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1、表现型表现型 基因型基因型 环境环境 = +（改变）（改变） （改变）（改变） （改变）（改变）不遗传的变异不遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异三种来源：三种来源：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诱因诱因5.1 5.1 基因突变和基因重组基因突变和基因重组一、基因突变的实例一、基因突变的实例圆饼型的红细胞圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞镰刀状的红细胞脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 正常正常病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？1 1、镰刀型细胞贫血症的病因、镰刀型细胞贫血症的病因分析分析异
2、常异常患者患者正常者正常者红细胞红细胞正常正常异常异常蛋白质蛋白质圆饼状圆饼状镰刀状镰刀状氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸mRNAmRNAGAAGUADNADNA突变突变CTTGAA=CATGTA=病因图解病因图解直接原因直接原因根本原因根本原因2 2、基因突变的概念、基因突变的概念增增添添缺缺失失替替换换 由于由于DNA DNA 碱基对碱基对 发生发生 增添、缺失增添、缺失 或替换，或替换，而引起的基因结构的改变。而引起的基因结构的改变。3 3基因突变发生的时期？基因突变发生的时期？A A 有丝分裂间期（体细胞）有丝分裂间期（体细胞）B B 减数第一次分裂间期（生殖细胞）减数第一次分裂间
3、期（生殖细胞）但一般不能传给后代但一般不能传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二、基因突变的原因、特点及意义二、基因突变的原因、特点及意义1 1、引起基因突变的因素、引起基因突变的因素物理因素；物理因素；化学因素；化学因素；生物因素生物因素普遍性普遍性；随机性随机性、不定向；、不定向；突变频率低突变频率低3、基因突变的意义、基因突变的意义: 生物变异的根本来源生物变异的根本来源生物进化的原始材料生物进化的原始材料2 2、特点：、特点：二、基因重组二、基因重组1.1.概念：概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因
4、的重新组合。中，控制不同性状的基因的重新组合。 非同源染色体上的非同源染色体上的 非等位基因自由组合非等位基因自由组合AabBAaBbAb和和aBAB和和ab2.2.根本原因根本原因同源染色体上的同源染色体上的 非姐妹染色单体之间的非姐妹染色单体之间的 交叉互换交叉互换基因重组是通过基因重组是通过有性生殖有性生殖来实现的来实现的基因重组的实例基因重组的实例为生物变异提供了极其丰富的来源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是生物多样性的重要原因之一3.3.基因重组的意义基因重组的意义: : 基因突变基因突变 基因重组基因重组本质本质原因原因时间时间意义意义可能性可能性产
5、生新的产生新的基因基因产生新的产生新的基因型基因型碱基对的碱基对的增添、增添、缺失、改变缺失、改变基因基因自由组合自由组合；基因基因交叉互换交叉互换等等间期间期DNADNA复制复制时时减数第一次分裂减数第一次分裂变异的根本来源；变异的根本来源；进化的原材料进化的原材料生物变异来源之一生物变异来源之一生物多样性重要原因生物多样性重要原因低频但普遍低频但普遍有性生殖中普遍有性生殖中普遍基因突变基因突变-基因重组基因重组高产大豆高产大豆 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）有有利利的的基基因因突突变变白白化化病病患患者者有有害害的的基基因因突突变变白白化化玉玉米米苗苗畸畸形形
