Bài giảng môn Sinh học Khối 12 - Bài 4: Đột biến gen

BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENNội dungBÀI 4: ĐỘT BIẾN GENKhái niệm và các dạng đột biến genNguyên nhân và cơ chế phát sinh đột biến genHậu quả và ý nghĩa của đột biến genThay thếA T G A A T T T TT A X T T A A A AIIATThêm vàoA T G T A A G T T TT A X A T T X A A AIVA T G A G T T TT A X T X A A AIIIATMất điA U G A A G U U UmARNGen ban đầuA T G A A G T T TT A X T T X A A AI21- Met – Lys – Phe pôlipeptitA U G A A U U U UA U G U A A G U U UA U G A G U U U- Met – Kết thúc- Met – Ser- Met – Asn – Phe BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệmKhái niệm Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen ĐB điểm: là dạng ĐB chỉ liên quan đến 1 cặp Nu Những cá thể mang gen ĐB đã biểu hiện ra kiểu hình được gọi là thể ĐB.Hươu sáu chânNgười bạch tạngRùa hai đầuBÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệmTần số đột biến gen: b) Đặc điểm Đột biến gen dẫn đến thấy đổi trình tự nuclêôtit nên mỗi lần biến đổi về cấu trúc lại tạo ra một alen mới khác biệt với alen ban đầu.BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệmTác nhânĐột biến genTác nhân vật líBÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệmTác nhânĐột biến genTác nhân hóa họcBÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệmTác nhânĐột biến genTác nhân sinh họcBÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệmĐột biến genĐối tượngĐột biến gen có thể xảy ra ở tế bào sinh dưỡng( tế bào xôma) và tế bào sinh dục. BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệm2. Các dạng đột biến genCác dạng đột biến genMất hay thêm 1 cặp NuThay thế 1 cặp NuThay thếA T G A A T T T TT A X T T A A A AIIATThêm vàoA T G T A A G T T TT A X A T T X A A AIVA T G A G T T TT A X T X A A AIIIATMất điA U G A A G U U UmARNGen ban đầuA T G A A G T T TT A X T T X A A AI21- Met – Lys – Phe pôlipeptitA U G A A U U U UA U G U A A G U U UA U G A G U U U- Met – Kết thúc- Met – Ser- Met – Asn – Phe BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.1. Khái niệm2. Các dạng đột biến genDạng ĐB điểmKhái niệmHậu quảThay thế một cặp NuLà dạng đột biến mà 1 cặp nu trên AND được thay thế bằng 1 cặp nu khác Có thể làm thay đổi một axit amin tại vị trí bị đột biến -> Phân tử prôtêin bị thay đổi chức năng.Thêm hay mất một cặp NuLà dạng đột biến mà trên AND mất hay thêm 1 cặp A-T hoặc 1 cặp G-XLàm thay đổi trình tự nuclêôtit từ vị trí đột biến tới cuối gen -> Thay đổi trình tự axit amin -> Thay đổi chức năng của prôtêin.BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.2. Các dạng đột biến gen1) Nếu mất một cặp nu xảy ra trong bộ 3 ngay sau bộ 3 mở đầu thì sao? Mất một cặp nu ngay sau bộ 3 mở đầu thì hậu quả càng nặng.Chú ý: Vị trí đột biến mất hay thêm 1 cặp nu càng gần bộ 3 mở đầu thì hậu quả càng nghiêm trọng và ngược lại BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENI. KHÁI NIỆM VÀ CÁC DẠNG ĐỘT BIẾN.2. Các dạng đột biến gen 2) Trong 2 dạng: đột biến thay thế và đột biến thêm, mất một cặp nuclêôtit, dạng nào gây hậu quả lớn hơn? Vì sao? Trong 2 dạng trên , đột biến mất hay thêm 1 cặp nu gây hậu quả nghiêm trọng hơn. Vì đột biến mất hay thêm 1 cặp nu sẽ làm thay đổi trình tự nuclêôtit từ vị trí bị đột biến tới cuối gen, còn thay thế 1 cặp nu chỉ có thể làm thay đổi 1 axit amin tại vị trí bị đột biến. BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENII. NGUYÊN NHÂN VÀ CƠ CHẾ PHÁT SINH ĐBGNguyên nhânNguyên