基因突变与基因重组

①实验步骤： a．在这株变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前， 分别用纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间 传粉。 b．雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。 子代玉米苗有高茎植株，说 c．雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种 子代玉米苗全部是矮茎植株， 明生长素类似物引起的变异 观察。 说明生长素类似物引起的变 能够遗传 ②实验预期及相关结论： 异不能遗传 a．__________________________________ 。 适宜浓度的生长素类似物能 b．__________________________________。 促进细胞的伸长、生长，但 ③问题： 不能改变细胞的遗传物质 a. 子代玉米植株全是矮茎。 a．预期最可能的结果： ____________________ b．对上述预期结果的解释是：
遗传情况
应用价值
某一变异是否是可遗传变异方法?
玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高 茎、矮茎之分。据此完成下列题目： (1)种皮的颜色是由细胞中的色素决定的，已 知该色素不是蛋白质，那么基因控制种皮的 颜色是通过控制 来实现的。 (2)矮茎玉米幼苗经适宜浓度的生长素类似物 处理，可以长成高茎植株。为了探究该变异 性状是否能稳定遗传，生物科技小组设计实 验方案如下。请你写出实验预期及相关结论， 并回答问题。
一、生物的变异 1、概念： 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。 例1：由于水肥充足造成的小麦粒大粒多 例2：果树修剪后形成的树冠具有特定的形状 例3：开红花的一株豌豆自交，后代部分植株 开白花 表现型 基因型 环境
2、 生物变异的类型：
（不可遗传的变异）
（遗传物一）实例——镰刀型细胞贫血症 1、图示中a、b、c过程 分别代表 复制 、转录 和 翻译 。突变发生在 （填字母） a 过程 中。 2、患者贫血的直接原因 是 蛋白质 异常，根本原 因是发生了 基因突变 ，碱 基对由 T//A 突变 A//T 成 。
（二）基因突变的概念 DNA分子中发生碱基对的 替换 、 增添 和 缺失 ，而引起的 基因结构 的改变。 比一比 (1)基因突变是由于DNACCTG 片段的增添、缺失和 TGGTC 替换 DNA 替换引起的基因结构的改变( × ) GGACACCAG （2 ）DNA CCTG A分子中的碱基对的改变一定能引起 GGTC CCTGACGGTC 增添 基因结构改变 （ ） × GGACTCCAG
(六)基因突变的特点 阅读以下若干资料，你能归纳出 突变的特点吗？ 普遍性 资料一：
植物：棉花的短果枝、白化苗 果蝇：白眼、残翅 家鸽：灰红色 人：色盲、白化病、糖尿病 羊群：短腿的安康羊 微生物：抗药性
白眼果蝇 白化苗
等等都是通过基因突变形成的。
短腿的安康羊
(六)基因突变的特点
资料二： 频率低 基 因 果蝇的白眼基因 玉米的皱缩基因 小鼠的白化基因 人类色盲基因 突变率
考点3
基因重组
“一母生九仔， 连母十个样”， 这种个体的差 异，主要是什 么原因产生的?
（一）基因重组的概念: 在生物进行有性生殖过程中,控制不同
性状的基因的重新组合.
（二）基因重组的类型:
①自由组合型: 非同源染色体上的非等位基因的 自由组合 ②交叉互换型: 同源染色体上的非姐妹染色体之间 发生局部互换. ③转基因（重组DNA技术）
探究变异性状是否是可遗传变异的方法思路
1、是否发生了遗传物质的改变是实验假设的 切入点，新性状能否遗传是实验设计的出发 点；
2、若为染色体变异，可直接借助于显微镜观 察；
3、与原类型在相同环境中种植，观察变异性 状是否消失，不消失则为可遗传变异；
4、设计杂交实验，根据实验结果确定变 异性状的基因型是否改变。
（三）基因突变的原因 诱发突变 （1）外因： 物理因素：（各种辐射）损伤细胞内的DNA。 化学因素： （亚硝酸、碱基类似物）改变核 酸中的碱基。 生物因素：某些病毒的遗传物质能影响宿 主细胞的DNA。
（2）内因：
自发突变
DNA复制发生差错，导致DNA的碱基组 成发生改变。
（四）基因突变的时间 通常发生在DNA复制时，如有丝分裂间期和减 数第一次分裂前的间期 思考：基因突变为什么常发生于DNA复制时？ 思考：基因突变都会遗传给后代吗？ 取决 在 DNA复制时，稳定的双螺旋首先解开形成 于什么？ 单链DNA，这时DNA的稳定性会大大下降，极 若发生在 生殖细胞 中，将遵循遗传规 易受到外界因素干扰使原来的碱基序列发生 律传递给后代；若发生在体细胞中，一 变化，导致基因发生突变。 不能遗传 ，但有些植物的体细胞发 般 生基因突变，可通过 无性繁殖 传递。
2、基因突变不一定改变生物的性状 、基因突变对生物性状的影响 2 （1）基因突变改变生物性状 突变引起密码子改变，最终表现 （ 2）基因突变不改变生物性状 为蛋白质结构和功能改变，从而 ①一种氨基酸可能有多种密码子； 影响生物的性状，如镰刀型细胞 贫血症。 ②若基因突变为隐性突变，如 AA 中 的一个A突变为a。 ③基因突变发生在不编码氨基酸的 DNA片段上 ……应该还能找到一些理由说明子 代可能不产生性状变异。
A图 B图
分 裂 类 型
变 异 类 型
有丝分裂 基因突变
减数分裂
基因突变或 基因重组
甘氨酸：GGG 赖氨酸：AAA AAG 谷氨酰胺：CAG CAA 谷氨酸：GAA GAG 丝氨酸：AGC 丙氨酸：GCA 天冬氨酸：AAU
