生物基因突变和基因重组.ppt
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1、关于生物基因突变和基因重组现在学习的是第1页,共59页现在学习的是第2页,共59页现在学习的是第3页,共59页基因突变基因突变生生物物的的变变异异 不遗传的变异不遗传的变异 可遗传的变异可遗传的变异 基因重组基因重组染色体变异染色体变异由于环境因素影由于环境因素影响,生物体内遗响,生物体内遗传物质没有改变传物质没有改变细胞内遗传物细胞内遗传物质的改变质的改变现在学习的是第4页,共59页不可遗传变异不可遗传变异可遗传变异可遗传变异现在学习的是第5页,共59页5.1基因突变和基因重组通过本课学习,我们要能够:1.用例子来说明基因突变的特点和原因2.举例说出什么叫基因重组3.说出基因突变和基因重组的
2、意义现在学习的是第6页,共59页一.基因突变v1、基因突变的例子1910年,赫里克医生的诊所来了一位黑人病人,病人年,赫里克医生的诊所来了一位黑人病人,病人脸色苍白,四肢无力,是严重的贫血病患者。医生使脸色苍白,四肢无力,是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物,但对这个病人无效。对用所有能治疗贫血病的药物,但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现,红细胞在显微镜不是正常的病人做血液检查时发现,红细胞在显微镜不是正常的圆饼形,而是又长又弯的镰刀形,称镰刀状细胞贫血圆饼形,而是又长又弯的镰刀形,称镰刀状细胞贫血症。症。动一下脑:为什么会出现这样的性状?现在学习的是第7页,共59页194
3、9年,美国鲍林博士首先意识年,美国鲍林博士首先意识到,红细胞中血红蛋白分子的异常引到,红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形起红细胞变形.血红蛋白究竟出了什么问题?血红蛋白究竟出了什么问题?现在学习的是第8页,共59页为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢?为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢?1956年,英国科学家英格拉姆发现镰刀型年,英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上,有一处细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上,有一处的的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代取代。正常正常异常异常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 现在学习的是第9页,共59页两面凹的圆
4、饼状两面凹的圆饼状性状性状 缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 CT TG A ADNAG A AmRNA正常蛋白质正常蛋白质蛋白质蛋白质CA TG TAG U A异常蛋白质异常蛋白质镰刀型细胞镰刀型细胞DNA的碱基对发生了替换的碱基对发生了替换病因分析病因分析现在学习的是第10页,共59页基因突变的其他例子现在学习的是第11页,共59页DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的替换替换、增添增添和和缺失缺失,而引起的,而引起的基因结构基因结构的改变的改变(一般地,基因突变后变成其一般地,基因突变后变成其等位基因,基因数目是否发生变化等位基因,基因数目是否发生变化?)。2 2、基因突变的概念、基因
5、突变的概念增增添添缺缺失失替替换换现在学习的是第12页,共59页思考与讨论:思考与讨论:由于由于DNADNA碱基对的改变,是否一定会引起蛋白质的改碱基对的改变,是否一定会引起蛋白质的改变?变?基因突变都会遗传给后代吗?基因突变都会遗传给后代吗?基因突变发生的时间基因突变发生的时间:DNA复制时(有丝分裂的间期和减数第一 次分裂间期)?突变发生在配子中,可传给后代.1.突变发生在体细胞中,一般不能遗传.现在学习的是第13页,共59页思考 DNA中碱基对的替换可以引起DNA结构的改变,从而引起生物性状的改变.那么如果发生碱基对的增添或缺失,是否也可能引起生物性状的改变呢?现在学习的是第14页,共5
6、9页TACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAAGTACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAAGAUGGUGCAUCUGACUCCUGAGGAGAAGAUGGUGCAUCUGACUCCUGAGGAGAAG甲甲-缬缬-组组-亮亮-苏苏-脯脯-谷谷-谷谷-赖赖-甲甲-缬缬-组组-亮亮-亮亮-亮亮-精精-丝丝-现在学习的是第15页,共59页TACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCTACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCAUGGUGCAUCUGACUC
