课程内容

《基因突变和基因重组》（必修2）
考纲要求
（1）基因重组及其意义
（2）基因突变的特征和原因
（3)染色体结构变异和数目变异
（4）生物变异在育种上的应用
（5)转基因食品的安危
知识精讲
（一）变异的概念
1.变异的概念
生物的亲子代之间及同一亲代所生的各子代之间，均有或多或少的差异，这种差异就是变异。
提醒：变异强调亲子代之间或子代不同个体之间的差异，而遗传强调亲子代之间的相似性。
讨论：是不是环境因素引起的变异就一定不能遗传呢？
水、肥、阳光特别充足时，温度改变、激素处理等引起的变异一般是不可遗传变异，但射线、太空、化学诱变剂等处理引起的变异一般为可遗传变异。
生物可遗传变异的来源
（1）病毒的可遗传变异的来源--基因突变
（2）原核生物可遗传变异的来源--基因突变
（3)真核生物可遗传变异的来源
无性生殖时--基因突变和染色体变异
有性生殖时--基因突变、基因重组和染色体变异
从细胞分裂图看变异类型油如何呢？
2.可遗传变异与不可遗传变异的比较
遗传物质是否变化：前者遗传物质发生变化，后者不变
遗传情况：前者变异能在后代中再次出现，后者变异性状仅限于当代表现
应用价值：前者是育种的原始材料，能从中选育初符合人类需要的新类型或新品种；后者五育种价值，但在生产上可利用优良环境条件来影响性状的表现获取高产优质产品。
实验探究
探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法思路
1.若染色体变异，可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。
2.与原来类型在相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传变异，反之则为不可遗传变异。
3.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。
第1课时  基因突变和基因重组
考纲要求：
1.基因重组及其意义
2.基因突变的特征和原因
一、概念
基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的变化。
实例--碱基数目增减
二、基因突变对性状的影响
1）改变性状的原因
突变间接引起密码子的改变，最终表现为蛋白质功能改变，影响生物性状。
DNA分子中的碱基对发生变化→ mRNA分子中的碱基发生变化→ 相应氨基酸的改变→ 相应蛋白质的改变→ 相应性状的改变
2）不改变性状的可能原因：
（1）一个氨基酸有多个密码子，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；
（2）突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。
（3）一些DNA片段不携带遗传信息；
（4）一些蛋白质中的氨基酸种类改变，不一定影响其正常功能。
（5）生物的性状还受环境影响
随堂练习
若某基因原为303对碱基，现经过突破，成为300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（D）
Ａ　只相差一个氨基酸，其他顺序不变
B 长度相差一个氨基端，其他顺序不变
C 长度不变，但顺序改变
D A，B都有可能
三、基因突变发生的时期
基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期以及体细胞或生殖细胞周期的任何时期。
基因突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。
基因突变在什么时期最容易发生？为什么？
细胞分裂间期要发生DNA复制，当双链揭开螺旋，成为单链时，单链容易发生基因突变、
有丝分裂间期  体细胞中可以发生基因突变（一般不能传给后代）
减数第一次分裂间期 生殖细胞中也可以发生基因突变（可以通过受精作用直接传给后代）
四、基因突变发生类型
（1）显性突变：如a→ A，该突变一旦发生即可变现出相应性状。
（2）隐性突变：如A→ a，突变性状一旦在生物个体中变现出来，该性状即可稳定遗传
体细胞基因突变（一般不能传给后代）
生殖细胞基因突变（可以通过受精作用直接传给后代）
自我突破：
在没有人为因素的干预下，DNA在复制、转录、修复时也可能会因为偶然出现的碱基配对错误，碱基组成发生改变。
人工诱变：
任何细胞在一定的诱导因素下都有可能改变DNA的分子结构，只是DNA分子在解旋时较易突变而已。
五、基因突变的原因
内因：在没有人为因素的干预下，DNA在复制、转录、修复时也可能会因为偶然出现的碱基配对错误，碱基组成发生改变。
外因：任何细胞在一定的诱导因素下都有可能改变DNA的分子结构，只是DNA分子在解旋时较易突变而已。
物理因素：紫外线、X射线及其其他辐射
化学因素：亚硝酸、碱基类似物等
生物因素：病毒
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：可发生在生物个体发育的任何时期、任何细胞，细胞的不同DNA分子上，同一DNA分子的不同部位
③低频性：自然界突变率很低：10-5---10-8
④有害性：（打破对环境的适应性）多数有害，少数有利
⑤不定向性：一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因
基因突变的结果：产生它的等位基因
突变性状：
细菌： 无抗药性--抗药性
棉花    正常枝--短果枝
果蝇    红眼--白眼  长翅--残翅
家鸽：  羽毛白色--灰红色
人：    正常色觉--色盲     正常肤色----白化病
误区警示
1.DNA复制只发生在①过程中，②③过程不发生。
2.基因突变容易发生在具有DNA复制功能的细胞中（具有分裂能力的细胞），已高度分化的失去分裂能力的细胞因其不发生DNA复制，故不容易发生基因突变。
所以细胞发生基因突变的概率为：生殖细胞>体细胞，分裂旺盛的细胞>停止分裂的细胞。
3.诱变育种材料
只要能进行细胞分裂的材料都符合要求，如萌发的种子、小白鼠等；但不进行细胞分裂的材料不符合要求，如干种子、动物镜子等。
4.突变频率很低，但突变的基因数或个体数不一定少。
5.基因突变一定是可遗传变异，因为遗传物质改变了；但基因突变发生的新基因新性状不一定传递给后代，若发生在体细胞中，一般不会传递给子代，而发生在配子中可以。
七、基因突变的意义
由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是产生新基因的途径，生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始的材料。
基因重组
一、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。
实现：主要是通过有性生殖过程实现的
途径1：基因自由组合（减1后期）
途径2：交叉互换（四分体时期）
途径3：转基因（DNA重组技术）
对位训练
4.下列有关基因重组的说法，不正确的是（A）
A 基因重组是生物变异的根本来源
B 基因重组能够产生多种基因型
C 基因重组发生在有性生殖的过程中
D 非同源染色体上的非等位基因可以发生重组
二、基因突变和基因重组的区别
本质：前者基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现新性状；后者不同基因的重新组合，不产生新基因，产生新的基因型，使性状重组
发生时间：前者通常在分裂间期DNA复制时；后者减数分裂的四分体时期和减数第一次分裂后期
可能：前者可能性很小，后者非常普遍
联系：1.都属于可遗传的变异；2.都产生新的基因型；3.基因突变是基因重组的基础