生物必修二第五章第一节基因突变和基因重组

1、龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会 打洞，这说明生物具有打洞，这说明生物具有_的现象。的现象。遗传遗传 一母生九仔，连母十个样，这说一母生九仔，连母十个样，这说 明生物具有明生物具有_的现象。的现象。变异变异 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”？ 变异能否遗传？变异能否遗传？ 想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变 异现象的发生？异现象的发生？ 这种变异性状这种变异性状能遗传给子代吗？为什么能遗传给子代吗？为什么? 分析：分析：是环境因素引起的是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有，自身

2、的遗传物质没有 改变。改变。 甘蓝甘蓝 3.5kg3.5kg 7kg7kg 拉萨拉萨 3.5kg3.5kg 北京北京 资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种，当引种 到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达 7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。 红花的后代变成了蓝紫红花的后代变成了蓝紫 色色 上述变异性状的后代上述变异性状的后代 为何仍然是蓝紫色花呢？为何仍然是蓝紫色花呢？ 遗传物质发生了改变。遗传物质发生了改

3、变。 蓝紫色花的后代仍是蓝紫色蓝紫色花的后代仍是蓝紫色 表现型表现型基因型基因型环境环境 （不可遗传的变异）（不可遗传的变异） 诱因诱因 （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仅环境因素引起的变异一定不能一定不能遗传。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） （遗传物质改变）（遗传物质改变） （可遗传的变异）（可遗传的变异） 第五章基因突变及其其他变异第五章基因突变及其其他变异 第第1节基因突变和基因重组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

4、CAT SAT ON THE MAT (猫坐在草席猫坐在草席 上上) ”时，分别抄成了以下的句子：时，分别抄成了以下的句子： THE KAT SAT ON THE MAT THE CAT ON THE MAT THE FAT CAT SAT ON THE MAT 与原来的句子相比较，意思发生了与原来的句子相比较，意思发生了 什么变化呢？什么变化呢？ 假如在假如在DNA分子的复制过程中，发分子的复制过程中，发 生了类似的错误，生了类似的错误，DNA分子所携带分子所携带 的遗传信息将会发生怎样的变化？的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这样的变化可能对生物体产生什么 影响

5、？影响？ 问题探讨问题探讨 DNA分子携带的遗传信息发生了分子携带的遗传信息发生了 改变。但由于改变。但由于遗传密码的简并性遗传密码的简并性， DNA编码的氨基酸不一定改变。如果编码的氨基酸不一定改变。如果 氨基酸发生了改变，生物体的性状可氨基酸发生了改变，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，也有可能生存可能有害，可能有利，也有可能 既无害也无利。既无害也无利。 我帅我帅 呆！呆！ 哼哼 一、基因突变一、基因突变 镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症（一）基因突变的实例（一）基因突变的实例 资料：资料：1910年，一个黑人青年到

6、医院看病，检年，一个黑人青年到医院看病，检 查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊 的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而 是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰刀型细胞是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰刀型细胞 贫血症。贫血症。这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长 镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的 现象，引起严重贫血而造成死亡。现象，引起严重贫血而造成死亡。 正常血红蛋白第正常血红蛋白第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

7、常血红蛋白究竟出了什么问题？正常血红蛋白究竟出了什么问题？ 缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸 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 缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸 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 1 2 3 4 5 6 7 8 （正常血红蛋白）（正常血红蛋白） （异常血红蛋白）（异常血红蛋白） C T TC T T G A AG A A 谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸 DNADNA mRNAmRNA 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 正常正常异常异常 GUAGUA C A TC A T G T AG T A突变突变 GAAGAA _原因原因

8、镰刀型细胞贫血症是由镰刀型细胞贫血症是由 引起的一种遗传病。引起的一种遗传病。 病因：病因： DNADNA分子中碱基对替换分子中碱基对替换 根本根本 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的根本原取代的根本原 因是什么因是什么？ A A T T T T A A 替换替换 直接直接原因原因 决定决定 谷氨酸谷氨酸 缬氨酸缬氨酸 替换替换 增添增添 缺失缺失 A T C C G C T A G G C G C C G C G G C G A T T A C C G C G G C G A T T A A T A C C G C T G G C G DNA片段片段 碱基对的碱基对的增添增

