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1、湖南省寧鄉(xiāng)縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)生物必修二湖南省寧鄉(xiāng)縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)生物必修二51 基因突變與基因重組基因突變與基因重組課件課件 “ “一豬生九仔，連母十個(gè)樣一豬生九仔，連母十個(gè)樣”，這種，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的? ?基因重組基因重組豬有豬有19對(duì)染色體，有成百上千的相對(duì)性狀，若只考慮非等位基對(duì)染色體，有成百上千的相對(duì)性狀，若只考慮非等位基因的自由組合，這些性狀間有多少種組合方式？因的自由組合，這些性狀間有多少種組合方式？ 基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因重新組合。具有具有10對(duì)相對(duì)性狀的親本雜交，對(duì)相對(duì)性狀的親本雜交，F(xiàn)2代有多少種表現(xiàn)
2、型？代有多少種表現(xiàn)型？2 2 類型類型: :非等位基因的自由組合非等位基因的自由組合: : 非同源染非同源染色體上的非等位基因的組合色體上的非等位基因的組合. .交叉互換導(dǎo)致的基因重組交叉互換導(dǎo)致的基因重組: : 同源染色同源染色體上的非姐妹染色體之間發(fā)生局部互換體上的非姐妹染色體之間發(fā)生局部互換. .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？ 控制不同性狀的基因重新組合，控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型?；颍尚纬尚碌幕蛐?。發(fā)生時(shí)期發(fā)生時(shí)期：有性生殖過(guò)程中。有性生殖過(guò)程中。特點(diǎn)是特點(diǎn)是：非常豐富。：非常豐富?；蛑亟M：基因重組：總之：父本和母本
3、自身的雜合性越高，二總之：父本和母本自身的雜合性越高，二者的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)相差越大，基因重組產(chǎn)者的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)相差越大，基因重組產(chǎn)生變異的可能性也越大。生變異的可能性也越大。3 3 意義意義: : 通過(guò)有性生殖實(shí)現(xiàn)基因重組通過(guò)有性生殖實(shí)現(xiàn)基因重組為生物變異為生物變異提供了提供了極其豐富的來(lái)極其豐富的來(lái)源源, ,是生物多樣性的重要原因之一是生物多樣性的重要原因之一. .三三.重組重組DNA技術(shù)（基因工程）技術(shù)（基因工程）重組重組DNADNA 兩段不同來(lái)源兩段不同來(lái)源的的DNADNA片段被連在一片段被連在一起所形成的新起所形成的新DNADNA片片段叫重組段叫重組DNADNA，如抗，如抗蟲棉的培育。蟲
4、棉的培育。三三.重組重組DNA技術(shù)（基因工程）技術(shù)（基因工程）把經(jīng)過(guò)改造的基因，通過(guò)運(yùn)載體送入生把經(jīng)過(guò)改造的基因，通過(guò)運(yùn)載體送入生物細(xì)胞中，并且使新的基因在細(xì)胞內(nèi)正物細(xì)胞中，并且使新的基因在細(xì)胞內(nèi)正確表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)，或確表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)，或者組建出新的生物性狀。如熒光煙草的者組建出新的生物性狀。如熒光煙草的培育，乙肝疫苗的生產(chǎn)。培育，乙肝疫苗的生產(chǎn)。一一.基因突變基因突變積極思維積極思維鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因是什么鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因是什么?圓餅型的紅細(xì)胞圓餅型的紅細(xì)胞鐮刀狀的紅細(xì)胞鐮刀狀的紅細(xì)胞脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸谷氨酸谷
5、氨酸 正常正常病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化？病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發(fā)生了什么變化？鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因分析分析異常異常CTTGAA谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸DNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)正常正常異常異常GUACATGTA突變突變GAA直接原因直接原因根本原因根本原因 鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由基因突變基因突變引起引起的一種遺傳病，是由于的一種遺傳病，是由于基因的分子結(jié)構(gòu)基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生了改變產(chǎn)生的。生了改變產(chǎn)生的。病因：病因：是指由于是指由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，而引起的基因增添、缺失或改變，
