基因突变与基因重组综述57398.pptx

1.基因控制性状的两条途径基因控制性状的两条途径?2.用图解表示中心法则用图解表示中心法则.基因突变和基因重组基因突变和基因重组遗传遗传:后代与亲代之间后代与亲代之间性状相似性状相似.变异变异:后代个体之间以及后代与亲代之间后代个体之间以及后代与亲代之间性状差异性状差异.表现型表现型基因型基因型 +环境条件环境条件（改变改变）（改变改变）（改变）（改变）复习复习:表现型与基因型的关系表现型与基因型的关系引入引入:生物体遗传性状的改变就是生物体遗传性状的改变就是生物的变异生物的变异生物变异生物变异 的类型的类型不可遗传的变异不可遗传的变异:可遗传的变异可遗传的变异:仅由环境条件引起的变异仅由环境条件引起的变异.由细胞内遗传物质变由细胞内遗传物质变化引起的变异化引起的变异.遗传变异遗传变异三种来源三种来源基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异由于由于DNA分子中碱基对的增分子中碱基对的增添缺失或替换而引起基因结构添缺失或替换而引起基因结构的改变。的改变。非同源染色体上非等位基因的非同源染色体上非等位基因的自由组合；同源染色体上的非自由组合；同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部交换姐妹染色单体之间发生局部交换染色体结构或数目改变染色体结构或数目改变资料一：资料一：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有的有7 7斤，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日斤，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达照时间长、光照强，叶球可重达1414斤左右。但再引斤左右。但再引回北京后，叶球又只有回北京后，叶球又只有7 7斤。斤。资料二资料二：太空椒与普通青太空椒与普通青椒对比，果实明显增大，椒对比，果实明显增大，将太空椒的种子种植下去，将太空椒的种子种植下去，仍然是肥大果实。仍然是肥大果实。这种太空南瓜王最大能这种太空南瓜王最大能长到长到200200多公斤，多公斤，在生长繁殖期高峰时，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大南瓜每天能增大5 5公斤。公斤。正常型红细胞正常型红细胞镰刀型细胞贫血症红细胞镰刀型细胞贫血症红细胞一、基因突变一、基因突变(一一)基因突变的实例基因突变的实例 镰镰刀刀型型贫贫血血症症是是一一种种异异常常血血红红蛋蛋白白病病。一一旦旦缺缺氧氧，患患者者红红细细胞胞变变成成长长镰镰刀刀型型，血血液液的的粘粘性性增增加加，引引起起红红细细胞胞的的堆堆积积，导导致致各各器器官官血血流流的的阻阻塞塞。而而出出现现脾脾脏脏肿肿大大，四四肢肢的的骨骨骼骼、关关节节疼疼痛痛，血血尿尿和和肾肾功功能能衰衰竭竭等等症症状状，病病重重时时，红红细细胞胞受受机机械械损损伤伤而而破破裂裂产产生生溶溶血血现现象象，引引起起严重贫血而造成死亡。严重贫血而造成死亡。患者不能进行激烈运动，长期遭受慢性患者不能进行激烈运动，长期遭受慢性贫血折磨。常在幼年发现。贫血折磨。常在幼年发现。镰刀型贫血症简介镰刀型贫血症简介 血红蛋白究竟出了什么问题？血红蛋白究竟出了什么问题？为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢？为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢？随着分子遗传学的崛起，已经查明随着分子遗传学的崛起，已经查明DNA分分子中的一组碱基由子中的一组碱基由CTT变成变成CAT。1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀年，英国科学家英格拉姆发现镰刀状细胞贫血症患者血红蛋白有两条肽链上，状细胞贫血症患者血红蛋白有两条肽链上，第第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代取代。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 mRNA谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸血红蛋白血红蛋白GAAGUA正常正常异常异常GAACTTDNAGTACAT突变突变分析镰刀型细胞贫血症病因分析镰刀型细胞贫血症病因 缬氨酸缬氨酸相应性状的改变相应性状的改变相应蛋白质的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变相应氨基酸的改变mRNAmRNA分子中的碱基发生变化分子中的碱基发生变化DNADNA分子中的碱基对发生变化分子中的碱基对发生变化具体变化过程具体变化过程:这种变化可否遗传这种变化可否遗传?如何遗传？如何遗传？可以遗传可以遗传突变后的突变后的DNADNA分分子复制子复制,通过减通过减数分裂形成带有数分裂形成带有突变基因的生殖突变基因的生殖细胞细胞,并将突变并将突变基因传给下一代基因传给下一代.增增添添缺缺失失改改变变DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的 、和和 ，而引起的而引起的 的改变。的改变。增添增添缺失缺失改变改变基因结构基因结构（一）基因突变的概念：（一）基因突变的概念：思考与讨论：思考与讨论：由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？改变？基因突变都会遗传给后代吗？基因突变都会遗传给后代吗？1.1.生物变异的类型及原因生物变异的类型及原因2.2.基因突变的概念基因突变的概念(二二)基因突变发生的时间？基因突变发生的时间？WhyWhy？细胞周期中的分裂间期细胞周期中的分裂间期A.A.有丝分裂间期有丝分裂间期B.B.减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期体细胞体细胞生殖细胞生殖细胞中可以发生基因突变中可以发生基因突变（但一般不能传给后代）（但一般不能传给后代）中也可以发生基因突变中也可以发生基因突变（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）DNA DNA在进行复制时发生错误或由于某种原因断裂后在进行复制时发生错误或由于某种原因断裂后进行修复时发生错误。进行修复时发生错误。(三三)基因突变的原因基因突变的原因物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素基因突变的原因基因突变的原因X X射线、激光等射线、激光等亚硝酸和碱基类似物等亚硝酸和碱基类似物等病毒和某些细菌等病毒和某些细菌等(四)基因突变的类型1 1、按来源分、按来源分_与与_2 2、按突变后对生物个体的影响分、按突变后对生物个体的影响分 与与_,_,对生物体而言，多数为对生物体而言，多数为_。