1第一节生物变异的来源(2015韦红)(教育精品).ppt
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1、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生物体性状(表现型)的改变生物体性状(表现型)的改变 生物变异生物变异生物变异生物变异 类型类型不可遗传变异不可遗传变异可遗传变异可遗传变异仅由环境改变引起仅由环境改变引起仅由环境改变引起仅由环境改变引起遗传物质改变引起遗传物质改变引起遗传物质改变引起遗传物质改变引起基因突变基因突变基因重组基因重组染色体畸变染色体畸变不可遗传不可遗传不可遗传不可遗传可遗传可遗传可遗传可遗传学习学习重点重点普通鼠(右)与导入大鼠生长普通鼠(右)与导入大鼠生长激素基因的转基
2、因鼠(左)。激素基因的转基因鼠(左)。=1 1、下面叙述的变异现象,可遗传的是、下面叙述的变异现象,可遗传的是 A A由于水肥充足而造成的小麦粒大粒由于水肥充足而造成的小麦粒大粒 多性状多性状 B B果树修剪后所形成的树冠具有特定果树修剪后所形成的树冠具有特定 的形状的形状 C C用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊,用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊,得到的果实无籽得到的果实无籽 D D纯合的黄圆豌豆与绿皱豌豆杂交,纯合的黄圆豌豆与绿皱豌豆杂交,F F2 2代出现黄皱和绿圆豌豆代出现黄皱和绿圆豌豆D基因自由组合基因自由组合导致性状重组导致性状重组新组合类型出现原因?新组合类型出现原因?(遗传物质发生改
3、变)(遗传物质发生改变)第一节第一节 生物变异的来源生物变异的来源可遗传变异可遗传变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体畸变染色体畸变变异变异基因重组基因重组“一母生九仔,连母十个样一母生九仔,连母十个样”,这种个体,这种个体的差异,主要是什么原因产生的的差异,主要是什么原因产生的?一、基因重组一、基因重组1 1、概念、概念:(P76P76)在生物进行在生物进行有性生殖有性生殖有性生殖有性生殖过程中过程中,控制不同性状的基因控制不同性状的基因(非等位基因)的重新组合,进而产生变异的现象。(非等位基因)的重新组合,进而产生变异的现象。2 2、类型、类型:3 3、意义、意义:(1 1)产生)产
4、生新的基因型新的基因型新的基因型新的基因型,是生物变异的,是生物变异的主要主要主要主要来源来源思考:思考:基因重组能否产生新的基因?基因重组能否产生新的基因?不能,能产生不能,能产生 。(2 2)交叉互换型重组交叉互换型重组:同源染色体的非姐妹染色单体交叉同源染色体的非姐妹染色单体交叉 互换互换 非等位基因重组非等位基因重组(减减减减前期)前期)前期)前期)(涉及基因:非等位基因)(涉及基因:非等位基因)(2 2)生物)生物多样性多样性多样性多样性的重要原因之一的重要原因之一(3 3)为动植物育种和生物进化提供丰富的材料。)为动植物育种和生物进化提供丰富的材料。思考思考:一种具有一种具有202
5、0对对等位基因等位基因(这(这2020对等位基因分别位于对等位基因分别位于2020对对 同源染色体上)的生物进行杂交时,同源染色体上)的生物进行杂交时,F F2 2可能出现的表现型可能出现的表现型 就有就有 种。种。2 22020=1048576=1048576新的基因型新的基因型 +性状的新组合类型性状的新组合类型(3 3)人人 工工 重重 组:组:通过转基因技术实现基因重组通过转基因技术实现基因重组 (1 1)自由组合型重组自由组合型重组:非同源染色体的自由组合:非同源染色体的自由组合 非等位基因重组非等位基因重组(减减减减后期)后期)后期)后期)这种太空南瓜王最大能长到这种太空南瓜王最大
