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文檔簡介
第一節基因突變和基因重組第五章基因突變及其他變異問題探討P80三位同學在抄寫英文句子“THECATSATONTHEMAT”(貓坐在草席上)時,分別抄成了
“THEKATSATONTHEMAT”
“THEHATSATONTHEMAT”
“THECATONTHEMAT”討論:假如在DNA分子的復制過程中,發生了類似的錯誤,DNA分子攜帶的遺傳信息將會發生怎樣的變化?這些變化可能對生物體產生什么影響?
答案:DNA分子攜帶的遺傳信息將會發生改變。因密碼的簡并性,DNA編碼的氨基酸不一定改變。影響:如果氨基酸發生了改變,生物體的性狀可能發生改變。改變的性狀對生物體的生存可能有害,可能有利,也可能既無害也無利。一、基因突變1910年,赫里克醫生的診所來了一位黑人病人,病人臉色蒼白,四肢無力,是嚴重的貧血病患者。醫生使用所有能治療貧血病的藥物,但對這個病人無效。對病人做血液檢查時發現,紅細胞在顯微鏡不是正常的圓餅形,而是又長又彎的鐮刀形,稱鐮刀狀細胞貧血癥。(細胞易破裂,使人患溶血性貧血)1、基因突變的實例---鐮刀型細胞貧血癥鐮刀型細胞貧血癥的病因分析病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發生了什么變化?…-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸—……
-脯氨酸-纈氨酸-谷氨酸—…正常異常蛋白質正常異常氨基酸谷氨酸纈氨酸mRNAG__AG__ADNACTTC__TGAAG__A突變UAAT_____原因:根本AT替換TA病因:鐮刀型細胞貧血癥是由_
引起的一種遺傳病。是由于基因的分子結構發生改變而產生的。直接原因:谷氨酸→纈氨酸DNA分子中堿基對替換┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷┯┯┯┯┯
ATAGC
TATCG
┷┷┷┷┷┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷┯┯┯
AGC
TCG
┷┷┷┯┯┯┯
ACGC
TGCG
┷┷┷┷┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷增添缺失替換
DNA分子中發生堿基對的
、___
和
,而引起的
的改變。替換增添缺失基因結構2、基因突變的概念:實質為:基因內部發生的堿基對的種類和數量改變,一條染色體上的基因數量和位置并未改變1、堿基對的幾種改變方式,一定會引起蛋白質的改變嗎?思考:當發生替換時,由于密碼子的簡并性,蛋白質中的氨基酸可能發生變化,也可能不發生變化···TAGGC
G······AUCCGC···
···AU
A
CCG
C···
mRNA堿基對增添異亮氨酸脯氨酸DNA
···ATCCGC···
正常異亮氨酸精氨酸氨基酸···AT
A
CCGC···
···TA
TGGCG···當發生增添時,除肽鏈長度發生改變外,插入點以后的氨基酸一般都會發生變化。mRNADNA氨基酸···AUCCGC···
異亮氨酸精氨酸蘇氨酸丙氨酸堿基對缺失正常···ATCCGC···
···TAGGC
G···mRNA氨基酸···A
CCGC···
···TGGCG···DNA···ACCG
C···
當發生缺失時,除肽鏈長度發生改變外,缺失點以后的氨基酸一般都會發生變化。從以上分析可以看出,堿基對的改變不一定會引起蛋白質的改變。堿基對的替換引起蛋白質的改變最小。思考:2、基因突變都會遺傳給后代嗎?P81不一定,
若發生在配子中,可遺傳,若發生在體細胞中,一般不能遺傳。有些植物體細胞中的基因突變可通過無性繁殖傳遞。此外人體某些體細胞基因的突變,有可能發展為癌細胞3、生物性狀的改變一定是由基因突變引起的嗎?
不一定,也可能是由環境改變引起的4、為什么在強烈的日光下要涂抹防曬霜?做X射線透視的醫務人員要穿防護衣?
賴氨酸的密碼子有如下幾種:UUA、UUG、CUU、CUA、CUG,當某基因片段中的GAC突變為AAC時,這種突變的結果對該生物的影響是()
A.一定是有害的
B.一定是有利的
C.有害的概率大于有利的概率
D.既無利也無害跟蹤訓練一D物理因素:化學因素:生物因素:(1)基因突變的原因:P81~82如X射線、γ射線、紫外線、激光等。亞硝酸、堿基類似物,硫酸二乙酯,秋水仙素等包括病毒和某些細菌等。外因內因:DNA分子復制偶爾發生錯誤,DNA堿基組成發生改變等3、基因突變的原因和特點特別提醒:我們應該保護環境,遠離這些因素,養成良好的飲食,衛生習慣.細菌無抗藥性——抗藥性棉花正常枝——短果枝果蠅紅眼——白眼長翅——殘翅家鴿羽毛白色——灰紅色人正常色覺——色盲正常膚色——白化病你認為突變有什么特點?常見突變性狀:①在生物界普遍存在;普遍性短腿安康羊(中)玉米白化苗人類多指(2)基因突變的特點以植物的個體發育為例:開花結果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵2、基因突變發生的時期與突變性狀在生物體的表現部位及范圍大小有沒有關系?有什么關系?突變發生的時間越早,表現突變的部分越多,
越晚,越少。1、基因突變發生在生物個體發育的什么時期?基因突變發生在細胞內不同的DNA分子上基因突變發生在同一DNA分子不同部位P82任何時期②在生物體內隨機發生;隨機性③基因突變是不定向的;不定向性經誘變處理的紫色種子產生的子代種子經誘變處理的黑色家鼠產生的子代顯性突變隱性突變基因突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因2×10-6果蠅的白眼基因4×10-5果蠅的褐眼基因3×10-5玉米的皺縮基因1×10-6小鼠的白化基因1×10-5人類色盲基因3×10-5小資料④自然突變率低(10-5-10-8);低頻性基因突變容易發生在具有DNA復制功能細胞中(有絲分裂間期和減Ⅰ間期),不容易發生在高度分化的細胞中。故突變概率:生殖細胞>體細胞
分裂旺盛的細胞>停止分裂的細胞白化苗⑤大多數突變是有害的;多害少利性白化病為什么呢
?
