1、第五章第五章 遗传信息的改变遗传信息的改变 基因突变和基因重组基因突变和基因重组一、一、生物的变异生物的变异：1、概念：生物的子代和亲代之间以及子代、概念：生物的子代和亲代之间以及子代各个体之间各个体之间性状上的差异性性状上的差异性称为生物的变异。称为生物的变异。变异可以遗传吗变异可以遗传吗?是否所有的变异都可以遗传？是否所有的变异都可以遗传？2 2、生物变异的类型、生物变异的类型不可遗传的变异（由不可遗传的变异（由环境环境变化引起）变化引起）可遗传的变异（由生殖细胞内可遗传的变异（由生殖细胞内遗传物质遗传物质的变的变化引起）化引起）基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异注意：注
2、意：1、显微镜下只能看到染色体变异；2、属于分子水平的变异是：基因突变和基因重组；3、原核生物、病毒的变异方式有：环境引起的变异和基因突变，而可遗传变异只有基因突变。1 实例：人类镰刀型细胞贫血症实例：人类镰刀型细胞贫血症二、基因突变的二、基因突变的原因原因阅读课本阅读课本P76-77P76-77，回答以下问题：，回答以下问题：1 1、镰刀型细胞贫血症发生的、镰刀型细胞贫血症发生的直接原因直接原因是什么？（病是什么？（病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？）人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？）2 2、请填写出、请填写出mRNAmRNA上对应的碱基，推测出镰刀型细上对应的碱基，推测出镰
3、刀型细胞贫血症发生的胞贫血症发生的根本原因根本原因（从（从基因基因的角度考虑）的角度考虑）正常红细胞的血红蛋白氨基酸组成正常红细胞的血红蛋白氨基酸组成缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸 脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸谷氨酸赖氨酸镰刀型细胞贫血症红细胞的血红蛋白氨基酸组成镰刀型细胞贫血症红细胞的血红蛋白氨基酸组成缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸赖氨酸谷氨酸赖氨酸 C A TG T A G A AG U A蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸正常正常缬氨酸缬氨酸 不正常不正常1、直接原因直接原因：血红蛋白分子的多肽链上一个：血红蛋白
4、分子的多肽链上一个谷氨酸谷氨酸被一个被一个缬氨酸缬氨酸替换。替换。2、根本原因根本原因：控制合成血红蛋白分子的控制合成血红蛋白分子的的的碱基序列发生了改变。碱基序列发生了改变。即即：镰刀型细胞贫血镰刀型细胞贫血症是由症是由_引引起的一种遗传病，是起的一种遗传病，是由于基因由于基因_发生了改变导致血红发生了改变导致血红蛋白分子改变而产生蛋白分子改变而产生的。的。基因突变基因突变分子结构分子结构2 2基因突变的基因突变的概念概念 指指DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的增添、缺失或改变，增添、缺失或改变，而引起基因结构的改变。而引起基因结构的改变。判断下图分别为哪种类型的基因突变？判断
5、下图分别为哪种类型的基因突变？ATCCGTCTAGGCAG缺失缺失（正常）（正常）ATTCCGTCTAAGGCAG AACCGTCTTGGCAGA CCGTCT GGCAG改变改变增添增添发生基因突变发生基因突变后碱基序列一后碱基序列一定不同定不同BA.A.有丝分裂间期有丝分裂间期B.B.减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期体细胞体细胞生殖细胞生殖细胞（但（但一般一般不能传给后代，也可以通过不能传给后代，也可以通过无性无性繁殖繁殖方式传给后代）方式传给后代）（可以可以通过受精作用直接传给后代通过受精作用直接传给后代）DNADNA在进行复制时发生错误在进行复制时发生错误.一、基因突变 基因突变基
