高一生物必修基因突变和基因重组

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1、会计学1高一生物必修基因突变和基因重组高一生物必修基因突变和基因重组第一节 基因突变和基因重组第1页/共45页环境因素引起的环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变，自身的遗传物质没有改变3.5kg7kg3.5kg甘蓝拉萨北京资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有资料：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，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回左右。但再引回北京后，叶球又只有北京后，叶球又只有3.5KG。不可遗传的变异不可遗传的变异第2页/共45页红花的后代变了蓝紫色红

2、花的后代变了蓝紫色可遗传的变异遗传物质发生了改变蓝紫色花的后代仍是蓝紫色第3页/共45页基因突变生物的变异 不遗传的变异可遗传的变异 基因重组染色体变异生物体内遗传生物体内遗传物质没有改变物质没有改变生殖细胞内遗生殖细胞内遗传物质的改变传物质的改变A.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B.B.在黑暗环境中发育成的白花苗在黑暗环境中发育成的白花苗C.C.光照下出现的白花苗呢光照下出现的白花苗呢下列哪种变异属于可遗传的变异？下列哪种变异属于可遗传的变异？第4页/共45页 镰刀型贫血症是一种异常镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。血红蛋白病。一旦缺氧，患一旦缺氧，患者者

3、红细胞变成长镰刀型红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加血液的粘性增加,导致各器官血导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起而破裂产生溶血现象，引起溶血性贫血溶血性贫血甚至造成死亡。甚至造成死亡。基因突变实例基因突变实例-镰刀型贫血症镰刀型贫血症第5页/共45页正常血红蛋白第正常血红蛋白第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代取代。正常血红蛋白究竟出了什么问题？缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸 亮氨酸亮氨酸苏氨酸

4、苏氨酸脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸 亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸1 2 3 4 5 6 7 8（正常血红蛋白）（正常血红蛋白）（异常血红蛋白）（异常血红蛋白）第6页/共45页CTTCTTGAAGAA谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNADNAmRNmRNA A氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常GUAGUACATCATGTAGTA突变突变GAAGAA_原因原因碱基对替换根本第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？分析：ATTA替换替换直接直接原因原因决定决定谷氨酸缬氨酸除了碱基的替换以外，基因的碱基序列还

5、可以发生除了碱基的替换以外，基因的碱基序列还可以发生哪些变化也会导致血红蛋白异常？哪些变化也会导致血红蛋白异常？第7页/共45页替换替换增添增添缺失缺失A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G AT TA C C G C G G C G AT TA AT A C C G C T G G C G DNA片片段段碱基对的增添、缺碱基对的增添、缺失或替换，改变了失或替换，改变了基因的结构。基因的结构。A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G 第8页/共45页 由于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

6、。1、基因突变的概念:第9页/共45页2基因突变发生的原因？第10页/共45页3基因突变发生的时期？细胞周期中的分裂间期（即DNA的复制时期）。1 1、有丝分裂间期（体细胞）、有丝分裂间期（体细胞）2 2、减数第一次分裂间期（生殖细胞）、减数第一次分裂间期（生殖细胞）一般不能传给后代一般不能传给后代, ,但植物体细胞的基因突变可但植物体细胞的基因突变可通过无性繁殖传递给后代通过无性繁殖传递给后代可以通过受精作用直接传给后代可以通过受精作用直接传给后代“神七神七” ” 带一批种子上天进行育种，你选带一批种子上天进行育种，你选“干种干种子子”还是还是“萌动的种子萌动的种子”？为什么？为什么？第11

7、页/共45页基因突变的结果：基因突变的结果：不改变基因在染色体上的位置和基因的数量。不改变基因在染色体上的位置和基因的数量。2.2.光学显微镜下能观察到吗？光学显微镜下能观察到吗？染色体某一个位点上基因的改变，显微镜下不可见染色体某一个位点上基因的改变，显微镜下不可见3.3.一定会引起遗传信息的改变吗？一定会引起遗传信息的改变吗？4.4.一定会引起性状的改变吗？一定会引起性状的改变吗？1.1.改变基因在染色体上的位置和染色体上基因的数量吗？改变基因在染色体上的位置和染色体上基因的数量吗？产生了新的基因产生了新的基因 等位基因等位基因一定一定隐性突变隐性突变显性突变AaAaaAaA第12页/共4

8、5页DNAA U C C G C A A C C GC 异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸天冬酰氨天冬酰氨mRNAA T C C G C T A G G C G 正常正常T T G G C G A A C C G C 碱基对替碱基对替换换精氨酸精氨酸第13页/共45页DNAA U C C G C A U U C G C 异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸mRNAA T C C G C T A G G C G 正常正常T A A G C G A T T C G C 碱基对替碱基对替换换精氨酸精氨酸第14页/共45页DNAA U C C G C A C C G C 苏氨酸苏氨酸丙氨酸丙氨酸

