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1、资料一： 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。,资料二： 太空椒（普通青椒种子遨游过太空后培育而成）与普通青椒对比，果实明显增大，将太空椒的种子种植下去，仍然是肥大果实。,,变异的类型,遗传的变异：,不遗传的变异：,基因突变,染色体变异,基因重组,仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。,由于生殖细胞中遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变,生物变异的类型,第一节、基因突变与基因重组,,镰刀型细胞贫血症是一种遗传病。病人的红细胞是又长又弯的镰刀形。
2、红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重导致死亡。,一、基因突变的实例,镰刀型细胞贫血症,,为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢？ 随着分子遗传学的崛起，已经查明DNA分子中的一组碱基由CTT变成CAT。,1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀x型细胞贫血症患者血红蛋白有两条肽链（共四条）上，第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。,正常,异常,脯氨酸谷氨酸谷氨酸,脯氨酸缬氨酸谷氨酸 ,,思考与讨论,谷氨酸,缬氨酸,正常,异常,_原因,_原因,镰刀型细胞贫血症是由_引起的一种遗传病，是由于基因的_发生了改变产生的。,病因：,基因突变,结构,根本,直接,, , , , , , ,增添,缺失,替换,DNA分子中发生碱
3、基对的 、 和 ，而引起的 的改变。,增添,缺失,替换,基因结构,二、基因突变的概念：,,思考与讨论：,由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？,,思考与讨论：,基因突变都会遗传给后代吗？,如果发生在配子里，将遵循遗传规律遗传给后代,如果发生在体细胞中，一般不能遗传 但是有些植物的体细胞发生基因突变，可以通过无性生殖传递,,三、基因突变的原因,物理因素,化学因素,生物因素,基因突变的外因,X射线、紫外线等辐射 能损伤细胞内的DNA,亚硝酸和碱基类似物等 能改变核酸的碱基,某些病毒等 能影响宿主细胞的DNA等,基因突变的内因,DNA复制偶尔发生错误等,DNA的碱基组成发生改变等,,四、基因
4、突变的类型,1、按来源分自然突变与诱发突变,2、按突变后对生物个体的影响分为 有利突变与有害突变，对生物体而言，多数为有害突变。,3、按表现条件分显性突变和隐性突变,基因突变有什么特点？阅读课本P82,,五、基因突变的特点,自然界的物种中广泛存在,可发生在任何时期、任何部位,自然界突变率很低：105- 10-8,多数有害,少数有利,普遍性:,随机性:,低频率性:,多害性：,一个基因可以产生一个以上的等位基因,不定向性：,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,常见突变性状：,1、在生物界普遍存在,短腿安康羊（中）,玉米白化苗,人类多
5、指,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什么关系？,突变发生的时期越早，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？,任何时期,2、 在生物体内随机发生；,总之，基因突变可以发生在个体发育的任何时期，可以发生在细胞不同的DNA分子上，可以在同一DNA分子的不同部位,例：大丽花的红色（R）对白色（r）为显性，一株杂合的大丽花有许多分枝，盛开众多红色花朵，其中有一朵花半边红半边白色，这可能是哪个部位的R基因突变为r造成的？ A幼苗的体细胞 B早期的叶芽的体细胞 C花芽分化时的细胞 D杂合植株产生的性细胞,小资料,3、自然
6、条件下，突变率很低,白化苗,4、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。,5、基因突变是不定向的,,对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但一个物种是由很多个体组成，且经漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要的意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。,果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率都是10-5，一个中等大小的果蝇种群（大约有108个），每一代出现的基因突变数是多少？,2X 104X 10-5 X108=2X107个,,六、基因突变的意义,1、生物变异的根本来源
7、,2、为生物进化提供了原始材料,3、基因突变的结果：使一个基因变成它的等位基因,,指基因结构的改变，包括DNA中碱基对的增添、缺失和改变。,概念：,普遍性 随机性 低频率性 多害性 不定向性,3.特点：,2.原因：,4.意义：,新基因产生的途径 生物变异的根本来源 为生物进化提供原始材料,基因突变回顾,（1）外因 （2）内因,,原理：,基因突变,方法：,优点：,缺点：,应用:,太空辣椒的培育 、青霉菌的选育等,利用物理因素（如x 射线，射线、紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。,七、人工诱变在育种上的应用,提高突变率，缩短育种周期,大幅度改良某些性
