1、玫瑰為什么不一樣,紅,第五章基因突變及其他變異,1、概念：生物的子代和親代之間，以及子代之間存在或多或少的差異叫變異。,2、特點(diǎn)：是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物的基本特征之一。,變異,變異能否遺傳？ 是否所有的變異都能遺傳給后代？,生物界中的變異現(xiàn)象,想一想：上述甘藍(lán)品種的引種過程中，有沒有變異現(xiàn)象的發(fā)生？ 這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?,分析：是環(huán)境因素引起的 ，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變。,紅花的后代變了藍(lán)紫色,上述變異性狀的后代 為何仍然是藍(lán)紫色花呢？,遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,藍(lán)紫色花的后代仍是藍(lán)紫色,可遺傳的變異,不能遺傳的變異,基因突變 染色體變異 基因重組,表現(xiàn)型,基因型 + 環(huán)

2、境條件,（改變）,（改變）,（改變）,誘因,來源,變異的類型：,基因突變,生物的變異,不遺傳的變異 可遺傳的變異,基因重組,染色體變異,由于環(huán)境因素影響，生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)沒有改變,細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的改變,不同生物的可遺傳變異來源：,病毒,基因突變,原核生物,基因突變,真核生物,基因突變、基因重組、染色體變異,第1節(jié) 基因突變和基因重組,一、基因突變的實(shí)例,正常型紅細(xì)胞 鐮刀型紅細(xì)胞,鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病。一旦缺氧，患者紅細(xì)胞變成長鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂

3、產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。,血紅蛋白,谷氨酸,纈氨酸,氨基酸,mRNA,DNA,紅細(xì)胞 圓餅狀 鐮刀型,鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因分析:,正常,異常,基因的堿基序列代表了遺傳信息，序列改變了，遺傳信息也改變了，通過轉(zhuǎn)錄、翻譯形成的蛋白質(zhì)也就發(fā)生了改變，性狀自然會(huì)發(fā)生改變。,1、概念：是指DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。,一、基因突變,（正常）,思考：1.哪種類型對(duì)生物體的危害性最??？ 2.鐮刀型細(xì)胞貧血癥屬于哪種類型？,增添,缺失,替換,基因突變?nèi)N情況，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響大小的比較,如何提高突變頻率？,人工誘變提高突變率,查癌變?cè)?一切生物的遺傳物質(zhì)

4、都是核酸,任何部位、發(fā)育的任何時(shí)期都有細(xì)胞分裂，DNA復(fù)制,DNA具有穩(wěn)定性，且個(gè)體都有一定的修復(fù)能力,結(jié)果,基因突變使一個(gè)基因變成它的等位基因,并且通常會(huì)引起一定的表現(xiàn)型的變化。不改變基因在染色體上的數(shù)量和位置。,2.基因突變的原因,（1）自然突變（內(nèi)因） DNA復(fù)制時(shí)偶爾發(fā)生錯(cuò)誤,（2）誘發(fā)突變（外因）,物理因素：如X射線、激光等 化學(xué)因素：如亞硝酸、堿基類似物等 生物因素：如病毒和某些細(xì)菌等,成功率低,有利個(gè)體往往不多 需大量處理材料,人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用,誘變意義:,是創(chuàng)造動(dòng)、植物新品種和微生物新類型的重要方法,（2）優(yōu)點(diǎn)：,提高突變率，縮短育種周期,大幅度改良某些性狀,（3）缺點(diǎn):

5、,物理方法：X射線、射線、紫外線、激光等 化學(xué)方法：亞硝酸、硫酸二乙酯等,（1）常用的方法：,特點(diǎn)1：基因突變具有普遍性,無論是低等生物，還是高等動(dòng)植物和人，都可能發(fā)生基因突變。如棉花的短果枝，水稻的矮稈、糯性，家鴿羽毛的灰紅色，果蠅的白眼、殘翅，人的色盲、白化病等遺傳病都是突變性狀。,3.基因突變的特點(diǎn),3.基因突變的特點(diǎn),基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期?；蛲蛔兛梢园l(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上。,特點(diǎn)2：基因突變具有隨機(jī)性,思考：從細(xì)胞角度看，基因突變發(fā)生于什么時(shí)期？它與DNA復(fù)制的時(shí)間有何聯(lián)系？,3.基因突變的特點(diǎn),特點(diǎn)3：基因突變的頻率很低,果