9、添、缺缺 失失或或替换替换，改变了，改变了 基因的基因的结构结构。 A T C C G C T A G G C G C C G C G G C G DNADNA分子中的碱基对有哪几种变化，从分子中的碱基对有哪几种变化，从 而导致基因结构的改变？而导致基因结构的改变？ 1 1、概念概念： 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 替换替换 基因结构基因结构 （二）基因突变的概念（二）基因突变的概念 DNA A U C C G C A U U C G C 异亮氨酸异亮氨酸精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸 mRNA A T C

10、 C G C T A G G C G 正常正常 T A A G C G A T T C G C 碱基对替换碱基对替换 精氨酸精氨酸 碱基对改变一定会导致蛋白质的结构碱基对改变一定会导致蛋白质的结构 改变吗？改变吗？ A T C C G C T A G G C G 正常正常 mRNA DNA mRNA DNA 氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸 A U C C G C 异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸 A C C G C 苏氨酸苏氨酸 丙氨酸丙氨酸 A C C G C T G G C G 碱基对缺失碱基对缺失 1 1、概念概念： 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

11、引起的_的改变。的改变。 增添增添缺失缺失 替换替换 基因结构基因结构 （二）基因突变的概念（二）基因突变的概念 思考：思考： 1 1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？ 碱基对的替换碱基对的替换 2、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？ 一种氨基酸可能有几种密码子一种氨基酸可能有几种密码子 显性纯合子突变成杂合子（显性纯合子突变成杂合子（AAAa） 基因突变若发生在基因突变若发生在配子配子中中（减数分裂减数分裂 时产生时产生）将遵循遗传规律将遵循遗传规律传递给后代传递给后代。 若发生在若发生在体细胞体细胞（有丝分裂

12、有丝分裂），），一般一般 不能遗传不能遗传。 有些植物体细胞发生基因突变，可以有些植物体细胞发生基因突变，可以 通过无性繁殖传递。人体某些体细胞的基通过无性繁殖传递。人体某些体细胞的基 因（原癌基因和抑癌基因）突变，有可能因（原癌基因和抑癌基因）突变，有可能 发展成发展成癌细胞癌细胞。 思考：思考：3、突变后的基因会遗传给后代么？、突变后的基因会遗传给后代么？ （三）基因突变的原因（三）基因突变的原因 自发突变（内因）：自发突变（内因）：自然自然条件下条件下DNADNA偶尔偶尔 复制错误复制错误 例如：例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。果蝇的白眼，水稻的矮秆等。 物理因素物理因素 化学因素化学因

13、素 生物因素生物因素 提高提高 突变突变 频率频率 X X射线、激光等射线、激光等 亚硝酸、碱基类似物等亚硝酸、碱基类似物等 病毒、某些细菌等病毒、某些细菌等 诱发突变（外因）：诱发突变（外因）： 夏季涂抹防晒霜夏季涂抹防晒霜 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 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 分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突 变的可能，从而防止细胞癌变？变的可能，从而防止细胞癌变？ 接种乙肝疫苗接种乙肝疫苗

14、生物因素生物因素 想一想想一想: :基因基因 突变一般会发突变一般会发 生在什么时侯生在什么时侯 呢？呢？ 有丝分裂的有丝分裂的间期间期 减数第一次分裂减数第一次分裂 间期间期 DNA复制复制时期时期 （四）基因突变的时间（四）基因突变的时间 A A AaA a aaaA 一个基因突变后产生的是它的一个基因突变后产生的是它的等位基因等位基因 （五）基因突变的结果（五）基因突变的结果 基因突变是染色体的基因突变是染色体的某一位点某一位点上上 基因的改变基因的改变, ,使一个基因变成它的使一个基因变成它的等位等位 基因基因（Aa或或aA）, ,不改变染色体不改变染色体 上基因的上基因的数量数量，只

