高中生物《第五章 第一節(jié) 基因突變和基因重組》課件5 新人教版必修2

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1、1.基因控制性狀的兩條途徑基因控制性狀的兩條途徑?2.用圖解表示中心法則用圖解表示中心法則.基因突變和基因重組基因突變和基因重組遺傳遺傳:后代與親代之間后代與親代之間性狀相似性狀相似.變異變異:后代個(gè)體之間以及后代與親代之間后代個(gè)體之間以及后代與親代之間性狀差異性狀差異.表現(xiàn)表現(xiàn)型型基因型基因型 + 環(huán)境條件環(huán)境條件（改變改變）（改變改變）（改變）（改變）復(fù)習(xí)復(fù)習(xí):表現(xiàn)型與基因型的關(guān)系表現(xiàn)型與基因型的關(guān)系引入引入:生物體遺傳性狀的改變就是生物體遺傳性狀的改變就是生物的變異生物的變異生物變異生物變異 的類型的類型不可遺傳的變異不可遺傳的變異:可遺傳的變異可遺傳的變異:僅由環(huán)境條件引起的變異僅由環(huán)

2、境條件引起的變異.由細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)變由細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)變化引起的變異化引起的變異.遺傳變異遺傳變異三種來源三種來源基因突變基因突變基因重組基因重組染色體變異染色體變異由于由于DNA分子中堿基對(duì)的增分子中堿基對(duì)的增添缺失或替換而引起基因結(jié)構(gòu)添缺失或替換而引起基因結(jié)構(gòu)的改變。的改變。非同源染色體上非等位基因的非同源染色體上非等位基因的自由組合；同源染色體上的非自由組合；同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部交換姐妹染色單體之間發(fā)生局部交換染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)或數(shù)目改變資料一：資料一：在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的有的有7 7斤，當(dāng)引種到拉薩后，由于

3、晝夜溫差大、日斤，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時(shí)間長、光照強(qiáng)，葉球可重達(dá)照時(shí)間長、光照強(qiáng)，葉球可重達(dá)1414斤左右。但再引斤左右。但再引回北京后，葉球又只有回北京后，葉球又只有7 7斤。斤。資料二資料二：太空椒與普通青太空椒與普通青椒對(duì)比，果實(shí)明顯增大，椒對(duì)比，果實(shí)明顯增大，將太空椒的種子種植下去，將太空椒的種子種植下去，仍然是肥大果實(shí)。仍然是肥大果實(shí)。這種太空南瓜王最大能這種太空南瓜王最大能長到長到200200多公斤，多公斤，在生長繁殖期高峰時(shí)，在生長繁殖期高峰時(shí)，南瓜每天能增大南瓜每天能增大5 5公斤。公斤。正常型紅細(xì)胞正常型紅細(xì)胞鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞一、基

4、因突變一、基因突變(一一)基因突變的實(shí)例基因突變的實(shí)例 鐮刀型貧血癥是一種鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病異常血紅蛋白病。一旦缺氧，患。一旦缺氧，患者紅細(xì)胞變成長鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，者紅細(xì)胞變成長鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。 患者不能進(jìn)行激烈運(yùn)動(dòng)，長期遭受慢性

5、患者不能進(jìn)行激烈運(yùn)動(dòng)，長期遭受慢性貧血折磨。常在幼年發(fā)現(xiàn)。貧血折磨。常在幼年發(fā)現(xiàn)。鐮刀型貧血癥簡(jiǎn)介鐮刀型貧血癥簡(jiǎn)介 血紅蛋白究竟出了什么問題？血紅蛋白究竟出了什么問題？為什么谷氨酸會(huì)被纈氨酸取代呢？為什么谷氨酸會(huì)被纈氨酸取代呢？隨著分子遺傳學(xué)的崛起，已經(jīng)查明隨著分子遺傳學(xué)的崛起，已經(jīng)查明DNA分分子中的一組堿基由子中的一組堿基由CTT變成變成CAT。 1956年，英國科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀年，英國科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀狀細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白有兩條肽鏈上，狀細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白有兩條肽鏈上，第第6位上的位上的谷氨酸谷氨酸被被纈氨酸纈氨酸取代取代。正常正常異常異常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸

