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5.1基因突变基因重组

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高中生物审核员

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5.1基因突变
  基因重组


         高二 生物组
           高凤珍
       
生        不可遗传的变异
物         环境因素影响,生物体内遗传物质没有改变
的
变                                 基因突变
异       可遗传的变异                    基因重组
          遗传物质改变                  染色体变异
镰刀型细胞贫血症


       正常红细胞           镰刀型红细胞

  英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血
  红蛋白的肽链上,有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。

   正常    …-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸—…
   异常    …-脯氨酸-缬氨酸-谷氨酸 —…
镰刀型贫血症病因
蛋白质      正常           异常

氨基酸      谷氨酸         缬氨酸     直接原因
                           谷氨酸→缬氨酸
 mRNA    GAA          GUA

 DNA     C T T  突变   C A T
                             根本原因
         G A A       G T A
                              A 替换 T

                              T    A
 碱基对的替换可以导致基因的改变
基因突变的过程

     DNA分子的碱基对发生变化

       mRNA中碱基发生变化

        相应氨基酸的改变

        相应蛋白质的改变

         相应性状的改变
  基因突变的概念
                     CCTGTGGTC     替换替换
       DNA
                     GGACACCAG
    CCTGAGGTC        CCTGACGGTC
                                   增添增添
   GGACTCCAG         GGACTGCCAG

                      CCTG   GGTC
                                   缺失缺失
                      GGAC   CCAG
DNADNA分子中的碱基对有哪几种变化,从而导分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,引起
致基因结构的改变?的基因结构的改变。(一般,基因突变后变成其
 新的等位基因)。   
基因突变基因突变的的33种类型对生物性状影响的大小种类型对生物性状影响的大小?

          正常             碱基对替换
DNA
    ··· A  T  C  C  G  C ··· ··· A  T  T  C  G  C··· 
    ··· T  A  G  G  C  G ··· ··· T  A  A  G  C  G···

mRNA
     ···A  U  C  C  G  C··· ··· A  U  U  C  G  C··· 

     异亮氨酸     精氨酸       异亮氨酸    精氨酸
          正常             碱基对增添

     A  T  C  C  G  C ··· A  T  A  C  C  G  C ··· 
DNA
     T  A  G  G  C  G ··· T  A  T  G  G  C  G ···


mRNA  A  U  C  C  G  C ··· A  U  A  C  C  G C··· 

     异亮氨酸    精氨酸      异亮氨酸    脯氨酸
           正常            碱基对缺失

     A  T  C  C  G  C ··· A  C  C  G  C ··· 
DNA
     T  A  G  G  C  G ··· T     G  G  C G ···


mRNA  A  U  C  C  G  C ··· A    C  C  G  C ··· 

     异亮氨酸    精氨酸        苏氨酸     丙氨酸
   总的来说,碱基对的替换相对于另两种突变情况
   ,对生物性状的影响是最小的
  思考?
mRNA
    ···A  U  C  C  G  C··· ··· A  U  U  C  G  C··· 

     异亮氨酸    精氨酸        异亮氨酸   精氨酸

   碱基对的替换一定会引起蛋白质的变化吗

  • ?不一定,一个氨基酸对应多个密码子,碱基替换后
    的密码有可能对应的仍为同一种氨基酸;
  • 突变的碱基可能位于非基因片段,不编码蛋白质
 三、基因突变的结果

 产生新基因(等位基因)               可能产生新性状

原因?
     1 一种氨基酸可能有几种密码子
     2 显性纯合子突变成杂合子(AA→Aa)

     3 基因的选择性表达

     4 表现型是基因型与环境共同作用的结果
 三三、、基因突变发生的时间?
1、“神七” 带水稻种子上天育种,你选“干种子”还
是“萌动的种子”?为什么?                     DNA的复制
2、DNA的复制主要发生在什么时间?
                        体细胞可以发生基因突体细胞发生的基因突变可
           A.有丝分裂间期     变吗?以传给后代吗?
          体细胞(一般不能传给后代)可以发生基因突变
分裂间期     (不可以通过有性生殖传给后代,但
                          生殖细胞可以发生基因生殖细胞发生的基因突
         可以通过无性生殖传给后代)
                          突变吗?变可以传给后代吗?
           B.减数第一次分裂前的间期
           生殖细胞中也可以发生基因突变

