上课5.1.基因突变

第一节基因突变和基因重组复习:1、基因的定义,基因的基本单位2、遗传信息3、基因、蛋白质、性状的关系4、基因控制蛋白质合成的过程5、蛋白质分子结构多样性的原因哼，什么劳什子农药，对付俺老祖宗还差不多！过去有效的农药，为什么现在就不起作用了呢？多谢你们大量使用农药，让我们变异了哇！

过去有效的杀虫药，为什么现在就不起作用了呢？

你们大量使用杀虫药，我们可是兵多将广，变异类型多着呢！你知道金鱼是怎么培育出来的吗？金鱼的祖先是鲫鱼。鲫鱼的后代发生了变异，人们选择其中合乎自己需要的个体进行繁殖，逐渐形成了各种金鱼。大量的事实告诉我们，生物是能够发生变异的。这些变异有的能够遗传给后代，有的却不能！变异的概念：生物的后代出现与亲本不同的性状（也包括后代个体间的差异）可遗传的变异不遗传的变异普通的小麦种子种植在肥沃的土壤中，给予充足的阳光和水分，结出的是粒多饱满的种子，但是再把这些种子种下去结出的仍就是普通的种子

不可遗传的变异

太空南瓜王（经过太空遨游，也就是经过辐射的）把其种下去后结出的仍是太空南瓜王可遗传的变异神奇的太空育种(八两)普通青椒染色体变异类型不遗传的变异可遗传的变异基因重组基因突变生物的变异表现型

基因型

环境

（不可遗传的变异）（可遗传的变异）基因重组染色体变异基因突变诱因（改变）（改变）（改变）一、基因突变1、镰刀型细胞贫血症：思考两个问题：（1）正常人和镰刀型细胞贫血症病人的红细胞为什么不一样？（2）镰刀型细胞贫血症的直接原因和根本原因分别是什么？圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞镰刀型贫血症:一种异常血红蛋白病，一旦缺氧，患者红细胞变成镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞，而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。ααββ谷氨酸正常血红蛋白ααββ缬氨酸异常血红蛋白574（573+1）两面凹的圆饼状性状……缬氨酸谷氨酸……CTTGAA…………DNAGAA……RNA正常蛋白质蛋白质翻译体现CATGTA…………GUA……异常蛋白质镰刀型细胞基因突变转录DNA的碱基对发生了改变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。2）根本原因：控制血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变，

变成了。CTTGAACATGTA（单个碱基替换）2、基因突变的概念:由于DNA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改变(一般地，基因突变后变成其等位基因)3.

基因突变的实质碱基对的增添、缺失DNATACCATTAGGATCCCATTmRNAAUGGUAAUCCUAGGGUAA起始密码缬氨酸异亮氨酸亮氨酸甘氨酸终止密码DNATACCCATTAGGATCCCATTmRNAAUGGGAAAUCCUAGGGUA起始密码甘氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸缬氨酸DNATACCATAGGATCCCATTmRNAAUGGUAUCCUAGGGU起始密码缬氨酸丝氨酸终止密码插入C丢失T4、基因突变的时间:主要发生在DNA复制时有丝分裂间期(体细胞突变)减Ⅰ间期(生殖细胞突变)物理因素：化学因素：生物因素：如X射线、γ射线、紫外线、激光等。亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等包括病毒和某些细菌等。外因内因：DNA分子复制偶尔发生错误，DNA碱基组成发生改变等五、基因突变的原因基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的内部结构，使一个基因变成它的等位基因（A→a或a→A）。六、基因突变结果

