第一节 基因重组和基因变异

(共47张PPT)
表现型 ＝ 基因型 ＋ 环境条件
可遗传的变异
不能遗传的变异
基因突变
基因重组
染色体变异
来源
（改变）
（改变）
（改变）
变异的概念：
生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。
基因型
环境条件
原句：THE CAT SAT ON THE MAT
抄写：1.THE CAT SAT ON THE MAT
2.THE HAT SAT ON THE MAT
4.THE CAT ON THE MAT
与原句比较，意思发生了哪些变化？
意思不变、变化不大和完全改变
假如在DNA分子复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？
3.THE CAT SAT ON THE MAT
假如在DNA分子复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？
DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由于遗传密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也有可能既无害也无利。
一、基因突变的实例
正常型红细胞 镰刀型红细胞
缬氨酸-组氨酸-亮氨酸-苏氨酸-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸-赖氨酸- ‥‥‥正常
缬氨酸-组氨酸-亮氨酸-苏氨酸-脯氨酸-缬氨酸-谷氨酸-赖氨酸- ‥‥‥异常
血红蛋白分子的部分氨基酸顺序
图中哪个氨基酸发生了改变？
请查阅密码子表，完成以下图解
GAA
CTT
谷氨酸
缬氨酸
DNA
mRNA
氨基酸
蛋白质
正常
异常
G A
G A
G A
C T
突变
直接原因
根本原因
A
A
T
U
能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。
a
b
C T T C C
G A A G G
C A T C C
G T A G G
C T T T C C
G A A A G G
C T C C
G A G G
替换
增添
缺失
思考：请结合“问题探讨”，DNA的碱基还有可能发生什么的变化？
基因突变gene mutation
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。
概
念
引起基因突变的原因是……？
1、二战时，美国在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，导致以后大量畸形胎儿出生，畸形生物出现。
2、苏丹红的致癌原理：苏丹红进入人体后，在过氧化物酶的作用下形成苯和萘环羟基衍生物，进一步生成自由基，自由基可以与DNA、RNA等结合，从而产生致癌作用。
3、乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝细胞的基因，使肝细胞发生变异。肝脏炎症的不断刺激，使肝细胞进一步变异，肝细胞不凋亡，而且不断地再生，就形成了肿瘤。
物理：
受到辐射 如：X射线、紫外线、激光等
化学：
能够与DNA分子起作用而改变DNA分子性质的物质，如：亚硝酸、硫酸二乙酯、碱基类似物等
生物：
包括病毒和某些细菌等
二、基因突变的原因
内部因素
复制偶发错误
碱基组成改变
外部因素
三、基因突变的特点
从以下图片，你能归纳出基因突变的什么特点吗？
白眼果蝇
白化苗
短腿的安康羊
基因突变的特点1：普遍性
白色皮毛牛犊
基因突变的特点
大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。
多数有害性
基因突变的特点
植物的个体发育
性成熟的植株
胚
幼苗
具根茎叶的植株
分化出花芽的植株
受精卵
发生在个体发育的任何时期，生物体的任何部位。可以发生在细胞内的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。
基因突变具有随机性
基因突变发生在体细胞与生殖细胞，对生物体产生的影响相同吗？
一般不能传给后代（通过营养生殖也可传给后代。）
可以通过受精作用直接传给后代
体细胞
生殖细胞
基因突变的特点
植物的个体发育
性成熟的植株
胚
幼苗
具根茎叶的植株
分化出花芽的植株
受精卵
基因突变的特点
基因突变具有不定向性
基因突变的特点2：随机性、不定向性
3×10－5
人类色盲基因
1×10－5
小鼠的白化基因
1×10－６
玉米的皱缩基因
4×10－5
果蝇的白眼基因
突变率
基 因
基因突变的特点
基因突变的特点3：低频率性
有人认为基因突变率低，大多有害，故认为它不可能为生物进化提供原材料，你认为正确吗？为什么？
这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在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，对于生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。
基因突变的意义
基因突变会产生性的基因吗？
对基因的影响：
往往产生与之相对应的基因（等位基因）
对性状的影响：
一般产生与之相对应的性状（相对性状）
基因突变的意义：
是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源、生物进化的原始材料。
二、基因重组
在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