G C 谷 氨 酸
A T 丙 氨 酸
1、基因突变三种情况对性状的影响大小
类型 替换 增添
缺失
范围
小 大 大
对氨基酸序列的影响
只改变一个氨基酸或 不改变
不影响插入前的序列， 影响插入后的序列 不影响缺失前的序列， 影响缺失后的序列
4×10－5
1×10－６ 1×10－5
3×10－5
(六)基因突变的特点 资料三：
不定向性
如：人类的 ABO 血型
(六)基因突变的特点 ①普遍性: 自然界的物种中广泛存在 ②随机性: 可发生在任何时期 ③低频性: 自然界突变率很低：10－5- 10-8
④多害少利性： (打破对环境的适应性) 多数有害,少数有利 ⑤不定向性： 一个基因可以产生一个以上的 等位基因
引起基因突变的因素及其作用机理
(五)基因突变的结果及类型
基因突变不改变染色体上基因的数量，只改 由一个基因变成它的等位基因，产生新 变基因的内部结构，使一个基因变成它的等 基因。 位基因（A→a或a→A）。
显性突变： aa→Aa(当代表现)
隐性突变： AA→Aa(当代不表现，一旦表 现即为纯合体)
(七)基因突变的意义 基因突变有有害突变、也有有利突变、还 有既无害也无益的突变，具有随机的不定向 性、突变频率低和普遍性等特点。 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
（八）人工诱变在育种上的应用
——诱变育种
例：在“2010 年航天工程育种论坛”上，我国“嫦娥二号”卫星总 工程师、总指挥顾问叶培建院士介绍太空探测时间表：2013 年探测 火星，2015 年探测金星，2025 年实现首次载人登月。随着航天事业 的发展，更多的太空植物得到广泛应用，促进我国经济的发展。 请分析回答下列问题： (1)“太空植物”种子从太空返回地面后种植，往往能得到新的 变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的________辐 射后，其________发生变异。请预测可能产生的新的变异对人类是 否有益？________，判断的理由是________。 (2)试举出这种育种方法的优点：__________________________。 (3)这种太空诱变育种与转基因的种子一样吗？________。试说 明原因：_____________________________。
（三）基因重组的意义
是生物变异的来源之一
对生物的进化具有重要的意义 思考：基因重组产生了新的基因吗？
不能产生新的基因，但可以 产生不同的生物性状组合， 产生新的基因型。 结果
（四）在育种上的应用
——杂交育种 ——基因工程育种
三、基因突变和基因重组的区别和联系 （一）基因突变和基因重组概念的比较 基因突变 基因重组 重新组 变异 基因结构 发生改变，产 控制不同性状的基因 基因 . 实质 生新的 合 减数第一次分裂 四分体 时 间 期 时间 主要在细胞分裂 期和 后期
思考： （ 2）如果图④处碱基对 G—C替换为 A—T，会 （ 1）如果图①处插入碱基对 G—C，会引起 引起生物形状改变吗？ 生物性状改变吗？ ①处插入碱基对 ④处碱基对 G-C替换为 G-C后，插入后的密码子改变， A-T，则对应的密码 则引起氨基酸序列变化，故引起生物性状改 子由 AAG变为AAA，氨基酸序列不变，故生 变 物性状不变。
GGACTGCCAG
CCTG GGTC GGAC CCAG
缺失
例：下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋 白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发 生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该 基因发生的突变是 B 甘氨酸：GGG A．①处插入碱基对G—C 赖氨酸：AAA B．②处碱基对A—T替换为G—C AAG C．③处缺失碱基对A—T 谷氨酰胺：CAG D．④处碱基对G—C替换为A—T CAA 谷氨酸：GAA GAG 丝氨酸：AGC 丙氨酸：GCA 天冬氨酸：AAU
例：淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量， 请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶 较多的菌株。 (提示:生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随着生长可 释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈 ) 步骤： 第一步：将培养好的菌株分为两组，一组用一定剂量的诱 变剂处理，另一组不处理做对照。 第二步：制备含淀粉的固体培养基。 第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培 养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。 第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明 答案：①由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围 圈变大的菌株。 的透明圈大小与对照组相同； 根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预测实验结 ②由于诱发突变的不定向性，诱变组中极少数菌落周围的 果。 透明圈与对照组相比变大或变小