资料一：从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？白眼果蝇白化苗短腿的安康羊白色皮毛牛犊7、基因突变的特点：棉花正常枝——短果枝果蝇红眼——白眼家鸽羽毛白色——灰红色人正常色觉——色盲正常肤色——白化病你认为突变有什么特点？常见突变性状：一基因突变具有普遍性短腿安康羊（中）资料二：基因突变可以发生在1、生物个体发育的任何时期2、可发生在细胞内不同的DNA分子上3、可发生在同一DNA分子的不同部位上植物的个体发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二在生物体内随机发生；1.在生物的个体发育过程中，基因突变发生的时期越早，该生物体表现突变部位的范围越大还是越小？思考与讨论：2.基因突变可能发生在哪些细胞中？3.基因突变都能传递给后代吗？突变发生的时间越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。体细胞和生殖细胞均可生殖细胞可以，体细胞一般不能传递灰老鼠资料三：观察老鼠体色的突变类型，分析基因突变的方向性是向着那个固定的方向突变的？三、不定向性（多方向性）基因A可以突变为a1，也可以突变为a2、a3、a4……等。灰色白色褐色花色基因突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因2×10－６果蝇的白眼基因4×10－5果蝇的褐眼基因3×10－5玉米的皱缩基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人类色盲基因3×10－5资料四四、突变率低；高产大豆高产青霉菌株大南瓜太空椒（左）有利的基因突变资料五：白化病患者有害的基因突变白化玉米苗畸形的雏鸭人类的多指白化苗五、大多数突变是有害的白化病为什么呢？

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。绝大多数的人类遗传病，都是由基因突变造成的，这些病对人类健康构成了严重威胁。镰刀型细胞贫血症就是一种这样的遗传病，患者(aa)不到成年就会死亡。可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。可是在非洲疟疾流行的地区，发现镰刀型细胞杂合基因型(Aa)对疟疾的感染率，比正常人(AA)低得多。因此，在疟疾流行的地区，不利的镰刀型细胞基因突变可转变为有利于防止疟疾的流行。基因突变的害和利是相对的，但害多利少。

在第二次世界大战临近结束的1945年8月，美国先后向日本广岛和长崎投下了两颗原子弹，造成约10.6万人死亡，约13万人受伤。当时缪勒就指出：原子弹爆炸产生的放射性污染将给广岛和长崎幸存居民的后代带来难以预料的影响。缪勒不幸言中了。在战后的20多年里，广岛和长崎先后出生了数以百计死胎和智障、肢体畸型的新生儿。小结：基因突变的特点自然界的物种中广泛存在可发生在任何时期自然界突变率很低：10－5-

10-8(打破生物对环境的适应性)多数有害,少数有利①普遍性:②随机性:③不定向性：④低频性:一个基因可以产生一个以上的等位基因⑤多害少利性：不改变基因在染色体上的位置和基因的数量。2.光学显微镜下能观察到吗？染色体某一个位点上基因的改变，属于分子水平，光学显微镜下不可见3.一定会引起遗传信息的改变吗？1.改变基因在染色体上的位置和染色体上基因的数量吗？产生了新的基因—等位基因一定隐性突变显性突变A→aa→A思考以下问题：(1)基因突变影响后代性状原因：突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质功能改变，影响生物性状，往往是有害的。例如镰刀型细胞贫血症。(2)基因突变不影响后代性状原因：①若基因突变发生后，引起了信使RNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若该改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。②若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。③某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸，但并不影响蛋白质的功能。④发生在真核生物ＤＮＡ非基因区的基因突变，并不引起生物性状的改变。4.基因突变一定会引起性状的改变吗？不一定某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是A．基因突变B．基因重组C．基因分离D．环境影响在正常的绵羊群中，偶然发现一只短腿的绵羊。通过对短腿绵羊后代进行定向的多项选育，人们获得了短腿绵羊的新品种。这一短腿性状出现的原因A、基因突变B、基因分离C、基因互换D、基因重组基因A与a1、a2、a3之间的关系如图6-3，该图不能表明的是A、基因突变是不定向的B、等位基因的出现是基因突变的结果C、正常基因与致病基因可以通过突变而转化D、这些基因的转化遵循自由组合定律Aa1a3a2思考:显性突变和隐性突变的区别?思考：1．基因突变能产生新的基因吗？2．这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）?3．自然环境会选择哪些个体生存下来？4．基因突变对生物的进化有何意义？八、基因突变的意义基因突变新基因（等位基因）基因型（改变）表现型（改变）引发生物变异基因突变的意义:可以产生新的基因意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了原材料。

