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生物:5.1《基因突变和基因重组》课件(新人教版必修2)(1)yen


第一节 基因突变 和基因重组

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。

甘蓝

拉萨

北京

3.5kg 3.5kg 7kg 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。

红 花 的 后 代 变 了 蓝 紫 色

蓝紫色花的

后代仍是蓝紫色

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

(不可遗传的变异)
(遗传物质未发生改变)

表现型 (改变)

(改变) 基因型

环境(改变)
诱 因

(遗传物质发生改变)

(可遗传的变异)

基因重组 基因突变 染色体变异

讨论:是不是环境因素引起的变异就一定不能遗传呢?

1.将同一品种的番茄分别种在水肥条件不同 的农田,其果实大小出现很大差异,这种 现象称为 ( ) A.基因突变引起的变异 B.基因重组引起的变异 C.可遗传的变异 D.不可遗传的变异

基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症
资料:1910年,一个黑人青年到医院看病,检查发现他患的是 当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症,他的红细胞不是正常 的圆饼状,而是弯曲的镰刀状,人们称这种病为镰刀型细胞贫 血症。这种病患者一旦缺氧,红细胞变成长镰刀型。病重时, 红细胞受机械损伤而破裂的现象,引起严重贫血而造成死亡。

一、基因突变

正常红细胞

镰刀型贫血症

[探究]正常血红蛋白究竟出了什么问题?
1 2 3 4 5 6 7 8

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)
缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸

(异常血红蛋白)

正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。

[探究]第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么? 分析: 突变 G T A GAA DNA 根本原因 CTT CAT A 替换 T 决 mRNA GUA GAA 定 T A

氨基酸 蛋白质

谷氨酸 正常

缬氨酸 异常

直接原因
谷氨酸→缬氨酸

镰刀型细胞贫血症是由 病因: 引起的一种遗传病。

DNA分子中碱基对替换

[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?

DNA片段

A A C C G C T T T G G C G A

C C G C A T C C G C 缺失 A T C C G C G G C G T A G G C G T A G G C G 碱基对的增添、缺 失或替换,改变了 基因的结构。

A T C C C G C A G C T A G G G C G T C G

总结:基因突变的概念
?

DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺 失,而引起的基因结构的改变,叫基因突 变

1、(选择填空)某生物发生了基因突变后,

一定改变 ; 基因结构(或遗传信息) 基因数量 一定不变 ; 性状 可能改变 .

(一定不变;一定改变; 可能改变) 2、血红蛋白基因转录的模板链上的CTT变成 CAT,则结果谷氨酸变成了缬氨酸,那如果 CTT突变成了CTC,其结果如何?

性状不变

探究:碱基对增添会导致蛋白质的结构改变吗?

正常
·· T C C G C ·· ·A · DNA ·· A G G C G ·· ·T ·

碱基对增添
·· T A C C G C ·· ·A · ·· A T G G C G ·· ·T ·

·· · mRNA·A U C C G C ··
氨基酸异亮氨酸 精氨酸

·· U A C C G ·A

C·· ·

异亮氨酸脯氨酸

[探究]碱基对的缺失会导致蛋白质的变化吗? ·· T C C G C ·· ① · DNA · A ··T A G G C G ·· · · ② mRNA · A U C C G C · · · · ·
氨基酸

正常

异亮氨酸 精氨酸

碱基对缺失

DNA
mRNA 氨基酸

·· ·A ··T · ·· ·A

C C G C ·· ① · G G C G ·· ② · C C G C ·· ·

苏氨酸 丙氨酸

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)
③突变发生于真核生物基因的内含子内等。

巩固练习
1.(08上海高考)下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变 化,对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的 是(不考虑终止密码子)

A.第6位的C被替换为T B.第9位与第10位之间插入1个T C.第100、101、102位被替换为TTT D.第103至105位被替换为1个T

[探究]基因突变发生的时间?