6、的的雏雏鸭鸭人人类类的的多多指指无子西瓜是怎么形成的？无子西瓜是怎么形成的？5.2 5.2 染色体的变异染色体的变异光学显微镜下可见。光学显微镜下可见。染色体结构改变、数目改变。染色体结构改变、数目改变。涉及许多基因，后果严重。涉及许多基因，后果严重。特点特点种类种类缺失缺失: :重复重复: :倒倒位位: :易位易位: :结构变异结构变异数目变异数目变异个别染色体的增加或个别染色体的增加或减少减少染色体组染色体组成倍增加或减少成倍增加或减少一、一、染色体染色体结构的结构的变异变异缺失：缺失：缺失缺失实例：猫实例：猫叫叫综合症综合症重复一段染色体重复一段染色体实例：果蝇的实例：果蝇的棒状眼棒状眼
7、重复重复: :重复重复野生型：卵圆眼野生型：卵圆眼变异型：棒状眼变异型：棒状眼易位易位断片断片接到非同源染色体上接到非同源染色体上易位易位: :颠倒颠倒位置颠倒位置颠倒倒位倒位: :二、二、染色体数目的变异染色体数目的变异非整组变异非整组变异整组变异整组变异正常正常增多增多减少减少多多了了一一条条2 21 1号号染染色色体体少少了了一一条条 X X 染染色色体体卵卵精子精子1 1、细胞中的细胞中的一组非同源染色体一组非同源染色体，形态和功能各，形态和功能各不相同不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息全部信息，这样的一组染色体，叫做这
8、样的一组染色体，叫做一个染色体组一个染色体组。判断染色体组数：判断染色体组数：组组组组组组组组判断细胞中的染色体组数判断细胞中的染色体组数以上细胞若为配子，其体细胞的染色体组数为：以上细胞若为配子，其体细胞的染色体组数为：3组组组组3组组组组组组组组AaaaBbbbAaaBBbABCDAABBAGFEDCBH细胞中含有一个染色体组的是细胞中含有一个染色体组的是 图图 两个染色体组的是两个染色体组的是 图图 三个染色体组的是三个染色体组的是 图图 四个染色体组的是四个染色体组的是 图图G、DC、HA、BE、F同种字母（基因）的个数；同种形态（染色体）的个数：同种字母（基因）的个数；同种形态（染色
9、体）的个数： 体细胞体细胞染色体染色体数数配子染配子染色体数色体数体细胞体细胞染色体染色体组数组数配子染配子染色体组色体组数数几倍体几倍体生物生物豌豌 豆豆 7 7 2 2普通普通小麦小麦 4242 3 3小黑麦小黑麦 28 28八倍体八倍体比较项目比较项目生物种类生物种类1414 1 1二倍体二倍体六倍体六倍体21215656 8 8 4 4 6 62 2、二倍体和多倍体、二倍体和多倍体多倍体植株的特点多倍体植株的特点1.1.茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、蛋白质等含量增高。蛋白质等含量增高。2.2.但发育延迟，但发育延迟，结实率低。结实率
10、低。4 4个个染色体染色体8 8个个染色体染色体无纺缍无纺缍体形成体形成染色体复制染色体复制着丝点着丝点分裂分裂无纺缍丝无纺缍丝牵引牵引若继续进行正常若继续进行正常的有丝分裂的有丝分裂染色体加染色体加倍的组织倍的组织或个体或个体秋水仙素诱导多倍体的形成秋水仙素诱导多倍体的形成: :3、单倍体：、单倍体：定义：在生物定义：在生物体细胞体细胞中含有中含有本物种本物种配子配子染色体数染色体数目目 的个体。的个体。形成原因：形成原因：精卵细胞精卵细胞未结合未结合直接发育直接发育成的个体。成的个体。蜜蜂蜜蜂: :精子精子卵细胞卵细胞受受精精 蜂王、工蜂蜂王、工蜂 ( (3232条染色体条染色体) ) 雄
11、蜂雄蜂(16(16条染色体条染色体) )直直接接发发育育判断判断: :3 3、体细胞中含有、体细胞中含有2个染色体组的个体个染色体组的个体就是二倍体。就是二倍体。2 2、二倍体所形成的单倍体中，其体、二倍体所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组细胞中只含一个染色体组。1 1、单倍体中可以只有一个染色体组，、单倍体中可以只有一个染色体组， 也可以有多个染色体组。也可以有多个染色体组。4 4、如果是四倍体、六倍体形成的单倍、如果是四倍体、六倍体形成的单倍体，其体细胞中就含有两个和三个染体，其体细胞中就含有两个和三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。倍体。
