5.1 基因突变和基因重组 课件（共43张PPT）

(共43张PPT)
基因突变和基因重组
我帅呆了！
哼！你个另类
航天育种的生物学原理是什么？
如何看待基因突变所造成的结果？
原理：在太空的特殊环境中，细胞分裂进行DNA复制时，由于受到高辐射或微重力（或无重力）的影响，配对的碱基容易出现差错而发生基因突变。
基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接表现在性状上，改变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害又无利。
问题探讨
一、基因突变的实例（P80）
正常红细胞
镰状红细胞
资料：1910年，一个黑人青年到医院看病，检查发现他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状，人们称这种病为镰状细胞贫血。这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。
1.镰状细胞贫血
直接原因:蛋白质结构改变
相应性状的改变
相应蛋白质的改变
相应氨基酸的改变
mRNA分子中的碱基发生变化
DNA分子中的碱基对发生变化
1.镰状细胞贫血
T
A
A
根本原因:基因突变
直接原因:蛋白质结构改变
U
这种变化可否遗传 如何遗传？
可以遗传
亲代通过生殖过程把基因传给子代
1.镰状细胞贫血
概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。
2.基因突变
概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。
2.基因突变
基因A
基因B
非基因片段
基因突变发生的时间——主要在间期
A.有丝分裂间期
体细胞 （但一般不能传给后代）
B.减数第一次分裂前的间期
生殖细胞（配子） （将遵循遗传规律通过受精作用传递给后代）
有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性生殖遗传
（如：植物组织培养、块茎块根的繁殖，扦插、嫁接等。）
2.基因突变
结肠癌发生的原因：
　　正常细胞染色体上的原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变为癌细胞。
原癌基因
抑癌基因
正常细胞
致癌因子
突变
细胞癌变
外因
内因
3.细胞的癌变
原癌基因
正常功能
调节细胞的生长和增殖
突变或过量表达
相应蛋白质活性增强
细胞癌变
抑癌基因
正常功能
抑制细胞生长增殖促进细胞凋亡
相应蛋白质活性减弱或失去活性
细胞癌变
突变
3.细胞的癌变
人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。
癌细胞（图5-3)与正常细胞相比，具有以下特征：
（1）能够无限增殖，
（2）形态结构发生显著变化，
（3）细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，易在体内分散和转移
3.细胞的癌变
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？
　　易诱发突变并提高突变频率的因素（外因）：
自发突变（内因）:
DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。
　　（1）物理因素：紫外线、X射线及其他辐射，能损伤细胞内的DNA
　　（2）化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物，能改变核酸的碱基
　　（3）生物因素：某些病毒的遗传物质能够影响宿主细胞的DNA
二、基因突变的原因（P83）
基因突变的应用:诱变育种
利用物理或化学因素，使生物发生基因突变，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。
　　健康生活提示：
　　（1）不要买不新鲜或腐烂的蔬菜和水果。
　　（2）咸菜、咸肉等食物中含有致癌物质亚硝酸盐，应少吃。
　　（3）做米饭、煮粥之前要把米淘洗干净，以减少霉变对身体的损害。
　　（4）熏烤的鱼、肉、香肠等食物中含有致癌物质，应少吃。
　　（5）发霉的食物不要吃。
　　（6）炒菜时油不要放得太多。研究表明，乳腺癌、大肠癌、卵巢癌的
发生都与脂肪过量摄取有关。
（7）多吃富含纤维素的食物，如芹菜、韭菜、鲜枣、红薯等。
（8）坚持锻炼身体，提高抵抗力
（9）保持积极乐观的心态
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
白色皮毛牛犊
普遍性
三、基因突变的特点（P83）
灰老鼠
随机性表现为：
可发生在个体发育的任何时期；
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。
由于DNA碱基组成的改变是随机的、不定向的，因此，基因突变具有随机性和不定向性。
不定向性表现为：一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因
低频性
基 因 突变率
果蝇的白眼基因 4×10－5
玉米的皱缩基因 1×10－６
小鼠的白化基因 1×10－5
人类色盲基因 3×10－5
01
普遍性
02
随机性
03
不定向性
04
低频性
高产青霉菌株
有利的基因突变
白化病患者
白化玉米苗
畸形的雏鸭
人类的多指
有害的基因突变
四、基因突变的意义（P83）
对生物体来说，基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物体有害。但有些基因突变对生物体是有利的，如植物的抗病性突变、耐旱性突变，微生物的抗药性突变等。还有些基因突变既无害也无益，是中性的。例如，有的基因突变不会导致新的性状出现，就属于中性突变。
