生物基因突变和基因重组

1、变异的类型变异的类型 可遗传变异可遗传变异 生殖细胞内遗传物质生殖细胞内遗传物质 发生改变而引起的发生改变而引起的 不遗传变异不遗传变异环境因素影响而造成的环境因素影响而造成的 可遗传变异的三种来源可遗传变异的三种来源: 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 一一.基因突变基因突变 积极思维积极思维 镰刀型细胞贫血症的病因是什么镰刀型细胞贫血症的病因是什么? 圆饼型的红细胞圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞镰刀状的红细胞 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 正常正常 病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？病人的血红蛋白的一条多肽链发生了

2、什么变化？ 镰刀型细胞贫血症的病因镰刀型细胞贫血症的病因分析分析 异常异常 CTT GAA 谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸 DNA mRNA 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 正常正常异常异常 GUA CAT GTA突变突变 GAA 直接原因直接原因 根本原因根本原因 镰刀型细胞贫血症是由镰刀型细胞贫血症是由基因突变基因突变引起引起 的一种遗传病，是由于的一种遗传病，是由于基因的分子结构基因的分子结构发发 生了改变产生的。生了改变产生的。 病因：病因： 指发生在基因水平上的变异指发生在基因水平上的变异,是是 由于由于DNA分子中发生碱基对的增添、分子中发生碱基对的增添、 缺失或改变，而引起的基因结构的缺失

3、或改变，而引起的基因结构的 改变改变 1基因突变的概念基因突变的概念: 2基因突变的类型基因突变的类型 ATCCG TAGGC 缺失缺失 （正常）（正常） ATTCCG TAAGGC AACCG TTGGC A CCG T GGC 改变改变 增添增添 3 3基因突变发生的时期基因突变发生的时期？ 细胞周期中的分裂间期。 A有丝分裂间期（体细胞）有丝分裂间期（体细胞） B减数第一次分裂间期（生殖细胞）减数第一次分裂间期（生殖细胞） 但一般不能传给后代但一般不能传给后代 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 4基因突变的特点 普遍性普遍性: :自然界的物种中广泛存在自然界的物种

4、中广泛存在 随机性随机性: :可发生在任何时期可发生在任何时期 稀有性稀有性: :自然界突变率很低：自然界突变率很低：1010 5 5- - 10 10-8 -8 有害性有害性: :( (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 不定向性：不定向性：A Aa a或或A AA A 5 5基因突变发生的原因？基因突变发生的原因？ 引起基因突变的因素 （致变因素） A.自然突变自然突变:自然发生的突变自然发生的突变 B.诱发突变诱发突变: 在人为条件下发生的突变在人为条件下发生的突变 如:正常绵羊突变产生 短腿安康羊 如:中子照射不抗锈病的燕麦种子, 变 成

5、抗锈病个体 物理因素； 化学因素； 生物因素 6人工诱变在育种上的应用 成功率低成功率低, ,有利个体往往不多有利个体往往不多 会出现返祖现象会出现返祖现象 优点优点： 提高突变率，缩短育种周期提高突变率，缩短育种周期 大副度改良某些性状大副度改良某些性状 缺点缺点: : 化学因素：化学因素：有亚硝酸、硫酸二乙酯等。有亚硝酸、硫酸二乙酯等。 人工诱导基因突变常用方法： 物理因素：物理因素：包括包括X X射线、紫外线、激光等；射线、紫外线、激光等； 生物因素：生物因素：病毒、细菌等。病毒、细菌等。 基因突变的意义基因突变的意义 基因突变在生物进化中有重要意义。 是生物变异的根本来源，也为生物进化

6、提 供了最初的原材料。 原因：原因： 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新性状。从而出现前所未有的新性状。 “一猪生九仔，连母十个样一猪生九仔，连母十个样”，这种个，这种个 体的差异，主要是什么原因产生的体的差异，主要是什么原因产生的? ? 基因重组基因重组 1 1 概念概念: : 生物在进行有性生殖过程中生物在进行有性生殖过程中, ,控制控制 不同性状的基因的自由组合的过程不同性状的基因的自由组合的过程. . 二二.基因重组基因重组 2 2 类型类型: : 基因的自由组合基因的自由组合: : 非同源染色体上非同源染色体上 的非等位基因的组合