6、谷氨酸 脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷氨酸 mRNA谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸血紅蛋白血紅蛋白GAAGUA正常正常異常異常GAACTTDNAGTACAT突變突變分析鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因分析鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因 纈氨酸纈氨酸相應(yīng)性狀的改變相應(yīng)性狀的改變相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變相應(yīng)氨基酸的改變相應(yīng)氨基酸的改變mRNAmRNA分子中的堿基發(fā)生變化分子中的堿基發(fā)生變化DNADNA分子中的堿基對(duì)發(fā)生變化分子中的堿基對(duì)發(fā)生變化具體變化過程具體變化過程: :這種變化可否遺傳這種變化可否遺傳? ?如何遺傳？如何遺傳？可以遺傳可以遺傳突變后的突變后的DNADNA分分子復(fù)制子復(fù)制, ,通過減通過減數(shù)分裂形

7、成帶有數(shù)分裂形成帶有突變基因的生殖突變基因的生殖細(xì)胞細(xì)胞, ,并將突變并將突變基因傳給下一代基因傳給下一代. .增增添添缺缺失失改改變變DNADNA分子中發(fā)生分子中發(fā)生堿基對(duì)堿基對(duì)的的 、 和和 ，而引起的而引起的 的改變。的改變。 增添增添缺失缺失改變改變基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)（一）基因突變的概念：（一）基因突變的概念：思考與討論：思考與討論：由于堿基對(duì)的改變，是否一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的由于堿基對(duì)的改變，是否一定會(huì)引起蛋白質(zhì)的改變？改變？基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎？1. 1.生物變異的類型及原因生物變異的類型及原因2.2.基因突變的概念基因突變的概念( (二二) )基因突變發(fā)生

8、的時(shí)間？基因突變發(fā)生的時(shí)間？ WhyWhy？細(xì)胞周期中的分裂間期細(xì)胞周期中的分裂間期A.A.有絲分裂間期有絲分裂間期B.B.減數(shù)第一次分裂間期減數(shù)第一次分裂間期體細(xì)胞體細(xì)胞生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞中可以發(fā)生基因突變中可以發(fā)生基因突變（但一般不能傳給后代）（但一般不能傳給后代）中也可以發(fā)生基因突變中也可以發(fā)生基因突變（可以通過受精作用直接傳給后代）（可以通過受精作用直接傳給后代） DNA DNA在進(jìn)行復(fù)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤或由于某種原因斷裂后在進(jìn)行復(fù)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤或由于某種原因斷裂后進(jìn)行修復(fù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。進(jìn)行修復(fù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。( (三三) )基因突變的原因基因突變的原因物理因素物理因素化學(xué)因素化學(xué)因素生物因素生物因素

9、基因突變的原因基因突變的原因X X射線、激光等射線、激光等亞硝酸和堿基類似物等亞硝酸和堿基類似物等病毒和某些細(xì)菌等病毒和某些細(xì)菌等(四)基因突變的類型1 1、按來源分、按來源分_與與_2 2、按突變后對(duì)生物個(gè)體的影響分、按突變后對(duì)生物個(gè)體的影響分 與與_,_,對(duì)生物體而言，多數(shù)為對(duì)生物體而言，多數(shù)為_。自然突變自然突變誘發(fā)突變誘發(fā)突變有利突變有利突變 有害突變有害突變有害突變有害突變打破生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性打破生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性為何基因突變對(duì)生物體而言，多數(shù)為有害突變?yōu)楹位蛲蛔儗?duì)生物體而言，多數(shù)為有害突變? ? 如此的話基因突變對(duì)生物豈不是沒有意義如此的話基因突變對(duì)生物豈不是沒有意義? ?產(chǎn)生

