资源简介
(共31张PPT)
第5章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
情境导入
变异类型
不可遗传变异
可遗传变异
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。
生殖细胞内的遗传物质发生了改变,其后代将继承这种改变。
基因突变
基因重组
染色体变异
注意:表观遗传可遗传,基因碱基序列不变,表型变。
探究一.基因突变的实例
一个谷氨酸被缬氨酸替换了。
1.图中氨基酸发生了什么变化?
——镰状细胞贫血
探究任务一:
直接原因
症状
探究一.基因突变的实例
正常
谷氨酸
异常
缬氨酸
A
U
A
T
3.完成图解。谷氨酸的密码子:GAA、GAG
缬氨酸的密码子:GUA、GUC、GUA、GUG
4.镰状细胞贫血的根本原因?
5.想一想这种疾病能否遗传 怎样遗传
6.如果这个基因发生碱基的增添或缺失,氨基酸序列是否也会改变?所对应的性状呢?
2.判断mRNA的转录是以DNA的哪条链为模板?
根本原因:基因中碱基对 突变为
T
=
A
T
A
=
能,是亲代通过生殖过程把基因传给子代的。
会发生改变,所对应性状一般也会改变。
——镰状细胞贫血
mRNA
DNA
探究一.基因突变的实例
1、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。
2、时期:
基因突变主要发生在细胞分裂前的间期
因为DNA复制时,先解旋为单链,单链DNA的稳定性会大大降低,极易受到外界因素的干扰而发生碱基的改变
探究一.基因突变的实例
3、基因突变的本质
A
A
a
A
基因突变产生了等位基因,
但不一定会导致生物性状改变。
(1)真核细胞:
(2)原核细胞和病毒:
基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此基因突变产生的是一个新基因。
显性突变:a→A
隐性突变:A→a
不改变基因的数量和位置
探究一.基因突变的实例
若发生在基因间区不属于基因突变
基因1
基因2
基因3
基因4
探究任务二:
1、DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失是否一定导致基因突变 为什么
2、基因突变是否一定遗传给下一代?
基因突变
发生在配子中
发生在体细胞中
将遵循遗传规律传递给后代
一般不能遗传
有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生了基因突变,可以通过无性生殖遗传。
G
U
G
C
A
缬氨酸
组氨酸
C
C
U
G
A
A
A
A
A
G
G
G
G
G
U
U
C
C
C
亮氨酸
苏氨酸
脯氨酸
谷氨酸
谷氨酸
赖氨酸
谷氨酰胺
脯氨酸
天冬氨酸
丝氨酸
终止
探究一.基因突变的实例
3、能否用光学显微镜检测基因突变和镰状细胞贫血症?
4、基因突变之后,编码的氨基酸序列一定发生改变吗?原因?
5、小组探究基因突变的3种类型对生物性状影响的大小?
基因突变是分子水平上的改变,无法用显微镜观察,
但可通过观察红细胞的形态是否发生改变,判断是否患镰状细胞贫血。
不一定 。 一个碱基对的替换改变了基因的碱基序列,
但由于密码子的简并性氨基酸序列不一定改变
碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 只改变 个氨基酸的种类或 。 替换的结果也可能使肽链
。
增添 插入位置 不影响,影响插入位置 的序列 ①增添或缺失的位置越 ,对肽链的影响越大;②增添或缺失的碱基数是 ,则一般仅影响个别氨基酸
缺失 缺失位置前不影响,影响缺失位置后的序列 小
合成终止
前
后
靠前
大
大
1
不改变
3的倍数
探究一.基因突变的实例
6、讨论分析,基因突变一定会导致生物性状的改变吗?为什么?