基因突变是产生新基因的途径。对生物界的种族繁衍和进化来说，产生了新基因的生物有可能更好地适应坏境的变化，开辟新的生存空间，从而出现新的生物类型。因此，基因突变是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了丰富的原材料。
不是
基因突变一定会使性状改变吗？
基因中增添一个碱基、两个碱基、三个碱基…会出现什么情况？若缺失呢？
基因突变一定会使性状改变吗？
碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响
替换
增添1个碱基
缺失1个碱基
小
大
大
只改变一个氨基酸或不变
不影响插入位置前的序列而
影响插入位置后的序列
不影响缺失位置前的序列而
影响缺失位置后的序列
基因突变一定会使性状改变吗？
基因突变不一定导致生物性状的改变，原因：
（1）基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸
基因突变一定会使性状改变吗？
非编码区
非编码区
编码区
编码区上游
编码区下游
与RNA聚合酶
结合位点
启动子
终止子
基因
编码区
非编码区
非编码区
内含子
外显子
启动子
终止子
编码区上游
编码区上游
与RNA聚合酶
结合位点
原核生物
真核生物
基因突变不一定导致生物性状的改变，原因：
（2）突变可能发生在基因的非编码蛋白质区域（非编码区、内含子）
（1）基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸
（3）基因突变后若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变
基因突变一定会使性状改变吗？
1、有关基因突变的叙述，正确的是（ ）
A．不同基因突变的频率是相同的
B．基因突变的方向是由环境决定的
C．一个基因可以向多个方向突变
D．细胞分裂的中期不发生基因突变
C
2、某基因上的一个碱基发生了改变，不会出现的情况是（ ）
A.该基因转录出的mRNA上的部分密码子的碱基排列顺序发生改变
B.该基因控制合成的蛋白质的结构发生了改变
C.该基因在染色体上的位置发生了改变
D.该基因控制合成的蛋白质的肽链缩短
C
3、如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是 (　　)
A．图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因
B．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
C．图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的
D．上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体
B
五、基因重组（P84）
绿色皱粒
P
×
黄色圆粒
F1
黄色圆粒
F2
黄色
圆粒
绿色
圆粒
绿色
皱粒
黄色
皱粒
减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因自由组合
B
a
A
b
a
B
A
b
减数分裂I前期（四分体时期）同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组
A
a
A
a
B
b
A
a
b
B
A
a
B
b
1、基因重组概念
2、基因重组类型
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）减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因自由组合
（2）减数分裂I前期（四分体时期）同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组
（3）基因工程（P76）：把一种生物的某个基因提取出来，加以改造，转移到另一种生物的细胞里，创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品
肺炎双球菌的转化
控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型
有性生殖减数分裂过程中。（减数分裂I前期和后期）
3、基因重组发生时期
4、基因重组的结果
5、基因重组的意义
基因重组
配子种类多样化
子代基因组合多样化
基因重组也是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。
我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。例如，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到了五花鱼；将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼。正是因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富了人们的生活。
杂交育种：原理——基因重组
比较项目 基因突变 基因重组
定义
时期
类型
结果
意义
应用
碱基对的增添、缺失或替换
而引起的基因结构的改变
有性生殖过程中，
控制不同性状的基因重新组合
分裂间期复制过程
减数分裂Ⅰ前期、后期
自发突变、诱发突变
自由组合、染色体互换
产生新的基因
产生新的基因型
生物变异的根本来源
生物变异的来源之一
诱变育种
杂交育种
基因突变和基因重组的比较
表现型＝
基因型＋环境条件
不可遗传的变异
（改变）
（改变）
（改变）
基因突变
基因重组
染色体变异
可遗传的变异
（诱因）
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