9、mRNAA T C C G C T A G G C G 正常正常异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸碱基对缺碱基对缺失失A C C G C T G G C G 第15页/共45页A T A C C G C T A G G C G T A T G G C G DNAA T C C G C A U C C G C A U A C C GC mRNA正常正常碱基对增添碱基对增添异亮氨酸异亮氨酸 精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸 脯氨酸脯氨酸第16页/共45页基因突变通常会引起生物性状的改变，但不是一定会使生物性状改变一种氨基酸可能有几种密码子碱基对的替换对生物性状的影响是最小的碱基对的替换对生物性状的影响是最

10、小的显性突变：显性突变：a a突变为突变为A A，该突变一旦发生，即可在当，该突变一旦发生，即可在当代表现代表现隐性突变：隐性突变：A A突变为突变为a a，当代不表现，一旦在子代个，当代不表现，一旦在子代个体中表现出来，即可稳定遗传体中表现出来，即可稳定遗传第17页/共45页引发生物变异引发生物变异 第18页/共45页细菌细菌 无抗药性无抗药性抗药性抗药性棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蝇果蝇 红眼红眼白眼白眼 长翅长翅残翅残翅家鸽家鸽 羽毛白色羽毛白色灰红色灰红色人人 正常色觉正常色觉色盲色盲 正常肤色正常肤色白化病白化病常见突变性状：常见突变性状： 在生物界普遍存在（普遍性）短腿安

11、康羊（中）短腿安康羊（中）玉米白化苗玉米白化苗人类多指人类多指原核和真核生物均能发生原核和真核生物均能发生自然突变自然突变诱发突变诱发突变基因突变有何特点？第19页/共45页开花结果开花结果的植株的植株胚胚幼苗幼苗具根茎叶具根茎叶的植株的植株分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵基因突变发生在生物个体发育的什么时期？基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时任何时期期思考思考随机性在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变突变的部分就越少。越迟，生物体表现突变突变的部分就越少。第20页/共45页基基 因因突变率突变率大肠杆菌

12、组氨酸缺陷型基因大肠杆菌组氨酸缺陷型基因210果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因4105果蝇的褐眼基因果蝇的褐眼基因3105玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人类色盲基因人类色盲基因3105突变率低（低频性）据估计，在高等生物中，大约据估计，在高等生物中，大约105-108105-108个生殖细胞中个生殖细胞中才会有才会有1 1个生殖细胞发生基因突变。个生殖细胞发生基因突变。突变率突变率=10=10-5-51010-8-8第21页/共45页基因突变是不定向的（不定向性）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紫色种子产生的子代种子经诱变处理

13、的黑色家鼠产生的子代经诱变处理的黑色家鼠产生的子代产生产生1 1个以上的等位基因个以上的等位基因第22页/共45页白化苗白化苗 大多数突变是有害的（多害少利性）白化病植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变该突变性状对生物体来说是有害的还是有利的？该突变性状对生物体来说是有害的还是有利的？突变性状的有害性和有利性取决于是否适应环境突变性状的有害性和有利性取决于是否适应环境第23页/共45页人工诱变在育种上的应用物理物理:射线射线 紫外线紫外线 激光等激光等化学化学: 亚硝酸亚硝酸 硫酸二乙酯等硫酸二乙酯等概概 念念缺缺 点点方方 法法优优

14、 点点提高突变率提高突变率创造新类型创造新类型加速育种进程加速育种进程选育优良品种选育优良品种诱变产生的突变是不定向的，而且有利的诱变产生的突变是不定向的，而且有利的个体往往不多，需要处理大量的材料个体往往不多，需要处理大量的材料利用物理因素或化学因素来处理生物，使利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变生物发生基因突变第24页/共45页一定改变一定不变可能改变第25页/共45页巩固练习巩固练习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TC第100、10

15、1、102位被替换为TTT D第103至105位被替换为1个T第26页/共45页讨论：有人说，基因突变就是指生物体基讨论：有人说，基因突变就是指生物体基因型的改变。你认为这种说法正确吗？试举例因型的改变。你认为这种说法正确吗？试举例说明。说明。第27页/共45页“一母生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的?基因重组第28页/共45页1 1 概念概念: : 生物在进行生物在进行有性生殖有性生殖过程中过程中, ,控控制制不同性状不同性状的基因的自由组合的过程的基因的自由组合的过程. .二.基因重组第29页/共45页2 2 类型类型: :自由组合型: 非同源染色体上的非等位基因的

