基因突变和基因重组 PPT课件.ppt

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1、5 5、1 1基因突变和基因重组基因突变和基因重组第五章第五章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异1.1.变异的概念变异的概念 生物的亲子代之间及同一亲代所生生物的亲子代之间及同一亲代所生的各子代之间，均有或多或少的差异，的各子代之间，均有或多或少的差异，这种差异就是变异。这种差异就是变异。一一、生物、生物变异的变异的理解理解提醒：变异强调亲子代之间或子代不同个体之间的差异，而遗传强调亲子代之间的相似性2.2.可遗传变异与不可遗传变异的比较可遗传变异与不可遗传变异的比较可遗传变异可遗传变异不可遗传变异不可遗传变异遗传物质遗传物质是否变化是否变化遗传物质发生改变遗传物质发生改变遗传物质不发生改

2、遗传物质不发生改变变遗传情况遗传情况变异能在后代中再变异能在后代中再次出现次出现变异性状仅限于当变异性状仅限于当代表现代表现应用价值应用价值是育种的原始材料，是育种的原始材料，能从中选育出符合能从中选育出符合人类需要的新类型人类需要的新类型或新品种或新品种无育种价值，但在无育种价值，但在生产上可利用优良生产上可利用优良环境条件来影响性环境条件来影响性状的表现获取高产状的表现获取高产优质产品优质产品联系联系提醒：提醒：水、肥、阳光特别充足时，温度改变、激素处水、肥、阳光特别充足时，温度改变、激素处理等引起的变异一般是不可遗传变异，但射线、太空、理等引起的变异一般是不可遗传变异，但射线、太空、化学

3、诱变剂等处理引起的变异一般为可遗传变异。化学诱变剂等处理引起的变异一般为可遗传变异。细菌、蓝藻等原核生物和病毒的可遗传变异只细菌、蓝藻等原核生物和病毒的可遗传变异只有一种：基因突变有一种：基因突变二、基因突变二、基因突变1、基因突变的实例、基因突变的实例镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症症状：红细胞呈镰刀状，易破裂，症状：红细胞呈镰刀状，易破裂，使人患溶血性贫血使人患溶血性贫血病因：血红蛋白多肽链上一个谷病因：血红蛋白多肽链上一个谷氨酸被缬氨酸替换氨酸被缬氨酸替换根本原因：血红蛋白基因根本原因：血红蛋白基因（DNA）上一对碱基对被替）上一对碱基对被替换，既由换，既由T-A对换成了对换成了A-T对

4、。对。2 2、基因突变的概念、原因特点及意义、基因突变的概念、原因特点及意义概念：概念：DNADNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。引起的基因结构的改变。发生时期：主要是细胞分裂剑气发生时期：主要是细胞分裂剑气DNADNA复制时。复制时。原因：原因：a a外因：某些环境条件（如物理、化学、生物因素）外因：某些环境条件（如物理、化学、生物因素）b b内因：内因：DNADNA复制过程中，基因碱基对的种类数量和排复制过程中，基因碱基对的种类数量和排 列顺序发生改变，从而改变了基因的结构列顺序发生改变，从而改变了基因的结构特点：普遍性、

5、随机性、低频性、不定向性、特点：普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性多害少利性意义：是新基因产生的途径，是生物变异的意义：是新基因产生的途径，是生物变异的根本根本 来源来源，是生物进化的原材料，是生物进化的原材料3 3、基因突变的分子机制、基因突变的分子机制提醒：提醒：无丝分裂、原核生无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒的物的二分裂及病毒的DNADNA复制复制时均可发生基因突变。时均可发生基因突变。基因突变不改变染色体上基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的基因的数量，只改变基因的结构，结构，即由即由A A变为变为a a或者由或者由a a变变为为A A，而，而A A、a a的本质区