8、状,成功率低,有利个体往往不多 需大量处理材料,,,这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。,医药工业应用的青霉素就是利用普通青霉菌，经过X射线的照射，产生的有利突变型。还有医学上应用的其他抗菌素如链霉素、地霉素、金霉素等，经辐射处理的突变系，比原始品系抗菌素产量增长几十倍到几百倍，促进和提高了抗菌素的生产。,诱变育种的应用,,“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,子二代为什么会出现新的表现型呢？,为什么控制不同性状的基因会重新组合呢？,,非同源染色体上的 非等位基因自由组合,一种具有20对等位基因（这20对等位基
9、因分别位于 20对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出现的表现型就有 种。,A,a,b,B,A,a,B,b,Ab和aB,AB和ab,上一页,220=1048576,交叉互换,在减数分裂时，同源染色体间的非姐妹单体之间可能发生交换，就会使位于交换区段的等位基因发生互换，这种因连锁基因互换而产生的基因重组，是形成生物新类型的原因之一。,2 类型:,基因的自由组合: 非同源染色体上的非等位基因的组合.,基因的互换: 同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.,重组DNA技术：通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，在生物体外重组，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生
10、物的性状。,转基因抗虫棉花,转入苏云金杆菌的一个抗虫基因，是中国目前最主要的转基因作物。,,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,,基因工程过程示意图,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,,3、意义:,通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一.,基因重组能否产生新的基因？,,对比基因突变与基因重组：,,对比基因突变与基因重组：,,4、在育种上的应用：杂
11、交育种,原理：,基因重组,方法：,优点：,使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新的基因型。,缺点：,育种所需时间较长（自交选择需五-六代,甚至十几代)。,举例：,用纯种高秆抗病小麦与纯种矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦,小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是育种工作者，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？,例如：,以下是杂交的育种参考方案：, 高抗 矮不抗, 高抗,DDTT,ddtt,DdTt,ddTt,高抗 高不抗 矮抗 矮不抗,ddTT,杂交,
12、F3,思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种一般需要几代？,连续自交，直至不出现性状分离为止。,5-6代,试一试：动物的杂交育种方法,假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）,长毛折耳猫,短毛折耳猫,长毛立耳猫,长立 长折 短立 短折,Bbee,BBee,BBee,Bbee,bbee,bbee,长折,短折,长折,长折,短折,杂交,F3,长折,短折,思考：要培育出一个能稳定遗传的动物品种一般需要几代？,3代,,中国黄牛,中国荷斯坦牛,荷斯坦牛,,1、生物变异的根本来源是 A基因重组 B染色体数目变异 C染色体结构
13、变异 D基因突变 2、基因重组发生在 A减数分裂形成配子的过程中 B受精作用形成受精卵的过程中 C有丝分裂形成子细胞的过程中 D通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中,D,A,,3、用x射线照射某植物幼苗诱发基因突变，X射线最有可能在下列哪项过程中起作用 （ ） A有丝分裂间期 B有丝分裂全过程 C受精作用过程 D减数第一次分裂间期,A,D,精典例题,4、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为 ( ) A只相差一个氨基酸，其他顺序不变 B长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变 C长度不变，但顺序改变 DA、B都有可能,
14、,5、自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下： 正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸 根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是（ ） A突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添 B突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添 C突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添 D突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添,精典例题,A,,6.如果将一个镰刀型细胞贫血症的患者血液,输给一个血型相同的正常人,将使正常人,B,A、 基因产生突变,使此人患病 B、无基因突变,性状不遗传