6、因突变通常通常发生在细胞分裂间期发生在细胞分裂间期DNADNA分分子复制过程中，即子复制过程中，即DNA DNADNA DNA。3.3.基因突变的基因突变的时间：时间：注意：注意：基因突变容易发生在具有基因突变容易发生在具有DNA复制功能的细胞中（具有分裂复制功能的细胞中（具有分裂能力的细胞），已高度分化的、能力的细胞），已高度分化的、失去分裂能力的细胞因其不发失去分裂能力的细胞因其不发生生DNA复制，故不容易发生基复制，故不容易发生基因突变。因突变。4、基因突变的、基因突变的结果结果 使一个基因成为它的使一个基因成为它的等位基因等位基因（产生了（产生了新新的基因）的基因）注意：注意：1、基因
7、突变产生了新基因，新基因与原、基因突变产生了新基因，新基因与原基因互为等位基因；基因互为等位基因；2、基因突变不改变基因数量、基因突变不改变基因数量这种说法这种说法不正确不正确。基因突变是指。基因突变是指DNADNA分子分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因分子结构的改变。基因分子结构的改变。基因突变使一个基因基因突变使一个基因突变成它的等位基因突变成它的等位基因，从而会使生物的基因从而会使生物的基因型发生改变。但是基因型的改变并不都是由型发生改变。但是基因型的改变并不都是由基因突变引起的，基因重组和染色体变异都基因突变引起的，基因重组和染色体变异
8、都可引起基因型改变。可引起基因型改变。5.5.基因突变的特点基因突变的特点 从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？白眼果蝇白眼果蝇白化苗白化苗短腿的安康羊短腿的安康羊普遍性普遍性 白色皮毛牛犊白色皮毛牛犊3105人类色盲基因人类色盲基因1105小鼠的白化基因小鼠的白化基因110玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因4105果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因突变率突变率基基 因因低频率性低频率性注：基因突变的低频性是针对生物体注：基因突变的低频性是针对生物体某一个基因某一个基因来说发生来说发生突变的几率很低，但对于突变的几率很低，但对于群体群体来说突变的几率就大
9、多了。来说突变的几率就大多了。高产大豆高产大豆 高产青霉菌株高产青霉菌株大南瓜大南瓜太空椒（左）太空椒（左）有利的基因突变有利的基因突变白化病患白化病患者者有害的基因突变有害的基因突变白化玉米白化玉米苗苗畸形的雏畸形的雏鸭鸭人类的多人类的多指指 大多数基因突变对生物体大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。有些既无害也无益。多数有害性多数有害性植物的个体发育植物的个体发育性成熟的植株性成熟的植株胚胚幼苗幼苗具根茎叶的植株具根茎叶的植株分化出花芽的植株分化出花芽的植株受精卵受精卵 发生在个体发育的任何时期，发生在个体发育的任何时期，生物体的
10、任何部位。可以发生在细生物体的任何部位。可以发生在细胞内的不同胞内的不同DNADNA分子上、同一分子上、同一DNADNA分子的不同部位。分子的不同部位。具有随机性具有随机性多向性和可逆性：多向性和可逆性：基因基因A A可以突变为可以突变为a a1 1，也可，也可以突变为以突变为a a2 2、a a3 3、a a4 4等。基因突变也是可逆的，等。基因突变也是可逆的，可以由可以由A A突变为突变为a a，也可以由，也可以由a a突变为突变为A A。基因突变的基因突变的特点特点 普遍性普遍性 突变率低（稀有性突变率低（稀有性,低频率性）低频率性）多数有害性多数有害性 随机性随机性 多向性和可逆性多向
11、性和可逆性 1 1、基因突变的、基因突变的普遍性普遍性与与低频率低频率性是否矛盾？性是否矛盾？2 2、基因突变的、基因突变的随机性随机性与与“基因突变发生在基因突变发生在DNADNA分子复分子复制时制时”是否矛盾？是否矛盾？在太空突变在太空突变的真菌的真菌 基因突变可发生在生物个基因突变可发生在生物个体发育的体发育的任何时期，任何时期，可以可以是是体细胞体细胞中，也可以是中，也可以是生生殖细胞殖细胞中。中。这里的这里的“随机随机”是针对是针对生生物个体物个体而言的而言的,指的是可随指的是可随机发生在生物体的不同生机发生在生物体的不同生长长(生活生活)时段；但是对时段；但是对细细胞胞来说来说,却
