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1、第一节 基因突变和基因重组 生 物 的 变 异 不可遗传 的变异 可遗传 的变异 仅仅由环境因素引起 没有 引起遗传物质的变化 基因突变 基因重组 染色体变异 由于生殖细胞内 遗传物质的改变 而引起 一 基因突变 v基因突变的例子 1910年 赫里克医生的诊所来了一位黑人病人 病人脸色苍白 四肢无力 是严重的贫血病患者 医生使用所有能治疗贫血病的药物 但对这个 病人无效 对病人做血液检查时发现 红细胞在 显微镜不是正常的圆饼形 而是又长又弯的镰刀 形 称镰刀状细胞贫血症 v1 1949年 美国化学家鲍林将正常人和镰 刀型细胞贫血症患者的血红蛋白 分别放 在一定的溶液中电泳 发现正常人和患者 的
2、血红蛋白的电泳图谱明显不同 鲍林推 测镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白分子 的缺陷造成的 经过分析 鲍林认为镰刀 型细胞贫血症是一种分子病 v2 1956年 英格拉姆等人用酶将正常的血 红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条 件下切成肽段 通过电泳对二者进行分析 发现有一个肽段的位置不同 镰刀型细胞贫血症的病因分析 病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 正常 异常 一 基因突变的实例 镰刀型细胞贫血症 蛋白质 正常 异常 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 mRNA G A G A DNA C T T C T G A A G A 突变 U A A T 原因
3、根本 A T 替换T A 病因 镰刀型细胞贫血症是由 引 起的一种遗传病 直接原因 谷氨酸 缬氨酸 DNA分子中碱基对替换 1 基因突变发生在信息流动的哪个环节中 2 从图中来看 基因突变一般发生在细胞分 裂的那一时期 思考 有丝分裂间期或减数第一次分裂间期 DNA复制时 DNA DNA 增 添 缺 失 替 换 DNA分子中发生碱基对的 和 而引起的 的改变 替换增添 缺失基因结构 合作探究合作探究2 2 基因突变的概念 基因突变的概念 1 碱基对的几种改变方式 一定会引起蛋白质 的改变吗 思考 当发生替换时 由于密码子的简并性 蛋白质 中的氨基酸可能发生变化 也可能不发生变化 T A G G
4、 C G A U C C G C A U A C C G C mRNA 碱基对增添 异亮氨酸 脯氨酸 DNA A T C C G C 正常 异亮氨酸 精氨酸 氨基酸 1 碱基对的几种改变方式 一定会引起蛋白质 的改变吗 思考 A T A C C G C T A T G G C G 当发生增添时 除肽链长度发生改变外 插入点以后的氨基酸一般都会发生变化 mRNA DNA 氨基酸 A U C C G C 异亮氨酸 精氨酸 苏氨酸丙氨酸 碱基对缺失 思考 1 碱基对的几种改变方式 一定会 引起蛋白质的改变吗 正常 A T C C G C T A G G C G mRNA 氨基酸 A C C G C
5、T G G C G DNA A C C G C 当发生缺失时 除肽 链长度发生改变外 缺失点以后的氨基酸 一般都会发生变化 从以上分析可以 看出 碱基对的 改变不一定会引 起蛋白质的改变 碱基对的替换 引起蛋白质的改 变最小 思考 2 基因突变都会遗传给后代吗 不一定 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 物体细胞中的基因突变可通过无性繁殖传递 3 生物性状的改变一定是由基因突变引起的吗 不一定 也可能是由环境改变引起的 赖氨酸的密码子有如下几种 UUA UUG CUU CUA CUG 当某基因片段中的GAC 突变为AAC时 这种突变的结果对该生物的影 响是 A 一定
6、是有害的 B 一定是有利的 C 有害的概率大于有利的概率 D 既无利也无害 跟踪训练一 D 物理因素 化学因素 生物因素 1 1 基因突变的原因 基因突变的原因 如X射线 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 合作探究3 基因突变的原因和特点 细菌 无抗药性 抗药性 棉花 正常枝 短果枝 果蝇 红眼 白眼 长翅 残翅 家鸽 羽毛白色 灰红色 人 正常色觉 色盲 正常肤色 白化病 你认为突变有什么特点 常见突变性状 一 在生物界普遍存在 讨论与思考 短腿安康羊 中 玉米白化苗 人类