12、单倍体植株单倍体植株的特点：的特点：植株瘦弱，植株瘦弱，高度不育。高度不育。单倍体的应单倍体的应用：用：育种，短时育种，短时间获得纯种间获得纯种单倍体育种过程单倍体育种过程组织组织培养培养花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株正常植株（纯合体）正常植株（纯合体）种子种子新新植株植株（新品种）（新品种）染色体加倍染色体加倍秋水仙素处理秋水仙素处理自交自交发育发育方法方法-单倍体育种：单倍体育种：高皱高皱DDttDDtt杂合杂合高圆高圆DdTtDdTt矮圆矮圆ddTTddTT花药离花药离体培养体培养高圆高圆DTDT矮皱矮皱dtdt高皱高皱DtDt矮圆矮圆dTdT纯合高圆纯合高圆DDTTDDT
13、T秋水仙素秋水仙素纯合矮皱纯合矮皱ddttddtt纯合高皱纯合高皱DDttDDtt纯合矮圆纯合矮圆ddTTddTT秋水仙素秋水仙素秋水仙素秋水仙素秋水仙素秋水仙素单倍体育种的优点：明显缩短育种年限单倍体育种的优点：明显缩短育种年限高茎圆粒高茎圆粒例：高茎皱粒例：高茎皱粒矮茎圆粒矮茎圆粒单倍体与多倍体的区别：单倍体与多倍体的区别：三倍体三倍体二倍体二倍体多倍体多倍体生物体生物体合子合子发育发育直接发育成生物体：单倍体直接发育成生物体：单倍体雌配雌配子子直接发育成生物体：单倍体直接发育成生物体：单倍体雄配雄配子子6.1 6.1 杂交育种与诱变育种杂交育种与诱变育种 现有现有纯合高秆纯合高秆抗锈病抗
14、锈病小麦（小麦（DDTTDDTT）和和矮秆矮秆不抗锈病小麦不抗锈病小麦（ddttddtt），），怎样得到怎样得到矮秆抗病矮秆抗病的优良品种（的优良品种（ddTTddTT）？）？植物杂交育种的方法植物杂交育种的方法 高抗高抗高抗高抗 矮不抗矮不抗矮不抗矮不抗 高抗高抗高抗高抗DDTTDDTTddttddttDdTtDdTt ddTtddTt高抗高抗 高不抗高不抗 矮抗矮抗 矮不抗矮不抗ddTTddTT矮抗矮抗ddTTddTTddTtddTt矮抗矮抗ddTTddTT矮抗矮抗矮矮抗抗 矮不抗矮不抗ddTtddTtddTTddTT杂交杂交自交自交选优选优自交自交F F3 3选优选优思考：培育稳定遗传的
15、品种至少要几年？思考：培育稳定遗传的品种至少要几年？单倍体育种单倍体育种P DDTTddtt F1 DdTt 花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株(DT、Dt、dT、dt) 人工诱导加倍人工诱导加倍 淘汰高杆易染锈病、淘汰高杆易染锈病、 选矮秆抗病的个体（选矮秆抗病的个体（ddTT）高杆抗病、矮秆易染锈病高杆抗病、矮秆易染锈病 个体（个体（DDTT、DDtt、ddtt） 采收种子留种采收种子留种 荷斯坦牛荷斯坦牛中国黄牛中国黄牛动物的杂交育种方法动物的杂交育种方法现有长毛立耳猫（现有长毛立耳猫（现有长毛立耳猫（现有长毛立耳猫（BBEEBBEEBBEEBBEE）和短毛和短毛和短毛和短毛折
16、耳猫（折耳猫（折耳猫（折耳猫（bbeebbeebbeebbee），如何培育稳定遗传），如何培育稳定遗传），如何培育稳定遗传），如何培育稳定遗传的长毛折耳猫（的长毛折耳猫（的长毛折耳猫（的长毛折耳猫（BBeeBBeeBBeeBBee）？）？）？）？长毛折耳猫长毛折耳猫短毛折耳猫短毛折耳猫长毛立耳猫长毛立耳猫长立长立 短折短折 BBEEBBEEbbeebbee长立长立 BbEeBbEe长立长立 BbEeBbEe长立长立 长折长折 短立短立 短折短折B B eeeeBBeeBBeeBbeeBbeebbeebbeebbeebbee长折长折 短折短折长折长折 长折长折 短折短折杂交杂交F F1 1 交配