①突变可能发生在基因的非编码区或编码区的内含子。——突变部位
②基因突变后的密码子和原密码子决定的是同一种氨基酸。——密码子的简并性
③若为隐性突变,如AA→Aa,性状不改变。——突变的结果:产生新的基因
④若突变基因是沉默基因,在该细胞中不表达。——基因的选择性表达
不改变性状:
⑤有些突变改变了蛋白质中个别位置的氨基酸,但该蛋白质的功能不变
改变性状:
①导致肽链不能合成
②肽链延长(终止密码子推后)或肽链缩短(终止密码子提前)
③肽链中氨基酸种类改变
不一定
任务一、阅读教材P82页,对结肠癌的发病机理进行探究,
右图是解释结肠癌发生的简化模型,完成“思考·讨论”。
1.从基因的角度看结肠癌发生的原因是什么?
2. 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗?
存在
原癌基因和抑癌基因发生突变
3.根据图示推测,癌细胞和正常细胞相比,
具有哪些明显的特点?
呈球形、增殖快、容易发生转移等。
1
细胞癌变的原因
原癌基因
抑癌基因
细胞正常生长、增殖
正常表达产物
过量表达
突变
表观遗传修饰
不表达
正常表达产物
抑制细胞生长、增殖/促进细胞凋亡
表达产物活性过高
表达产物的量过高
表达产物的量过低
表达产物活性过低
可能
致癌因子
突变
表观遗传修饰
细胞癌变
可能
一个基因的突变就能癌变吗?
致癌因子引起原癌基因和抑癌基因突变。
+
-
细胞
增殖
细胞
凋亡
+
+
-
细胞数目稳定
原癌基因
抑癌基因
原癌基因和抑癌基因是一类基因,而不是一个基因。
癌症往往是多个基因突变的结果,癌变是一个逐渐积累的过程。
3.根据图示推测,癌细胞和正常细胞相比,具有哪些明显的特点?
2
细胞癌变的特点
呈球形、增殖快、容易发生转移等。
不死
变形
扩散
①能够无限增殖;
②形态结构发生显著变化;
③细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著降低,易在体内分散和转移。
回归教材
4.在日常生活中我们应当怎样预防癌症?
预防:远离致癌因子,保持良好的心理状态,养成健康的生活方式。
无机化合物,如石棉;
有机化合物,如黄曲霉素
物理致癌因子
主要指辐射,
如紫外线、X射线
病毒(生物)致癌因子
化学致癌因子
致癌病毒含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列
3
癌症的诊断和治疗
新技术及发展:免疫治疗、靶向药物治疗
探究二.基因突变的原因、特点和意义
1、基因突变的原因:
物理因素
亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基。
某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞DNA。
紫外线,X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA;
化学因素
生物因素
RNA
RNA
DNA
DNA
DNA
外因:诱发突变
内因:自发突变
自然条件下DNA复制出错自发产生突变
探究二.基因突变的原因、特点和意义
2、基因突变的特点:
①普遍性:
②随机性:
③不定向性:
④低频性:
基因突变在生物界是普遍存在的。
基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上、同一个DNA分子的不同部位。
一个基因可以发生不同的突变,
产生一个以上的等位基因。
自然状态下,基因突变频率很低。
⑤多害少利性:
1
基因突变的意义
(1)对生物体的意义
中性突变:既无害也无益,如有的基因突变不会导致新的性状出现。
1
基因突变的意义
(2)对进化的意义
基因突变
产生新基因的途径
原核生物;真核生物是等位基因
生物变异的根本来源
产生新性状
生物进化的原始材料
2
基因突变的应用
资料:利用物理因素或化学因素处理生物,使生物发生基因突变,可以提高突变率,创造人类需要的生物新品种。但诱变育种具有一定的盲目性,育种过程需要处理大量供试材料,工作量大。
根据资料试分析诱变育种的原因及优缺点?
