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湖南省宁乡县实验中学生物必修二湖南省宁乡县实验中学生物必修二51 基因突变与基因重组基因突变与基因重组课件课件 “ “一猪生九仔，连母十个样一猪生九仔，连母十个样”，这种，这种个体的差异，主要是什么原因产生的个体的差异，主要是什么原因产生的? ?基因重组基因重组猪有猪有19对染色体，有成百上千的相对性状，若只考虑非等位基对染色体，有成百上千的相对性状，若只考虑非等位基因的自由组合，这些性状间有多少种组合方式？因的自由组合，这些性状间有多少种组合方式？ 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。具有具有10对相对性状的亲本杂交，对相对性状的亲本杂交，F2代有多少种表现型？代有多少种表现型？2 2 类型类型: :非等位基因的自由组合非等位基因的自由组合: : 非同源染非同源染色体上的非等位基因的组合色体上的非等位基因的组合. .交叉互换导致的基因重组交叉互换导致的基因重组: : 同源染色同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换体上的非姐妹染色体之间发生局部互换. .基因重组能否产生新的基因？基因重组能否产生新的基因？ 控制不同性状的基因重新组合，控制不同性状的基因重新组合，不产生新不产生新基因，可形成新的基因型。基因，可形成新的基因型。发生时期发生时期：有性生殖过程中。有性生殖过程中。特点是特点是：非常丰富。：非常丰富。基因重组：基因重组：总之：父本和母本自身的杂合性越高，二总之：父本和母本自身的杂合性越高，二者的遗传物质基础相差越大，基因重组产者的遗传物质基础相差越大，基因重组产生变异的可能性也越大。生变异的可能性也越大。3 3 意义意义: : 通过有性生殖实现基因重组通过有性生殖实现基因重组为生物变异为生物变异提供了提供了极其丰富的来极其丰富的来源源, ,是生物多样性的重要原因之一是生物多样性的重要原因之一. .三三.重组重组DNA技术（基因工程）技术（基因工程）重组重组DNADNA 两段不同来源两段不同来源的的DNADNA片段被连在一片段被连在一起所形成的新起所形成的新DNADNA片片段叫重组段叫重组DNADNA，如抗，如抗虫棉的培育。虫棉的培育。三三.重组重组DNA技术（基因工程）技术（基因工程）把经过改造的基因，通过运载体送入生把经过改造的基因，通过运载体送入生物细胞中，并且使新的基因在细胞内正物细胞中，并且使新的基因在细胞内正确表达，产生出人类所需要的物质，或确表达，产生出人类所需要的物质，或者组建出新的生物性状。如荧光烟草的者组建出新的生物性状。如荧光烟草的培育，乙肝疫苗的生产。培育，乙肝疫苗的生产。一一.基因突变基因突变积极思维积极思维镰刀型细胞贫血症的病因是什么镰刀型细胞贫血症的病因是什么?圆饼型的红细胞圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞镰刀状的红细胞脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 正常正常病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？镰刀型细胞贫血症的病因镰刀型细胞贫血症的病因分析分析异常异常CTTGAA谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常GUACATGTA突变突变GAA直接原因直接原因根本原因根本原因 镰刀型细胞贫血症是由镰刀型细胞贫血症是由基因突变基因突变引起引起的一种遗传病，是由于的一种遗传病，是由于基因的分子结构基因的分子结构发发生了改变产生的。生了改变产生的。病因：病因：是指由于是指由于DNA分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变结构的改变1基因突变的概念基因突变的概念:ATTCCGTAAGGC 2基因突变的类型基因突变的类型ATCCGTAGGC缺失缺失（正常）（正常）AACCGTTGGCA CCGT GGC改变改变增添增添哪一类型哪一类型的突变所的突变所导致的变导致的变化最小？化最小？基因突变基因突变一定会导一定会导致性状的致性状的改变吗？改变吗？若第三个若第三个 碱基对被一个碱基对被一个 碱基对替换，会导致性状的改变吗？碱基对替换，会导致性状的改变吗？CG AT 若谷氨酸的最后一个若谷氨酸的最后一个 碱基对被一个碱基对被一个 碱基对替换，结碱基对替换，结果会怎样？果会怎样？A TGC基因中插入或者缺失一个或几个碱基对，会使基因中插入或者缺失一个或几个碱基对，会使DNA的的阅读框架（读码框）发生改变，导致插入或缺失部位阅读框架（读码框）发生改变，导致插入或缺失部位之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。常的多肽链。3 3基因突变发生的时期基因突变发生的时期？细胞周期中的分裂间期。A有丝分裂间期（体细胞）有丝分裂间期（体细胞）B减数第一次分裂间期（生殖细胞）减数第一次分裂间期（生殖细胞）但一般不能传给后代但一般不能传给后代可以通过受精作用直接传给后代可以通过受精作用直接传给后代紫外线紫外线X射线射线其它各种辐射其它各种辐射亚硝酸亚硝酸碱基类似物碱基类似物苯环类似物苯环类似物复制偶发错误复制偶发错误碱基组成改变碱基组成改变（二）基因突变的来源：（二）基因突变的来源：1 1、自然突变：生物受自然界物理、化学、生物因素、自然突变：生物受自然界物理、化学、生物因素的影响，发生基因突变。的影响，发生基因突变。如：普通的水稻偶然出现生长旺盛，搞病力强的如：普通的水稻偶然出现生长旺盛，搞病力强的植株；正常的小麦偶然出现白化植株；开白花的菊花植株；正常的小麦偶然出现白化植株；开白花的菊花出现极个别的植株或枝条开其他颜色的花；人类的癌出现极个别的植株或枝条开其他颜色的花；人类的癌症也一般是基因突变造成的；症也一般是基因突变造成的；自然突变的频率非常低，通常都在十万分之一以自然突变的频率非常低，通常都在十万分之一以下。