15、改变，只改变基因的内部结基因的内部结 构构，并且通常会引起一定的表现型的并且通常会引起一定的表现型的 变化变化. . 遗传信息改变遗传信息改变 DNA DNA DNA DNA 差错差错 内因：内因： 碱基变化碱基变化 外因：外因： 物理因素物理因素 化学因素化学因素 生物因素生物因素 脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变 碱基对的替换、增添、缺失碱基对的替换、增添、缺失 基因结构发生改变基因结构发生改变 产生等位基因产生等位基因（A1 a1A1 a1、a2a2） 复制复制 引起引起 （五）基因突变的特点（五）基因突变的特点 细菌细菌 无抗药性无抗药性抗药性抗药性

16、 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 常见突变性状：常见突变性状： 一、在生物界普遍存在一、在生物界普遍存在普遍性普遍性 玉米白化苗玉米白化苗 人类多指人类多指 基因突变有何特点？基因突变有何特点？ 短腿安康羊（中）短腿安康羊（中） 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

17、时期 二、在生物二、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 花芽在分化时发生基因突变花芽在分化时发生基因突变 小资料小资料 三、突变率低三、突变率低低频性低频性 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。 白化苗白化苗 四、大多数突变是有害的四、大多数突变是有害的多多害性害性 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物，它们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。与环境取得了高度的协调。 基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？ 有害的基因突变有害

18、的基因突变 畸形的雏鸭畸形的雏鸭人类的多指人类的多指 人类的人类的并指并指 镰刀形红细胞镰刀形红细胞 高产大豆高产大豆 高产青霉菌株高产青霉菌株 有利的基因突变有利的基因突变 有利的基因突变有利的基因突变 经诱变处理的紫色种子产经诱变处理的紫色种子产 生的子代种子生的子代种子 基因突变还有何特点？基因突变还有何特点？ 如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突变突变 AY (黄毛黄毛) a (黑毛黑毛) 灰灰 老老 鼠鼠 黑老鼠黑老鼠 黄老鼠黄老鼠 五、五、 基因突变是基因突变是不定向的不定向的不定向性性不定向性性 基因突变是基因突变是新基因产生新基因产生的途径，是的途径，是 生物变异的生物变异的根本

19、来源根本来源, ,是是生物进化生物进化的的 原始材料原始材料. . （六）基因突变的意义（六）基因突变的意义 批判性思维批判性思维 有人认为，自然条件下基因突变率很多低，有人认为，自然条件下基因突变率很多低， 而且大多数基因突变对生物体是有害的，因而且大多数基因突变对生物体是有害的，因 此，它不可能为生物进化提供原材料。你认此，它不可能为生物进化提供原材料。你认 为这样的看法正确吗？为什么？为这样的看法正确吗？为什么？ 这种看法不正确。对于生物个体而言，发生这种看法不正确。对于生物个体而言，发生 自然突变的频率是很低的。但是，一个物种自然突变的频率是很低的。但是，一个物种 往往是由许多个体组成

20、的，就整个物种来看，往往是由许多个体组成的，就整个物种来看， 在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的， 其中有不少突变是有利突变，对生物的进化其中有不少突变是有利突变，对生物的进化 有重要意义。因此，基因突变能够为生物进有重要意义。因此，基因突变能够为生物进 化提供原材料。化提供原材料。 （P82） （五）基因突变的应用 人工诱变育种人工诱变育种 原理原理: :运用物理因素或化学因素提高突变率运用物理因素或化学因素提高突变率, ,诱发基诱发基 因突变因突变, ,获得优良品种获得优良品种. . 实例实例: “: “黑农五号黑农五号”大豆、高产青霉菌株大豆、

