或回避了哪种因素AA AaAaaaaA一个基因突变后产生一个基因突变后产生的是它的等位基因的是它的等位基因4、基因突变的结果基因突变的结果5.基因突变的特点基因突变的特点 从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？白眼果蝇白眼果蝇白化苗白化苗短腿的安康羊短腿的安康羊 白色皮毛牛犊白色皮毛牛犊普遍性普遍性开花结果开花结果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具根茎叶具根茎叶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变发生在生物个体发育的什么时期？基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期任何时期在生物在生物个体发育的如何时期个体发育的如何时期发生发生随机性随机性基基 因因突变率突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因大肠杆菌组氨酸缺陷型基因210果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因4105果蝇的褐眼基因果蝇的褐眼基因3105玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人类色盲基因人类色盲基因3105突变率低突变率低低低频频性性自然状态下，基因突变的频率是很低的。自然状态下，基因突变的频率是很低的。高产大豆高产大豆 大南瓜大南瓜太空椒（左）太空椒（左）有有利利的的基基因因突突变变高产青霉菌株高产青霉菌株白白化化病病患患者者有有害害的的基基因因突突变变白白化化玉玉米米苗苗畸畸形形的的雏雏鸭鸭人人类类的的多多指指 大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。有利的，有些既无害也无益。多数有害性多数有害性基因突变是不定向的基因突变是不定向的多向性多向性经诱变处理的紫色种经诱变处理的紫色种子产生的子代种子子产生的子代种子老鼠灰毛基因老鼠灰毛基因A+突变突变AY(黄毛黄毛)a(黑毛黑毛)灰灰老老鼠鼠黑黑老老鼠鼠黄老鼠黄老鼠基因突变的特点基因突变的特点 普遍性普遍性 随机性随机性 低频性低频性 多害性多害性 不定向性（多方向性）不定向性（多方向性）基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源来源,是生物进化的原始材料是生物进化的原始材料.6、基因突变的意义基因突变的意义“一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的这种差异怎么造成的？二、基因重组二、基因重组1 1、概念：、概念：在生物体的有性生殖过程中，控制不同性在生物体的有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。状的基因的重新组合。一种具有一种具有20对等位基因（这对等位基因（这20对等位基因分别位于对等位基因分别位于 20对同源染色体上）的生物进行杂交时，对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出可能出现的表现型就有几种？现的表现型就有几种？二、基因重组二、基因重组220=1048576种。种。减减数数第第一一次次分分裂裂后后期期减减中期中期初级精母细胞初级精母细胞2 2、基因重组什么时候发生的、基因重组什么时候发生的?同源染色体同源染色体 分开，分开，非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合染色体的交叉互换染色体的交叉互换四分体时期四分体时期3 3、基因重组的途径、基因重组的途径途径途径1：基因自由组合（减：基因自由组合（减I后期）后期）途径途径2：基因互换（减：基因互换（减I前期，四分体时期）前期，四分体时期）途径途径3：转基因（：转基因（DNA重组技术）重组技术）两个亲本的杂合性越高，基因重组的类型就越多，后两个亲本的杂合性越高，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。基因重组是通过有性生殖过程代产生的变异就越多。基因重组是通过有性生殖过程实现的。实现的。4 4、基因重组的特点、基因重组的特点:产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供丰富的来源，是生物变异来源之一，是形成生物丰富的来源，是生物变异来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要意义。意义。5 5、基因重组的意义、基因重组的意义:三、基因突变和基因重组的区别三、基因突变和基因重组的区别基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质发生发生时间时间发生发生可能可能基因的分子结构发生基因的分子结构发生改变，产生了新基因，改变，产生了新基因，出现新性状出现新性状不同基因的重新组合，不同基因的重新组合，不产生新基因，但产生不产生新基因，但产生新的基因型，使性状重新的基因型，使性状重组组分裂间期分裂间期DNA复制时复制时减数第一次分裂减数第一次分裂可能性很小可能性很小非常普遍非常普遍随堂训练随堂训练1.某个婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨某个婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本原因是基酸改换而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本原因是()A缺乏吸收某种氨基酸的能力缺乏吸收某种氨基酸的能力B不能摄取足够的乳糖酶不能摄取足够的乳糖酶C乳糖酶基因有一个碱基替换了乳糖酶基因有一个碱基替换了D乳糖酶基因有一个碱基缺失了乳糖酶基因有一个碱基缺失了2.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况，有可能对编码的蛋白质结入位点的附近，再发生下列哪种情况，有可能对编码的蛋白质结构影响最小构影响最小()A置换单个碱基对置换单个碱基对 B增加增加4个碱基对个碱基对C缺失缺失3个碱基对个碱基对 D缺失缺失4个碱基对个碱基对CD随堂训练随堂训练随堂训练随堂训练3.基因突变常发生在细胞周期的基因突变常发生在细胞周期的()A分裂间期分裂间期 B分裂前期分裂前期C分裂后期分裂后期 D分裂的各时期均有可能分裂的各时期均有可能A4.下列关于基因突变的叙述，错误的是下列关于基因突变的叙述，错误的是()A基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失和替换基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失和替换B基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的的改变而发生的C基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发下引发D基因突变会改变染色体上基因的数量基因突变会改变染色体上基因的数量D随堂训练随堂训练5.下面有关基因重组的说法不正确的是下面有关基因重组的说法不正确的是()A基因重组发生在减数分裂过程中基因重组发生在减数分裂过程中B基因重组产生原来没有的新基因基因重组产生原来没有的新基因C基因重组是生物变异的重要来源基因重组是生物变异的重要来源D基因重组能产生原来没有的新性状组合基因重组能产生原来没有的新性状组合B6.下列关于基因重组的说法不正确的是下列关于基因重组的说法不正确的是()A生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组新组合属于基因重组B减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组间的局部交换，可导致基因重组C减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组可导致基因重组D一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能B