基因突变和基因重组使用

第五章遗传信息的改变

基因突变和基因重组一、生物的变异：1、概念：生物的子代和亲代之间以及子代各个体之间性状上的差异性称为生物的变异。变异可以遗传吗?是否所有的变异都可以遗传？2、生物变异的类型⑴不可遗传的变异（由环境变化引起）⑵可遗传的变异（由生殖细胞内遗传物质的变化引起）基因突变基因重组染色体变异注意：1、显微镜下只能看到染色体变异；2、属于分子水平的变异是：基因突变和基因重组；3、原核生物、病毒的变异方式有：环境引起的变异和基因突变，而可遗传变异只有基因突变。1实例：人类镰刀型细胞贫血症二、基因突变的原因阅读课本P76-77，回答以下问题：1、镰刀型细胞贫血症发生的直接原因是什么？（病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？）2、请填写出mRNA上对应的碱基，推测出镰刀型细胞贫血症发生的根本原因（从基因的角度考虑）思考与讨论正常红细胞的血红蛋白氨基酸组成……—缬氨酸－组氨酸－亮氨酸－苏氨酸－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸－赖氨酸—……镰刀型细胞贫血症红细胞的血红蛋白氨基酸组成……—缬氨酸－组氨酸－亮氨酸－苏氨酸－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸－赖氨酸—……CTTGAACATGTAGAAGUADNAmRNA蛋白质氨基酸谷氨酸正常缬氨酸

不正常基因突变原因分析：1、直接原因：血红蛋白分子的多肽链上一个谷氨酸被一个缬氨酸替换。CTTGAACATGTA原因分析：2、根本原因：控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变。

即：镰刀型细胞贫血症是由_________引起的一种遗传病，是由于基因_________发生了改变导致血红蛋白分子改变而产生的。基因突变分子结构2．基基因因突突变变的的概念念指DNA分子子中中发发生生碱基基对对的增添添、、缺缺失失或或改改变变，，而引引起起基基因因结结构构的的改改变变。。判断断下下图图分分别别为为哪哪种种类类型型的的基基因因突突变变？？ATCCGTCTAGGCAG缺失（正常）ATTCCGTCTAAGGCAG

AACCGTCTTGGCAGACCGTCTGGCAG改变增添发生基因突突变后碱基基序列一定定不同小试牛刀BA.有丝分裂间间期B.减数第一次次分裂间期期——体细胞——生殖细胞（但一般不能传给后后代，也可可以通过无性繁殖方式传给后后代）（可以通过受精作作用直接传传给后代）DNA在进行复制制时发生错错误.一、基因突突变

