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生物的变异是指生物亲、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。
第五章 基因突变及其他变异
第一节
基因突变和基因重组
我帅呆！
哼…
一、基因突变
正常
异常
缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸
缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸
1 2 3 4 5 6 7 8
1.基因突变的实例—镰刀型贫血症
A
A
T
_____原因
根本
_____原因
直接
思考与讨论（P81）
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
具体变化过程:
CCTGAGGTC
GGACTCCAG
CCTGTGGTC
GGACACCAG
CCTGACGGTC
GGACTGCCAG
CCTG GGTC
GGAC CCAG
替换
增添
缺失
DNA
2.基因突变的概念：
DNA分子中发生碱基对的＿＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿＿，而引起＿＿＿＿＿＿的变化。
替换
增添
缺失
基因结构
细胞周期中的分裂间期
A.有丝分裂间期
B.减数第一次分裂间期
有性生殖生物，一般不能传给后代
将遵循遗传规律，并且可以通过受精作用直接传给后代
3.基因突变发生的时间
外因
内因：
物理因素
化学因素
生物因素
X射线、激光，各种辐射等
亚硝酸、碱基类似物等
病毒、某些细菌等
自然条件下DNA偶尔复制错误，碱基组成改变
4.基因突变的原因
夏季涂抹防晒霜
青少年少上网，少用手机
不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）
物理因素
物理因素
化学因素
少吃烧烤和油炸食品
化学因素
接种乙肝疫苗
生物因素
5.基因突变的特点
①在生物界普遍存在—普遍性
玉米白化苗
人类多指
短腿安康羊（中）
病毒、原核和真核生物均能发生
②在生物个体发育的如何时期发生—随机性
基因A突变
a1(黄毛)
a2(黑毛)
③基因突变是不定向的—不定向性
基 因 突变率
大肠杆菌组氨酸缺陷型基因 2×10－６
果蝇的白眼基因 4×10－5
果蝇的褐眼基因 3×10－5
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
④突变率低—低频性
⑤大多数突变是有害的—多害少利性
白化病
有害的基因突变
畸形的雏鸭
人类的多指
人类的并指
镰刀形红细胞
高产大豆　　　　 　高产青霉菌株
有利的基因突变
有利的基因突变
1.产生新基因（实际是等位基因）的途径，
2.生物变异的根本来源，
3.为生物进化提供了原始的材料。
5.基因突变的意义
1、一批萝卜因种在肥沃的土地上而长得非常茂盛，块根也比普通的萝卜肥大。可知这些萝卜发生的是
———————— ，如将这些萝卜的种子种到一般的土壤中，与普通萝卜相比，其性状将—————————。
2、基因突变的根本原因是：
A·染色体上的DNA变成了蛋白质
B·染色体上的DNA变成了RNA
C·染色体上的DNA减少了或增多了
D·染色体上的DNA结构发生了改变
不遗传的变异
和其他一样
D
随堂检测
“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？
二、基因重组
1、概念
基因重组
①基因的自由组合:
②基因的互换:
非同源染色体上的非等位基因的自由组合。
同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换。
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。
2、类型
减数第一次分裂前期（四分体时期）
同源染色体上的非姐妹染色单体之间
3.基因重组发生时期
减数第一次分裂后期
非同源染色体上的非等位基因自由组合
A
a
b
B
A
a
B
b
3.基因重组发生时期
4. 意义
通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一。
练 一 练
1、某自花传粉植物连续几年只开红花，一次开出一朵白花，该白花植株的后代全开白花。其变异原因是
A、基因分离 B、基因重组
C、基因突变 D、环境影响
2、进行有性生殖的动物，亲代和子代之间总存在着多多少少的差异。形成这种差异的主要原因是
A、基因分离 B、基因重组
C、基因突变 D、环境影响
练 一 练
3、基因突变（ ）；基因重组（ ）。
A、产生新基因；不形成新基因型
B、产生新基因；形成新基因型
C、不产生新基因；形成新基因型
D、不产生新基因；不形成新基因型
练 一 练
4、在一块甲虫成灾的马铃薯地里，喷洒了一种新农药后，98%的甲虫死了，2%的甲虫生存下来。生存下来的原因是（ ）
A、未吃到沾有农药的叶子
B、以前曾经使用过农药，甲虫有了抗药性
C、可能是另外一种甲虫
D、由于自然突变产生了抗药性。
练 一 练
5、下列说法错误的是（ ）
A、基因突变只发生在有性生殖过程中
B．基因重组只发生在有性生殖过程中
C．基因突变只发生在细胞分裂的间期
D、基因重组只发生在减数第一次分裂的四分体时期和后期
练 一 练
6、下列关于基因突变的叙述中，正确
A．基因突变发生在DNA的复制过程中
B．基因突变都是有害的，不利于生物进化
C．只有细胞核中的基因才会发生基因突变
D．同源染色体上的成对基因往往同时突变
练 一 练
7、基因突变的原因是：
A.染色体上的DNA变成了蛋白质
B.染色体上的DNA变成了RNA
C.染色体上的DNA减少了或增多了
D.染色体上的DNA结构发生了局部改变
随堂检测