7、的非等位基因的组合. . 基因的互换基因的互换: : 同源染色体上的非姐妹同源染色体上的非姐妹 染色体之间发生局部互换染色体之间发生局部互换. .Tj 3 3 意义意义: : 通过有性生殖实现基因重组为 生物变异提供了极其丰富的来源, 是生物多样性的重要原因之一. 基因重组能否产生新的基因？ 控制不同性状的基因重新组合，不产生 新基因，可形成新的基因型。 发生时期发生时期：有性生殖过程中。有性生殖过程中。 特点是特点是：非常丰富。：非常丰富。 基因重组：基因重组： 三三.重组重组DNA技术（基因工程）技术（基因工程） 三三.重组重组DNA技术（基因工程）技术（基因工程） recombinant

8、 DNA technique 指将一个生物体中的目的基因转入另指将一个生物体中的目的基因转入另 一个生物体中，使后者获得新的遗传性状一个生物体中，使后者获得新的遗传性状 或表达所需要的产物的技术。或表达所需要的产物的技术。 这一技术是人类根据一定的目的和设计， 对DNA分子进行体外加工操作，再引入受体 生物，以改变后者的某些遗传性状，从而培 育生物新类型或治疗遗传疾病的一种现代的、 崭新的、分子水平的生物工程技术。 两段不同来源的DNA片段被连在一起 所形成的新DNA片段叫重组DNA 重组DNA 2目的基因目的基因 和质粒载体和质粒载体 的连接的连接 3 3将重组将重组DNA分子导入受体细胞分

9、子导入受体细胞 4 4选择选择 5 5目的基因表达目的基因表达 1 1目的基因的取得目的基因的取得 DNA片段（目的基因）与载体DNA分子相 连接，形成重组DNA 选出含有所需要的重组体DNA分子的受体细胞, 目的基因在受体细胞中高效表达，合成产物（蛋白质) 重组重组DNADNA技术的一般过程技术的一般过程 （DNA片段） 利用这个技术，可以改变生物的遗传 组成，从而获得新的遗传性状或人们需要 的产品。 基因工程的应用基因工程的应用 生产特殊蛋白质生产特殊蛋白质 动物的遗传改造动物的遗传改造 人类基因治疗人类基因治疗 同源染色体同源染色体 的非姐妹染的非姐妹染 色单体间发色单体间发 生交换现象

10、。生交换现象。 正常绵羊和短腿安康（中） 白化病患儿 太空椒太空椒普通青椒普通青椒 神奇的太空育种神奇的太空育种 太空南瓜王太空南瓜王 这种太空南瓜王最大能长到200多公斤， 在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。 质粒已成为目前最常用的基因克隆的载 体分子。有一些质粒能携带外源DNA，可 以作为目的基因进入受体细胞的运载工具。 多细菌除了染色体之外，还有大量很小的环很小的环 状的双链状的双链DNA分子，分子，这就是质粒(plasmid)。质 粒通常独立于染色体之外，可以自主复制。 质粒(plasmid) 质粒质粒 染色体染色体 细菌细菌 2 2 类型类型: : 基因的自由组合基因的自由组

11、合: : 非同源染色体上非同源染色体上 的非等位基因的组合的非等位基因的组合. . 基因的互换基因的互换: : 同源染色体上的非姐妹同源染色体上的非姐妹 染色体之间发生局部互换染色体之间发生局部互换. .Tj 控制不同性状的基因重新组合，不产生 新基因，可形成新的基因型。 发生时期发生时期：有性生殖过程中。有性生殖过程中。 特点是特点是：非常丰富。：非常丰富。 基因重组：基因重组： 三三.重组重组DNA技术（基因工程）技术（基因工程） 2目的基因目的基因 和质粒载体和质粒载体 的连接的连接 3 3将重组将重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞 4 4选择选择 5 5目的基因表达目的基因表达 1 1目的