基因突变.ppt.ppt
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1、(共3课时),基因突变和基因重组,第 一 课 时,基因型、表现型与环境条件之间的关系?,表现型=,基因型+,环境条件,表现型是基因型与环境条件相互作用的结果。,(改变),(改变),(改变),提 问:,资料一:在北京培育的优质甘蓝品种,叶球最大的有3.5KG,当引种到拉萨后,由于昼夜温差大、日照时间长、光照强,叶球可重达7KG左右。但再引回北京后,叶球又只有3.5KG。,资料二:太空椒(普通青椒种子遨游过太空后培育而成)与普通青椒对比,果实明显增大,将太空椒的种子种植下去,仍然是肥大果实。,生物的变异,不可遗传的变异,可遗传的变异,基因突变,基因重组,染色体变异,生物的变异,(来源),(概念),
2、表现型=,基因型+,环境条件,(改变),(改变),(改变),不可遗传的变异,可遗传的变异,来源,诱因,鹦鹉的后代有多种类型,第四节 基因突变和基因重组,一只母猫生的小猫各不相同,正常山羊有时生下短腿“安康羊”,一、基因突变,人类镰刀型贫血症,正常型红细胞 镰刀型红细胞,正常红细胞的血红蛋白氨基酸组成,缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸 脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸,镰刀型细胞贫血症红细胞的血红蛋白氨基酸组成,缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸缬氨酸谷氨酸赖氨酸,比较:,谷氨酸,缬氨酸,DNA,mRNA,氨基酸,蛋白质,正常,异常,镰刀型细胞贫血症产生的原因,直接原因,根本原因,基因DNA由于某种原因一个碱基对发
3、生翻转。信息链上的碱基顺序由CTT变成了CAT,转录出来的信使RNA上一个密码由GAA变成GUA,翻译出来的蛋白质上相应的氨基酸即由谷氨酸变成了缬氨酸。蛋白质的氨基酸顺序改变其特性也就随着改变,红细胞的形状即由正常的圆饼形变成了镰刀形。,问题:引起基因结构改变的原因除碱基对的替换外,还有哪些原因?,由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。,缺失,改变,增添,、基因突变的概念:,2、基因突变的类型及结果,碱基对的改变:DNA分子中一对碱基被另一对碱基取代而引起的基因突变。,这种基因突变由于只改变了一个碱基对,因此只改变了其中一个遗传密码子,只改变了其中的一个氨基酸的种
4、类,而其他的氨基酸的种类和排列顺序都不会发生变化。,这种基因突变的结果:,思考:发生了基因突变,遗传性状一定改变吗?,不一定。因为有的氨基酸可以由多种密码子来表达,基因突变造成的只是遗传信息的改变,表达出来的氨基酸有可能相同,因此,遗传性状不一定改变。,比如:DNA上的AGC突变为AGG,虽然mRNA上的信息由UCG变为UCC,但是表达出来的都是丝氨酸;UUU 和UUC都是苯丙氨酸的密码子,当U和C相互置换时,不会改变密码子的功能,因为决定氨基酸的还是苯丙氨酸。,氨基酸,天冬氨酸,天冬氨酸,根据前面学过的知识分析下列基因突变对生物性状的影响?,碱基对的增添或缺失:指基因内部DNA的碱基序列中,
5、丢失或插入一个或几个脱氧核苷酸对,从而使基因中脱氧核苷酸对的排列顺序发生改变而引起的突变。,这种基因突变如果在原有碱基对中加入或缺少了一个碱基对,从而使得后面的碱基对位置发生了变化,使得后面的一系列密码子改变,氨基酸的排列顺序和种类发生了变化。,(举例),思考:如果在原有碱基对中加入或缺少了三个碱基对,情况会怎样?,3、基因突变发生的时期,基因是有遗传效应的DNA片段,在通常情况下能够严格自我复制,因而DNA能够保持结构的稳定性正确传递遗传信息。但在复制过程中,可能由于各种原因而发生复制的差错造成碱基种类、数量和排列顺序的局部改变,从而遗传信息发生了改变,而DNA复制发生在分裂间期,所以基因突
6、变一般发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂间期,无丝分裂过程中。,引起基因突变的原因是?,资料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。,资料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。,资料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。,1)物理因素:紫外线、X射线、激光等,为什么医院X射线科的工作人员经常有休假?为什么夏天我
7、们要涂上防晒霜?,4、基因突变的原因:,2)化学因素:亚硝酸盐、碱基类似物等,3)生物因素:病毒、有些细菌等,从以下图片,你能归纳出基因突变的什么特点吗?,资料4:2003年8月28日,吉隆坡宠物展上展出了一只珍贵的加拿大无毛猫。据说在1966年的多伦多市,一头家猫产下一只没有毛的小猫,这个自然的基因突变便诞生了今天为人认识的加拿大无毛猫。,红花的后代变成了蓝紫色,资料5:,白眼果蝇,白色皮毛牛犊,畸形的雏鸭,基因突变的特点1:普遍性,资料6,玉米白化苗,人类六指,人类白化病,资料7:1791年,在美国新英格兰的一户农民赛斯怀特(Seth Wright)家的羊群里,发现了一只背长腿短且略弯曲的
8、雄绵羊。由于腿短,它跳不过羊圈篱笆,故而易于圈养。经过怀特的精心选育,一个新的绵羊品种-安康羊(Ancon sheep)产生了。但安康羊在1870年左右绝种了。这种短腿羊,最初是在其亲代的生殖细胞中的基因产生了变化而导致的。,短腿的安康羊,资料8:植物的个体发育,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。,基因突变的特点2:随机性,资料9:自然突变的频率非常低,据估计,高等生物中的基因突变频率一般为1.010-81.010-5,即在10万到1亿个配子中可能有一个发生突变;细菌的突变频率为1.010-101.010-4.,基因突变的特点3:低频性,高