12、只能发生在正进却只能发生在正进行行DNADNA分子复制分子复制的细胞中。的细胞中。是生物变异的是生物变异的根本来源根本来源；为生物的进化提供了为生物的进化提供了原始材料原始材料；是形成是形成生物多样性生物多样性的重要原因之一的重要原因之一（新基因产新基因产生的途径生的途径）6 6、基因突变的意义、基因突变的意义7、基因突变的种类、基因突变的种类自然突变自然突变：自然条件下发生的基因突变自然条件下发生的基因突变人工诱变人工诱变：人为条件下诱发产生的基因突变人为条件下诱发产生的基因突变8、引起基因突变的因素（、引起基因突变的因素（P77)：物理因素物理因素：紫外线、：紫外线、X射线、激光等射线、激
13、光等化学因素化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等：亚硝酸盐、碱基类似物等生物因素生物因素：病毒、有些细菌等：病毒、有些细菌等一、基因突变基因碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质（性状）的改变？不一定。不一定。(1)(1)有些基因突变并不引起生物性状的改变有些基因突变并不引起生物性状的改变 突变发生在突变发生在非编码区和内含子中非编码区和内含子中 ，不会改变生物的性状。，不会改变生物的性状。显性纯合子中的一个基因突变后，该基因型控制的生物性状不显性纯合子中的一个基因突变后，该基因型控制的生物性状不会改变。会改变。由于可由由于可由多种密码子决定同一种氨基酸多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也，
14、因此某些基因突变也不会引起生物性状的改变。不会引起生物性状的改变。(2)(2)有些基因突变可引起生物性状的改变，如人的白化病等。有些基因突变可引起生物性状的改变，如人的白化病等。G A TC T ADNAmRNAG A U氨基酸氨基酸天冬氨酸天冬氨酸G A C天冬氨酸天冬氨酸C T GG A C一、一、概念概念：利用物理因素（如利用物理因素（如射线、射线、射线、紫外线、激射线、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。理生物，使生物发生基因突变。二、二、依据原理依据原理：基因突变基因突变三、三、常用方法常用
15、方法：辐射诱变、激光诱变、作物空间技术辐射诱变、激光诱变、作物空间技术育种育种四、四、优点优点：（1）可以提高突变率，加速育种进程；）可以提高突变率，加速育种进程；（2）大幅度改良某些品种）大幅度改良某些品种,产生前所未有产生前所未有的性状。的性状。五、五、缺点缺点：（1）盲目性大，有利变异少；）盲目性大，有利变异少；（2）工作量大，需大量的实验材料。）工作量大，需大量的实验材料。9、应用：应用：诱变育种诱变育种小结：小结：生物的变异生物的变异 1.概念概念 2.分类分类 一一 基因突变基因突变1.概念概念:碱基对碱基对增添增添、缺失缺失或或改变改变2.引起基因突变的因素引起基因突变的因素:物
16、理物理化学化学生物生物3.意义意义:（1）（）（2）（）（3）4.特点特点:(1)(2)(3)(4)(5)巩固练习巩固练习：1、基因突变的本质不包括：、基因突变的本质不包括：()A、DNA复制时出差错复制时出差错 B、DNA碱基对的增添、缺失或改变碱基对的增添、缺失或改变C、基因分子结构的改变、基因分子结构的改变D、非等位基因间的自由组合、非等位基因间的自由组合2、下列有关基因突变的说法，、下列有关基因突变的说法，不正确不正确的是（的是（）A.自然突变下突变率是很低的自然突变下突变率是很低的 B.人工诱变都是有利的人工诱变都是有利的 C.基因突变能产生新的基因基因突变能产生新的基因 D.基因突
17、变在自然界广泛存在基因突变在自然界广泛存在DB3 3在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约农药后，约9898的甲虫死了，约的甲虫死了，约2 2的甲虫生存的甲虫生存下来，生存下来的原因是（下来，生存下来的原因是（）A A有基因突变产生的抗药性个体存在有基因突变产生的抗药性个体存在B B以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力C C约有约有2 2的甲虫未吃到沾有农药的叶子的甲虫未吃到沾有农药的叶子D D生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体A4 4、基因突变、基因突变主要发生主要发生在在下
