基因突变和基因重组

基因突变和基因重组基因突变和基因重组【课前复习】在学习新课程前必须复习有关DNA的复制、基因控制蛋白质的合成、表现型与基因型的关系等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入知识系统中。

温故——会做了，学习新课才能有保障1．DNA分子的特异性决定于A．核糖的种类B．碱基的种类C．碱基的比例D．碱基对的排列顺序答案：D2．基因对性状控制的实现是通过A．DNA的自我复制B．DNA控制蛋白质的合成C．一个DNA上的多种基因D．转运RNA携带氨基酸答案：B3．下列关于基因型与表现型关系的叙述中，错误的是A．表现型相同，基因型不一定相同B．基因型相同，表现型一定相同C．在相同生活环境中，基因型相同，表现型一定相同D．在相同生活环境中，表现型相同，基因型不一定相同答案：B4．实现或体现遗传信息的最后阶段是在细胞的哪一部分中进行的A．线粒体中B．核糖体中C．染色质中D．细胞质中答案：B知新——先看书，再来做一做1．变异的类型有_________和_________两种。

后者有三个来源_________、___________、___________。

2．基因突变(1)概念：由于DNA分子中发生碱基对的___________、___________或___________，而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。

(2)实例：镰刀型细胞贫血症①根本原因：控制合成血红蛋白的DNA 分子的一个___________发生改变。

②直接原因：血红蛋白多肽链中___________被___________代替。

(3)结果：基因突变使一个基因变成它的___________基因，并且通常会引起—定的___________型的变化。

(4)类型：___________和___________。

(5)意义：基因突变是生物变异的___________来源，为生物进化提供了最初的___________材料。

(6)基因突变的特点：①基因突变在生物界中是___________存在的；②基因突变是___________发生的；③自然状态下，一种生物的突变率很___________；④大多数基因突变对生物体是___________的；⑤基因突变是___________的。

(7)人工诱变在育种上的应用①人工诱变的概念：指利用___________因素或___________因素来处理生物，使生物发生基因突变。

②优点：提高___________率，创造变异新类型，培育优良品种。

3．基因重组（1）概念指生物体进行___________的过程中，控制不同性状的基因的___________。

（2）类型①随着非同源染色体的自由组合，导致___________的自由组合。

②随同源染色体上的非姐妹染色单体的交换而使___________基因发生交换，导致___________上的基因重新组合。

（3）意义：为生物变异提供了及其丰富的来源，是形成生物___________的重要原因之一。

【学习目标】1．知道变异的类型、人工诱变在育种上的应用。

2．记住遗传的变异的三个来源。

3．记住基因突变的概念、特点及意义。

4．记住基因重组的概念、类型及意义。

【基础知识精讲】课文全解：1．变异的类型（1）不遗传的变异：仅由环境影响造成的。

（2）可遗传变异：由遗传物质的改变引起的，其来源有基因突变、基因重组、染色体变异三种。

2．基因突变概念：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，就叫做基因突变。

实例：镰刀型细胞贫血症。

控制合成血红蛋白的DNA分子的碱基序列发生改变，由变成，即DNA分子上的一个碱基对发生改变，由变成，结果血红蛋白多肽链中谷氨酸被缬氨酸代替，导致镰刀型细胞贫血症。

原理如图6—10—1。

图6—10—1（3）结果：基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起—定的表现型的变化。

（4）类型：按突变生成的过程分，有自然突变和诱发突变两种。

(5)基因突变（自然突变）的特点：①基因突变在生物界中是普遍存在的。

②基因突变是随机发生的。

不论是对于个体、细胞、基因、或对于所影响的性状来讲，突变的发生都是一个随机事件。

例如，在一系列试管中，接种一定量的不含突变型的细菌，经过一定时间的培养以后，测定每一试管中的某一特定突变型的细菌数，就可以看到这些试管中突变型细菌数的分布符合于按照随机分布所预测的情况。