基因突变通常发生在细胞分裂间期DNA分子复制过程中，即DNADNA。3.基因突变的的时间：注意：基因突变容容易发生在在具有DNA复制功能的的细胞中（（具有分裂裂能力的细细胞），已已高度分化化的、失去去分裂能力力的细胞因因其不发生生DNA复制，故不不容易发生生基因突变变。4、基因突变变的结果使一个基因因成为它的的等位基因（产生了新的基因））注意：1、基因突变变产生了新新基因，新新基因与原原基因互为为等位基因因；2、基因突变变不改变基基因数量讨论：有人人说，基因因突变就是是指生物体体基因型的的改变。你你认为这种种说法正确确吗？试举举例说明。。这种说法不正确。基因突变变是指DNA分子中发生生碱基对的的增添、缺缺失或改变变而引起的的基因分子子结构的改改变。基因突变使使一个基因因突变成它它的等位基基因，从而会使生生物的基因因型发生改改变。但是是基因型的的改变并不不都是由基基因突变引引起的，基基因重组和和染色体变变异都可引引起基因型型改变。思考与讨论论5.基因因突突变变的的特特点点从以以下下图图片片，，你你能能归归纳纳出出基基因因突突变变的的什什么么特特点点吗吗？？白眼果蝇白化苗短腿的安康羊普遍遍性性白色色皮皮毛毛牛牛犊犊3×10－5人类色盲基因1×10－5小鼠的白化基因1×10－６玉米的皱缩基因4×10－5果蝇的白眼基因突变率基因低频频率率性性注：：基基因因突突变变的的低低频频性性是是针针对对生生物物体体某一个个基因因来说发发生突突变的的几率率很低低，但但对于于群体来说突突变的的几率率就大大多了了。高产大大豆高高产青青霉菌菌株大南瓜瓜太空椒椒（左左）有利的的基因因突变变白化病病患者者有害的的基因因突变变白化玉玉米苗苗畸形的的雏鸭鸭人类的的多指指大多数数基因因突变变对生生物体体是有有害的的，只只有少少数是是有利利的，，有些些既无无害也也无益益。多数有有害性性植物的的个体体发育育性成熟的植株胚幼苗具根茎叶的植株分化出花芽的植株受精卵发生在个体发发育的任何时时期，生物体体的任何部位位。可以发生生在细胞内的的不同DNA分子上、同一一DNA分子的不同部部位。具有随机性多向性和可逆逆性：基因A可以突变为a1，也可以突变变为a2、a3、a4……等。基因突变变也是可逆的的，可以由A突变为a，也可以由a突变为A。基因突变的特点①普遍性②突变率低（（稀有性,低频率性）③多数有害性性④随机性⑤多向性和可可逆性1、基因突变的的普遍性与低频率性是否矛盾？？2、基因突变的的随机性与“基因突变变发生在DNA分子复制时”是否矛盾？？在太空突变的真菌