10、新基因產(chǎn)生新基因引發(fā)生物變異引發(fā)生物變異為進(jìn)化提供原始材料為進(jìn)化提供原始材料3 3、按現(xiàn)條件分、按現(xiàn)條件分顯性突變顯性突變和和隱性突變隱性突變棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蠅果蠅 紅眼紅眼白眼白眼 長翅長翅殘翅殘翅家鴿家鴿 羽毛白色羽毛白色灰紅色灰紅色人人 正常色覺正常色覺色盲色盲 正常膚色正常膚色白化病白化病你認(rèn)為突變有什么特點(diǎn)？你認(rèn)為突變有什么特點(diǎn)？常見突變性狀：常見突變性狀：一一 在生物界普遍存在；在生物界普遍存在；討論與思考討論與思考短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）玉米白化苗玉米白化苗人類多指人類多指以植物的個(gè)體發(fā)育為例：以植物的個(gè)體發(fā)育為例：開花結(jié)果開花結(jié)果的植株的植株胚胚幼

11、苗幼苗具根莖葉具根莖葉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變發(fā)生的時(shí)期與突變性狀在生物體基因突變發(fā)生的時(shí)期與突變性狀在生物體的表現(xiàn)部位及范圍大小有沒有關(guān)系？的表現(xiàn)部位及范圍大小有沒有關(guān)系？有什么關(guān)系？有什么關(guān)系？突變發(fā)生的時(shí)間越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時(shí)間越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時(shí)期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。突變發(fā)生的時(shí)期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少?；蛲蛔儼l(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？基因突變發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的什么時(shí)期？哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變？哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變？任何時(shí)期任何時(shí)期分裂間期的細(xì)胞分裂間期的細(xì)胞有有二二 在生物體內(nèi)隨機(jī)發(fā)生；在生

12、物體內(nèi)隨機(jī)發(fā)生；基基 因因突變率突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因大腸桿菌組氨酸缺陷型基因210果蠅的白眼基因果蠅的白眼基因4105果蠅的褐眼基因果蠅的褐眼基因3105玉米的皺縮基因玉米的皺縮基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人類色盲基因人類色盲基因3105小資料小資料三三 突變率突變率低低；白化苗白化苗四四 大多數(shù)突變是大多數(shù)突變是有害有害的的白化病白化病為什么呢？為什么呢？ 任何一種生物都是長期進(jìn)化過程的產(chǎn)任何一種生物都是長期進(jìn)化過程的產(chǎn)物，它們物，它們 與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。五五 基因突是基因突是 不定向不定向的的(五)基因突變的特點(diǎn)自然界的物種中廣泛存

13、在自然界的物種中廣泛存在可發(fā)生在任何時(shí)期可發(fā)生在任何時(shí)期自然界突變率很低：自然界突變率很低：10105 5- - 1010-8-8( (打破對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性打破對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性) )多數(shù)有害多數(shù)有害, ,少數(shù)有利少數(shù)有利 普遍性普遍性: :隨機(jī)性隨機(jī)性: :低頻性低頻性: :多害少利性：多害少利性：一個(gè)基因可以產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因一個(gè)基因可以產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因 不定向性：不定向性：基因突變的意義基因突變的意義 是新基因產(chǎn)生的途徑；生物變異的根是新基因產(chǎn)生的途徑；生物變異的根本來源；是生物進(jìn)化的原始材料。本來源；是生物進(jìn)化的原始材料?；蛑亟M：基因重組：1 1、概念：、概念：2 2、類型：、類