7、多指 2 基因突变的特点 以植物的个体发育为例 开花结果 的植株 胚幼苗 具根茎叶 的植株 分化出花 芽的植株 受精卵 基因突变发生的时期与突变性状在生物体 的表现部位及范围大小有没有关系 有什么关系 突变发生的时间越早 表现突变的部分越多 突变发生的时期越晚 表现突变的部分越少 基因突变发生在生物个体发育的什么时期 哪些细胞能发生基因突变 任何时期 分裂间期的细胞 有 二 在生物体内随机发生 三 基因突变 是不定向的 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 基 因突变率 大肠杆菌组氨酸缺陷型基因2 10 果蝇的白眼基因4 10 5 果蝇的褐眼基因
8、3 10 5 玉米的皱缩基因1 10 小鼠的白化基因1 10 5 人类色盲基因3 10 5 小资料 自然突变率低 白化苗 大多数突变是有害的 白化病 为什么呢 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 基因突变的结果是产生了一个新的基因 该基因与原基因是什么关系 染色体上基因的数量发生改变了吗 思考 等位基因 没有 思考 生物体内发生的基因突变是否都能引起生 物表现型的变化 为什么 不一定 一种氨基酸可以由多种密码子决定 当突变后的 DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时 这种 突变不会引起生物性状的改变 突变成隐性基因在杂合子中不引起性状的改变 基因突变的意义 v
9、v是新基因产生的途径是新基因产生的途径 是生物变异的 是生物变异的 根本来源根本来源 是生是生物的进化的原材料物的进化的原材料 基因基因 突变突变 新基因 等位基因 新基因 等位基因 基因型 改变 基因型 改变 表现型 改变 表现型 改变 生物进化生物进化 2 关于基因突变变的下列叙述中 错误错误 的是 A 基因突变变是指基因结结构中碱基对对的增添 缺失或 改变变 B 基因突变变是由于基因中脱氧核苷酸的种类类 数量 和排列顺顺序的改变变而发发生的 C 基因突变变可以在一定的外界环环境条件或者生物内 部因素的作用下引起 D 基因突变变的突变变率是很低的 并且都是有害的 跟踪训练 D 3 基因A与
10、a1 a2 a3之间间的关系如图图 该图该图 不能表明的是 A 基因突变变是不定向 B 等位基因的出现现是基因突变变的结结果 C 正常基因与致病基因可以通过过突变变而转转化 D 这这些基因的转转化遵循自由组组合定律 跟踪训练 D 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 合作探究四 基因重组 1 概念 在生物进行有性生殖过程中 控制 不同性状的基因的自由组合 2 类型 自由组合 交叉互换 在减数第一次分裂后期 非同源染 色体上的非等位基因的自由组合 四分体时期 同源染色体上的非姐 妹染色体之间发生局部互换 3 意义 生物变异的来源之一 对生物的进化也具有重 要意
11、义 A A AA B B b bB Bb b aa a a 1 细菌和病毒存在基因重组这种变异吗 2 基因重组能否产生新基因 能产生新的基因型吗 3 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 思考 不存在 不能 能 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 受精过程中卵细胞和精子的结 合的随机性 4 下面有关基因重组的说法不正确的是 A 基因重组发生在减数分裂过程中 B 基因重组产生原来没有的新基因 C 基因重组是生物变异的重要来源 D 基因重组能产生原来没有的新性状 5 袁隆平培育的杂交水稻闻名世界 从遗传 角度看 和普通水稻相比 杂交水稻增产的 原
12、因是 A 基因重组 B 染色体结构改变 C 基因突变 D 人工诱变 跟踪训练 B A 比较项目基因突变基因重组 定义 时期 类型 结果 意义 适用范围 碱基对的增添 缺失碱基对的增添 缺失 或改变而引起的基因或改变而引起的基因 结构的改变结构的改变 有性生殖过程中 有性生殖过程中 控制不同性状的基因控制不同性状的基因 重新组合重新组合 分裂间期分裂间期DNADNA复制时复制时 减数第一次分裂减数第一次分裂 自然突变 诱发突变自然突变 诱发突变自由组合 交叉互换自由组合 交叉互换 产生新基因产生新基因产生新的基因型产生新的基因型 新基因产生的途径新基因产生的途径 生物生物 变异的根本来源变异的根本来源 生物进生物进 化的原始材料化的原始材料 生物变异的来源之一生物变异的来源之一 对对 生物的进化有重要意义生物的进化有重要意义 所有生物所有生物真核生物的有性生殖真核生物的有性生殖 小结 基因突变和基因重组的比较 本节小结 DNA DNA 复制 碱基对替换 增添 缺失 脱氧核苷酸种类 数量 排列顺序改变 基因结构改变 遗传信息改变 产生等位基因 差错 引起 内因 碱基变化 物理因素 外因 化学因素 生物因素 原因 实质 结果