7、CUGAGGAGAAGAUGGUGCAUCUGACUCCUGAGGAGAAG甲甲-缬缬-组组-亮亮-苏苏-脯脯-谷谷-谷谷-赖赖-甲甲-缬缬-组组-亮亮-丝丝-ATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAAGATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAAG现在学习的是第16页,共59页3、基因突变、基因突变的类型的类型(1)增)增添与缺添与缺失失DNA链上插入或者缺失链上插入或者缺失1个、个、2个甚至个甚至多个碱基多个碱基(但非但非3个及其整倍数的碱基个及其整倍数的碱基),导致作用部位以后的密码子顺序,导致作用部位以后的密码子顺序和组成发生相应改变,终止码常会提和组成发生相应改变,
8、终止码常会提前或者推迟。前或者推迟。基因突变有基因突变有自然突变自然突变和和人工诱变人工诱变两类,但无论是自然突变或两类,但无论是自然突变或人工诱变都会人工诱变都会引起引起基因内部结构的改变基因内部结构的改变,其结构改变的类型主要有以下几种:,其结构改变的类型主要有以下几种:现在学习的是第17页,共59页A T A C C G C T A G G C G T A T G G C G DNAA T C C G C A U C C G C A U A C C GC mRNA正常正常碱基对增添碱基对增添异亮氨酸异亮氨酸精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸脯氨酸脯氨酸现在学习的是第18页,共59页思考:思考:
9、若若如果在如果在DNA的相邻碱基之间插入或者缺失的相邻碱基之间插入或者缺失3个及其个及其3的整倍数个碱基,造成相应部位的整倍数个碱基,造成相应部位RNA密码子改变,合成的肽链如何变化?密码子改变,合成的肽链如何变化?现在学习的是第19页,共59页TACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCTACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCAUGGUGCAUCUGACUCCUGAGGAGAAGAUGGUGCAUCUGACUCCUGAGGAGAAG甲甲-缬缬-组组-亮亮-苏苏-脯脯-谷谷-谷谷-赖赖-甲甲-缬缬-组组-亮亮-脯脯-谷谷-谷谷-赖赖-ATGGTGCATCTGACTCCT
10、GAGGAGAAGATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAGAAG现在学习的是第20页,共59页如果在如果在DNA的相邻碱基之间插入或者缺失的相邻碱基之间插入或者缺失3个个及其及其3的整倍数个碱基,造成的整倍数个碱基,造成RNA插入或者插入或者缺失一至多个密码子,造成合成的肽链增加缺失一至多个密码子,造成合成的肽链增加或者减少一至多个氨基酸,作用部位前后氨或者减少一至多个氨基酸,作用部位前后氨基酸顺序不变。基酸顺序不变。现在学习的是第21页,共59页1 1、在一个、在一个DNADNA分子中如果插入了一个碱基对,则分子中如果插入了一个碱基对,则 A.A.不能转录不能转录 B.B.不能翻译不
11、能翻译 C.C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变在转录时造成插入点以后的遗传密码改变2 2、若某基因原为、若某基因原为303303对碱基,现经过突变,成为对碱基,现经过突变,成为 300300个碱基对,它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质个碱基对,它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较,差异可能为分子相比较,差异可能为 A A只相差一个氨基酸,其他顺序不变只相差一个氨基酸,其他顺序不变 B B长度相差一个氨基酸外,其他顺序也有改变长度相差一个氨基酸外,其他顺序也有改变 C C长度不变,但顺序改
12、变长度不变,但顺序改变 D DA A、B B都有可能都有可能精典例题精典例题现在学习的是第22页,共59页由于密码子具有简并性,因此,单个碱基置换可能只由于密码子具有简并性,因此,单个碱基置换可能只改变改变mRNA上的特定密码子,但不影响它所编码的氨上的特定密码子,但不影响它所编码的氨基酸。基酸。(3)替换)替换DNA分子中的碱基置换不仅改变了分子中的碱基置换不仅改变了mRNA上的特定的遗传密上的特定的遗传密码,而且导致新合成的多肽链中的一个氨基酸被另一个氨基码,而且导致新合成的多肽链中的一个氨基酸被另一个氨基酸所取代。酸所取代。当单个碱基置换导致出现终止密码子时,多肽链将提当单个碱基置换导致
13、出现终止密码子时,多肽链将提前终止合成,所产生的蛋白质大都失去活性或者丧失前终止合成,所产生的蛋白质大都失去活性或者丧失正常功能。正常功能。当当mRNA中一个终止密码变成编码氨基酸的密码时,多中一个终止密码变成编码氨基酸的密码时,多肽链的合成不能正常终止,因而形成了延长的情况。肽链的合成不能正常终止,因而形成了延长的情况。现在学习的是第23页,共59页3、分析下表可知,正常血红蛋白(分析下表可知,正常血红蛋白(HbA)变成异常血红蛋白()变成异常血红蛋白(HbW),是),是由于对应的基因片段中碱基对发生了(由于对应的基因片段中碱基对发生了()RNA密码顺序1371381391401411421
