高中生物——基因突变和基因重组

2017年12月08日 浏览:

一、基因突变

(一)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。

(二)诱变因素:

1. 物理因素:如紫外线、X射线及其他辐射,损伤细胞内的DNA。

2. 化学因素:如亚硝酸、碱基类似物能改变核酸的碱基。

3. 生物因素:某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。

(三)发生的时期:DNA分子复制时期,如有丝分裂间期、减数第一次分裂之前的间期。

(四)实例:镰刀型细胞贫血症:

1. 直接病因:血红蛋白多肽链上一个氨基酸被替换。

2. 根本原因:血红蛋白基因(DNA)上碱基对发生改变,由A—T变为T—A。

(五)特点:

1. 普遍性:在生物界中普遍存在。

2. 随机性:生物个体发育的任何时期。

3. 低频性:突变频率很低。

4. 不定向性:可以产生一个以上的等位基因。

5. 多害性:多数有害,少数有利,也有中性。

(六)意义:基因突变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。

二、基因突变概念要素整合图解

将基因突变的内涵、外延、原因、结果、特点、意义等概念要素整合如下:



三、基因突变对性状与子代的影响

(一)基因突变对性 状的影响:

1. 改变性状:

(1)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

(2)实例:镰刀型细胞贫血症。

2. 不改变性状,有下列四种情况:

(1)一种氨基酸可以由多种密码子决定,当突变后的DNA转录后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)体细胞中某基因发生改变,生殖细胞中不一定出现该基因。

(4)性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果,在某些环境条件下,改变了的基因可能并不会在性状上表现出来等。

(二)基因突变对子代的影响

1. 基因突变发生在有丝分裂过程中,一般不遗传,但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。

2. 如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。

四、基因重组

(一)概念: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。

(二)有性生殖(减数分裂)、重组DNA技术(基因工程)。

(三)发生时期和原因

时期

原因

减数第一次分裂 后期

随着非同源染色体的自由组合, 非等位基因 自由组合(图1)

减数第一次分裂 前期(四分体时期)

同源染色体上的 非等位基因 随非姐妹染色单体的交换而发生交换[(图2)


图1

图2

(四)意义:基因重组能够产生多样化的基因组合的子代。子代中就可能出现适应变化的环境的个体,从而在多变环境中繁衍下去。

五、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

变异实质

基因结构发生改变,产生新的基因

控制不同性状的基因重新组合

时间

主要在细胞分裂间期

减数第一次分裂四分体时期和后期

可能性

可能性小,突变频率低

普遍发生在有性生殖过程中,产生变异多

适用范围

所有生物都可发生,包括病毒,具有普遍性

只适用于真核生物的有性生殖

结果

产生新的基因

产生新的基因型

意义

是变异的根本来源,为生物进化提供最初的原始材料

是形成生物多样性的重要原因之一,加快了进化的速度

举例

镰刀型细胞贫血症

一母生九子,连母十个样


(二)根据细胞分裂图来确定变异类型


A

B

分裂类型

有丝分裂

减数分裂

变异类型

基因突变

基因突变或基因重组