6、而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變結(jié)構(gòu)的改變1基因突變的概念基因突變的概念:ATTCCGTAAGGC 2基因突變的類型基因突變的類型ATCCGTAGGC缺失缺失（正常）（正常）AACCGTTGGCA CCGT GGC改變改變?cè)鎏碓鎏砟囊活愋湍囊活愋偷耐蛔兯耐蛔兯鶎?dǎo)致的變導(dǎo)致的變化最小？化最??？基因突變基因突變一定會(huì)導(dǎo)一定會(huì)導(dǎo)致性狀的致性狀的改變嗎？改變嗎？若第三個(gè)若第三個(gè) 堿基對(duì)被一個(gè)堿基對(duì)被一個(gè) 堿基對(duì)替換，會(huì)導(dǎo)致性狀的改變嗎？堿基對(duì)替換，會(huì)導(dǎo)致性狀的改變嗎？CG AT 若谷氨酸的最后一個(gè)若谷氨酸的最后一個(gè) 堿基對(duì)被一個(gè)堿基對(duì)被一個(gè) 堿基對(duì)替換，結(jié)堿基對(duì)替換，結(jié)果會(huì)怎樣？果會(huì)怎樣？A TGC基因中插入
7、或者缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)，會(huì)使基因中插入或者缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)，會(huì)使DNA的的閱讀框架（讀碼框）發(fā)生改變，導(dǎo)致插入或缺失部位閱讀框架（讀碼框）發(fā)生改變，導(dǎo)致插入或缺失部位之后的所有密碼子都跟著發(fā)生變化，結(jié)果產(chǎn)生一種異之后的所有密碼子都跟著發(fā)生變化，結(jié)果產(chǎn)生一種異常的多肽鏈。常的多肽鏈。3 3基因突變發(fā)生的時(shí)期基因突變發(fā)生的時(shí)期？細(xì)胞周期中的分裂間期。A有絲分裂間期（體細(xì)胞）有絲分裂間期（體細(xì)胞）B減數(shù)第一次分裂間期（生殖細(xì)胞）減數(shù)第一次分裂間期（生殖細(xì)胞）但一般不能傳給后代但一般不能傳給后代可以通過(guò)受精作用直接傳給后代可以通過(guò)受精作用直接傳給后代紫外線紫外線X射線射線其它各種輻射其它各種輻射
8、亞硝酸亞硝酸堿基類似物堿基類似物苯環(huán)類似物苯環(huán)類似物復(fù)制偶發(fā)錯(cuò)誤復(fù)制偶發(fā)錯(cuò)誤堿基組成改變堿基組成改變（二）基因突變的來(lái)源：（二）基因突變的來(lái)源：1 1、自然突變：生物受自然界物理、化學(xué)、生物因素、自然突變：生物受自然界物理、化學(xué)、生物因素的影響，發(fā)生基因突變。的影響，發(fā)生基因突變。如：普通的水稻偶然出現(xiàn)生長(zhǎng)旺盛，搞病力強(qiáng)的如：普通的水稻偶然出現(xiàn)生長(zhǎng)旺盛，搞病力強(qiáng)的植株；正常的小麥偶然出現(xiàn)白化植株；開白花的菊花植株；正常的小麥偶然出現(xiàn)白化植株；開白花的菊花出現(xiàn)極個(gè)別的植株或枝條開其他顏色的花；人類的癌出現(xiàn)極個(gè)別的植株或枝條開其他顏色的花；人類的癌癥也一般是基因突變?cè)斐傻?；癥也一般是基因突變?cè)斐傻?/p>
9、；自然突變的頻率非常低，通常都在十萬(wàn)分之一以自然突變的頻率非常低，通常都在十萬(wàn)分之一以下。如人類一般每產(chǎn)生下。如人類一般每產(chǎn)生10105 510108 8個(gè)生殖細(xì)胞中有一個(gè)個(gè)生殖細(xì)胞中有一個(gè)發(fā)生了基因突變；細(xì)菌中每發(fā)生了基因突變；細(xì)菌中每10104 410101010萬(wàn)個(gè)中有一個(gè)發(fā)萬(wàn)個(gè)中有一個(gè)發(fā)生了基因突變。生了基因突變。自然突變是生物形成新類型及進(jìn)化的根本原因，自然突變是生物形成新類型及進(jìn)化的根本原因，是人類選育動(dòng)植物良種的根本來(lái)源。是人類選育動(dòng)植物良種的根本來(lái)源。（三）基因突變的來(lái)源：（三）基因突變的來(lái)源：2 2、人工誘發(fā)基因突變（人工誘變）：根據(jù)自然突變、人工誘發(fā)基因突變（人工誘變）：根
10、據(jù)自然突變的原理，人工使用物理、化學(xué)的方法處理生物，促使的原理，人工使用物理、化學(xué)的方法處理生物，促使其發(fā)生基因突變，以提高突變頻率的方法。其發(fā)生基因突變，以提高突變頻率的方法。人工誘變的方法：人工誘變的方法：用射線（如紫外線、用射線（如紫外線、X X射線、激光等）照射或致突射線、激光等）照射或致突變物質(zhì)處理生物的敏感部位（植物的萌發(fā)種子、動(dòng)物變物質(zhì)處理生物的敏感部位（植物的萌發(fā)種子、動(dòng)物的生殖腺等）。的生殖腺等）。例例：我國(guó)科技人員用：我國(guó)科技人員用6060C CO O產(chǎn)生的射線照射水稻萌發(fā)的種子，產(chǎn)生的射線照射水稻萌發(fā)的種子，培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗病蟲害強(qiáng)的培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗病蟲害強(qiáng)的新品種。
11、新品種。例：例：19871987年，我國(guó)科學(xué)家將普通青椒種子年，我國(guó)科學(xué)家將普通青椒種子搭載在人造衛(wèi)星上使之接受宇宙射線照射發(fā)生搭載在人造衛(wèi)星上使之接受宇宙射線照射發(fā)生基因突變，培育出產(chǎn)量特高，質(zhì)量特別好的基因突變，培育出產(chǎn)量特高，質(zhì)量特別好的“太空椒太空椒”。自然突變具有普遍性自然突變具有普遍性, ,所有的生物都可發(fā)生所有的生物都可發(fā)生. .自然突變具有隨機(jī)性自然突變具有隨機(jī)性，可發(fā)生在任何細(xì)胞、任何時(shí)期可發(fā)生在任何細(xì)胞、任何時(shí)期 自然突變具有大多數(shù)有害性自然突變具有大多數(shù)有害性:(打破對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性打破對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性)多多 數(shù)有害數(shù)有害,少數(shù)有利。少數(shù)有利。自然突變具有不定向性，產(chǎn)生一個(gè)以