nhân đột biến genBên ngoàiBên trongVật lí ( tia phóng xạ, tia tử ngoại, nhiệt, )Hóa học( các hóa chất 5BU, Acrydin, MES, )Sinh học( một số virut, )Rối loạn sinh lí, sinh hóa trong tế bào.BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENNguyên nhân2. Cơ chế phát sinh đột biến gena) Do cấu trúc của bazơnitơ II. NGUYÊN NHÂN VÀ CƠ CHẾ PHÁT SINH ĐBG - Đột biến điểm thường xảy ra trên 1 mạch dưới dạng tiền đột biến. Dưới tác dụng của enzim sửa sai, nó có thể trở về dạng ban đầu hoặc tạo thành đột biến qua các lần nhân đôi tiếp theo.Sơ đồ: Gen → tiền đột biến gen → đột biến gen- Các bazơ nitơ dạng hiếm có vị trí liên kết hiđrô bị thay đổi làm cho chúng kết cặp không đúng trong quá trình nhân đôi( kết cặp không hợp đôi) dẫn đến phát sinh đột biến gen.G*TATG*XDo kết cặp không hợp đôi trong nhân đôi ADNNhân đôiNhân đôiVí dụ, guanin dạng hiếm (G*) kết cặp với timin trong quá trình nhân đôi, tạo nên đột biến G-X -> A-TG*XGXHoặc thay thế cặp A - T = G –X cũng xảy ra tương tự=> ĐBG chỉ xảy ra qua ít nhất 2 lần nhân đôi của ADNBÀI 4: ĐỘT BIẾN GENNguyên nhân2. Cơ chế phát sinh đột biến genII. NGUYÊN NHÂN VÀ CƠ CHẾ PHÁT SINH ĐBGb) Tác động của các tác nhân gây đột biếnTác động của các tác nhân vật lí: tia tử ngoại (UV) có thể làm cho hai bazơ timin trên cùng một mạch AND liên kết với nhau dẫn đến phát sinh đột biến gen mất 1 cặp Nu.ATGXDo tác động của 5BUA5BUG5BUNhân đôiNhân đôiNhân đôiNhân đôi- Tác nhân hóa học: 5-brôm uraxin (5BU) là chất đồng đẳng của timin thay thế A-T bằng G-X.ATTrong qua trình nhân đôi, tác nhân hóa học Acrydin gây ĐB thêm hoặc mất 1 cặp Nu + Nếu Acrydin chèn vào mạch khuôn -> ĐB thêm 1 cặp nu + Nếu Acrydin chèn vào mạch mới -> ĐB mất 1 cặp Nu.Tác nhân EMS ( Etyl metin sunfomat) là đồng đẳng của A và G -> ĐB thay thế G – X bằng A –T.=> ĐBG phát sinh trong quá trình nhân đôi.BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENNguyên nhân2. Cơ chế phát sinh đột biến genII. NGUYÊN NHÂN VÀ CƠ CHẾ PHÁT SINH ĐBGb) Tác động của các tác nhân gây đột biến- Tác nhân sinh học: Dưới tác động của một số virut cũng gây nên đột biến gen VD: virut viêm gan B, virut hecpet, HPV BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENIII. HẬU QUẢ VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỘT BIẾN GEN1. Hậu quả của đột biến genHậu quảĐột biến gen đa số là có hại, một số ít có lợi hay là trung tính.Xét ở mức độ phân tử đa số ĐB thường trung tínhHậu quả đột biến gen phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tổ hợp gen.Đa số đột biến gen là lặn, chỉ biểu hiện ở trạng thái đồng hợp.BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENIII. HẬU QUẢ VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỘT BIẾN GEN1. Hậu quả của đột biến gen1)Tại sao nhiều đột biến điểm lại hầu như vô hại đối với thể đột biến? Bởi vì đột biến điểm chỉ liên quan tới một cặp nuclêôtit nên hậu quả phổ biến của đột biến điểm thường vô hại.2) Tại sao đột biến gen thường có hại cho bản thân sinh vật?Đột biến gen thường có hại cho bản thân sinh vật vì chúng phá vỡ sự thống nhất hài hòa trong kiểu gen và gây ra những rối loạn trong quá trình tổng hợp prôtêin.BÀI 4: ĐỘT BIẾN GENIII. HẬU QUẢ VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỘT BIẾN GEN2. Vai trò và ý nghĩa của đột biến gena. Đối với tiến hoá– Đột biến gen làm xuất hiện các alen mới tạo ra biến dị di truyền phong phú cung cấp nguồn nguyên liệu cho tiến hoá.b. Đối với thực tiễn– Cung cấp nguồn nguyên liệu cho quá trình tạo giống cũng như trong nghiên cứu di truyền.