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1、基因突变和基因重组(2017)生物界中的变异现象生物界中的变异现象什么叫什么叫“生物的变异生物的变异”？生物体亲代和子代之间以及生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。子代个体之间性状的差异性。变异是否都能遗传？变异是否都能遗传？两只青蛙相爱了两只青蛙相爱了,结婚后生了一只癞蛤蟆结婚后生了一只癞蛤蟆,公青蛙见状大怒说公青蛙见状大怒说:贱人贱人,怎么回事怎么回事?母青蛙哭着说母青蛙哭着说:他爹他爹,认识你之前我整过容认识你之前我整过容.为什么这种变异性状不能遗传给子代？为什么这种变异性状不能遗传给子代？分析：分析：是环境因素引起的是环境因素引起的，自身的遗传，自身的遗传物质没有改变。物
2、质没有改变。例例1 1：红花的后代变成了蓝紫色红花的后代变成了蓝紫色上述变异性状的后代上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？为何仍然是蓝紫色花呢？遗传物质发生了改变。遗传物质发生了改变。蓝紫色花的后代仍是蓝紫色蓝紫色花的后代仍是蓝紫色例例2 2：表现型表现型基因型基因型环境环境（不遗传的变异）（不遗传的变异）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组（遗传物质未发生改变）（遗传物质未发生改变）（遗传物质发生改变）（遗传物质发生改变）（可遗传的变异）（可遗传的变异）变异是否都能遗传？变异是否都能遗传？否否基因突变基因突变生物的变异生物的
3、变异不可遗传的变异不可遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异 基因重组基因重组染色体变异染色体变异生物变异类型判断关键生物变异类型判断关键:遗传物质是否改变遗传物质是否改变 资资料料：1910年年，一一个个黑黑人人青青年年到到医医院院看看病病，检检查查发发现现他他患患的的是是当当时时人人们们尚尚未未认认识识的的一一种种特特殊殊的的贫贫血血症症，他他的的红红细细胞胞不不是是正正常常的的圆圆饼饼状状，而而是是弯弯曲曲的的镰镰刀刀状状，人人们们称称这这种种病病为为镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症。这这种种病病患患者者一一旦旦缺缺氧氧，红红细细胞胞变变成成长长镰镰刀刀型型。病病重重时时，红红细细胞胞受受机
4、机械械损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。一、基因突变的实例一、基因突变的实例 1956年，英国科学家英格拉姆发现患者血红蛋白的肽链上，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。CTTGAA谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNADNAmRNAmRNA氨基酸氨基酸血红蛋白血红蛋白正常正常异常异常GUACATGTA突变突变GAA 直接原因直接原因（氨基酸的替换）（氨基酸的替换）根本原因根本原因 镰刀型细胞贫血症根本原因：镰刀型细胞贫血症根本原因：（DNADNA分子中碱基分子中碱基对的替换对的替换）控制合成血红蛋白分子的DNA分子一个碱基对发生替换（AT替换为TA）导致基因
5、结构的改变，从而引起所编码的血红蛋白的改变。替换替换增添增添缺失缺失A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G AT TA C C G C G G C G AT TA AT A C C G C T G G C G 基因（基因（DNA片段）片段）A T C C G CT A G G C G C C G C G G C G 思考：除了碱基对的替换以外思考：除了碱基对的替换以外,还有什么情还有什么情况可能导致基因结构的改变？况可能导致基因结构的改变？DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。二、基因突变的概念二、基因突变的概念哪一种基因突变对
6、生物性状的影响最小？哪一种基因突变对生物性状的影响最小？思考：思考：碱基对的替换碱基对的替换三、基因突变的时期三、基因突变的时期DNADNA复制复制时期时期有丝分裂的有丝分裂的间期间期减数第一次分裂前的减数第一次分裂前的间期间期如果基因突变发生在如果基因突变发生在体细胞体细胞进行有丝分裂的间期，进行有丝分裂的间期，如果基因突变发生在如果基因突变发生在减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期，一般只影响当代，一般只影响当代，不能遗传不能遗传则将遵循遗传规律则将遵循遗传规律随配子传递给后代随配子传递给后代基因突变形成的性状是否都能遗传子代？基因突变形成的性状是否都能遗传子代？思考：思考：基因突变是如何
7、产生的呢？基因突变是如何产生的呢？X X射线照射射线照射X X射线、紫外线等射线、紫外线等易诱发基因突变的因素易诱发基因突变的因素物理因素物理因素亚硝酸、碱基类似物等亚硝酸、碱基类似物等化学因素化学因素病毒、某些细菌等病毒、某些细菌等生物因素生物因素四、基因突变的原因四、基因突变的原因AA AaAaa aaA一个基因突变后产生的是它的一个基因突变后产生的是它的等位基因等位基因A a隐性突变隐性突变a A显性突变显性突变不改变染色体上基因的不改变染色体上基因的数量和位置数量和位置五、基因突变的结果五、基因突变的结果细菌细菌 无抗药性无抗药性 抗药性抗药性常见突变性状：常见突变性状：普遍性在生物界