         (可以通过受精作用直接传给后代)
 总结:
 基因突变主要发生在什么时候?
                           时间:          DNA 复制时
     有丝分裂的间期.减数第一次分裂间期

  突变基因一定能遗传给后代吗?
   减数分裂过程中
• 基因突变若发生在配子中,将按照遗传规律
    传递给后代
  有丝分裂过程中
• 若发生在体细胞中,一般不遗传
• 有些植物细胞发生基因突变可以通过无性繁殖传递
四、基因突变的原因
 外因(诱发突变)
   
  1.物理因素:紫外线,X射线、激光等
    损伤细胞内的DNA
              
  2.化学因素:亚硝酸,碱基类似物等
    改变核酸的碱基
  3.生物因素:某些病毒、细菌的代谢产物
    影响宿主细胞的DNA
 内因(自发突变)
 DNA复制时偶尔发生错误、DNA的碱基
    组成发生改变等
基因突变的特点

  生物界中普遍存在———普遍性
  个体发育的任何时期和部位——随机性
  突变是不定向的——不定向性

  自然情况下突变频率很低(10-5-10-8)——低频性

   多数对生物有害——多害少利性
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


    是生物进化的原始材料

   基因突变能够产生前所未有的新基因,从而出现
   前所未有的新性状。
 1.基因突变的概念

 2.基因突变的时间

 3.基因突变的结果

 4.基因突变的原因

 5.基因突变的特点

 6.基因突变的意义 
思考:
 1、(选择填空)某生物发生了基因突变后,
     基因结构(或遗传信息) 一定改变              ;             
   基因数量  一定不变                ;
     性状  可能改变                  .                     
      (一定不变;一定改变; 可能改变)
 2、哪一种基因突变对生物性状的影响最小?
  
           基因重组

 概念
 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.
 基因重组是通过 有性生殖               过程实现的
 类型

1、非同源染色体上的非等位基因自由组合
 2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换
          非同源染色体上的  
         非等位基因自由组合

                         B
       A    b      A
Ab                            AB
 和                             和
aB                             ab

       a            a    b
            B
   同源染色体的非姐妹染色单体
        之间的局部交换


                a
  A   a      A           A   a
A  a

             b B
                         b   B
B     b
 基因重组能否产生新的基因?

不能。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。
             基因重组小结基因重组小结
 1、生物:有性生殖的生物。
 2、种类:常见的有两类:
(1)非同源染色体上非等位基因的自由组合
       (减数第一次分裂后期)
(2)同源染色体上非等位基因的交叉互换
       (减数第一次分裂前期)
3、时期:减数第一次分裂前期与减数第一次分裂后期。
       (产生配子的时期)
4、特点:不产生新基因,但产生了新的基因型。
5、意义:能产生丰富的变异,是生物进化的重要来源。
     基因突变和重组引起的变异有什么区别?

1.基因突变:
   基因_________内部结构改变,它________能产生 新的基因  
   发生时期:________________________细胞分裂间期(DNA复制时)
   特点:①普遍性、②随机性、③___________突变率低    、
               ④多数有害、⑤不定向性。
2.基因重组:
   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。
   发生时期:___________________有性生殖过程中(减数分裂)
   特点:__________非常丰富
             基因突变和基因重组总结
比较项目          基因突变               基因重组
          碱基对的增添、缺失         控制不同性状的基因
  本质      或替换引起的基因结         的重新组合,不产生
          构的改变              新基因
  结果       产生新基因             产生新的基因型
  类型      自然突变、诱发突变         自由组合型、交叉互换型
  时期          分裂间期            有性生殖过程
         生物变异的根本来源,         生物变异的来源之一
  意义     生物进化的原材料           ,形成生物多样性的
                            重要原因
          突变频率低,但在生
发生频率
          物界普遍存在            有性生殖中非常普遍
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