1、“神七” 带一批种子上天进行育种,你选“干 种子”还是“萌发的种子”?为什么? DNA的复制 2、DNA的复制发生在什么时间?
体细胞可以发生基因突 体细胞发生的基因突变 可以传给后代吗? A.有丝分裂间期 变吗? 体细胞可以发生基因突变

分裂间期 (但一般不能传给后代) 生殖细胞发生的基因突 生殖细胞可以发生基因
变可以传给后代吗? 突变吗? 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)

[探究] 基因突变有何特点?

常见突变性状:
细菌 无抗药性——抗药性

短腿安康羊(中)

棉花
果蝇 家鸽 人

正常枝——短果枝
红眼——白眼 长翅——残翅 羽毛白色——灰红色 正常色觉——色盲
玉米白化苗 人类多指

正常肤色——白化病
讨论与思考

你认为突变有什么特点?



在生物界普遍存在;

[探究] 基因突变有何特点?

思考 1、基因突变发生在生物个体发育的什么时期?
任何时期

受精卵 ④







分化出花 芽的植株

③ 具根茎叶 幼苗 的植株 开花结果 ⑤ 的植株



在生物体内随机发生;

[探究] 基因突变有何特点?

小资料
基 因 突变率
2×10-6 4×10-5 3×10-5 1×10-6 1×10-5 3×10-5 大肠杆菌组氨酸缺陷型基因 果蝇的白眼基因 果蝇的褐眼基因 玉米的皱缩基因 小鼠的白化基因 人类色盲基因



突变率低;

[探究] 基因突变有何特点?

白化苗

为 什 么 呢 ? 白化病

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。



大多数突变是有害的

[探究] 基因突变有何特点?

经诱变处理的紫色种子产生的子代种子 经诱变处理的黑色家鼠产生的子代

显性突变 隐性突变

五 基因突变是

不定向的

引起基因突变的因素有哪些?
物理因素:X射线 激光等 化学因素:亚硝酸 碱基类似物、 外 烟碱、秋水仙素黄曲霉 因 毒素等 生物因素:病毒 某些细菌等

内因:DNA复制是偶尔发生错误,碱基 组成发生改变等

思考: 1.基因突变的结果是什么?新的基因产 生的新性状对生物的生存是都有利吗? 自然环境会选择哪些个体生存下来?
产生了新基因; 取决于环境; 有利变异 基因突变的意义 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。

?

2.(08广东高考)有关基因突变的叙述,正 确的是 ( ) A.不同基因突变的频率是相同的 B.基因突变的方向是由环境决定的 C.一个基因可以向多个方向突变 D.细胞分裂的中期不发生基因突变

基因重组
概念 在生物体进行有性生殖的过程中,控制 不同性状的基因的重新组合.
基因重组是通过 有性生殖 过程实现的

方式
1、非同源染色体上的非等位基因自由组合 2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换

非同源染色体上的 非等位基因自由组合
B

B

b

b

同源染色体的非姐妹染色单体 之间的局部交换

b B b

B

b

B

思考:人的体细胞中有23对染色体,请你 计算,一位父亲可能产生多少种染色体不 同的精子,一位母亲可能产生多少种染色 体组成不同的卵细胞?

都大于223

思考:你能从基因重组的角度解释 人群中个体性状的多种多样吗?
? 由于减数分裂形成的配子,染色体组成

具有多样性,导致不同配子遗传物质的 差异,加上受精过程中卵细胞和精子的 结合的随机性,同一双亲的后代必然呈 现多样性.

例1、下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是
① 我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻
② 我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉 ③ 我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ④ 我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 A ① B ①② √ C ①②③ D ②③④

问:自然条件下,细菌的变异能否来自基因重组? 自然条件下,不进行有性生殖的生物,

如细菌,不能通过基因重组产生可遗传的变异。

意义
通过有性生殖过程实现的基因 重组,为生物变异提供了极其丰富的 来源.这是形成生物多样性的重要原 因之一,对于生物进化具有十分重要 的意义.

1.(08宁夏)以下有关基因重组的叙述,错误的 是 ( )
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B.非姊妹染色单体的交换可引起基因重组 C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离 D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关

思考:RNA病毒的突变频率往往比 DNA病毒的突变频率高,为什么?
?

RNA病毒遗传物质是RNA,RNA是单链, 结构不稳定,易发生基因突变.


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