12、上的等位基因。自然突變具有不定向性，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。 A Aa a或或A AA AY Y 自然突變具有低頻性，自然界突變率很低：自然突變具有低頻性，自然界突變率很低：10105 5- - 10108 8基因突變的特點(diǎn)基因突變的特點(diǎn)：人工誘變的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：人工誘變的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：大幅度提高變異頻率，使變異性狀較快：大幅度提高變異頻率，使變異性狀較快穩(wěn)定，縮短育種周期。穩(wěn)定，縮短育種周期。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可以大幅度改良某些經(jīng)濟(jì)性狀。：可以大幅度改良某些經(jīng)濟(jì)性狀。如青霉素的生產(chǎn)，從如青霉素的生產(chǎn)，從19451945年到年到19651965年年2020年時(shí)間就年時(shí)間就將單位產(chǎn)量提高了幾十萬(wàn)倍
13、。將單位產(chǎn)量提高了幾十萬(wàn)倍。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可以產(chǎn)生原來(lái)沒(méi)有的新品種甚至新種。：可以產(chǎn)生原來(lái)沒(méi)有的新品種甚至新種。人工誘變的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：人工誘變的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：缺點(diǎn)缺點(diǎn)：變異的個(gè)體都是雜合體，并且常：變異的個(gè)體都是雜合體，并且常常是一個(gè)個(gè)體中既發(fā)生了有利變異又發(fā)生了不常是一個(gè)個(gè)體中既發(fā)生了有利變異又發(fā)生了不利變異，必須通過(guò)雜交方法將有利變異組合到利變異，必須通過(guò)雜交方法將有利變異組合到同一個(gè)體中來(lái)。同一個(gè)體中來(lái)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：基因突變是不定向的，生物發(fā)生：基因突變是不定向的，生物發(fā)生的變異絕大多數(shù)是不利變異，因此必須處理大的變異絕大多數(shù)是不利變異，因此必須處理大量材料形成大量變異個(gè)體再?gòu)闹羞x擇發(fā)生有利量材
14、料形成大量變異個(gè)體再?gòu)闹羞x擇發(fā)生有利變異的個(gè)體。變異的個(gè)體。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：誘變的各種因素都是致癌因素，：誘變的各種因素都是致癌因素，如有泄漏將造成人體傷害或環(huán)境污染。如有泄漏將造成人體傷害或環(huán)境污染?；蛲蛔兊囊饬x基因突變的意義2 2、基因突變?cè)谏镞M(jìn)化中有重要意義。、基因突變?cè)谏镞M(jìn)化中有重要意義。是生物變異的根本來(lái)源，也為生物進(jìn)化提是生物變異的根本來(lái)源，也為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。供了最初的原材料。1 1、通過(guò)基因突化可產(chǎn)生多個(gè)等位基因。、通過(guò)基因突化可產(chǎn)生多個(gè)等位基因。基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間細(xì)胞分裂間期，細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制復(fù)制過(guò)程中過(guò)程中減數(shù)分裂第
15、一次分裂后期減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合（非同源染色體自由組合|交交叉互換）叉互換）原因原因外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素生物因素）或內(nèi)部因素有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂意義意義為生物的進(jìn)化提供原始材料為生物的進(jìn)化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因形成生物多樣性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突變頻率低，但普遍存在，突變頻率低，但普遍存在，變異不定向變異不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因基因（堿基替換（堿基替換|增
16、添增添|缺失）缺失）并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀發(fā)生組基因型，使不同性狀發(fā)生組合合發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間細(xì)胞分裂間期，細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制復(fù)制過(guò)程中過(guò)程中減數(shù)分裂第一次分裂后期減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合（非同源染色體自由組合|交交叉互換）叉互換）原因原因外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素生物因素）或內(nèi)部因素有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂意義意義為生物的進(jìn)化提供原始材料為生物的進(jìn)化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因形成生物多樣性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突變頻率低，但普遍存在，