14、43144145146147正常血红蛋白(HbA)ACC苏氨酸UCC丝氨酸AAA赖氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA终止异常血红蛋白(HbW)ACC苏氨酸UCA丝氨酸AAU天冬酰胺ACC苏氨酸GUU缬氨酸AAG赖氨酸CUG亮氨酸GAG谷氨酸CCU脯氨酸CGG精氨酸UAG终止 A、增添、增添 B、缺失、缺失 C、改变、改变 D、重组、重组B解析:解析:正常血红蛋白正常血红蛋白RNA密码顺序是:密码顺序是:ACC UCC AAA UAC CGU UAA,由于在,由于在138位点上的密码子位点上的密码子UCC 缺失缺失 了了C,这样后面的碱基,就以次向前移一位,于是从,这样后面的碱基,就以次向前移一
15、位,于是从138号开号开始,后面的密码子就全改变了。这是始,后面的密码子就全改变了。这是移码突变,移码突变,RNA缺失缺失1个碱基,导致作用部位个碱基,导致作用部位以后的密码子顺序和组成发生相应改变,终止码常会提前或者推迟。以后的密码子顺序和组成发生相应改变,终止码常会提前或者推迟。现在学习的是第24页,共59页v4(2008年高考广东卷)如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对,可能的后果是(多选)()vA没有蛋白质产物vB翻译为蛋白质时在缺失位置终止vC所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸v D翻译的蛋白质中,缺失部位以后的氨基酸序列发生变化现在学习的是第25页,共59页v【解析】题干中的“基因的
16、中部缺失”这一信息非常关键,根据这一信息可判断出基因会有蛋白质产物,但可能造成翻译在缺失位置终止或在缺失部位后的氨基酸序列、种类等发生变化。v【答案】BCD现在学习的是第26页,共59页v4基因突变对性状的影响v(1)改变性状v原因:突变间接引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,影响生物性状。v实例:镰刀型细胞贫血症。v(2)不改变性状,主要有下列几种情况:v一种氨基酸可以由多种密码子决定(密码的简并性),当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时,这种突变不会引起生物性状的改变。现在学习的是第27页,共59页v突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。v某些突变虽改变了蛋白质中
17、个别氨基酸的种类,但并不影响该蛋白质的功能。v不具遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状变异。现在学习的是第28页,共59页5、基因突变的原因v外因(诱发突变)1.物理因素:紫外线,X射线及其他辐射 例如:太空椒,皮肤癌等 2.化学因素:亚硝酸,碱基类似物等 3.生物因素:某些病毒 特别提醒:我们应该保护环境,远离这些因 素,养成良好的饮食,卫生习惯.v内因(自发突变)DNA复制时偶尔发生错误现在学习的是第29页,共59页6、基因突变的特点v普遍性 如:棉花棉花 正常枝正常枝短果枝短果枝 果蝇果蝇 红眼红眼白眼白眼 长翅长翅残翅残翅 家鸽家鸽 羽毛白色羽毛白色灰红色灰红色 人人 正常色觉正
18、常色觉色盲色盲 正常肤色正常肤色白化病白化病v随机性-个体发育的任何时期和部位个体发育的任何时期和部位 不定向性-产生一个以上的等位基因产生一个以上的等位基因v自然状态下,突变率很低-10-5_10-8现在学习的是第30页,共59页思考 基因突变对于该生物本身来说是有害还是有利?现在学习的是第31页,共59页7、基因突变的意义v产生新基因v生物变异的根本来源v生物进化的原始材料现在学习的是第32页,共59页8、基因突变的应用人工诱变育种v原理:运用运用物理因素物理因素或或化学因素化学因素提高突变率提高突变率,诱发基因突变诱发基因突变,获得优获得优良品种良品种.v实例:“黑农五号”大豆 高产青霉
19、菌株 太空椒 太空南瓜现在学习的是第33页,共59页“一母生九仔,连母十个样一母生九仔,连母十个样”,这种个体的差,这种个体的差异,主要是什么原因产生的异,主要是什么原因产生的?想一想想一想现在学习的是第34页,共59页二、基因重组二、基因重组1 1、概念、概念:在生物进行在生物进行有性生殖过程有性生殖过程中中,控制不同性状控制不同性状的基因的重新组合的基因的重新组合.2 2、类型、类型:基因的自由组合基因的自由组合:基因的互换基因的互换:非同源染色体上的非等位基因的非同源染色体上的非等位基因的自由组合自由组合四分体时期,同源染色体上的非姐妹染四分体时期,同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部
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