6、能长到200200多公斤。多公斤。生长高峰期,每天能增大生长高峰期,每天能增大5 5公斤。公斤。正常正常绵羊和羊和 短腿安康羊短腿安康羊(中)(中)性状变异实例性状变异实例普通冬瓜普通冬瓜太空冬瓜太空冬瓜(下)(下)白化病白化病白化苗白化苗并指并指并指并指 19101910年,赫里克医生的诊所来了一位黑人病人,年,赫里克医生的诊所来了一位黑人病人,病人脸色苍白,四肢无力,是严重的贫血病患者。对病人脸色苍白,四肢无力,是严重的贫血病患者。对病人做血液检查时发现,红细胞在病人做血液检查时发现,红细胞在缺氧时缺氧时缺氧时缺氧时呈镰刀形,呈镰刀形,称称镰刀形细胞贫血症镰刀形细胞贫血症。这样的红细胞容易
7、破裂,使人。这样的红细胞容易破裂,使人患溶血性贫血,严重时会导致死亡患溶血性贫血,严重时会导致死亡.小资料:小资料:正常正常红细胞红细胞镰刀形镰刀形红细胞红细胞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?请找出两种蛋白的区别。请找出两种蛋白的区别。正常血正常血红蛋白红蛋白异常血异常血红蛋白红蛋白 亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸 亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸 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形细胞贫血症患者形细胞贫血症患者血红蛋白血红蛋白有异常情况有异常情况。
8、正常人正常人甲甲DNA信使信使RNAG_A G_A氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸血红蛋白血红蛋白正常正常性状性状正常正常镰刀形细胞镰刀形细胞贫血症贫血症AUGTACTTCAT异常异常异常异常致病的致病的致病的致病的直接直接直接直接原因:原因:原因:原因:。编码链编码链模板链模板链请同学们参照课本请同学们参照课本6969页遗传密码完成表格页遗传密码完成表格GAA血红蛋白异常血红蛋白异常血红蛋白异常血红蛋白异常A-TA-T替换替换替换替换为为为为T-AT-A蛋白质蛋白质基因基因性状性状控制控制控制控制体现体现体现体现那么,这种疾病是由哪种变异方式引起的呢?那么,这种疾病是由哪种变异方式引起的
9、呢?基因突变基因突变基因突变基因突变基因突变究竟基因突变究竟是怎么一回事?是怎么一回事?致病的致病的致病的致病的根本根本根本根本原因:原因:原因:原因:。增增加加缺缺失失1 1、基因突变的概念、基因突变的概念P77P77:替替换换DNADNA分子中发生分子中发生 的缺失、增加或替换,的缺失、增加或替换,而引起而引起 的改变。(核苷酸序列改变)的改变。(核苷酸序列改变)基因结构基因结构二、基因突变二、基因突变碱基对碱基对可以可以1 1个或多个个或多个请思考:请思考:1 1、DNADNA中碱基对的中碱基对的替换替换替换替换,是否一定会引起蛋白质的改变?,是否一定会引起蛋白质的改变?2 2、DNAD
10、NA分子中发生碱基对的替换、增加或缺失,这三种分子中发生碱基对的替换、增加或缺失,这三种情况,哪一种对其控制合成的蛋白质的结构影响最小?情况,哪一种对其控制合成的蛋白质的结构影响最小?模板链模板链模板链模板链替换替换基因中碱基对的基因中碱基对的增加增加导致密码子移位:导致密码子移位:基因基因 mRNAAUG GUA AUC CUA GGG UAA甲硫甲硫氨酸氨酸缬氨缬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸亮氨亮氨酸酸甘氨甘氨酸酸终止终止密码密码氨基酸氨基酸mRNAAUG CGU AAU CCU AGG GUA甲硫甲硫氨酸氨酸精氨精氨酸酸天冬天冬氨酸氨酸脯氨脯氨酸酸精氨精氨酸酸缬氨缬氨酸酸氨基酸氨基酸CGCTA