基因突变可发发生在生物个个体发育的任何时期，可以是体细胞中，也可以是是生殖细胞中。这里的“随机机”是针对生物个体而言的,指的是可随机机发生在生物物体的不同生生长(生活)时段；但是对对细胞来说,却只能发生在在正进行DNA分子复制的细胞中。思考与讨论⑴是生物变异的的根本来源；⑵为生物的进化化提供了原始材料；⑶是形成生物多样性的重要原因之之一（新基因产生的的途径）6、基因突变的的意义7、基因突变的的种类⑴自然然突突变变：自然然条条件件下下发发生生的的基基因因突突变变⑵人工工诱诱变变：人为为条条件件下下诱诱发发产产生生的的基基因因突突变变8、引引起起基基因因突突变变的的因因素素（（P77)：⑴物理理因因素素：紫紫外外线线、、X射线线、、激激光光等等⑵化学学因因素素：亚亚硝硝酸酸盐盐、、碱碱基基类类似似物物等等⑶生物物因因素素：病病毒毒、、有有些些细细菌菌等等一、、基基因因突突变变基因因碱碱基基对对的的改改变变，，是是否否一一定定会会引引起起蛋蛋白白质质（（性性状状））的的改改变变？？思考考与与讨讨论论不一一定定。。(1)有些些基基因因突突变变并并不不引引起起生生物物性性状状的的改改变变①突突变变发发生生在在非编编码码区区和和内内含含子子中中，不不会会改改变变生生物物的的性性状状。。②显显性性纯纯合合子子中中的的一一个个基基因因突突变变后后，，该该基基因因型型控控制制的的生生物物性性状状不不会会改改变变。。③由由于于可可由由多种种密密码码子子决决定定同同一一种种氨氨基基酸酸，因因此此某某些些基基因因突突变变也也不不会会引引起起生生物物性性状状的的改改变变。。(2)有些些基基因因突突变变可可引引起起生生物物性性状状的的改改变变，，如如人人的的白白化化病病等等。。GATCTADNAmRNAGAU氨基基酸酸天冬冬氨氨酸酸GAC天冬冬氨氨酸酸CTGGAC一、、概念念：利用用物物理理因因素素（（如如ⅹ射线线、、γ射线线、、紫紫外外线线、、激激光光等等））或或化化学学因因素素（（如如亚亚硝硝酸酸、、硫硫酸酸二二乙乙酯酯等等））来来处处理理生生物物，，使使生生物物发发生生基基因因突突变变。。二、、依据据原原理理：基因因突突变变三、、常用用方方法法：辐射射诱诱变变、、激激光光诱诱变变、、作作物物空空间间技技术术育育种种四、、优点点：（1）可可以以提提高高突突变变率率，，加加速速育育种种进进程程；；（（2）大大幅幅度度改改良良某某些些品品种种,产生生前前所所未未有有的的性性状状。。五、、缺点点：（1）盲盲目目性性大大，，有有利利变变异异少少；；（2）工工作作量量大大，，需需大大量量的的实实验验材材料料。。9、应用用：：诱变变育育种种小结结：：生物物的的变变异异1.概念念2.分类类一基基因因突突变变1.概念念:碱基对对增添、缺失或改变2.引起基基因突突变的的因素素:物理\化学\生物3.意义:（1）（2）（3）4.特点:(1)(2)(3)(4)(5)巩固练练习：1、基因因突变变的本本质不不包括括：()A、DNA复制时时出差差错B、DNA碱基对对的增增添、、缺失失或改改变C、基因因分子子结构构的改改变D、非等等位基基因间间的自自由组组合2、下列列有关关基因因突变变的说说法，，不正确确的是（（））A.自然突突变下下突变变率是是很低低的B.人工诱诱变都都是有有利的的C.基因突突变能能产生生新的的基因因D.基因突突变在在自然然界广广泛存存在DB3．在一一块马马铃薯薯甲虫虫成灾灾的地地里，，喷了了一种种新的的农药药后，，约98％的甲甲虫死死了，，约2％的甲甲虫生生存下下来，，生存存下来来的原原因是是（））A．有基基因突突变产产生的的抗药药性个个体存存在B．以前前曾喷喷过某某种农农药，，对农农药有有抵抗抗力C．约有有2％的甲甲虫未未吃到到沾有有农药药的叶叶子D．生存存下来来的甲甲虫是是身强强体壮壮的年年轻个个体A4、基因因突变变主要发发生在在下下列哪哪种细细胞中中：A.洋葱表皮细胞胞B.人的神经细胞胞C.根尖生长点D.人的卵细胞c“一猪生九仔，，连母十个样样”，这种个体的的差异，主要要是什么原因因产生的?基因重组在生物体进行行有性生殖的过程中,控制不同性状状的基因的重重新组合.1.概念:适用范围：进行有性生殖殖的生物细菌的基因重重组细菌的有性生殖方式式：接合生殖（（两个菌体通通过暂时形成成的原生质桥单向地转移遗遗传信息）过程：通过接合生生殖，一个细细菌的遗传物物质可以进入入到另一个细细菌中，使细细菌内的遗传传物质有了新新的组合。当当这些细菌再再通过分裂形形成子细胞时时，重新组合合成的遗传物物质就传递到到了子细胞中中。高等生物的基基因重组自由组合定律律：控制不同性状状的的基因分分离和组合是是互不干扰的的;在形成配子时时,决定同一性状状的成对基因因彼此分离,决定不同性状状的基因自由由组合.思考：基因重组在什什么时候发生生呢?减数第第一次分裂裂后期同源染染色体体分开，，非同源源染色色体自由组组合减Ⅰ中期初级精精母细细胞减数第第一次分裂裂后期同源染染色体体分开，非同源源染色色体自由组组合初级精精母细细胞同源染染色体体的非非姐妹妹染色色单体体间发发生交换现象。。减I四分体体时期期（减减I前期））3、实现现基因因重组组的途途径途径1：基因因自由由组合合时间：：（（减I后期））途径2：基因因互换换时间：（减I四分体时期））途径3：转基因（DNA重组技术）控制不同性状状的基因重新新组合，不产生新基因因，但可形成成新的基因型型。4、基基因因重重组组的的结果果：思考考：：一种种具具有有20对等等位位基基因因（这这20对等等位位基基因因分分别别位位于于20对同同源源染染色色体体上））的的生生物物进进行行杂杂交交时时，，F2可能能出出现现的