8、普遍存在玉米白化苗玉米白化苗人类多指人类多指短腿安康羊（中）短腿安康羊（中）六、基因突变的特点六、基因突变的特点胚胚幼苗幼苗分化出花分化出花芽的植株芽的植株受精卵受精卵随机性基因突变是随机发生的花芽在分化时发生基因突变花芽在分化时发生基因突变可以发生在个体发育的任何时期；可以发生在细胞内任何DNA分子上；可以发生在DNA分子的任何部位六、基因突变的特点六、基因突变的特点不定向性基因突变是不定向的基因突变的紫色种子产生的子代种子（白，红）基因突变的紫色种子产生的子代种子（白，红）如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A突变突变A1(黄毛黄毛)A2(黑毛黑毛)【突变的方向与环境也没有明确因果关系】六、基因突
9、变的特点六、基因突变的特点基基 因因突变率突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因大肠杆菌组氨酸缺陷型基因210果蝇的白眼基因果蝇的白眼基因4105果蝇的褐眼基因果蝇的褐眼基因3105玉米的皱缩基因玉米的皱缩基因110小鼠的白化基因小鼠的白化基因1105人类色盲基因人类色盲基因3105自然状态下，基因突变的频率很低低频性六、基因突变的特点六、基因突变的特点白化苗白化苗大多数突变是有害的多害少利性白化病白化病 所有生物都是长期进化过程的产物，基因所有生物都是长期进化过程的产物，基因突变可能破坏生物与现有环境的协调关系。突变可能破坏生物与现有环境的协调关系。六、基因突变的特点六、基因突变的特点畸形的雏鸭畸形
10、的雏鸭人类的多指人类的多指人类的人类的并指并指镰刀形红细胞镰刀形红细胞有害的基因突变有害的基因突变有利的基因突变有利的基因突变诱变处理得到诱变处理得到的高产量青霉的高产量青霉菌株菌株太空南瓜太空南瓜自然界的物种中广泛存在自然界的物种中广泛存在可发生在任何时期可发生在任何时期多害少利性：多害少利性：(打破对环境的适应性打破对环境的适应性)普遍性普遍性:随机性随机性:不定向性：不定向性：1 1个基因可以突变成个基因可以突变成1 1个以上的等位基因个以上的等位基因 低频性：低频性：自然状态下突变率低自然状态下突变率低:基因突变的特点基因突变的特点 既然自然条件下基因突变率很低，而且大多数对生物体是有
11、害的，那基因突变有什么意义呢？七、基因突变的意义七、基因突变的意义 虽然每个基因的突变率很低，但每个种群有很多个体，每个个体有很多基因，所以突变的基因总数很大。产生新基因的途径生物进化的原始材料生物变异的根本来源基因基因新基因（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）引发生物变异引发生物变异 这这种种说说法法不不正正确确。对对于于生生物物个个体体而而言言，发发生生自自然然突突变变的的频频率率是是很很低低的的。但但一一个个物物种种是是由由很很多多个个体体组组成成，且且经经漫漫长长的的进进化化历历程程中中产产生生的的突突变变还还是是很很多多的的，其其中中
12、有有不不少少突突变变是是有有利利突突变变，对对生生物物的的进进化化有有重重要要的的意意义义。因此，因此，基因突变能够为生物进化提供原材料基因突变能够为生物进化提供原材料。P82P82：批判性思维：批判性思维2.下列有关基因突变的说法，不正确的是下列有关基因突变的说法，不正确的是()A.自然条件下，一种生物的突变率是很低的自然条件下，一种生物的突变率是很低的B.生物所发生的基因突变一般都是有利的生物所发生的基因突变一般都是有利的C.基因突变在自然界的中广泛存在基因突变在自然界的中广泛存在D.基因突变可产生新的基因，是生物变异的基因突变可产生新的基因，是生物变异的 主要来源主要来源BC1.一种植物
13、在正常情况下只开红花，但偶然会出现一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是部开白花，出现这种现象的原因是(）A.自然杂交自然杂交 B.自然选择自然选择 C.基因突变基因突变 D.基因重组基因重组3.下图中，基因下图中，基因A与与a1a2a3之间的之间的 关系，不能表现的是关系，不能表现的是()A.基因突变是不定向的基因突变是不定向的 B.等位基因的出现是基因突变的结果等位基因的出现是基因突变的结果C.正常基因与致病基因可以转化正常基因与致病基因可以转化D.图中基因的遗传遵循自由组
14、合定律图中基因的遗传遵循自由组合定律Aa1a2a3D思考：生物体内基因突变是否都能引起生思考：生物体内基因突变是否都能引起生物体性状的改变？为什么？物体性状的改变？为什么？不一定。不一定。一种氨基酸可由多种密码子决定，当突变后的一种氨基酸可由多种密码子决定，当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同一种氨基酸时，转录成的密码子仍然决定同一种氨基酸时，这种突变不引起生物性状的改变。这种突变不引起生物性状的改变。若突变成隐性基因，则在杂合子中不引起性若突变成隐性基因，则在杂合子中不引起性状的改变。状的改变。“一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”这种差这种差异怎么造成的？异怎么造成的？基因重组基因重组 在生物体进行在生物体进行有性生殖有性生殖的过程中，控的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。制不同性状的基因的重新组合。1.概念概念2.类型类型基因重组基因重组自由组合：自由组合：减数第一次分裂后期，非同源染色减数第一次分裂后期，非同源染色体上体上非等位基因自由组合非等位基因自由组合。交叉互换：交叉互换：四分体时期，同源染色体上四分体时期，同源染色体上非姐妹非姐妹染色单体染色单体之间片段局部交换。之间片段局部交换。同源染色体的交叉互换同源染色体的交叉互换 非同源染色体非同源染色体 的自由组合的自由组合基因的自由组合基因的自由组合基因的交叉互换基因的交叉互换