6、蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10-5，對(duì)于一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少？,210410-5108 = 2107（個(gè)）,特點(diǎn)4：基因突變的方向不確定,基因突變一般產(chǎn)生其等位基因,3.基因突變的特點(diǎn),特點(diǎn)5：基因突變具有多害少利性,任何一種生物都是長期進(jìn)化的產(chǎn)物，與環(huán)境高度協(xié)調(diào)，若發(fā)生基因突變，就可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。如人類的大多數(shù)遺傳病是基因突變?cè)斐傻?，?huì)嚴(yán)重威脅人體健康。植物中的白化苗會(huì)導(dǎo)致植物死亡。但少數(shù)植物的抗病性突變、耐旱性突變有利于其生存。,3.基因突變的特點(diǎn),基因突變對(duì)于生物來說是利多還是弊多？,白化病患者,白化玉米苗,

7、畸形的雛鴨,人類的多指,普遍性,隨機(jī)性,低頻性,多害少利性：有害還是有利是針對(duì) 突變的生物,不定向性,任何生物,時(shí)期、個(gè)體、細(xì)胞、基因,不同基因突變頻率不同,產(chǎn)生一個(gè)以上等位基因,3.基因突變的特點(diǎn),4.基因突變的意義,基因,新基因（等位基因）,新基因型（改變）,新表現(xiàn)型（改變）,引發(fā)生物變異,4.基因突變的意義,基因突變可以產(chǎn)生新基因，是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。,5、基因突變的類型 1. 根據(jù)對(duì)性狀類型的影響，可將基因突變分為： (1)顯性突變：如aA，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)相應(yīng)性狀。 (2)隱性突變：如Aa，突變性狀一旦在生物個(gè)體中表現(xiàn)出來， 該性狀即可穩(wěn)定遺傳。

8、 2. 根據(jù)誘變時(shí)的狀態(tài)，可將基因突變分為： (1)自然突變：即在自然狀態(tài)下發(fā)生的基因突變。 (2)誘發(fā)突變：即在人工條件下誘發(fā)的基因突變。,6、基因突變對(duì)性狀的影響 (1)基因突變引起生物性狀的改變?nèi)缒承A基的增添或者缺失，引起部分氨基酸改變，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，引起生物性狀改變。 (2)基因突變未引起生物性狀的改變 不直接編碼氨基酸的基因片段發(fā)生突變。 堿基替換前后所對(duì)應(yīng)的氨基酸未發(fā)生改變。 由純將基因子的顯性基因突變成雜將基因子中的隱性基因。,發(fā)生在體細(xì)胞的有絲分裂過程中的基因突變一般隨個(gè)體死亡而消失，發(fā)生在生殖細(xì)基因的有絲分裂或減數(shù)分裂過程中的基因突變可以傳遞給后代。 基因突變

9、是DNA分子水平上基因內(nèi)部堿基對(duì)種類和數(shù)目的改變，基因的數(shù)目和位置并未改變。 基因突變發(fā)生于所有生物中，一般發(fā)生于遺傳物質(zhì)的復(fù)制過程中。,特別提醒：,1. 發(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程中的基因突變一般隨個(gè)體死亡而消失，發(fā)生在生殖細(xì)胞有絲分裂或減數(shù)分裂過程中的基因突變可以傳遞給后代。 2. 無絲分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA復(fù)制時(shí)均可發(fā)生基因突變。,總結(jié)：基因突變的概念,DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫基因突變,(選擇填空)某生物發(fā)生了基因突變后, 基因結(jié)構(gòu)（或遺傳信息） ；基因數(shù)量 ； 性狀 . 遺傳密碼 (一定不變;一定改變; 可能改變),一定改變,一定不

10、變,可能改變,一定改變,“一豬生九仔，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的?,基因重組,二、基因重組,1、概念:,在生物進(jìn)行有性生殖過程中,控制不同性狀的基因的自由組合.,2、類型:,基因的自由組合:,基因的互換:,非同源染色體上的非等位基因的 自由組合,同源染色體上的非姐妹染色體之間 發(fā)生局部互換.,非同源染色體上的 非等位基因自由組合,一種具有20對(duì)等位基因（這20對(duì)等位基因分別位于 20對(duì)同源染色體上）的生物進(jìn)行雜交時(shí)，F(xiàn)2可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型就有 種。,A,a,b,B,A,a,B,b,Ab和aB,AB和ab,220=1048576,A,a,b,B,A,a,B,b,同源染色體的

11、非姐妹染色單體之間的局部交換,同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換,人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體，請(qǐng)你根據(jù)自由 組合定律的計(jì)算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染 色體組成不同的精子？那母親產(chǎn)生的卵細(xì)胞呢？ 223 223 不考慮基因突變，如果要保證子女中有兩個(gè)個(gè)體的所有基因完全相同，子女的數(shù)量至少要 是多少？246+1,3、基因重組的實(shí)現(xiàn)：有性生殖過程。,父本和母本的雜合性越高，遺傳物質(zhì)的差距越大，基因重組的類型就越大，后代產(chǎn)生的變異就越多。,貓由于基因重組而產(chǎn)生的變異,4、基因重組的意義：基因重組能產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代，為生物變異提供了豐富的來源，對(duì)生物進(jìn)化具有重要的意義。是形成生物多樣性的