任何一種生物都是長期進化過程的產物,它們與環境取得了高度的協調。(基因突變打破對環境的適應性)不定向性(不同堿基位點改變)基因突變的特點:普遍性(廣泛而隨機)隨機性低頻性(幾萬到幾億分之一)少利多害性小結:基因突變的原因和特點外因:⑴物理因素⑵化學因素(3)生物因素內因:(1)DNA分子復制偶爾發生錯誤(2)DNA的堿基組成發生改變基因突變的原因:1、基因突變的結果是產生了一個新的基因,該基因與原基因是什么關系?思考:基因突變的結果是產生該基因的等位基因2、生物體內發生的基因突變是否都能引起生物表現型的變化?為什么?基因突變可產生新的基因和新的基因型,但不一定都能引起生物表現型的變化,原因如下:①密碼子具有簡并性②顯性純合子突變成顯性雜合子③突變發生在內含子④可能個別氨基酸的改變并不影響蛋白質的功能⑤某些環境條件下,基因改變可能不會在性狀上表現出來4、基因突變的意義:P82①是新基因產生的途徑,②是生物變異的根本來源,③是生物進化的原始材料。基因突變新基因(等位基因)基因型(改變)表現型(改變)生物進化21人工誘變育種原理:運用物理因素或化學因素提高突變率,誘發基因突變,獲得優良品種.實例:“黑農五號”大豆、高產青霉菌株太空椒、太空南瓜
優點:縮短育種年限,大幅度改良性狀,為人類選育出優良的生物品種缺點:優質變異少,要處理大量的實驗材料,具有盲目性5、基因突變的應用補充:基因突變的類型1、按DNA的分子結構變化分:增添、缺失、替換2、按在體內的位置分:體細胞突變、性細胞突變3、按對生物性狀的影響分:有利突變、中性突變、有害突變4、按突變性狀分:顯性突變、隱性突變5、按突變原因分:自然突變和人工誘變關于基因突變的下列敘述中,錯誤的是 ()A.基因突變是指基因結構中堿基對的增添、缺失或改變B.基因突變是由于基因中脫氧核苷酸的種類、數量和排列順序的改變而發生的C.基因突變可以在一定的外界環境條件或者生物內部因素的作用下引起D.基因突變的突變率是很低的,并且都是有害的跟蹤訓練二D基因A與a1、a2、a3之間的關系如圖,該圖不能表明的是()A基因突變是不定向B.等位基因的出現是基因突變的結果C.正常基因與致病基因可以通過突變而轉化D.這些基因的轉化遵循自由組合定律
跟蹤訓練三D“一母生九仔,連母十個樣”,這種個體的差異,主要是什么原因產生的?二、基因重組基因重組1、概念:在生物進行有性生殖(減數分裂)過程中,控制不同性狀的基因的重新組合.2、類型(狹義)①自由組合:②交叉互換:在減數第一次分裂后期,非同源染色體上的非等位基因的自由組合四分體時期,同源染色體上的非姐妹染色體之間發生局部互換.4、意義:①生物變異的來源之一,對生物的進化也具有重要意義②生物多樣性的原因之一有絲分裂過程不發生,受精作用不屬于3、特點:兩親本雜合性越高,產生變異的可能性越大(廣義的基因重組還包括重組DNA技術,如自然轉化和轉基因技術)5、應用:雜交育種AAAABBbbBBbbaaaa1、細菌和病毒存在基因重組這種變異嗎?
2、基因重組能否產生新基因?能產生新的基因型嗎?P833、你能從基因重組的角度解釋人群中個體性狀的多種多樣嗎?思考:不存在基因重組不能產生新基因(新性狀),能產生新的基因型①減數分裂形成的配子,染色體組成具有多樣性,導致不同配子遺傳物質的差異②受精過程中卵細胞和精子的結合的隨機性4、下面有關基因重組的說法不正確的是()A.基因重組發生在減數分裂過程中B.基因重組產生原來沒有的新基因C.基因重組是生物變異的重要來源D.基因重組能產生原來沒有的新性狀5、袁隆平培育的雜交水稻聞名世界,從遺傳角度看,和普通水稻相比,雜交水稻增產的原因是()A、基因重組B、染色體結構改變C、基因突變D、人工誘變跟蹤訓練BDA比較項目基因突變基因重組本質時期發生可能性適用范圍應用基因分子結構發生改變,產生新基因(新性狀),改變了“質”,未改變“量”原有基因的重新組合,產生新的基因型,性狀重組,未改變“質”“量”任何時期(一般為分裂間期)減Ⅰ前期,減Ⅰ后期很小,頻率低非常普遍,產生的變異類型多所有生物(包括病毒)普遍性真核生物的有性生殖小結:基因突變和基因重組的比較誘變育種雜交育種聯系:1、都使生物產生可遺傳的變異2、在長期的進化過程中,通過基因突變產生新基因,為基因重組提供大量可供自由組合的新基因,基因突變是基因重組的基礎3、兩者均可能產生新的基因型表現
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