11、C CAT TAG GAT CCC ATTATG GTA ATC CTA GGG TAA碱基对缺失情况相同碱基对缺失情况相同基因基因mRNAAUG GUA AUC CUA GGG UAA甲硫甲硫氨酸氨酸缬氨缬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸亮氨亮氨酸酸甘氨甘氨酸酸氨基酸氨基酸TAC CAT TAG GAT CCC ATTATG GTA ATC CTA GGG TAA基因中碱基对的基因中碱基对的缺失缺失导致密码子移位:导致密码子移位:mRNAmRNAmRNAmRNAAUG GUA UCC UAG GGU甲硫甲硫甲硫甲硫氨酸氨酸氨酸氨酸缬氨缬氨缬氨缬氨酸酸酸酸丝氨丝氨丝氨丝氨酸酸酸酸氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸
12、终止终止终止终止密码密码密码密码缺失缺失3 3、基因突变发生的时间、基因突变发生的时间:(DNADNA复制期)复制期)A.A.有丝分裂间期有丝分裂间期B.B.减数第一次分裂前间期减数第一次分裂前间期体细胞体细胞原始生殖细胞原始生殖细胞(一般不能传给后代(一般不能传给后代【需通过无性繁殖需通过无性繁殖】)(通过受精作用传给后代)(通过受精作用传给后代)例例:人类能遗传的基因突变常发生在人类能遗传的基因突变常发生在 A.A.减数第一次分裂减数第一次分裂 B.B.四分体时期四分体时期 C.C.减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期 D.D.有丝分裂间期有丝分裂间期通常由于通常由于DNADNA复
13、制复制发生发生差错差错导致导致2 2、基因突变原因、基因突变原因:C3 3、基因突变的类型、基因突变的类型:P77:P77致死突变致死突变苯丙酮尿症苯丙酮尿症形态突变:形态突变:生化突变:生化突变:果蝇的红眼突变为白眼果蝇的红眼突变为白眼 苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙酮酸苯丙酮酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶正常人正常人患者患者缺乏苯丙氨酸羟化酶缺乏苯丙氨酸羟化酶(损伤大脑)(损伤大脑)痴呆痴呆镰刀形细胞贫血症镰刀形细胞贫血症其实其实形态突变形态突变和和致死突变致死突变都伴随有特定的生化过都伴随有特定的生化过程改变,因此严格地讲,任何突变都是程改变,因此严格地讲,任何突变都是生化突变生化突变
14、。影响生物的代谢过程,导致某个特定生化功能的改变或丧失。影响生物的代谢过程,导致某个特定生化功能的改变或丧失。导致个体活力下降或死亡导致个体活力下降或死亡主要影响生物的形态结构,可从表现型的明显差异来识别主要影响生物的形态结构,可从表现型的明显差异来识别产生新的基因(等位基因)产生新的基因(等位基因)产生新的基因(等位基因)产生新的基因(等位基因)5 5、基因突变的结果:、基因突变的结果:物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素6 6、引发基因突变的因素、引发基因突变的因素4 4、基因突变的特点:、基因突变的特点:普遍性普遍性(所有生物均可发生)(所有生物均可发生)多方向性多方向性(不
15、定向性)(不定向性)稀有性稀有性(10105 5 10 10-8-8)有害性有害性可逆性可逆性 任何一种生物都是长期进化过程的产物,它们与环境取得任何一种生物都是长期进化过程的产物,它们与环境取得 了高度的协调。了高度的协调。显性基因可以突变为隐性基因,隐性基因也可以突变为显性基因显性基因可以突变为隐性基因,隐性基因也可以突变为显性基因自然状态下发生:自发突变自然状态下发生:自发突变人工条件下发生:诱发突变人工条件下发生:诱发突变7 7、基因突变的意义、基因突变的意义产生产生新基因新基因产生产生全新的性状全新的性状是是变异的变异的根本根本来源来源为进化提供了为进化提供了最初最初的原材料。的原材