18、列哪种细胞中：在在下列哪种细胞中：A.A.洋葱表皮细胞洋葱表皮细胞 B.B.人的神经细胞人的神经细胞 C.C.根尖生长点根尖生长点 D.D.人的卵细胞人的卵细胞c “一猪生九仔，连母十个样一猪生九仔，连母十个样”，这种，这种个体的差异，主要是什么原因产生的个体的差异，主要是什么原因产生的?基因重组基因重组 在生物体进行在生物体进行有性生殖有性生殖的过程中的过程中,控制不同性状的基因的重新组合控制不同性状的基因的重新组合.1.1.概念概念:适用范围：适用范围：进行有性生殖的生物进行有性生殖的生物细菌的基因重组细菌的基因重组细菌的细菌的有性生殖方式有性生殖方式：接合生殖（两个菌体：接合生殖（两个菌
19、体通过暂时形成的通过暂时形成的原生质桥原生质桥单向地转移遗传单向地转移遗传信息）信息）过程过程：通过接合生殖，一个细菌的遗传物：通过接合生殖，一个细菌的遗传物质可以进入到另一个细菌中，使细菌内的质可以进入到另一个细菌中，使细菌内的遗传物质有了新的组合。当这些细菌再通遗传物质有了新的组合。当这些细菌再通过分裂形成子细胞时，重新组合成的遗传过分裂形成子细胞时，重新组合成的遗传物质就传递到了子细胞中。物质就传递到了子细胞中。高等生物的基因重组高等生物的基因重组 控制不同性状的的基因分离和组合是控制不同性状的的基因分离和组合是互不干扰的互不干扰的;决定同一性状的决定同一性状的成对基因彼此分离成对基因彼
20、此分离,决定不同性状的基因自决定不同性状的基因自由组合由组合.思考：思考：基因重组在什么时候发生呢基因重组在什么时候发生呢?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中期初级精母细胞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初级精母细胞同源染色体同源染色体的非姐妹染的非姐妹染色单体间发色单体间发生生交换交换现象。现象。减减I四分体时期四分体时期（减（减I前期）前期）3、实现基因重组的途径、实现基因重组的途径 途径途径1：基因自由组合：基因自由组合 时间时间：（减：（减I后期）后期）途径途径2：基因互换：基因互换 时间：（减时间：（减I四
21、分体时期）四分体时期）途径途径3 3：转基因（：转基因（DNADNA重组技术）重组技术）控制不同性状的基因重新组合，控制不同性状的基因重新组合，不产生不产生新基因，但可形成新的基因型。新基因，但可形成新的基因型。4 4、基因重组的、基因重组的结果结果：思考：思考：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可能出现的表现型有多少种？2205 5、特点、特点：变异类型非常丰富。：变异类型非常丰富。6 6、意义、意义:（1 1）通过有性生殖实现的基因重组，为生物变异提供了极其丰富的来源；（2）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
22、意义。一、一、依据原理依据原理：基因重组基因重组二、二、方法方法：三、三、优点优点：能够将分散在同一物种不同品种中的多个能够将分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上。优良性状集中于同一个体上。四、四、缺点缺点：（1）育种时间较长；）育种时间较长；（2）局限于同种或亲缘关系较近的个体；）局限于同种或亲缘关系较近的个体；（3）需及时发现优良品种。）需及时发现优良品种。7、应用：应用：杂交育种杂交育种杂交杂交8、基因突变和基因重组的、基因突变和基因重组的区别区别 新坐标新坐标p5806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新的禽流感病毒流感病毒，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.染色体变异解析：病毒的可遗传变异只能基因突变B巩固练习巩固练习