17、交配选优选优测交测交 F F3 3长折长折 短折短折思考：培育稳定遗传的品种至少要几年？思考：培育稳定遗传的品种至少要几年？一、杂交育种一、杂交育种原理：原理： 基因重组基因重组方法：方法： 优点：优点： 集优集优，能产生新的基因型。，能产生新的基因型。应用：应用： 小麦培育矮秆抗病小麦小麦培育矮秆抗病小麦 杂交杂交 自交自交 选优选优 自交自交缺点缺点：1、只能基因重组，不能产生新的基因；只能基因重组，不能产生新的基因； 2、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时间长；、杂交进程缓慢，过程繁琐，育种时间长； 二、诱变育种二、诱变育种原理：原理： 基因突变基因突变 方法：方法： 物理方法、化学方法物理
18、方法、化学方法应用：应用： 作物的培育作物的培育 、青霉菌的选育等、青霉菌的选育等优点：优点：1、提高突变的频率；、提高突变的频率； 2、能产生新的基因，大幅度地改良某些性状；、能产生新的基因，大幅度地改良某些性状； 3、缩短育种时间。、缩短育种时间。缺点：缺点：1 1、难以、难以控制突变方向控制突变方向，具有一定的，具有一定的盲目性盲目性； 2 2、有利个体不多，需要、有利个体不多，需要大量的处理生物材料大量的处理生物材料， 再进行选培养。再进行选培养。将合成的胰岛素基将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！
19、使其价格胰岛素！使其价格降低了降低了30%-50%!30%-50%! 以往，治疗糖尿病的胰岛以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从素是从动物胰腺中提取的，从100100千克猪、牛等动物的胰腺只千克猪、牛等动物的胰腺只能提取能提取3 34 4克胰岛素，治疗一克胰岛素，治疗一个患者需宰杀个患者需宰杀40405050头牛，这头牛，这种药物的造价就可想而知了。种药物的造价就可想而知了。 6.2 6.2 基因工程及其应用基因工程及其应用3.3.3.3.过程：过程：过程：过程：一一 基因工程的概念基因工程的概念1.1.1.1.别称：别称：别称：别称：基因拼接技术基因拼接技术基因拼接技术基因拼接技
20、术或或或或DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术。DNADNADNADNA分子水平（基因水平）分子水平（基因水平）分子水平（基因水平）分子水平（基因水平）注：操作水平：注：操作水平：注：操作水平：注：操作水平： 基因重组基因重组基因重组基因重组原理：原理：原理：原理：2.2.场所：体外场所：体外。把把把把一种一种一种一种生物的某种基因提取出来生物的某种基因提取出来生物的某种基因提取出来生物的某种基因提取出来修饰改造修饰改造修饰改造修饰改造放到放到放到放到另一种另一种另一种另一种生物细胞内，定向改造生物的遗传性状生物细胞内，定向改造生物的遗传性状生物细胞内，定向改造生物的遗传性
21、状生物细胞内，定向改造生物的遗传性状4.4.结果：结果： 人们需要的基因产物人们需要的基因产物基因的基因的剪刀剪刀限制性内切酶。限制性内切酶。基因的基因的针线针线DNADNA连接酶连接酶基因的基因的运输工具运输工具运载体。运载体。限制性内切酶（限制性内切酶（EcoREcoR）作用过程）作用过程工具一：基因的工具一：基因的剪刀剪刀限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶1.1.分布：主要在分布：主要在微生物微生物中。中。4.4.举例举例：大肠杆菌的一种限制酶（：大肠杆菌的一种限制酶（EcoREcoR）能识别）能识别 GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开。之
22、间切开。 3.3.结果：产生结果：产生黏性未端黏性未端（碱基互补配对）（碱基互补配对）2.2.特点：特点：特异性特异性( (识别识别特定特定核苷酸序列核苷酸序列，切割切割特定特定切点切点) )C T T A AG A A T T C G黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端DNADNA连接酶的作用过程连接酶的作用过程工具二：基因的工具二：基因的针线针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。工具三：工具三：基因的基因的运输工具运输工具运载体运载体运载体必须同