16、料。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从而出现前所未有的新性状新性状。思考:为什么基因突变是变异的思考:为什么基因突变是变异的根本根本来源?来源?变异的变异的主要主要来源是?来源是?基因重组基因重组变异的变异的根本根本来源是?来源是?基因突变基因突变区分区分小结:基因突变小结:基因突变DNA复制复制 正常进行正常进行正常进行正常进行 正常正常DNA发生差错发生差错发生差错发生差错基因中个别基因中个别碱基对碱基对的缺失、增加或替换的缺失、增加或替换 基因结构改变基因结构改变 遗传信息改变遗传信息改变 遗传性状改变遗传性状改变 一定会导致一定会导致
17、一定会导致一定会导致遗传性状改变吗?遗传性状改变吗?遗传性状改变吗?遗传性状改变吗?时间?时间?时间?时间?思考:思考:所有生物都有可能所有生物都有可能发生基因突变吗?发生基因突变吗?whywhy?基因重组呢基因重组呢?原因?原因?原因?原因?主要有丝分裂或减主要有丝分裂或减前的间期前的间期 (真核生物)真核生物)基因突变与基因重组的比较基因突变与基因重组的比较 项目 基因突变 基因重组 区 别 结果 可能性发生范围 意义 联系小结小结新基因新基因新基因新基因有丝分裂间期有丝分裂间期 减减前间期前间期新基因型新基因型新基因型新基因型 减减后期后期 减减四分体时期(前期)四分体时期(前期)变异的
18、变异的根本根本根本根本来源来源变异的变异的主要主要主要主要来源来源很小很小非常普遍非常普遍基因突变是基因重组的基础基因突变是基因重组的基础 时期新性状新性状新性状新性状新组合类型新组合类型新组合类型新组合类型自由组合型自由组合型交叉互换型交叉互换型人工重组(转基因技术)人工重组(转基因技术)所有生物所有生物(包括病毒)(包括病毒)真核生物有性生殖真核生物有性生殖 类型形态突变形态突变生化突变生化突变致死突变致死突变姓名胡一舟姓名胡一舟出生出生19781978年年4 4月月1 1日日智商智商:30 30 重度弱智重度弱智 (正常人的最低(正常人的最低7070)演出自演出自19991999年年1
19、1月在保利剧场进行第一场指挥表演以来,至月在保利剧场进行第一场指挥表演以来,至今已演出今已演出2020场,与国内外十余家交响乐团进行过合作。场,与国内外十余家交响乐团进行过合作。舟舟是先天智力障碍患者舟舟是先天智力障碍患者病因病因:常染色体变异:常染色体变异,比正常比正常人多了一条人多了一条2121号染色体号染色体 (21-(21-三体综合征三体综合征)响誉世界的著名响誉世界的著名“天才天才”音乐指挥家舟舟音乐指挥家舟舟三、染色体畸变三、染色体畸变染色体染色体结构结构变异变异染色体染色体数目数目变异变异1 1、概念:、概念:指生物细胞中染色体在指生物细胞中染色体在数目和结构数目和结构上发生的变
20、化。上发生的变化。2 2、类型:、类型:自然条件自然条件或人为因或人为因素影响下素影响下这种变化在光学显微镜下能观察到吗?这种变化在光学显微镜下能观察到吗?基因重组、基因突变行吗?基因重组、基因突变行吗?3 3、染色体、染色体结构结构变异变异(1)(1)概念:概念:染色体发生染色体发生断裂断裂后,在断裂处发生后,在断裂处发生错误连接错误连接而导致染色体结构不正常的变异。而导致染色体结构不正常的变异。(2)(2)类型:类型:根据染色体断裂后断片连接的发式,分为根据染色体断裂后断片连接的发式,分为4 4种种:(3)(3)结果:结果:使位于染色体上的使位于染色体上的基因的数目和排列顺序基因的数目和排
21、列顺序基因的数目和排列顺序基因的数目和排列顺序 发生改变。通常对生物不利。发生改变。通常对生物不利。(注意:易位发生在(注意:易位发生在 之间)之间)缺失缺失重复重复易位易位猫叫综合症猫叫综合症果蝇棒状眼果蝇棒状眼慢性粒细胞慢性粒细胞白血病白血病多数流产多数流产倒位倒位 非同源染色体非同源染色体?染色体?染色体缺失缺失染色体的某一片段消失染色体的某一片段消失消失消失如:猫叫综合症如:猫叫综合症(5号染色体短臂缺失)号染色体短臂缺失)症状:两眼距离较远,耳症状:两眼距离较远,耳位低下,生长发育缓慢,位低下,生长发育缓慢,存在着严重的智力障碍。存在着严重的智力障碍。患儿哭声轻,音调高,很患儿哭声轻
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