第5章第1节基因突变和基因重组

第五章基因突变及其其他变异第1节基因突变和基因重组生物界中的变异现象变异：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。可能是什么原因导致这种现象的发生？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？这种变异性状能遗传给子代吗？为什么?分析：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。甘蓝3.5kg7kg拉萨3.5kg北京资料：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3.5KG。红花的后代变成了蓝紫色上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？遗传物质发生了改变。蓝紫色花的后代仍是蓝紫色表现型

基因型

环境

（不可遗传的变异）诱因（改变）（改变）（改变）判断：仅环境因素引起的变异一定不能遗传。基因重组染色体变异基因突变（遗传物质未发生改变）（遗传物质发生改变）（可遗传的变异）不同生物的可遗传变异来源：病毒——基因突变原核生物——基因突变真核生物——基因突变、基因重组、染色体变异思维拓展镰刀型细胞贫血症（一）基因突变的实例[探究]正常血红蛋白究竟出了什么问题？缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸12345678（正常血红蛋白）（异常血红蛋白）正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。CTTGAA谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GUACATGTA突变GAA_____原因根本[探究]第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？ATTA替换直接原因决定谷氨酸→缬氨酸

镰刀型细胞贫血症是由_________引起的一种遗传病，是由于基因中的碱基对发生了______产生的。病因：基因突变替换替换增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGC

GGCG

ATTA

CCGC

GGCG

ATTA

AT

A

CCGC

T

GGCG

DNA片段碱基对的增添、缺失或替换，改变了基因的结构。A

T

CCGCT

A

GGCG

CCGC

G

GCG

[探究]

DNA分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？AAAaAaaaaA一个基因突变后产生的是它的等位基因（二）基因突变的结果基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,使一个基因变成它的等位基因（A→a或a→A）,不改变染色体上基因的数量，只改变基因的内部结构，并且通常会引起一定的表现型的变化.DNA···AU

C

CGC···

···A

U

U

CGC···

异亮氨酸精氨酸异亮氨酸mRNA···AT

C

CGC···

···TA

G

GC

G···正常···TAAGC

G······ATTCGC···

碱基对替换精氨酸[探究]碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？思考：

1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？

碱基对的替换2、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？

①一种氨基酸可能有几种密码子②显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa）···ATCCGC···

···TAGGC

G···正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸···AUCCGC···

异亮氨酸精氨酸···ACCG

C···

苏氨酸丙氨酸②①①②···A

CCGC···

···TGGCG···碱基对缺失

基因突变若发生在配子中（减数分裂时产生）将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞（有丝分裂），一般不能遗传。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因（原癌基因和抑癌基因）突变，有可能发展成癌细胞。思考：突变后的基因会遗传给后代么？(三)基因突变发生的时间？细胞周期中的分裂间期A.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期体细胞生殖细胞中可以发生基因突变（但一般不能传给后代）中也可以发生基因突变（可以通过受精作用直接传给后代）DNA在进行复制时发生错误.（四）基因突变的原因自发突变：自然条件下DNA偶尔复制错误例如：果蝇的白眼，水稻的矮秆等。诱发突变：物理因素化学因素生物因素提高突变频率X射线、激光等亚硝酸、碱基类似物等病毒、某些细菌等夏季涂抹防晒霜青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）物理因素物理因素化学因素少吃烧烤和油炸食品化学因素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？接种乙肝疫苗生物因素遗传信息改变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、缺失基因结构发生改变产生等位基因（A1a1、a2……）复制引起细菌无抗药性——抗药性棉花正常枝——短果枝果蝇红眼——白眼长翅——残翅家鸽羽毛白色——灰红色人正常色觉——色盲正常肤色——白化病常见突变性状：一、在生物界普遍存在—普遍性玉米白化苗人类多指[探究]基因突变有何特点？短腿安康羊（中）3.基因突变发生的时期与突变性状在生物体的表现部位及范围大小有没有关系？4.有什么关系？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。1.基因突变发生在生物个体发育的什么时期？2.哪些细胞能发生基因突变？任何时期分裂间期的细胞有开花结果的植株胚幼苗具根茎叶的植株分化出花芽的植株受精卵①②③④⑤二、在生物个体发育的如何时期发生—随机性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小资料三、突变率低—低频性自然状态下，基因突变的频率是很低的。白化苗四、大多数突变是有害的—多害性白化病为什么呢？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。基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？有害的基因突变畸形的雏鸭人类的多指人类的并指镰刀形红细胞高产大豆高产青霉菌株有利的基因突变基因突变是不定向的经诱变处理的紫色种子产生的子代种子基因突变还有何特点？如老鼠灰毛基因A+突变AY(黄毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黄老鼠(五)基因突变的特点和意义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(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利①普遍性:②随机性:③低频性:④多害少利性：一个基因可以产生一个以上的等位基因⑤不定向性：产生新基因引发生物变异为进化提供原材料基因突变的意义:“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？二、基因重组二、基因重组1、概念:在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合.2、类型:①基因的自由组合:②基因的互换:非同源染色体上的非等位基因的自由组合同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.(交叉互换)（一）基因重组的概念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AabBAaBbAb和aBAB和ab（二）基因重组发生时期AaAaBbAabBAaBb减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换2、两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。（三）基因重组的特点1、只有通过有性生殖过程才能实现的。

（四）基因重组的意义思考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？意义是生物变异的来源之一，是生物多样性的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。基因突变基因重组本质结果发生时间及原因适用范围意义可能性基因的分子结构发生改变。不同基因的重新组合。细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换；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。所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性。自然条件下，发生在进行有性生殖过程中新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化具有重要的意义突变频率低，但普遍存在有性生殖中非常普遍产生了新基因，出现了新性状。不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。2.下列有关基因突变的说法，不正确的是()

A.自然条件下，一种生物的突变率是很低的

B.生物所发生的基因突变一般都是有利的

C.基因突变在自然界的中广泛存在

D.基因突变可产生新的基因，是生物变异的主要来源BC1.一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是(