王福民-第1节 基因突变和基因重组(制作)-541972

Welcometostudybiology!第1节基因突变和基因重组棠湖中学实验外语学校王福民第5章基因突变及其他变异教学目标

1．基因突变的概念、特点和意义（B：识记）。

2．了解人工诱变在育种上的应用（A：知道）。

教学重点

基因突变的概念和特点。

教学难点

基因突变的概念。一、变异的类型二、基因突变定义原因特点意义应用三、基因重组问题1、什么是生物的变异？

生物的变异是指生物亲、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。

“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？问题2、生物变异的主要类型有哪些？变异的类型不遗传的变异：仅仅是由环境因素的影响造成的变异。遗传物质没有改变，变化的性状不能进一步遗传给后代。基因重组可遗传的变异：是由于遗传物质的改变而引起的变异。变化的性状能遗传给后代。基因突变染色体变异例三、纯合的高杆抗病小麦与矮杆抗病小麦杂交再自交得到的矮杆抗病小麦；┅┅例二、通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？表现型基因型+

环境条件不能遗传的变异（如：晒黑的脸色）（改变）可遗传的变异（如：色盲）来源基因突变染色体变异基因重组诱因（改变）（改变）三位同学在抄写英文句子“THECATSATONTHEMAT”（猫坐在草席上）时，分别抄成了“THEKATSATONTHEMAT”“THEHATSATONTHEMAT”“THECATONTHEMAT”讨论：假如在DNA分子的复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这些变化可能对生物体产生什么影响？

答案：1.DNA分子携带的遗传信息发生了改变。

影响：如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无利。2.因密码子的兼并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。问题探讨缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸——赖氨酸······异常基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸——赖氨酸······正常血红蛋白分子的部分氨基酸顺序正常异常镰刀型红细胞贫血症DNA┯-┯-┯

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┷-┷-┷突变mRNA氨基酸谷氨酸缬氨酸血红蛋白正常异常红细胞圆饼状镰刀状病因分析直接原因根本原因1、基因突变：（D）ATCCGTAGGC（正常基因片段）（d1）（d2）（d3）缺失替换增添AACCGTTGGCATTCCGTAAGGCA

CCGTGGC12345DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换

，而引起基因结构的改变。思考：这三种情况对基因的结构改

变程度一样吗？对性状的影响呢？例1、若某基因原为303对碱基，现经过突变，相邻3个碱基对缺失，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为

A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变

B．长度相差一个氨基酸外，氨基酸顺序有改变

C．长度不变，但顺序改变

D．A、B都有可能例2、在一个基因分子中如果插入了一个碱基对，则

A.不能转录

B.不能翻译

C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变

D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变Ⅰ、同学们可以尝试在缺失和增添状态下蛋白质结构是否一定改变？议一议①发生了基因突变，遗传性状一定改变吗？情况较多,视具体情况而定。结论:在“3”的倍数间缺失不在“3”的倍数间缺失考虑增添的对数？增添的位置？Ⅱ、若DNA碱基对替换，是否一定引起蛋白质结构的改变？比一比、查一查ＡＡ甲乙丙丁DNA碱基对替换，不一定引起蛋白质结构的改变。结论:议一议模板链议一议②基因突变发生时间？③基因突变可以发生在体细胞，也可以发生在生殖细胞，那么基因突变都会遗传给后代吗？细胞周期中的分裂间期DNA复制时（DNA在进行复制时发生错误或由于某种原因断裂后进行修复时发生错误。）A.有丝分裂间期体细胞中可以发生基因突变（但一般不能传给后代）B.减数第一次分裂间期生殖细胞中也可以发生基因突变（可以通过受精作用直接传给后代）④基因突变实质结果？基因突变的结果：AaA一个基因突变后产生的是它的等位基因基因的内部结构改变（碱基对排列顺序的改变）