16、组合.（减数第一次分裂后期）交叉互换型: 同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.（减数分裂四分体时期）第30页/共45页非同源染色体上的非同源染色体上的 非等位基因自由组非等位基因自由组合合AabBAaBbAbAb和和aBaBABAB和和abab2.根本原因第31页/共45页同源染色体的同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互非姐妹染色单体之间的交叉互换换AaAaBbAabBAaBb第32页/共45页3 3 意义意义: : 通过有性生殖实现基因重组为通过有性生殖实现基因重组为生物变异生物变异提供了提供了极其丰富的来源极其丰富的来源, ,是生物多样性的重要原因之一是生物多样性的重要原因之一

17、. .基因重组能否产生新的基因？基因重组能否产生新的基因？ 控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型。第33页/共45页基因突变基因突变基因重组基因重组发生时期发生时期产生原因产生原因条件条件结果结果意义意义出现频率出现频率自然突变或人工诱变，基自然突变或人工诱变，基因分子结构发生改变，包因分子结构发生改变，包括括DNADNA碱基对替换、增添、碱基对替换、增添、缺失缺失非同源染色体上的非等位基因非同源染色体上的非等位基因自由组合；同源染色体上的非自由组合；同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换姐妹染色单体交叉互换有丝分裂间期有丝分裂间期减数分裂间期减数分裂间期减数第一次分裂前期

18、、减数第一次分裂前期、后期后期外界条件的剧变和内部外界条件的剧变和内部因素的相互作用因素的相互作用有性生殖过程中，进行有性生殖过程中，进行减数分裂形成生殖细减数分裂形成生殖细胞胞产生产生新基因新基因的途径，的途径，生物变异的生物变异的根本途径根本途径，是生物进化的是生物进化的原始材料原始材料产生的变异类型产生的变异类型最多最多；是生物变异的是生物变异的重要因素重要因素，是形成是形成生物多样性生物多样性的重要的重要原因原因突变频率突变频率低低出现频率出现频率高高产生产生新的基因新的基因，出现新，出现新的性状的性状产生产生新的基因型新的基因型，性状，性状重新组合重新组合第34页/共45页 总之，总

19、之，基因重组只能发生在进行有基因重组只能发生在进行有性生殖的生物，即孟德尔遗传规律适用性生殖的生物，即孟德尔遗传规律适用的范围内，而基因突变则只要含有基因的范围内，而基因突变则只要含有基因的生物就都能发生的生物就都能发生。基因重组不能产生。基因重组不能产生新的基因，只能产生新的基因，只能产生新的基因型新的基因型。第35页/共45页（改变）（改变）（改变）来源诱因第36页/共45页CA第37页/共45页B4. 利用激光对DNA进行修复，生物学上称之为 （ ） A. 基因突变 B. 基因重组 C. 基因互换 D. 染色体变异A第38页/共45页5. 下图中，基因A与a1a2a3之间的 关系，不能表

20、现的是 ( )A. 基因突变是不定向的 B. 等位基因的出现是基因突变的结果C. 正常基因与致病基因可以转化D. 图中基因的遗传遵循自由组合定律Aa1a2a3D第39页/共45页4 4在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约新的农药后，约9898的甲虫死了，约的甲虫死了，约2 2的甲的甲虫生存下来，生存下来的原因是（虫生存下来，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，对农药有抵抗以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力力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

21、有农药的叶子D D生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体体第40页/共45页第41页/共45页在一次实验中，经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸，在一次实验中，经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是（）（）致使（致使（ )基因基因 基因基因 基因基因某化合物某化合物酶酶酶鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸6. 下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸过程：如果酶如果酶和酶和酶正常，酶正常，酶活性丧失则能否合成活性丧失则能否合成鸟氨酸和精氨酸鸟氨酸和精氨酸? ( ）原因是（原因是（)基因发生突变，酶缺乏不能形成精氨酸不能形成精氨酸能合成鸟氨酸不能合成精氨酸能合成鸟氨酸不能合成精氨酸酶失活，鸟氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料。第42页/共45页第43页/共45页基因突变和基因重组引起的变异有什么区别?1基因突变： 基因_改变，它_(能或否)产生新的基因 发生时期：_ 特点：普遍性、 随机性、 _、 多数有害、不定向性。2基因重组： 控制不同性状的_，_新基因，可形成新的_。 发生时期：_ 特点：_内部结构能细胞分裂间期（DNA复制时）突变率低基因重新组合不产生基因型有性生殖过程中非常丰富第44页/共45页