14、型： 生物體在進(jìn)行有性生殖的過程中，生物體在進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的控制不同性狀的基因的重新組合重新組合基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程?；蛑亟M發(fā)生在減數(shù)分裂過程。 一類是自由組合型一類是自由組合型, ,是非同源染色體的是非同源染色體的非等位基因的自由組合；另一類是交叉互換非等位基因的自由組合；另一類是交叉互換型型, ,是同源染色體上非姐妹染色單體發(fā)生局部是同源染色體上非姐妹染色單體發(fā)生局部交換，這些染色單體上的基因重新組合。交換，這些染色單體上的基因重新組合。非同源染色體上的非同源染色體上的 非等位基因自由組合非等位基因自由組合一種具有一種具有20對(duì)對(duì)等位基因等位基因（這（這2

15、0對(duì)等位基因分別位于對(duì)等位基因分別位于 20對(duì)同源染色體上）的生物進(jìn)行雜交時(shí)，對(duì)同源染色體上）的生物進(jìn)行雜交時(shí)，F(xiàn)2可能出可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型就有現(xiàn)的表現(xiàn)型就有 種。種。AabBAaBbAb和和aBAB和和ab220=1048576AabBAaBb同源染色體的非姐妹染色單體同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換之間的局部交換3 3、意義、意義: :通過有性生殖實(shí)現(xiàn)基因重通過有性生殖實(shí)現(xiàn)基因重組為生物變異提供了極其組為生物變異提供了極其豐富的來源豐富的來源, ,是生物多樣是生物多樣性的重要原因之一性的重要原因之一. .基因重組能否產(chǎn)生新的基因？基因重組能否產(chǎn)生新的基因？基因突變和重組引起的變異有什

16、么區(qū)別基因突變和重組引起的變異有什么區(qū)別? ?1 1基因突變：基因突變： 基因基因_改變，它改變，它_新的基因新的基因 發(fā)生時(shí)期：發(fā)生時(shí)期：_ 特點(diǎn)：普遍性、隨機(jī)性、特點(diǎn)：普遍性、隨機(jī)性、_、 多數(shù)有害、不定向性。多數(shù)有害、不定向性。2 2基因重組：基因重組： 控制不同性狀的控制不同性狀的_，_新基因，可新基因，可形成新的形成新的_。 發(fā)生時(shí)期：發(fā)生時(shí)期：_ 特點(diǎn)：特點(diǎn)：_內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生能產(chǎn)生細(xì)胞分裂間期（細(xì)胞分裂間期（DNADNA復(fù)制時(shí)）復(fù)制時(shí)）突變率低突變率低基因重新組合基因重新組合 不產(chǎn)生不產(chǎn)生基因型基因型有性生殖過程中有性生殖過程中( (減數(shù)分裂減數(shù)分裂) )非常豐富非常豐富基

17、因工程的概念基因工程的概念基因工程基因工程又叫做重組重組DNA技術(shù)技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定定向地改造生物的遺傳性狀。向地改造生物的遺傳性狀。重組重組DNADNA技術(shù)技術(shù)生物體外生物體外基因基因DNADNA分子水平分子水平人類需要的基因產(chǎn)物人類需要的基因產(chǎn)物剪切剪切拼接拼接導(dǎo)入導(dǎo)入表達(dá)表達(dá)基因重組基因重組( (廣義廣義) )基因工程的概念基因工程的概念例：基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程例：基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌提取提取抗蟲基因抗蟲基因與運(yùn)載體結(jié)合與運(yùn)載體結(jié)合棉細(xì)胞棉細(xì)胞導(dǎo)入導(dǎo)入 抗蟲棉抗蟲棉( (產(chǎn)生抗蟲蛋白產(chǎn)生抗蟲蛋白) )二、基因工程操作的工具二、基因工程操作的工具: :1 1、基因的、基因的“剪刀剪刀”限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶 2 2、基因的、基因的“針線針線”DNADNA連接酶連接酶 3 3、基因的運(yùn)輸工具、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體運(yùn)載體1、種類：、種類：2、作用部位：、作用部位：兩類兩類Ecoli DNA連接酶連接酶T4 DNA連接酶連接酶 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