如人类一般每产生下。如人类一般每产生10105 510108 8个生殖细胞中有一个个生殖细胞中有一个发生了基因突变；细菌中每发生了基因突变；细菌中每10104 410101010万个中有一个发万个中有一个发生了基因突变。生了基因突变。自然突变是生物形成新类型及进化的根本原因，自然突变是生物形成新类型及进化的根本原因，是人类选育动植物良种的根本来源。是人类选育动植物良种的根本来源。（三）基因突变的来源：（三）基因突变的来源：2 2、人工诱发基因突变（人工诱变）：根据自然突变、人工诱发基因突变（人工诱变）：根据自然突变的原理，人工使用物理、化学的方法处理生物，促使的原理，人工使用物理、化学的方法处理生物，促使其发生基因突变，以提高突变频率的方法。其发生基因突变，以提高突变频率的方法。人工诱变的方法：人工诱变的方法：用射线（如紫外线、用射线（如紫外线、X X射线、激光等）照射或致突射线、激光等）照射或致突变物质处理生物的敏感部位（植物的萌发种子、动物变物质处理生物的敏感部位（植物的萌发种子、动物的生殖腺等）。的生殖腺等）。例例：我国科技人员用：我国科技人员用6060C CO O产生的射线照射水稻萌发的种子，产生的射线照射水稻萌发的种子，培育出优质高产、抗病虫害强的培育出优质高产、抗病虫害强的新品种。新品种。例：例：19871987年，我国科学家将普通青椒种子年，我国科学家将普通青椒种子搭载在人造卫星上使之接受宇宙射线照射发生搭载在人造卫星上使之接受宇宙射线照射发生基因突变，培育出产量特高，质量特别好的基因突变，培育出产量特高，质量特别好的“太空椒太空椒”。自然突变具有普遍性自然突变具有普遍性, ,所有的生物都可发生所有的生物都可发生. .自然突变具有随机性自然突变具有随机性，可发生在任何细胞、任何时期可发生在任何细胞、任何时期 自然突变具有大多数有害性自然突变具有大多数有害性:(打破对环境的适应性打破对环境的适应性)多多 数有害数有害,少数有利。少数有利。自然突变具有不定向性，产生一个以上的等位基因。自然突变具有不定向性，产生一个以上的等位基因。 A Aa a或或A AA AY Y 自然突变具有低频性，自然界突变率很低：自然突变具有低频性，自然界突变率很低：10105 5- - 10108 8基因突变的特点基因突变的特点：人工诱变的优点和缺点：人工诱变的优点和缺点：优点优点：大幅度提高变异频率，使变异性状较快：大幅度提高变异频率，使变异性状较快稳定，缩短育种周期。稳定，缩短育种周期。优点优点：可以大幅度改良某些经济性状。：可以大幅度改良某些经济性状。如青霉素的生产，从如青霉素的生产，从19451945年到年到19651965年年2020年时间就年时间就将单位产量提高了几十万倍。将单位产量提高了几十万倍。优点优点：可以产生原来没有的新品种甚至新种。：可以产生原来没有的新品种甚至新种。人工诱变的优点和缺点：人工诱变的优点和缺点：缺点缺点：变异的个体都是杂合体，并且常：变异的个体都是杂合体，并且常常是一个个体中既发生了有利变异又发生了不常是一个个体中既发生了有利变异又发生了不利变异，必须通过杂交方法将有利变异组合到利变异，必须通过杂交方法将有利变异组合到同一个体中来。同一个体中来。缺点缺点：基因突变是不定向的，生物发生：基因突变是不定向的，生物发生的变异绝大多数是不利变异，因此必须处理大的变异绝大多数是不利变异，因此必须处理大量材料形成大量变异个体再从中选择发生有利量材料形成大量变异个体再从中选择发生有利变异的个体。变异的个体。缺点缺点：诱变的各种因素都是致癌因素，：诱变的各种因素都是致癌因素，如有泄漏将造成人体伤害或环境污染。如有泄漏将造成人体伤害或环境污染。基因突变的意义基因突变的意义2 2、基因突变在生物进化中有重要意义。、基因突变在生物进化中有重要意义。是生物变异的根本来源，也为生物进化提是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。供了最初的原材料。1 1、通过基因突化可产生多个等位基因。、通过基因突化可产生多个等位基因。基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质发生发生时间时间细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA复制复制过程中过程中减数分裂第一次分裂后期减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合（非同源染色体自由组合|交交叉互换）叉互换）原因原因外界环境条件（物理、化学、外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂有性生殖过程中减数分裂意义意义为生物的进化提供原始材料为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因形成生物多样性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突变频率低，但普遍存在，突变频率低，但普遍存在，变异不定向变异不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质基因分子结构变化，产生新基因分子结构变化，产生新基因基因（碱基替换（碱基替换|增添增添|缺失）缺失）并不产生新基因，产生新的并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组基因型，使不同性状发生组合合发生发生时间时间细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA复制复制过程中过程中减数分裂第一次分裂后期减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合（非同源染色体自由组合|交交叉互换）叉互换）原因原因外界环境条件（物理、化学、外