这一实验结果说明基因突变对个体来讲是随机的。

③自然状态下，一种生物的突变率很低。

④大多数基因突变对生物体是有害的。

突变往往是有害的，有时甚至是致死的。

因为长期进化的结果，生物体内的基因基本上都是对环境适应的，一旦出现新的基因，就有可能导致不适应的性状出现，所以基因突变多数是有害的少数是有利的。

例如，水稻、玉米等植物中常产生白化苗的突变。

这种突变型由于不能形成叶绿素，会在幼苗期死亡。

但是，也有些突变是有利的，例如突变产生的植物抗病性、耐旱性、早熟、茎秆坚硬等等。

基因突变的利与害是相对而言的，例如，短腿安康羊的突变，在家养的情况下，是“安康”的，即有利突变，但在野生情况下就不“安康”了。

⑤基因突变是不定向的。

一个基因可以朝着不同的方向发生突变，形成多种突变。

如：A→a1、A→a2、A→a3，a1、a2、a3之间也可以互相转变。

这样，A、a1、a2、a3…都在同一点上，都是等位基因。

这种同一位点的许多等位基因，叫做复等位基因。

复等位基因是指群体范围来说的，就一个二倍体个体来说，只能有其中一对等位基因。

例如，人类A、B、O血型的遗传就是受三个复等位基因控制的。

(6)意义：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原始材料。

(7)人工诱变在育种上的应用①人工诱变的概念：指利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。

②优点：提高突变率，创造变异新类型，培育优良品种。

3．基因重组（1）概念：指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。

（2）类型：①随着非同源染色体的自由组合，导致非等位基因的自由组合。

②随同源染色体上的非姐妹染色单体的交换而使等位基因发生交换，导致染色单体上的基因重新组合。

（3）意义：为生物变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一。

问题全解：61．什么叫变异？不可遗传的变异和可遗传变异的区别是什么？亲代与子代以及子代个体之间的差异叫变异。

不可遗传的变异是仅仅由环境条件的改变而引起的；可遗传的变异是遗传物质的改变而引起的。

62．遗传的变异有几个来源？遗传的变异有三个来源，即基因突变、基因重组和染色体变异。

63．基因突变产生的原因、特点及实质是什么？原因：在DNA复制的过程中，可能由于各种原因而发生差错，使碱基的排列顺序发生局部的改变，从而改变了遗传信息。

因此，基因突变是在一定的外界环境条件或者生物内部因素的作用下，由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而产生的。

“基因突变的特点”见“课文全解2—（5）（6）”。

实质：DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。

64．基因突变有何意义？主要有哪些应用？意义：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原始材料。

应用：主要体现在生物育种上，可以利用物理的或化学的因素来处理生物，使它发生基因突变，即人工诱变。

用这种方法可以创造变异，从中选择培育出优良品种。

65．基因突变有哪几种类型？基因突变有两种类型，即自然突变和诱发突变。

66．为什么基因突变一般都是有害的？现在生活的生物都是经过长期的进化过程，被自然环境选择下来的，所有的形态的、结构的和生理的特性都是对生物的生存有利的。

基因突变是在大量优良性状的基础上变异，而这些变异大多数对生物的生存是不利的。

所以说一般都是有害的。

但有些突变使生物更加适合所变化的环境，这些突变就是有利的。

67．什么叫基因重组？基因重组有何意义？见“课文全解3”。

【学习方法指导】1．关于对基因突变的概念的理解，首先要结合对镰刀型细胞贫血症病因的分析去理解基因突变的概念，并且还应该注意联系已有的DNA复制与基因控制蛋白质合成的知识来体会基因突变的真正含义。

2．关于基因突变的特点，它是理解人工诱变育种的基础，应注意理解：（1）普遍性，基因突变是普遍存在的，不论原核生物还是真核生物，都可发生基因突变。

在人工诱变育种中可对几乎所有生物进行处理。

（2）随机性，生物个体的任何部位，只要有DNA分子复制，都可能发生基因突变。

在人工诱变育种中可对几乎所有器官或组织进行处理。

（3）低频性，自然情况下突变率很低，另一方面体现了遗传物质的相对稳定性，但诱发可提高突变率。

（4）有害性，因为基因突变多数是有害的，少数是有利的。

所以在人工诱变育种中要大量地处理供试材料，才可能从中获得人们所需要的突变基因。

（5）不定向性，一个基因可朝不同方向形成多种突变，产生复等位基因。

在人工诱变育种中可以得到多种突变基因。

【知识拓展】1．关于镰刀型细胞贫血症人类的镰刀型细胞贫血症是一种遗传性贫血症。

患者在缺氧的情况下，原来呈圆盘状的红细胞变成镰刀形，失去输送氧气的功能，许多红细胞还会因此而破裂造成严重的贫血，甚至引起病人的死亡。

1949年确定了镰刀型细胞贫血症的突变基因，1957年英国学者英格兰姆阐明了镰刀型细胞贫血症的分子机制。

正常人的血红蛋白是由两条α链和两条β链相互结合构成的四聚体，α链和β链分别由141个和146个氨基酸连接组成；英格兰姆发现患者是因为β链中第六个氨基酸发生变化引起的(正常人的是谷氨酸，患者的是缬氨酸)。

2．关于基因突变的种类和结果按基因突变的原因分，有以下两种：（1）碱基替换突变即DNA分子中一对碱基被另一对碱基取代而引起的基因突变，如果一个嘌呤被另一个嘌呤代替或一个嘧啶被另一个嘧啶代替，这种碱基替换称为转换。

如果一个嘌呤被一个嘧啶代替或一个嘧啶被一个嘌呤代替，这种碱基替换称颠换。

例如：镰刀型细胞贫血症的突变为颠换。

（2）移码突变指基因内部DNA的碱基序列中，丢失或插入1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。

基因突变产生的结果：(1)多数基因突变并不引起生物性状的改变。

①不具遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状变异。

在DNA分子中，有的片段带有遗传信息，有的片段不带遗传信息，如果突变发生在不带遗传信息的片段中，则这种突变不会有遗传效应，更不会引起性状的改变。

②由于多种密码子决定同样一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起生物性状的改变。

例如：UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子，当U和G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。

③某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置的种类，但并不影响该蛋白质的功能。