，产生了新基因，决定了新性状。AA正常复制基因突变Aa1a2a32.基因突变的原因①物理因素：主要是各种射线。如：紫外线、Ｘ射线、α射线、γ射线等。②化学因素：主要是各种能与DNA发生化学反应的化学物质。如烟碱、秋水仙素、黄曲霉毒素、硫酸二乙酯等。③生物因素：主要是一些细菌，某些寄生在细胞内的病毒。（还有生物内部因素：代谢产物的积累）（1）外因（2）内因DNA复制过程中，脱氧核苷酸的种类、数量或排列发生局部改变，从而改变了遗传信息。注:在没有这些外来因素的影响时，基因突变也会由于DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等原因自发产生。DNADNA差错内因：碱基变化外因：物理因素化学因素生物因素脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变碱基对的替换、增添、缺失（改变的方式）基因结构发生改变遗传信息改变产生等位基因（A1a1、a2……）复制引起但生物的性状不一定改变3.基因突变的特点基因突变的类型自然突变：自然条件下发生的基因突变诱发突变：人为条件下诱发产生的基因突变自然突变有哪些特点呢？（阅读教材P82）思考：（1）普遍性基因突变在自然界普遍成在，从病毒到人类都会发生。（2）突变频率低

突变也不容易发生，在高等动物中，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有1个生殖细胞发生突变。（3）突变是随机发生的一个种群种发生突变的个体是随机的，该个体发生突变的部位是随机的，整个生长发育过程中，突变发生在哪个阶段是随机的，突变发生在体细胞还是生殖细胞也是随机的，当然，哪个基因发生突变也是随机的。基因突变发生的时期与突变性状的表现有什么关系？

突变发生的时期越早，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。思考：（4）大多数基因突变对生物体是有害的（少利多害性）。思考：能不能只让它进行有利的突变？（5）基因突变是不定向的。

一个基因可以向不同的方向发生突变。产生一个以上的等位基因。想一想基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？不矛盾。因为一个基因的突变频率虽然很低，但一个种群中个体数可以很多，一个细胞中也有许多基因。4.基因突变的意义基因突变改变：基因型、遗传信息、密码子不变：基因数目、遗传规律可能改变：生物的性状产生新基因生物变异的根本来源形成新性状生物进化的原始材料4.基因突变的意义5.基因突变的应用——诱变育种1.诱变因素物理因素：化学因素：各种射线（X射线、紫外线、激光等）秋水仙素、亚硝酸、硫酸二乙酯2.诱变意义：创造动植物新品种和微生物新类型。3.优点：（1）提高变异的频率，加速育种进程。（2）大幅度改良某些优良性状。4.缺点：诱变产生的变异，有利于个体往往不多(成功率低)，需大量处理材料(产生大量不合格突变型)。也会出现返祖现象基因突变定义原因特点意义应用

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根本原因外因人工诱变育种知识结构小结—基因突变想一想1、基因自由组合定律中，哪些基因可以进行重新组合呢？2、非等位基因伴随什么进行重新组合呢？3、非同源染色体在什么时期重新组合？回顾孟德尔自由组合定律。三、基因重组1、类型:①随机重组:减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的组合，非等位基因也自由组合。例子②交换重组:减数分裂的四分体时期，同源染色体上的等位基因随姐妹染色单体之间发生局部互换而互换，导致基因重组。例子2、发生时期：减数第一次分裂后期减数分裂四分体时期3、基因重组的特点

与基因突变相比，基因重组仅仅发生了基因间的重新组合，因而基因重组的结果只是改变了基因型，自始至终并未产生新的基因，基因突变基因重组产生新的基因（基因分子结构改变），而产生新的基因型不产生新的基因（基因分子结构不变），但重组产生新的基因型区别4、意义：生物变异的来源之一，对生物多样性的重要意义。

基因突变

基因重组本质原因时间意义可能性产生新的基因产生新的基因型碱基对的增添、缺失、替换基因自由组合；基因交叉互换等间期DNA复制时减数第一次分裂变异的根本来源；进化的原材料生物变异来源之一生物多样性重要原因低频但普遍有性生殖中普遍5、基因突变和基因重组的比较谢谢你的参与！非同源染色体自由组合非同源染色体上非等位基因间的重组（“随机重组”）：ADBADBadbad

等位基因A和a，B和b，D和d彼此分开，符合分离定律，非等位基因A（a）与B（b），D（d）与B（b）自由组合，符合自由组合定律。则A（a）与B（b）、D（d）与B（b）表现为非同源染色体上的非等位基因自由组合（基因重组）。