21、高产青霉菌株 太空椒、太空南瓜太空椒、太空南瓜 优点：优点：提高突变率，提高突变率，缩短育种缩短育种 年限，大幅度改良性年限，大幅度改良性 状，为人类选育出优良状，为人类选育出优良 的生物品种的生物品种 缺点：缺点：有利有利变异少，要处理大变异少，要处理大 量的实验材料，具有盲量的实验材料，具有盲 目性目性 “一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”这种差这种差 异怎么造成的？异怎么造成的？ 二、基因重组二、基因重组 在生物体进行有性生殖的过程中，在生物体进行有性生殖的过程中，控控 制不同性状的基因的重新组合制不同性状的基因的重新组合。 （一）基因重组的概念（一）基因重组的概念 方式方式

22、 、非同源染色体上的非等位、非同源染色体上的非等位基因基因自由组合自由组合 2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局 部交换（部交换（交叉互换交叉互换） 减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期 非同源染色体上的非等位基因自由组合非同源染色体上的非等位基因自由组合 A a b B A a B b Ab 和和 aB AB 和和 ab （二）基因重组发生时期（二）基因重组发生时期 A a Aa Bb Aa b B A a Bb 3 3、两个亲本的遗传物质差距越大，基、两个亲本的遗传物质差距越大，基 因重组的类型就越多。因重组的类型就越多。 （三）基因重组的特点（三）基

23、因重组的特点 1、变异概率高，几乎变异概率高，几乎100% 2、只有通过有性生殖过程才能实现的。只有通过有性生殖过程才能实现的。 意义意义 基因重组中有无新的基因产生？基因重组中有无新的基因产生？ 有无新的基因型和表现型形成？有无新的基因型和表现型形成？ 是是生物变异生物变异的来源之一，的来源之一， 是是生物多样性生物多样性的来源之一，的来源之一， 对对生物的进化生物的进化具有重要的意义。具有重要的意义。 思考思考 （四）基因重组的意义（四）基因重组的意义 基因的分子结构发生改基因的分子结构发生改 变变 不同基因的重新组合不同基因的重新组合 细胞分裂间期细胞分裂间期 由于外界理化因素或自由于外

24、界理化因素或自 身生理因素引起的碱基身生理因素引起的碱基 对的替换、缺失或增添对的替换、缺失或增添 减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期的四的四 分体时期的交叉互换；分体时期的交叉互换； 减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期，非，非 同源染色体上的非等位基同源染色体上的非等位基 因自由组合因自由组合 外界环境条件的变化和外界环境条件的变化和 内部因素的相互作用。内部因素的相互作用。 有性生殖过程中进行减数有性生殖过程中进行减数 分裂形成生殖细胞。分裂形成生殖细胞。 新基因产生的途径，是生物变异新基因产生的途径，是生物变异 的根本来源的根本来源, ,是生物进化的原始是生物进化的原始 材料材料 是

25、生物变异的重要来源，是形成生物是生物变异的重要来源，是形成生物 多样性的重要原因，对生物的进化也多样性的重要原因，对生物的进化也 具有重要的意义具有重要的意义 突变频率低，但普遍突变频率低，但普遍 存在存在 有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍 产生了新基因产生了新基因，出现了新，出现了新 性状性状 不产生新基因，而是不产生新基因，而是产生新的产生新的 基因型基因型，使不同性状重新组合，使不同性状重新组合 不同生物的可遗传变异来源：不同生物的可遗传变异来源： 病毒病毒 基因突变基因突变 原核生物原核生物 基因突变基因突变 真核生物真核生物 基因突变、基因重组、基因突变、基因重组、 染色体变异染色体变异 思维拓展思维拓展 课课 堂堂 练练 习习 1. 下列现象中属于可遗传的变异的是下列现象中属于可遗传的变异的是 A、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足 B、人由于晒太阳皮肤变黑、人由于晒太阳皮肤变黑 C、无籽番茄没有种子、无籽番茄没有种子 D、人类的色盲病、人类的色盲病 2 2、若某基因原为、若某基因原为303303对碱基，现经过突变，成为对碱基，现经过突变，成为300300个个 碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋 白质分子相