九、人工诱变在育种上的应用：优点：提高突变率，加速育种进程,大幅度改良生物性状。缺点：处理的材料量大（育种规模大）概念:指利用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生物，使生物发生基因突变例：

1、用辐射方法培育“黑农五号”大豆品种

2、用X射线、紫外线照射等方法培育高产青霉菌株3、太空椒基因突变定义原因特点意义

碱基对增添缺失改变普遍性随机性低频性多害少利性不定向性内因外因知识结构小结根本原因“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？二、基因重组人的体细胞中有23对染色体，请你根据自由组合定律的计算，一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子？那母亲产生的卵细胞呢？不考虑基因突变，如果要保证子女中有两个所有基因完全相同的个体，子女的数量至少要是多少？223223246+1

1.概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。2、类型:（1）基因自由组合:（2）基因交叉互换:非同源染色体上的非等位基因的自由组合同源染色体上非姐妹染色体之间发生交叉互换.后一页（3）重组DNA技术(基因工程:培养抗虫棉)狭义广义：原有基因的重新组合绿色皱粒P×黄色圆粒F1黄色圆粒F2黄色圆粒绿色圆粒绿色皱粒黄色皱粒非同源染色体上的

非等位基因自由组合一种具有20对等位基因（这20对等位基因分别位于

20对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出现的表现型就有

种。AabBAaBbAb和aBAB和ab上一页220=1048576AabBAaBb同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换上一页同源染色体上的

非姐妹染色单体之间的交叉互换基因重组是通过有性生殖来实现的daBdab甲细菌ABDABD乙细菌提取dabB剪切分离da粘接剪切新细菌daB重组DNA技术(基因工程:培养抗虫棉)3、意义:是生物变异重要来源，生物多样性的重要原因之一，对生物进化有重要意义。基因重组能否产生新的基因？基因突变:基因的分子结构发生了改变,产生了新的基因,出现了新的性状.基因重组:基因的重新组合,产生的新的基因型,使之性状重新组合.1．基因突变：基因_________改变，它________新的基因发生时期：________________________

特点：①普遍性、②随机性、③___________、

④多害少利性、⑤不定向性。

2．基因重组：控制不同性状的_____________，_______新基因，可形成新的________。发生时期：___________________

特点：__________内部结构能产生细胞分裂间期（DNA复制时）突变率低基因重新组合不产生基因型有性生殖过程中(减数分裂)非常普遍基因突变和基因重组的比较有性生殖中非常普遍突变频率低，但普遍存在发生可能生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义生物变异的根本来源，生物进化的原始材料意义有性生殖过程中进行减数分裂形成配子外界环境条件的变化和内部因素的相互作用条件减Ⅰ后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合；减Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体的交换重组。可发生在生物个体发育的任何阶段,一般在细胞分裂的间期。包括碱基对的替换、增添和缺失。发生时间及原因不产生新基因，而是不同基因的重新组合，产生新的基因型基因的分子结构发生改变，产生新的基因，出现了新的性状本质基因重组基因突变一对夫妇所生子女中，性状上差异较多，这种变异主要来自A．基因重组B．基因突变C．环境影响D．基因分离1.用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用A．有丝分裂间期

B．有丝分裂全过程C．受精作用过程

D．减数分裂第一次分裂间期2.下面不容易发生基因突变的细胞是

A.神经细胞B.正在无丝分裂的细胞C.蛙的原肠胚细胞D.正在进行减数分裂的精原细胞3.下列关于变异的叙述中，正确的是A.生物所发生的基因突变一般是有害的，因此基因突变不利于生物的进化B.基因重组只能产生的新基因型，而不能产生新的基因，基因突变才能产生新的基因C.生物变异的主要来源是基因重组D.人