17、突變頻率低，但普遍存在，變異不定向變異不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因基因（堿基替換（堿基替換|增添增添|缺失）缺失）并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀發(fā)生組基因型，使不同性狀發(fā)生組合合發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間細(xì)胞分裂間期，細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制復(fù)制過(guò)程中過(guò)程中減數(shù)分裂第一次分裂后期減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合（非同源染色體自由組合|交交叉互換）叉互換）原因原因外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素生物因素）或內(nèi)部因素
18、有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂意義意義為生物的進(jìn)化提供原始材料為生物的進(jìn)化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因形成生物多樣性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突變頻率低，但普遍存在，突變頻率低，但普遍存在，變異不定向變異不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因基因（堿基替換（堿基替換|增添增添|缺失）缺失）并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀發(fā)生組基因型，使不同性狀發(fā)生組合合發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間細(xì)胞分裂間期，細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制復(fù)制過(guò)程中過(guò)程中減數(shù)分裂第
19、一次分裂后期減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合（非同源染色體自由組合|交交叉互換）叉互換）原因原因外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素生物因素）或內(nèi)部因素有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂意義意義為生物的進(jìn)化提供原始材料為生物的進(jìn)化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因形成生物多樣性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突變頻率低，但普遍存在，突變頻率低，但普遍存在，變異不定向變異不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因基因（堿基替換（堿基替換|增
20、添增添|缺失）缺失）并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀發(fā)生組基因型，使不同性狀發(fā)生組合合發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間細(xì)胞分裂間期，細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制復(fù)制過(guò)程中過(guò)程中減數(shù)分裂第一次分裂后期減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合（非同源染色體自由組合|交交叉互換）叉互換）原因原因外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素生物因素）或內(nèi)部因素有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂意義意義為生物的進(jìn)化提供原始材料為生物的進(jìn)化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因形成生物多樣性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突變頻率低，但普遍存在，
21、突變頻率低，但普遍存在，變異不定向變異不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突變基因突變基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因分子結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生新基因基因（堿基替換（堿基替換|增添增添|缺失）缺失）并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀發(fā)生組基因型，使不同性狀發(fā)生組合合發(fā)生發(fā)生時(shí)間時(shí)間細(xì)胞分裂間期，細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制復(fù)制過(guò)程中過(guò)程中減數(shù)分裂第一次分裂后期減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合（非同源染色體自由組合|交交叉互換）叉互換）原因原因外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素生物因素）或內(nèi)部因素有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂有性生殖過(guò)程中減數(shù)分裂意義意義為生物的進(jìn)化提供原始材料為生物的進(jìn)化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因形成生物多樣性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突變頻率低，但普遍存在，突變頻率低，但普遍存在，變異不定向變異不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍
湖南省寧鄉(xiāng)縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高中生物 《基因突變與基因重組》課件 必修2