12、重要原因之一。,5、應(yīng)用：雜交育種,基因重組能否產(chǎn)生新的基因？,基因重組產(chǎn)生新的基因型,（三）重組DNA技術(shù),指按照人們的要求，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，從而達(dá)到定向改變生物性狀的目的。,廣義的基因重組還包括重組DNA技術(shù)。,基因突變和基因重組引起的變異有什么區(qū)別?,1基因突變： 基因_改變，它_新的基因 發(fā)生時(shí)期：_ 特點(diǎn)：普遍性、 隨機(jī)性、 _、 多數(shù)有害、不定向性。 2基因重組： 控制不同性狀的_，_新基因，可形成新的_。 發(fā)生時(shí)期：_ 特點(diǎn)：_,內(nèi)部結(jié)構(gòu),能產(chǎn)生,細(xì)胞分裂間期（DNA復(fù)制時(shí)）,低頻性,基因重新組合,不產(chǎn)生,基因型,有性生

13、殖過程中,非常豐富,是生物變異的根本來源,是生物變異的主要來源,有性生殖中非常普遍,普遍存在，但突變頻率低,發(fā)生范圍特點(diǎn),生物變異的來源之一，對(duì)生物進(jìn)化有重要意義,生物變異的根本來源，生物進(jìn)化的原材料,意義,有性生殖過程進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí),外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用,條件,減后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合； 減前期，同源染色體的非姐妹染色單體的交換重組。,發(fā)生在任何生物個(gè)體發(fā)育的任何階段,一般在細(xì)胞分裂的間期。,發(fā)生時(shí)間,是不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型和表現(xiàn)型。,堿基對(duì)發(fā)生增添、缺失或改變，產(chǎn)生新的基因，以及新的基因型和表現(xiàn)型,本質(zhì),基因重組,基因

14、突變,1、基因突變的原因是： A.染色體上的DNA變成了蛋白質(zhì) B.染色體上的DNA變成了RNA C.染色體上的DNA減少了或增多了 D.染色體上的DNA結(jié)構(gòu)發(fā)生了局部改變 2、某自花傳粉植物連續(xù)幾代開紅花，一次開出 一朵白花，白花的后代全開白花，其原因是 A基因突變 B基因重組 C基因分離 D環(huán)境影響,3、上眼瞼下垂是一種顯性遺傳病,某一男性患者, 其父母正常，請(qǐng)判斷這人性狀最可能是 A.伴性遺傳 B.常染色體遺傳 C.基因突變 D.基因重組 4、如果基因中的一個(gè)脫氧核苷酸發(fā)生了改變， 那么這種變化最終可能引起 A.遺傳性狀改變 B.遺傳密碼改變 C.遺傳信息改變 D.遺傳規(guī)律改變,5、基因

15、突變（ ）；基因重組（ ）。 A、產(chǎn)生新基因，不形成新基因型 B、產(chǎn)生新基因，形成新基因型 C、不產(chǎn)生新基因，形成新基因型 D、不產(chǎn)生新基因，不形成新基因型,B,6、基因重組發(fā)生在( ) A.有絲分裂形成子細(xì)胞的過程中 B.減數(shù)分裂形成配子的過程中 C.受精作用形成受精卵的過程中 D.分裂間期，DNA復(fù)制的過程中,B,7、若一對(duì)夫婦所生育子女中，性狀差異甚多，這種變 異主要來自 A.基因突變 B.基因重組 C.環(huán)境影響 D.染色體變異,8、生物變異的根本來源是 A基因重組 B染色體數(shù)目變異 C染色體結(jié)構(gòu)變異 D基因突變,10.下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是( )A. 自然條件下，一種生物的

16、突變率是很低的B. 生物所發(fā)生的基因突變一般都是有利的C. 基因突變?cè)谧匀唤绲闹袕V泛存在D. 基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物變異的 主要來源,B,9. 一種植物在正常情況下只開紅花，但偶然會(huì)出現(xiàn)一朵白花，如果將白花種子種下去，它的后代全部開白花，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是( ） A. 自然雜交 B. 自然選擇 C. 基因突變 D. 基因重組,C,11. 下圖中，基因A與a1a2a3之間的 關(guān)系，不能表現(xiàn)的是 ( ),A. 基因突變是不定向的 B. 等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果 C. 正?；蚺c致病基因可以轉(zhuǎn)化 D. 圖中基因的遺傳遵循自由組合定律,D,12、一株世代都是開紅花的果樹，在一次突然性冰凍后，在一個(gè)枝條 上出現(xiàn)了一朵白花，試分析下列問題： （1）白花性狀