9、产大豆,大南瓜,太空椒(左),高产青霉菌株,有利的基因突变,资料10:,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,遗传密码里一个字母的错误,就能使人在十几年里过完一生。据估计在世界范围内,平均每万到万个新生儿中就有人患有此症。患病的孩子虽然出生时看似正常,但一年多后就会,出现加速衰老症状,皮肤出现皱纹,头发掉落,患上老年人常见的心血管疾病、关节僵硬等。他们衰老速度相当于正常儿童的至倍,通常在岁左右因心脏病发作或中风等而死亡。,早老症,资料11:,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。,基因突变的特点4:多数有害性,资料12:,灰老鼠,小鼠毛色
10、:A+Ay a(灰)(黄)(黑)小鼠可以突变为灰色、黄色或黑色。,资料13:,人的ABO血型:IA、IB、i,基因突变的特点5:不定向性,资料14:,5、基因突变的特点,普遍性,随机性(发生在个体发育的任何时期),低频性(自然状态下,突变频率低),有害性(多数有害,少数有利),不定向性(可产生一个以上的等位基因),1、自然界中,一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因2 精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突 变 基 因 3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸酪氨酸 丙氨酸 根据上述氨
11、基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是()A突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添 B突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添 C突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添 D突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添,A,课堂教学反馈,2.在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对,则()A.不能转录 B.不能翻译 C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变,D,课堂教学反馈,3.人类发生镰刀型细胞贫血症的根本原因在于基因突变,其突变的方式是基因内()A.碱基发生改变(替换)B.增
12、添或缺失某个碱基对 C.增添一小段DNA D.缺失一小段DNA,A,4.每10万人中约有23个血友病患者,这表明基因突变具有()A.随机性 B.低频性 C.不定向性 D.有害性,B,5.下列人体细胞中,难以发生基因突变的细胞是()A.神经细胞 B.生发层细胞 C.造血干细胞 D.成骨细胞,A,课堂教学反馈,第 二 课 时,1)对基因的影响(产生了新的基因)往往产生与之相对应的基因(等位基因)如A变成了a,或者由a变成了A,6、基因突变的结果,2)对性状的影响:往往产生与之相对应的性状(相对性状),7、基因突变的意义,基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状,因此它是生物变异的根本来源,也为生物
13、进化提供了最初的原材料。使生物能够适应新的环境变化,不断发展、进化;而且还揭示了生物性状遗传变异的规律,从而成为进行动植物遗传改良的基础。,1:基因突变发生的时期与突变性状的表现有什么关系?,2:如果突变发生在体细胞,该性状会不会遗传给后代?,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。,不会,一般只有生殖细胞的突变才会遗传给后代。,思考?,2)人工诱变:人为因素的干预下诱发产生的基因突变.,8、基因突变的种类,提高突变频率,1)自发突变:生物受自然界物理、化学、生物因素的影响,发生基因突变。,如:普通的水稻偶然出现生长旺盛,抗病力强的植株;正常的小麦偶然出
14、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;人类的癌症也一般是基因突变造成的;,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。,根据自然突变的原理,人工使用物理、化学的方法处理生物,促使其发生基因突变,以提高突变频率的方法。,9、基因突变的应用,常用的方法:物理方法:辐射诱变、激光诱变(如X射线、紫外线、激光等)。化学方法:秋水仙素处理、亚硝酸、硫酸二乙酯等。,人工诱变育种,人工诱变育种的实例:,例:1945年爱尔兰科学家费来明发明青霉素以来,世界各地科学家用紫外线照射的方法处理青霉,将青霉素的产量提高了几千倍,价格下降到原来的几万分之一。,例:1
15、987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基因突变,培育出产量特高,质量特别好的“太空椒”。,例(4):太空南瓜王,这种太空南瓜王最大能长到200多公斤,在生长繁殖期高峰时,南瓜每天能增大5公斤。,人工诱变的优点:,优点:大幅度提高变异频率,使变异性状较快稳定,缩短育种周期。自然突变由于变异频率很低,产生的极少量变异个体混杂于大量未变异个体中,难以被发现并选出来进行培育。而人工诱变可以产生大量的变异个体,容易发现发生有利变异的个体并将其从中选择出来。如我国近年每年都有许多优质高产的农作物新品种出现,其中大多数都经过了人工诱变处理。,优点:可以大幅度改良某些经济性
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