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(共23张PPT)
基因突变与基因重组
第二课时
为什么会出现新的性状组合？
F1
P
×
YYRR
yyrr
F2
Y_R_
Y_rr
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9
3
：
yyrr
3
1
：
：
YyRr
基因重组
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。
前提
本质
B
b
A
D
a
d
非同源染色体
非等位基因
同源染色体
非等位基因
减数分裂
1.概念：
如何实现控制不同性状基因的重新组合？
发生范围:真核生物
2.时期：
3.类型：
（1）自由组合型
时期：减Ⅰ后
1
现象：非同源染色体自由组合
2
结果：非等位基因自由组合
3
分裂
间期
减数
分裂后
1、杂合高茎豌豆（Dd）自交，子代出现高茎和矮茎
2、精子和卵细胞结合形成受精卵
A
A
B
a
a
b
3.类型：
（2）交叉互换型
时期：减Ⅰ前（或四分体时期）
1
现象：同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换
2
结果：等位基因之间发生互换，导致染色单体上的非等位基因重组。
3
B
b
可产生的配子类型： AB、ab
互换后，可产生的配子类型：
AB、Ab、aB、ab
A
A
B
a
a
b
b
B
3.类型：
（3）转基因（DNA重组技术）
基因重组会有新的基因产生吗？会出现新的性状吗？
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
转基因荧光鼠
基因重组会有新的基因产生吗？会出现新的性状吗？
①只产生新的基因型，并未产生新的基因
1
②只出现原有性状的重新组合，不会出现新的性状。
4.结果：
产生的配子种类多样化
子代基因组合多样化
环境变化
适应
5.特点：
①只产生新的基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状产生。
②发生在有性生殖的遗传中。
③亲本杂合度越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多
基因重组是生物变异的来源之一，形成生物多样性的重要原因，对生物进化有重要意义。
有性生殖过程中的基因重组
配子种类多样化
子代基因组合多样化
非同源染色体自由组合
同源染色体“非姐妹染色单体”互换
“非等位基因”自由组合
减Ⅰ后期
四分体时期
互换的是“等位”
换完上下“非等位基因”组合
6.基因重组的意义：
四分体时期，通过同源染色体的非姐妹染色单体的互换，实了现同源染色体上的非等位基因的重组。
减Ⅰ后期，通过非同源染色体的自由组合，实现了非同源染色体上的非等位基因的重组。
雌雄配子的随机结合不是基因重组。
一对等位基因不存在基因重组。
原核细胞、病毒不进行有性生殖，不能发生基因重组。
注意事项：
上个世纪，美国经济学家布朗提出过一个疑问：“21世纪谁来养活中国？”他的意思是说，凭着当时的粮食产量，完全无法养活基数庞大并且还在继续增多的中国人口。
——杂交育种
7.应用：
从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻，到1975年，他研究出来的新品种就已经在全国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的大米可以多养活6000万人。
杂交水稻之父 · 袁隆平
你知道培育杂交水稻的原理吗？
矮杆抗病
DDTT
ddtt
高秆抗病
矮秆不抗病
ddRR
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经选择和培育，获得新品种。
——杂交育种
7.应用：
P
DDTT
ddtt
×
DdTt
F1
高秆抗病
矮秆不抗病
矮秆抗病
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
后代全为
矮秆抗病
后代出现
性状分离
操作简单，目的性强。集不同品种的优良性状于一身。
不足：
育种年限长，过程繁琐。只能利用已有的基因重组，不能创造新的基因。
优点：
——杂交育种
7.应用：
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经选择和培育，获得新品种。
五花鱼
朝天泡眼金鱼
我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢品种培养，并进行人工杂交。例如，将透明鳞和正常鳞金鱼杂交，得到了五花鱼；将朝天眼和水泡眼金鱼杂交，得到了朝天泡眼。
——杂交育种
7.应用：
1. 姐妹染色单体含有等位基因的原因分析
a
A
（1）若为体细胞有丝分裂（如根尖分生区细胞、受精卵等），则只能是基因突变造成的。
（2）若为减数分裂，则原因是基因突变（减数分裂前的间期）或基因重组（减数分裂Ⅰ四分体时期）。
（3）若已知该个体或细胞的基因型为AA，则姐妹染色单体上出现Aa，只能是由基因突变产生。
A
a
a
A
A
A
有丝分裂
a
A
A
A
a
A
A
a
分析以下情况出现的原因
基因突变
减Ⅰ后期
基因突变
减Ⅰ后期
基因重组
减Ⅱ
基因突变或基因重组
项目 基因突变 基因重组
变异本质
发生时间
适用范围
结果
意义
联系 基因分子结构发生改变
原有基因的重新组合
通常在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期
减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂的后期
所有生物
主要是进行有性生殖的真核生物
产生新基因，可能产生新性状
产生新基因型，产生新的性状组合
生物变异的根本来源，为生物进化提供原始材料
生物变异的来源之一，是产生生物多样性的重要原因
基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，都属于可遗传的变异
问题1: 通过观看以上视频，你知道基因编辑吗？其的原理是什么呢？
2019年12月30日，“基因编辑婴儿”案在深圳市南山区人民法院一审公开宣判。贺建奎等人因共同非法实施以生殖为目的的人类胚胎基因编辑和生殖医疗活动，构成非法行医罪。其中，贺建奎被判处有期徒刑三年。与此同时，法院审理查明，贺建奎等人的行为最终致使2人怀孕，先后生下3名基因编辑婴儿。
一种来自细菌的核酸酶Cas9与短链RNA结合，然后切割与“向导”RNA结合的DNA，使DNA双链断裂。
CRISPR/Cas9系统
向导RNA
它的部分序列通过碱基互补配对原则，与目的基因中希望被编辑的DNA序列相结合
核酸酶Cas9
CRISPR/Cas9系统使DNA双链断裂
细胞内有修复
DNA切口的酶
向细胞中加入大量可用于修复的模板DNA(大部分序列与被切割位点附近的序列相同，个别位点被人工改变）
希望改变的碱基序列被引入到基因组中，
实现基因组的准确编辑或使某个基因失活
向导RNA
核酸酶Cas9
我国科学家在基因组编辑这个
新兴领域创造了多项世界第一。
例如，2014年首次对猴进行了
基因组编辑并获得成功；2016年首次将基因组编辑用于治疗癌症，等等。
特别注意防范风险:
一是基因组编辑技术本身存在着识别准确性等方面的问题。
二是对人类基因进行“改造”时要严格遵守法律法规，不能违反人类的伦理道德。
向导RNA
核酸酶Cas9
基因重组
基因突变
DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变
普遍性、随机性、不定向性、低频性
概念
特点
意义
原因
外因：诱发突变（物理因素、化学因素、生物因素）
内因：自发突变（DNA分子复制时偶尔发生错误）
是生物变异的根本来源，是产生新基因的途径，为生物的进化提供了丰富的原材料
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
概念
类型
意义
自由组合、交叉互换
是生物变异的来源之一，提供进化的原材料
诱变育种
杂交育种

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