6、别是其的本质区别是其基因分子结构发生了改变，基因分子结构发生了改变，即基因脱氧核苷酸的种类、即基因脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生了改变。数量、排列顺序发生了改变。发生在体细胞有丝分裂过发生在体细胞有丝分裂过程中的基因突变一般随个体程中的基因突变一般随个体死亡而消失，发生在生殖细死亡而消失，发生在生殖细胞有丝分裂或减数分裂过程胞有丝分裂或减数分裂过程中的基因突变可以传递给后中的基因突变可以传递给后代。代。4 4、基因突变基因突变发生的范围发生的范围 （1 1）真核生物（）真核生物（有丝分裂、减数分裂、有丝分裂、减数分裂、无丝分裂无丝分裂)；（2 2）原核生物原核生物（分裂生殖分裂生殖）；）

7、；（3 3）病毒（）病毒（增殖增殖）。5 5、基因突变基因突变发生的类型发生的类型（1）根据对性状类型的影响，可将基因突变分为：根据对性状类型的影响，可将基因突变分为：（2）根据诱变时的状态，可将基因突变分为：根据诱变时的状态，可将基因突变分为：（1 1）基因突变改变生物性状）基因突变改变生物性状 突变引起密码子改变，突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质的最终表现为蛋白质的结构和功能改结构和功能改变变，从而影响生物的性状，如镰刀型细胞贫血症。，从而影响生物的性状，如镰刀型细胞贫血症。（2 2）基因突变不改变生物性状）基因突变不改变生物性状 根据密码子的简并性，有可能翻译出相同的氨基酸根据密码子

8、的简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。若该亲代若该亲代DNADNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因，并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性基因，并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性性状不会表现出来。性状不会表现出来。体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因基因。性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来等。来等。6 6、基因突

9、变基因突变对性状的影响对性状的影响7 7、基因突变对后代有何影响？基因突变对后代有何影响？8 8、基因突变的随机性基因突变的随机性(1)(1)时时间间上上的的随随机机：它它可可发发生生于于生生物物个个体体发发育育的的任任何何时时期期，甚甚至在趋于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌等。至在趋于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌等。(2)(2)部部位位上上的的随随机机：基基因因突突变变既既可可发发生生于于体体细细胞胞的的中中，也也可可发发生生于于生生殖殖细细胞胞的的中中；若若为为前前者者，一一般般不不传传递递给给后后代代，若若为为后后者者，则则可可通通过过生生殖殖细细胞胞的的传

10、传向向子子代代。可可以以发发生生在在细细胞胞的的内内不不同同的的DNADNA分子上，也可发生在同一分子上，也可发生在同一DNADNA分子的不同部分。分子的不同部分。9 9、基因突变多害少利、基因突变多害少利 基因突变可能破换生物体与环境的协调关系，所以一般有害；基因突变可能破换生物体与环境的协调关系，所以一般有害；但少数基因突变也可能使生物产生新的性状，适应改变的环但少数基因突变也可能使生物产生新的性状，适应改变的环境，获得新的生存空间境，获得新的生存空间提醒：提醒：基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如果如果昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为

11、不利性状，而在多昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利性状，而在多风的岛屿上则为有利突变。风的岛屿上则为有利突变。有些基因突变既无害也无利有些基因突变既无害也无利碱基对碱基对影响范围影响范围对氨基酸的影响对氨基酸的影响减少对蛋白质结构影响的变化减少对蛋白质结构影响的变化替换替换小小只改变一个氨基酸只改变一个氨基酸或不改变或不改变增添增添大大插入位置前不影响，插入位置前不影响，影响插入后的序列影响插入后的序列若开始增添若开始增添1个碱基对，则在增个碱基对，则在增加加2个、个、5个即个即3n+2或减少或减少1个个4个即个即3n+1（n0，且为整数），且为整数）缺失缺失大大缺失位置前不影响，缺失位