原理:基因突变
优点:大幅改良品种的优良性状
缺点:盲目性高,需处理大量材料
辐射
种植
收获
筛选
油多黄豆
网络构建
基因突变的实例:
基因突变
概念
结果
时间
原因
特点
意义
应用
一定和不一定:
镰状细胞贫血、细胞癌变----原因
基因的碱基序列改变
产生等位基因(新基因)
内因、外因
细胞分裂前的间期
普遍性、随机性、不定向性、低频性
新基因、根本来源、原始材料
诱变育种
基因结构、碱基排序、性状、等位基因、
能否遗传
“一母生九子,连母十个样”
F1
P
×
YYRR
yyrr
F2
Y_R_
Y_rr
yyR_
9
3
:
yyrr
3
1
:
:
YyRr
后代出现重组类型
探究二.基因重组
1.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。
前提
本质
基因重组
性状重组
新的
基因型
2.结果:
注意: 基因重组是原有基因的重新组合,只能产生新的基因型和重组性状,
不能产生新的基因。亲本杂合度越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多。
发生时期:减数分裂时期(减Ⅰ)
探究二.基因重组
探究任务二:小组讨论,交流以下问题
1. 基因重组能否产生新基因和新性状?
2.如果自然界未发生过基因突变(均为纯合子),非姐妹染色单体互换还会导致染色单体上的基因重组吗?
3.有丝分裂和受精作用过程中是否会发生基因重组?
4.基因型为 Aa的个体在减数分裂过程中会不会发生基因重组?为什么?
是原有基因的重新组合,并未产生新的基因,只产生新的基因型。
不会,没有等位基因
不会,基因重组发生在减数分裂过程中
不会,因为没有涉及控制不同性状的基因,只有控制一对性状的基因
减数分裂Ⅰ后期,由于非同源染色体的自由组合,使位于非同源染色体上的非等位基因自由组合
基因重组的类型
a
a
B
B
b
b
A
A
A
A
a
a
B
B
b
b
a
B
a
B
b
b
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
▲自由组合型
A
A
a
a
b
b
B
B
AaBb
aB和Ab
ab和AB
或
在减数分裂Ⅰ前期,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换,导致同源染色体上的非等位基因重组
基因重组的类型
▲交换型
B
D
B
D
b
d
b
d
b
D
B
D
b
d
B
d
b
d
B
D
b
D
B
d
b
d
B
D
BbDd
如果没有交换产生的配子是BD、BD和bd、bd两种
如果交换产生的配子是BD、bd、Bd、bD四种
探究二.基因重组
R型细菌转化为S型细菌
R型细菌
S型细菌
基因工程重组型
肺炎链球菌转化型
广义基因重组:不同个体或物种间基因的重组
转基因技术(DNA重组技术 )
探究二.基因重组
4.意义:
基因重组是生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因,对生物的进化也具有重要的意义。
杂合子
产生配子的多样性
基因重组
新基因型后代
新性状组合
(变异)
有性生殖
减数分裂
导致
产生
产生
被淘汰
更适应环境
更不适应环境
生物进化
对生物进化有重要意义
探究二.基因重组
5.应用—杂交育种
①目的:将两个或多个品种的优良
性状通过杂交集中在一起,再经选
择和培育,获得新品种。
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
矮抗
需要的纯合矮抗品种
连续
第1年
第2年
第3年及之后
②过程:杂交→自交→选择→自交
操作简单,目的性强。集不同品种的优良性状于一身。
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。
③优点:
④缺点:
探究二.基因重组
探究任务三:如图是基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图,据图回答问题:
(1)图1细胞处于什么时期?图中形成B、b现象的原因是什么?
(2)图2细胞的名称是什么?图中形成B、b现象的原因可能是什么?
(3)若该动物的基因型为AaBB,则产生图2现象的原因又是什么?
有丝分裂后期; 基因突变。
次级精母细胞或极体; 基因突变或基因重组
基因突变
比较项目 基因突变 基因重组
定义
时期
类型
结果
意义
应用
碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因碱基序列的改变
有性生殖过程中,控制不同性状的基因重新组合
分裂前的间期DNA复制过程
减数分裂Ⅰ前期、后期
自发突变、诱发突变
自由组合、染色体互换
产生新的基因
产生新的基因型
生物变异的根本来源
生物变异的来源之一
诱变育种
杂交育种
探究二.基因重组
展开更多......
收起↑