1.概念：
2.原因：
减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。
四分体时期非姐妹染色单体的交换带来的等位基因的交换。
1.223种精子； 223种卵细胞
2.（246+1）个个体。
3.人的性状是由基因决定的。人的基因约有3万多个，在减数分裂形成生殖细胞的过程中，
①随着非同源染色体及非等位基因的自由组合、
②四分体时期非姐妹染色单体的交换带来的等位基因的交换，
所以形成的生殖细胞的类型非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。故人群中个体性状是多种多样的。
1、基因重组有新的基因产生吗？有新的性状产生吗？
　
　　　
思考：
　　没有新的基因产生，也没有新的性状产生。只是控制不同性状的基因重新组合。
基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化有重要的意义。
2、与基因突变相比较，基因重组有何意义？
基因突变 基因重组
本质
发生时间及原因
条件
意义
发生可能性
基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新的性状。
细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。
不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。
减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。四分体时期非姐妹染色单体的交换带来的等位基因的交换。
外界条件的变化和内部因素的相互作用。
有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞
生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。
生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。
有性生殖中非常普遍。
突变频率低，但普遍存在。
1.下列现象中属于可遗传变异的是（ ）
（A）玉米由于水肥充足而长得穗大粒足；
（B）人由于晒太阳而皮肤变黑；
（C）无子番茄没有种子；
（D）镰刀型细胞贫血症。
2.下列有关基因突变的说法，不正确的是（ ）
（A）自然条件下的突变率很低；
（B）诱发突变对生物自身都是不利的
（C）基因突变能够产生新的基因；
（D）基因突变是广泛存在的。
4.下列细胞中不会发生基因突变的有（ ）
①人的成熟红细胞 ②神经细胞
③种子中的胚细胞 ④皮肤生长层细胞
⑤根尖分生区细胞 ⑥癌细胞
① ② B. ④ ⑥
C. ③ ⑤ D. ① ② ③ ⑤
5.有性生殖的后代具有更大的变异性，根本原因是（ ）
A.基因突变频率高
B.产生新的基因组合机会多
C.后代出现性状重组
D.环境影响增大
基因突变的特点低频率性和普遍性是否存在矛盾？为什么？
3.基因A与a1、a2、a3之间的关系
如图示，该图不能表示（ ）
（A）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；
（C）正常基因与致病基因可以通过突变而转化；
（D）这些基因的转化遵循自由组合定律。
A
a1
a2
a3
为什么在强烈的日光下要涂抹防晒霜，做X射线透视的医务人员要穿防护衣？
因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。
基因突变是发生在什么时期？哪些细胞能发生基因突变？
对单个细胞而言发生在细胞分裂DNA复制时
对整个生物体而言可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞;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。
如果突变发生在体细胞，该性状会不会遗传给后代？
不会，只有生殖细胞的突变才会遗传给后代 (一般情况下)
基因的分子结构发生改变，可以产生新的基因，当然可以产生新的基因型（但基因型改变不仅仅是基因突变产生的），并且通常会引起一定的表现型的变化。
结
果
紫外线
据资料统计分析，臭氧浓度降低1％，皮肤癌增加4％，白内障发生则增加0．6％。到20世纪初，地球中部上空的臭氧层已减少了5％～10％，使皮肤癌患者人数增加了26％。
变 异 的 类 型
不遗传变异(环境因素改变)
可遗传变异
（遗传物质改变）
基因重组
基因突变
染色体变异
变异的概念：
生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。
基因突变的特点
植物的个体发育
性成熟的植株
胚
幼苗
具根茎叶的植株
分化出花芽的植株
受精卵
基因突变发生在个体发育的不同时期（如受精卵中和植株的叶芽），对生物体产生的影响相同吗？
突变发生的时间越早，表现突变的部分越多。
基因重组的意义
基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。
可遗传：
突变引起的变异
不可遗传：体细胞
（但可通过无性生殖传递）
配子，受精卵，胚
表现型 ＝ 基因型 ＋ 环境条件
可遗传的变异
不能遗传的变异
基因突变
基因重组
染色体变异
来源
（改变）
（改变）
（改变）
变异的概念：
生物的亲代与子代之间以及子代个体之间性状上的差异。
基因突变
生物的变异
不遗传的变异
可遗传的变异
基因重组
染色体变异
由于环境因素影响，生物体内遗传物质没有改变
生殖细胞内遗传物质的改变