12、置前不影响，影响缺失后的序列影响缺失后的序列若开始缺失若开始缺失1个碱基对，则在减个碱基对，则在减少少2个、个、5个即个即3n+2或增加或增加1个个4个即个即3n+1（n0，且为整数），且为整数）10、基因突变对表达的影响、基因突变对表达的影响三、基因重组三、基因重组1 1、本质：、本质：不同基因间的重新组合，不产生新基因，可能不同基因间的重新组合，不产生新基因，可能产生新的基因型，不产生新性状，只出现原有性状的重新产生新的基因型，不产生新性状，只出现原有性状的重新组合。组合。2、时期：、时期：减数分裂时期减数分裂时期3、类型：、类型：自然状态下自然状态下非同源染色体上非等位基因的自由组合非同

13、源染色体上非等位基因的自由组合四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换人工条件下：人工条件下：重组重组DNA技术即基因工程技术即基因工程4、特点：、特点：两个亲本的杂合性越高，基因重组产生变异的可能性两个亲本的杂合性越高，基因重组产生变异的可能性越大。越大。非常普遍，产生的变异类型很多非常普遍，产生的变异类型很多5、意义：、意义：生物变异的来源之一。生物变异的来源之一。是形成生物多样性是形成生物多样性的重要原因之一。的重要原因之一。对生物的进化有重要意义对生物的进化有重要意义图像图像示意示意重组重组类型类型同源染色体上同源染色体上非等位基因的

14、非等位基因的重组重组非同源染色体上非等非同源染色体上非等位基因的重组位基因的重组人为导致基因重组人为导致基因重组（DNADNA重组）重组）发生发生时间时间减数第一次分减数第一次分裂四分体时期裂四分体时期 减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期体外与运载体重组，体外与运载体重组，导入细胞内与细胞导入细胞内与细胞内基因重组内基因重组发生发生机制机制同源染色体非同源染色体非姐妹染色单体姐妹染色单体之间交叉互换之间交叉互换导致染色单体导致染色单体上的基因重新上的基因重新组合组合同源染色体分开，等同源染色体分开，等位基因分离，非同源位基因分离，非同源染色体自由组合，导染色体自由组合，导致非同源染色体上非致

15、非同源染色体上非等位基因间的重组等位基因间的重组目的基因经过运载目的基因经过运载体导入受体细胞，体导入受体细胞，导致受体细胞中基导致受体细胞中基因重组因重组6、三种类型的比较、三种类型的比较提醒：提醒：基因重组是真核生物有性生殖过程中产生基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的可遗传变异的最重要来源最重要来源，是形成生物多样性的，是形成生物多样性的重要原因。重要原因。基基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，产生了新的基因型，从而产生新的表现型合，产生了新的基因型，从而产生新的表现型(或或新品种）新品种）自然状态下原核生物中不会发生基因重组

16、自然状态下原核生物中不会发生基因重组四四、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基因突变变基因重基因重组组本本质质基因的分子基因的分子结结构构发发生改生改变变，产产生了新基因，出生了新基因，出现现了新性状了新性状不同基因的重新不同基因的重新组组合，合，不不产产生新基因，而是生新基因，而是产产生新基因生新基因型，型，使性状重新使性状重新组组合合发发生生时时间间及原及原因因细胞分裂间期细胞分裂间期DNADNA分子复制分子复制时时，由于外界理化因素或自身生理由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基互因素引起的碱基互补补配配对对差差错错或碱基或碱基对对的的丢丢失失减数第一次分裂减数第一

17、次分裂过过程中，同程中，同源染色体的非姐妹染色源染色体的非姐妹染色单单体体间间交叉互交叉互换换，以及非同源染，以及非同源染色体上基因自由色体上基因自由组组合合条件条件外界条件的外界条件的剧变剧变和内部因素的和内部因素的相互作用相互作用不同个体的不同个体的杂杂交，有性生殖交，有性生殖过过程中减数分裂和受精作用程中减数分裂和受精作用意意义义生物生物变变异的异的根本来源，根本来源，也是生也是生物物进进化的原始材料；通化的原始材料；通过诱变过诱变育种可培育新品种。育种可培育新品种。是生物是生物变变异的异的来源之一来源之一，通，通过杂过杂交育种，性状的重交育种，性状的重组组，可培育出新的可培育出新的优优良品种良品种发发生生可能可能可能性很小可能性很小非常普遍非常普遍