原核生物某一基因起始端插入了 1 个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小（ ）
A.置换单个碱基对 B.增加 4 个碱基对
C.缺失 3 个碱基对 D.缺失 4 个碱基对
D
小麦品种1：高杆、抗病
小麦品种2：矮杆、不抗病
例1 小麦中，高杆（D）对矮杆（d）为显性，抗锈病（T ）对易染锈病（t）为显性。控制两对相对性状的基因是自由组合的，现有纯种高杆抗锈病品种和矮杆易染锈病的品种。
优良小麦品种：矮杆、抗病
？
怎样得到我们想要的优良品种
杂交育种
遗传图解：
亲本：高杆抗病 矮杆易染病
DDTT ddtt
配子： DT dt
F1代： DdTt
（高杆抗病）
F1代： DdTt
（高杆抗病）
DT Dt dT dt
DT
Dt
dT
dt
F2代
高杆抗病
高杆易染病
矮杆抗病
矮杆易染病
(9/16)
(3/16)
(3/16)
(1/16)
？
1、这种品种的性状可以稳定遗传吗？
2、如何得到稳定遗传的优势品种？
？
请你计算：F2代的矮杆抗病类型继续自交，几代以后杂合子所占的比例<5%？
连续自交
矮杆抗病
1/3ddTT 2/3 ddTt
矮杆抗病(ddTT)
矮杆抗病的水稻
1、概念：
2、原理：
3、优点：
4、缺点：
5、应用实例： 如袁隆平的杂交水稻、中国的荷坦牛等。
是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法
基因重组
方法简单，容易操作
育种进程缓慢，过程烦琐
动植物优良品种的选育
一.杂交育种
基因突变和基因重组引起的变异有什么区别
1．基因突变：
基因_________改变，它____(能或否)产生新的基因
发生时期：________________________
特点：①普遍性、 ②随机性、 ③__________、
④多害少利性、⑤不定向性。
2．基因重组：
控制不同性状的_____________，_______新基因，可形成新的________。
发生时期：___________________
特点：__________
内部结构
能
细胞分裂间期（DNA复制时期）
低频性
基因重新组合
不产生
基因型
有性生殖过程中（减数分裂的前、后期）
非常丰富
不同生物的可遗传变异来源：
病毒——
基因突变
原核生物——
基因突变
真核生物——
基因突变、基因重组、染色体变异
思维拓展
DNA
DNA
差错
内因：
碱基变化
外因：
物理因素
化学因素
生物因素
脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变
碱基对的替换、增添、缺失
基因结构发生改变
遗传信息改变
产生等位基因（A1 a1、a2……）　
复制
引起
变异的类型
可遗传变异
生殖细胞内遗传物质发生改变而引起的
不遗传变异
环境因素影响而造成的
可遗传变异的三种来源:
基因突变
基因重组
染色体变异
(10年海南)下图中，基因A与a1a2a3之间的关系，不能表现的是 ( )
A. 基因突变是不定向的
B. 等位基因的出现是基因突变的结果
C. 正常基因与致病基因可以转化
D. 图中基因的遗传遵循自由组合定律
A
a1
a2
a3
D
⑴在一次实验中，经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是
（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）
致使（　　　　 )　　　　　
基因Ⅰ　　 基因Ⅱ　　　 基因Ⅲ
某化合物
酶Ⅰ　　　　酶Ⅱ　　　　酶Ⅲ
鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸
8. 下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸过程：
⑵如果酶Ⅰ和酶Ⅲ正常，酶Ⅱ活性丧失则能否合成
鸟氨酸和精氨酸 (　　　　　　　　　　　　 ）
原因是（　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　)　
基因Ⅲ发生突变，酶Ⅲ缺乏
不能形成精氨酸
能合成鸟氨酸不能合成精氨酸
酶Ⅱ失活，鸟氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料。
1、列表比较基因突变与基因重组
2、 课后练习P84、P101－－基础题
3、 练习册本节相关内容
作业：
基因突变 基因重组
本质
发生时期及原因
条件
意义
可能性
思考与讨论
（P83）
1.2 种精子；2 种卵细胞。
23
23
2.需要有2 +1个个体；不可能。
46
3 .生物体的性状是由基因控制的。在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。所以，人群中个体性状是多种多样的。
课后练习
（P84）
基础题
1.（1）√；（2）×；（3）×。
2.C。 3.B。 4.A。
拓展题
1.放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生 时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生 时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生 时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生 时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂前期（交叉互换）减数第一次分裂后期（非同源染色体自由组合）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生 时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂前期（交叉互换）减数第一次分裂后期（非同源染色体自由组合）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生 时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂前期（交叉互换）减数第一次分裂后期（非同源染色体自由组合）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
