高中生物必修二课件14：5-1 基因突变和基因重组

基因突变和基因重组

现年44岁的本杰明·伊赫格波洛和35岁的安吉拉·伊赫格波洛是一对英籍尼日利亚裔黑人夫妇，他们曾先后生下一儿一女，都是黑皮肤。不久前，安吉拉又生下第三个孩子，竟是个金发碧眼的“白人女婴”。知识回顾：什么叫基因？基因的分子结构如何？基因与染色体、DNA关系如何？基因是具有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。基因和DNA一样具有规则的双螺旋结构。DNA是染色体的组成成分，染色体是基因的载体，基因在染色体上呈线性排列。基因型和表现型的关系如何？

普通的小麦种子种植在水，肥，光充足的土壤中，结出的是粒多饱满的种子，但是再把这些种子种在普通土壤中仍就是普通的种子。甘蓝3.5kg7kg拉萨3.5kg北京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。变异的类型基因突变基因重组染色体变异不可遗传变异可遗传变异表现型基因型+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）思考：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？科学史1

1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的中央微凹的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。正常型红细胞镰刀型红细胞一、基因突变的实例科学史1

1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的中央微凹的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。正常型红细胞镰刀型红细胞一、基因突变的实例正常异常…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…

1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。

1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。科学史2谷氨酸缬氨酸相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变mRNA分子中的碱基发生变化DNA分子中的碱基对发生变化具体变化过程:这种变化可否遗传?如何遗传？可以遗传突变后的DNA分子复制,通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞,并将突变基因传给下一代.相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变mRNA分子中的碱基发生变化DNA分子中的碱基对发生变化具体变化过程:这种变化可否遗传?如何遗传？可以遗传突变后的DNA分子复制,通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞,并将突变基因传给下一代.

基因突变的类型:ATCCGTAGGC缺失（正常）ATTCCGTAAGGCAACCGTTGGC

ACCGTGGC替换增添基因突变DNA分子中，发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因（内部）结构的改变。基因突变DNA分子中，发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因（内部）结构的改变。┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替换实质？（碱基对排列顺序即遗传信息的改变）请思考：1.由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质（性状）的改变？2.基因突变都会遗传给后代吗？若发生在配子中，可遗传；若发生在体细胞中，一般不能遗传；有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。3.基因突变发生的时间？细胞分裂的分裂间期。2.基因突变都会遗传给后代吗？若发生在配子中，可遗传；若发生在体细胞中，一般不能遗传；有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。3.基因突变发生的时间？细胞分裂的分裂间期。科学史3

美国遗传学家缪勒（1890－1967）

1927年，缪勒在果蝇实验中发现X射线照射可人工诱使基因发生突变，他因此于1946年获诺贝尔生理学或医学奖。这一研究成果导致了辐射遗传学的诞生，更重要的是这一发现有助于深入认识生物遗传进化的机理。1945年，美国向日本投下了两颗原子弹，造成20多万人死伤。当时缪勒就指出：原子弹爆炸产生的放射性污染将给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，广岛和长崎出生了数以百计死胎和智障、肢体畸型的新生儿。缪勒1946年获得诺贝尔奖之后，他提出的辐射危险才得到普遍承认。此后，缪勒为制定辐射防护措施和辐射安全标准等做了大量工作。物理、化学等因素可诱发基因突变的发现，使人们对20世纪40年代后发生的因原子弹爆炸、化学污染、放射性泄漏等事件导致新生儿畸型的原因有了科学的认识，为防止污染提供了理论依据。物理因素：化学因素：生物因素：1、基因突变的原因：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二、基因突变的原因和特点A.自然突变:自然发生的突变B.诱发突变:在人为条件下发生的突变如:正常绵羊突变产生短腿安康羊如:中子照射不抗锈病的燕麦种子,变成抗锈病个体(1)按来源分：2、基因突变的种类：3.基因突变的特点

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

白色皮毛牛犊普遍性发生在个体发育的任何时期，生物体的任何部位。可以发生在细胞内的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。随机性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性高产大豆大南瓜太空椒（左）有利的基因突变高产青霉菌株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

大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。多数有害性灰老鼠不定向性基因A可以突变为a1，也可以突变为a2、a3、a4……等。基因突变的特点①普遍性②随机性③低频性④多害性⑤不定向性（多方向性）批判性思维

有人认为基因突变率低，大多有害，故认为它不可能为生物进化提供原材料，你认为正确吗？为什么？

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，其中有不少突变是有利突变，对于生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。4、基因突变的意义对性状的影响：往往产生与之相对应的基因（等位基因）对基因的影响：一般产生与之相对应的性状（相对性状）是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源、生物进化的原始材料。5、基因突变的应用人工诱变育种原理:运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获得优良品种.实例:“黑农五号”大豆高产青霉菌株太空椒太空南瓜“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的?三、基因重组两对相对性状的杂交实验pF1×

F231510810132比例：9：3：3：1控制不同性状的的基因分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对基因彼此分离,决定不同性状的基因自由组合.自由组合定律：减数第一次分裂后期

同源染色体

分开，非同源染色体自由组合减Ⅰ中期初级精母细胞减数第一次分裂后期

同源染色体

分开，非同源染色体自由组合初级精母细胞1、概念：在生物体的有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。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220=1048576种。基因重组染色体的交叉互换2、基因重组途径及时间途径1：基因自由组合（减I后期）途径2：基因互换（减I前期四分体时期）（补充）途径3：转基因（DNA重组技术）

产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供丰富的来源，是生物变异来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要意义。3、意义:

1.下列哪种变异属可遗传的变异（

）

A．水肥充足时水稻穗大粒多

B．经常锻炼使四肢肌肉发达

C．经生长素处理后获得的无籽蕃茄

D．镰刀型细胞贫血症D练习巩固2、导致人类镰刀型贫血症发生的根本原因是（）

A、营养不良B、红细胞形态改变C、红细胞中血红蛋白结构发生变化D、控制血红蛋白合成的基因发生变化3、一种植物只开红花，偶然出现一朵白花，将白花所结种子种下去，它和它的后代都开白花，其原因是（）A、性状分离B、基因突变C、由矿质营养不足引起D、由自然杂交引起DB

4.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，是生物变异的根本来源

B5、06年春，在我国部分地区又出现了小范围的禽流感疫情，研究得知其病原体为一种新的禽流感病毒，这种病毒最可能来源于（）

A.无性生殖B.基因突变C.自然条件下的基因重组D.染色体变异病毒的可遗传变异只能基因突变B2、导致人类镰刀型贫血症发生的根本原因是（）

A、营养不良B、红细胞形态改变C、红细胞中血红蛋白结构发生变化D、控制血红蛋白合成的基因发生变化3、一种植物只开红花，偶然出现一朵白花，将白花所结种子种下去，它和它的后代都开白花，其原因是（）A、性状分离B、基因突变C、由矿质营养不足引起D、由自然杂交引起DB

产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供丰富的来源，是生物变异来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要意义。3、意义: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）思考：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？

现年44岁的本杰明·伊赫格波洛和35岁的安吉拉·伊赫格波洛是一对英籍尼日利亚裔黑人夫妇，他们曾先后生下一儿一女，都是黑皮肤。不久前，安吉拉又生下第三个孩子，竟是个金发碧眼的“白人女婴”。甘蓝3.5kg7kg拉萨3.5kg北京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。表现型基因型+