23、时满足三个要求：运载体必须同时满足三个要求：能与目的基因结合；能与目的基因结合；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；比较容易得到。比较容易得到。1.1.作用：将外源基因送入受体细胞。作用：将外源基因送入受体细胞。2.2.种类：种类：质粒质粒、噬菌体和动植物病毒。、噬菌体和动植物病毒。大肠杆菌大肠杆菌DNA 质粒质粒（环状（环状DNA分子）分子）控制质粒控制质粒DNA转移的基因转移的基因抗生素抗性基因抗生素抗性基因工具三：工具三：基因的基因的运输工具运输工具运载体运载体基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤、提取目的基因、提取目的基因将将
24、需要的基因从供体生物需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。的细胞内提取出来。供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因限制酶限制酶2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合3 3、将目的基因导入受体细胞并使之扩增、将目的基因导入受体细胞并使之扩增导入导入扩增扩增4 4、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物受体细胞中是否导入了目的基因？受体细胞中是否导入了目的基因？受体细胞中是否导入了目的基因？受体细胞中是否导入了目的基因？表达表达表达表达：检测
25、：检测：检测：检测：重组重组重组重组DNADNADNADNA进入受体细胞后，表达出特定性状。进入受体细胞后，表达出特定性状。进入受体细胞后，表达出特定性状。进入受体细胞后，表达出特定性状。基因工程的基本操作步骤：基因工程的基本操作步骤：四步曲：四步曲：四步曲：四步曲：1 1 1 1、提取目的基因、提取目的基因、提取目的基因、提取目的基因2 2 2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合3 3 3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4 4 4、目的基因的检测和表达、目的基因的检
26、测和表达、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达主要内容主要内容1 1）基因工程与）基因工程与作物育种作物育种2 2）基因工程与）基因工程与药物研制药物研制3 3）基因工程与）基因工程与环境保护环境保护 二二 基因工程的成果基因工程的成果（一）基因工程与农牧业（一）基因工程与农牧业1.1.基因工程在农业上的应用：基因工程在农业上的应用：1 1）高产高产的的优良优良品种品种 2 2）抗逆性抗逆性品种品种 将细菌的抗虫、抗除草剂、将细菌的抗虫、抗除草剂、抗干旱等抗性基因转移到作物抗干旱等抗性基因转移到作物体内。如转基因抗虫棉。体内。如转基因抗虫棉。 目目 的：的：繁殖具有优良品质的繁殖具有优良
27、品质的转基因动物转基因动物。重要步骤：重要步骤：感染感染或或显微注射技术显微注射技术将重组将重组DNADNA转转移到动物受精卵中。移到动物受精卵中。2.2.基因工程在畜牧养殖业上的应用基因工程在畜牧养殖业上的应用 将大鼠的将大鼠的生长激素生长激素基因基因注射到小鼠受精注射到小鼠受精卵中得到的。卵中得到的。 “超级小鼠超级小鼠” 举举 例：例：基因工程方法：基因工程方法：基因工程方法：基因工程方法：制造制造制造制造“ “工程菌工程菌工程菌工程菌” ”生产药品。生产药品。生产药品。生产药品。高效率、高质量、低成本。高效率、高质量、低成本。高效率、高质量、低成本。高效率、高质量、低成本。优点：优点：优点：优点：（二）基因工程与药物研制（二）基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物