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂有性生殖过程中减数分裂意义意义为生物的进化提供原始材料为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因形成生物多样性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突变频率低，但普遍存在，突变频率低，但普遍存在，变异不定向变异不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质基因分子结构变化，产生新基因分子结构变化，产生新基因基因（碱基替换（碱基替换|增添增添|缺失）缺失）并不产生新基因，产生新的并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组基因型，使不同性状发生组合合发生发生时间时间细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA复制复制过程中过程中减数分裂第一次分裂后期减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合（非同源染色体自由组合|交交叉互换）叉互换）原因原因外界环境条件（物理、化学、外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂有性生殖过程中减数分裂意义意义为生物的进化提供原始材料为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因形成生物多样性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突变频率低，但普遍存在，突变频率低，但普遍存在，变异不定向变异不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质基因分子结构变化，产生新基因分子结构变化，产生新基因基因（碱基替换（碱基替换|增添增添|缺失）缺失）并不产生新基因，产生新的并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组基因型，使不同性状发生组合合发生发生时间时间细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA复制复制过程中过程中减数分裂第一次分裂后期减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合（非同源染色体自由组合|交交叉互换）叉互换）原因原因外界环境条件（物理、化学、外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂有性生殖过程中减数分裂意义意义为生物的进化提供原始材料为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因形成生物多样性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突变频率低，但普遍存在，突变频率低，但普遍存在，变异不定向变异不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质基因分子结构变化，产生新基因分子结构变化，产生新基因基因（碱基替换（碱基替换|增添增添|缺失）缺失）并不产生新基因，产生新的并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组基因型，使不同性状发生组合合发生发生时间时间细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA复制复制过程中过程中减数分裂第一次分裂后期减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合（非同源染色体自由组合|交交叉互换）叉互换）原因原因外界环境条件（物理、化学、外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂有性生殖过程中减数分裂意义意义为生物的进化提供原始材料为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因形成生物多样性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突变频率低，但普遍存在，突变频率低，但普遍存在，变异不定向变异不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质基因分子结构变化，产生新基因分子结构变化，产生新基因基因（碱基替换（碱基替换|增添增添|缺失）缺失）并不产生新基因，产生新的并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组基因型，使不同性状发生组合合发生发生时间时间细胞分裂间期，细胞分裂间期，DNA复制复制过程中过程中减数分裂第一次分裂后期减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合（非同源染色体自由组合|交交叉互换）叉互换）原因原因外界环境条件（物理、化学、外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂有性生殖过程中减数分裂意义意义为生物的进化提供原始材料为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因形成生物多样性的重要原因之一之一存在存在可能可能性性突变频率低，但普遍存在，突变频率低，但普遍存在，变异不定向变异不定向有性生殖中非常普遍有性生殖中非常普遍
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