自然突变自然突变诱发突变诱发突变有利突变有利突变 有害突变有害突变有害突变有害突变打破生物对环境的适应性打破生物对环境的适应性为何基因突变对生物体而言，多数为有害突变为何基因突变对生物体而言，多数为有害突变?如此的话基因突变对生物岂不是没有意义如此的话基因突变对生物岂不是没有意义?产生新基因产生新基因引发生物变异引发生物变异为进化提供原始材料为进化提供原始材料3 3、按现条件分、按现条件分显性突变显性突变和和隐性突变隐性突变棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蝇果蝇 红眼红眼白眼白眼 长翅长翅残翅残翅家鸽家鸽 羽毛白色羽毛白色灰红色灰红色人人 正常色觉正常色觉色盲色盲 正常肤色正常肤色白化病白化病你认为突变有什么特点？你认为突变有什么特点？常见突变性状：常见突变性状：一一 在生物界普遍存在；在生物界普遍存在；讨论与思考讨论与思考短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）玉米白化苗玉米白化苗人类多指人类多指以植物的个体发育为例：以植物的个体发育为例：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的时期与突变性状在生物体基因突变发生的时期与突变性状在生物体的表现部位及范围大小有没有关系？的表现部位及范围大小有没有关系？有什么关系？有什么关系？突变发生的时间越早，表现突变的部分越多，突变发生的时间越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。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？哪些细胞能发生基因突变？哪些细胞能发生基因突变？任何时期任何时期分裂间期的细胞分裂间期的细胞有有二二 在生物体内随机发生；在生物体内随机发生；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小资料小资料三三 突变率突变率低低；白化苗白化苗四四 大多数突变是大多数突变是有害有害的的白化病白化病为什么呢？为什么呢？任何一种生物都是长期进化过程的产任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们物，它们 与环境取得了高度的协调。与环境取得了高度的协调。五五 基因突是基因突是 不定向不定向的的(五)基因突变的特点自然界的物种中广泛存在自然界的物种中广泛存在可发生在任何时期可发生在任何时期自然界突变率很低：自然界突变率很低：10105 5-1010-8-8(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 普遍性普遍性:随机性随机性:低频性低频性:多害少利性：多害少利性：一个基因可以产生一个以上的等位基因一个基因可以产生一个以上的等位基因 不定向性：不定向性：基因突变的意义基因突变的意义 是新基因产生的途径；生物变异的根是新基因产生的途径；生物变异的根本来源；是生物进化的原始材料。本来源；是生物进化的原始材料。基因重组：基因重组：1 1、概念：、概念：2 2、类型：、类型：生物体在进行有性生殖的过程中，生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的控制不同性状的基因的重新组合重新组合基因重组发生在减数分裂过程。基因重组发生在减数分裂过程。一类是自由组合型一类是自由组合型,是非同源染色体的是非同源染色体的非等位基因的自由组合；另一类是交叉互换非等位基因的自由组合；另一类是交叉互换型型,是同源染色体上非姐妹染色单体发生局部是同源染色体上非姐妹染色单体发生局部交换，这些染色单体上的基因重新组合。交换，这些染色单体上的基因重新组合。非同源染色体上的非同源染色体上的 非等位基因自由组合非等位基因自由组合一种具有一种具有20对对等位基因等位基因（这（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现的表现型就有 种。种。AabBAaBbAb和和aBAB和和ab220=1048576AabBAaBb同源染色体的非姐妹染色单体同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换之间的局部交换3 3、意义、意义:通过有性生殖实现基因重通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其组为生物变异提供了极其丰富的来源丰富的来源,是生物多样性是生物多样性的重要原因之一的重要原因之一.基因重组能否产生新的基因？基因重组能否产生新的基因？基因突变和重组引起的变异有什么区别基因突变和重组引起的变异有什么区别?1 1基因突变：基因突变：基因基因_改变，它改变，它_新的基因新的基因 发生时期：发生时期：_ 特点：特点：普遍性、普遍性、随机性、随机性、_、多数有害、多数有害、不定向性。不定向性。2 2基因重组：基因重组：控制不同性状的控制不同性状的_，_新基因，可新基因，可形成新的形成新的_。发生时期：发生时期：_ 特点：特点：_内部结构内部结构能产生能产生细胞分裂间期（细胞分裂间期（DNADNA复制时）复制时）突变率低突变率低基因重新组合基因重新组合不产生不产生基因型基因型有性生殖过程中有性生殖过程中(减数分裂减数分裂)非常丰富非常丰富基因工程的概念基因工程的概念基因工程基因工程又叫做重组重组DNA技术技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定定向地改造生物的遗传性状。向地改造生物的遗传性状。基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果重组重组DNADNA技术技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组(广义广义)基因工程的概念基因工程的概念例：基因工程培育抗虫棉的简要过程例：基因工程培育抗虫棉的简要过程苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取抗虫基因抗虫基因与运载体结合与运载体结合棉细胞棉细胞导入导入 抗虫棉抗虫棉(产生抗虫蛋白产生抗虫蛋白)二、基因工程操作的工具二、基因工程操作的工具:1 1、基因的、基因的“剪刀剪刀”限制性内切酶限制性内切酶 2 2、基因的、基因的“针线针线”DNADNA连接酶连接酶 3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体限制限制限制限制酶酶酶酶什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶 磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。演讲完毕，谢谢观看！