上述基因重组发生于减数第一次分裂后期。随机重组同源染色体的非姐妹染色单体间发生交换现象。同源染色体上非等位基因的重组（“交换重组”）：ADBadb

如图中的A与D、a与d原本是位于同源染色体上的非等位基因，它们在产生配子时一般连锁在一起随染色体一起进入同一子细胞，但倘若在减数分裂的四分体时期，因四分体中非姐妹染色单体之间交叉互换导致其中的A与a或D与d互换位置，将进一步导致A与D或a与d的连锁关系被打破，从而转变为A与d、a与D连锁，并一同进入到子细胞中。由此，将造成同源染色体上非等位基因间的重新组合，且本种组合发生与减数第一次分裂的四分体时期。ABaDdb交换重组三、基因重组1、概念：生物在进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合2、类型（1）随着非同源染色体的自由组合，导致非等位基因的自由组合——随机重组（2）随着同源染色体上非姐妹染色单体的交换而使等位基因发生交换，导致染色单体上非等位基因重新组合——交换重组（3）DNA重组技术：把改造的基因通过运载体送入生物细胞中，并使之表达产生出人类所需产品或新类型，从而达到定向改变生物性状的目的。自然条件下人为条件下3、意义：为生物变异提供恶劣极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一。拓展延伸——基因重组相关知识点辨析1、基因重组的类型

基因重组是控制不同性状的基因的重新组合，按来源分析，它可以分为如下三种（自然状态下两种——随机重组和交换重组；认为条件下一种——人为导致基因的重组）：（1）非同源染色体上非等位基因间的重组（“随机重组”）：

进行有性生殖的生物，在减数分裂形成配子时，于减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。因而随同源染色体分离，等位基因分离，而随非同源染色体的自由组合，其上的等位基因也必然自由组合，如图示：ADBADBadbad

等位基因A和a，B和b，D和d彼此分开，符合分离定律，非等位基因A（a）与B（b），D（d）与B（b）自由组合，符合自由组合定律。则A（a）与B（b）、D（d）与B（b）表现为非同源染色体上的非等位基因自由组合（基因重组）。

上述基因重组发生于减数第一次分裂后期。（3）人为导致的基因重组：

在基因工程中，人们可有意识地将目的基因通过运载体导入受体细胞，从而让受体细胞获得新的基因型，这也属于一种基因重组。（2）同源染色体上非等位基因的重组（“交换重组”）：ADBADBadbad

如图中的A与D、a与d原本是位于同源染色体上的非等位基因，它们在产生配子时一般连锁在一起随染色体一起进入同一子细胞，但倘若在减数分裂的四分体时期，因四分体中非姐妹染色单体之间交叉互换导致其中的A与a或D与d互换位置，将进一步导致A与D或a与d的连锁关系被打破，从而转变为A与d、a与D连锁，并一同进入到子细胞中。由此，将造成同源染色体上非等位基因间的重新组合，且本种组合发生与减数第一次分裂的四分体时期。它既未改变基因的“质”也未改变基因的“量”，即每个基因分子内部仍旧完好无损，因此基因重组只能引起性状的重新组合，未产生新基因，变不能产生新蛋白质，也就不会产生新性状（新性状不同于新性状组合，如纯黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交所得的F2中，“黄色皱粒”与“绿色圆粒”应为新性状组合——重组性状，而其中“黄色”“皱粒”“绿色”“圆粒”各种性状在亲本中已经存在，因而并不属于新性状）。3、基因重组发生的范围

凡能进行遗传物质复制的生物均可发生基因突变，而惟有进行有性生殖，在减数分裂产生配子时，方可发生基因重组，因而基因重组仅发生于真核生物、有性生殖的核遗传中（人为基因重组除外）3、基因重组的意义

进行有性生殖的生物，之所以具有更大的变异性和生活力，主要原因是基因重组，正是由于产生配子时，发生基因重组导致产生了种类繁多的配子类型（仅自由组合的重组类型就可有“2n

”种，n为等位基因的对数），因而产生了大量变异类型的后代，“一母生九子，连母