阅读教材，回答问题
什么是诱变育种
诱变育种的原理是什么
诱变育种常用的方法有哪些
诱变育种的优缺点是什么
诱变育种成功的例子
普通的小麦种子种植在肥沃的土壤中，给予充足的阳光和水分，结出的是粒多饱满的种子，但是再把这些种子种下去结出的仍就是普通的种子
不可遗传的变异
太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大，把其种下去后结出的仍是太空椒
可遗传的变异
表现型　　　
基因型　　　　
环境　　　
（不遗传的变异）
诱因
（改变）
（改变）
（改变）
判断：仅环境因素引起的变异一定不能遗传。
基因重组
染色体变异
基因突变
（遗传物质未发生改变）
（遗传物质发生改变）
（可遗传的变异）
变异的类型
可遗传的变异：
不遗传的变异：
基因突变
染色体变异
基因重组
仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。
由于生殖细胞中遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变
生物变异的类型
二、诱变育种
1·概念
利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。
2·方法：
大量分裂旺盛的材料（易变易传）
物理诱变、化学诱变、生物诱变
突变材料
筛选培养
成功率低,有利个体往往不多，必须处理大量的实验材料
优点
①提高突变率，缩短育种周期
②大副度改良某些性状
缺点
黑龙江省农业科学院用辐射方法处理大豆，再通过人工选择培育成了黑农五号等大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5％，大豆产量提高了16％。
生产青霉素的菌种，最初是在1943年从一个发霉的甜瓜上得来的。（不是所有青霉菌都能产生青霉素。）
这种野生的青霉菌分泌的青霉素很少，产量只有20单位/mL。
人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，经过了几十年培育成产量很高的青霉素菌株，目前青霉素的产量已经可以达到50000单位/mL～
60000单位/mL。
（一般一次注射用药在80万单位。）
搭乘“神舟七号”飞船进入太空诱变的200克蔬菜种子，10月14日送抵上海，这些蔬菜种子包括番茄、甘蓝、青菜、芹菜等品种。经过超真空、微重力、宇宙射线等地面不可模拟的环境洗礼之后，“太空种子”中约有千分之三会发生有益的基因突变。
报道：神七太空种子抵达上海
四年育种后有望摆上餐桌
我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入世界先进行列。
航育黄杏子
来自太空育种的珍奇瓜果
神州五号太空育种 巨型南瓜重逾300斤
太空育种花卉仙客来
基因突变
概 念：
原 因：
特 点：
意 义：
DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变
外部因素（物理、化学、生物因素）
内部因素
1.普遍性 2. 随机性、不定向性
3.低频性 4.多害少利性
产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。
时间：
间期
课堂小结
二、诱变育种
原理：
基因突变
方法：
优点：
产生新基因和新的性状，能提高突变的频率，缩短育种周期大幅度改良某些性状。
缺点：
成功率低，有利个体少，必须须大量处理供试材料 ，工作量大 。
应用:
太空辣椒的培育 、青霉菌的选育等
利用物理因素（如x 射线，γ射线、紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。
基因突变的结果：
不改变基因在染色体上的位置和基因的数量。
2.光学显微镜下能观察到吗？
染色体某一个位点上基因的改变，显微镜下不可见
3.一定会引起遗传信息的改变吗？
4.一定会引起性状的改变吗？
1.改变基因在染色体上的位置和染色体上基因的数量吗？
产生了新的基因
—等位基因
一定
隐性突变
显性突变
A→a
a→A
A
A
A
a
A
a
a
a
a
A
一个基因突变后产生的是它的等位基因
2.基因突变的结果
DNA
mRNA
氨基酸
色氨酸 精氨酸 苯丙氨酸
蛋白质
正常
突变
色氨酸 丝氨酸
异常
碱基对的缺失
UGGAGGUUU
UGGAGUUU
TGGAGGTTT
ACCTCCAAA
TGGAG TTT
ACCTC AAA
A T A C C G C ···
T A G G C G ···
T A T G G C G ···
DNA
A T C C G C ···
A U C C G C ···
A U A C C G　C···
mRNA
正常
碱基对增添
异亮氨酸
精氨酸
异亮氨酸
脯氨酸
（1）一个氨基酸可能对应多个密码子（简并性）
（2）DNA中的无遗传效应的片段
（3）显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa）
基因突变通常会引起生物性状的改变，但并不是一定引起生物性状的改变，因为：
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

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