* CHÚ Ý: SỰ BIỂU HIỆN CỦA ĐBGCăn cứ vào nhóm tế bào có thể xảy ra ĐB có thể chia ĐB thành: a. ĐB giao tử: xảy ra trong quá trình giảm phân hình thành giao tử -> ĐB giao tử -> ĐB đi vào hợp tử: + Nếu là ĐB trội -> biểu hiện ngay trên cơ thể mang ĐB + Nếu là ĐB lặn -> tồn tại trong hợp tử ở trạng thái dị hợp -> ko được biểu giện ở thế hệ đầu tiên -> qua giảm phân, gen lặn ĐB phát tán trong quần thể -> khi nào hình thành tổ hợp đồng hợp tử lặn thì ĐB biểu hiện ra.b. ĐB tiền phôi. Xảy ra trong nguyên phân ở giai đoạn phôi có từ 2 đến 8 tế bào -> có thể tồn tại tiềm ẩn trong cơ thể và di truyền lại cho thế hệ sau = sinh sản hữu tính.c. ĐB xôma. Xảy ra trong nguyên phân ở tế bào sinh dưỡng -> nhân lên trong mô:+ Nếu là ĐB trội -> Biểu hiện ở 1 phần cơ thể ( thể khảm)+ Nếu là ĐB lặn -> không biểu hiện và sẽ mất đi khi cá thể chết.-> ĐB xôma chỉ di truyền bằng con đường sinh sản hữu tính, ko di truyền qua sinh sản vô tín.=> KL: ĐBG cần một số điều kiện mới biểu hiện ra kiểu hình.2. Căn cứ vào sự thay đổi sản phẩm của gen đột biến, ĐBG có thể được chia thành: a. ĐB đồng nghĩa: Bộ 3 mã di truyền bị biến đổi thành bộ ab mới nhưng cùng mã hóa 1 loại aa. b. ĐB sai nghĩa: Bộ 3 mã di truyền bị biến đổi thành bộ ba mới mã hóa aa khác. c. ĐB vô nghĩa: Bộ 3 mã di truyền bị biến đổi thành bộ ba kết thúc. d. ĐB dịch khung: ĐB làm khung đọc mã bị thay đổi từ vị trí đột biến về sau (ĐB mất, thêm cặp Nu).Bài 1: Gen A có 1200 cặp nu và 2800 liên kết hidro. Gen A bị đột biến mất một cặp A-T trở thành alen a. Hãy xác định:a, Số nu mỗi loại của gen A.b, Số nu mỗi loại của alen a.Bài 2: Gen B có chiều dài 5100 Ăngtron và có 3400 liên kết H. Gen B bị đột biến điểm làm giảm 3 LKH trở thành alen b. Hãy xác định:A, Loại đột biến đã làm cho B trở thành bB, Số Nu mỗi loại của gen BC, Số Nu mỗi loại của alen b. ĐA:A, ĐB mất 1 cặp A-TB, A = T= 1100 G = X = 400C, A = T = 1100 G = X = 399GHI NHỚ:Trong trường hợp ĐB điểm, dựa vào sự thay đổi liên kết H sẽ biết được loại đột biến xảy ra. - Nếu tăng 3 LKH -> thêm 1 cặp A - T - Nếu tăng 2 LKH -> thêm 1 cặp A – T - Nếu tăng 1 LKH -> thay thế 1 cặp A-T bằng 1 cặp G –X - Nếu giảm 3 LKH -> mất 1 cặp G – X - Nếu giảm 2 LKH -> mất 1 cặp A –T - Nếu giảm 1 LKH -> thay thế cặp G- X bằng cặp A- TBài 3: Gen D có tổng số 110 chu kì xoắn và trên mạch 1 của gen D có tỉ lệ A:T:G:X = 1:2:3:5. Gen D bị ĐB điểm làm giảm 2 LKH trở thành alen d. Hãy xác định:a, Tổng số nu của gen Db, Số nu mỗi loại trên mạch 1 của gen Dc, Số Nu mỗi loại của gen Dd, Số Nu mỗi loại của alen dĐA:a, N = 2200b, A1 = 100 G1 = 300 T1 = 200 X1 = 500c, A=T = 300; G = X = 800d, ĐB mất 1 cặp A –T => A = T = 299 G = X = 800Câu 4: Gen A có 300G, 600A, gen tiến hành nhân đôi 3 lần. Giả sử khi bắt đầu bước vào quá trình nhân đôi có một bazo X của gen trở thành dạng hiếm (X*). Hãy xác định:a, Số Nu mỗi loại của gen ĐB.b, Kết thúc quá trình nhân đôi có tối đa bao nhiêu gen ĐBĐA: a, X* dạng hiếm gây thay thế gặp A-T bằng cặp G-XA = T = 600 + 1 = 601 G = X = 300 – 1 = 299b, Tối đa bnhiu gen ĐB = 2>3/2 – 1 = 3 Bài 5: Gen B có 600A, 500G. Gen tiến hành nhân đôi 4 lần. Giả sử ở lần nhân đôi thứ 1 có 1 phân tử 5BU liên kết với A của mạch khuôn mẫu. Hãy xác định:\a, Số nu mỗi loại của gen ĐBb, Kết thúc quá trình nhân đôi sẽ có tối đa bao nhiêu gen Đb?ĐA: a, A=T = 599 G = X = 501b, = 24/4- 1 = 3Bài 6: Gen E có tổng số 3900 LKH và có chiều dài 510nm. Gen E bị ĐB thêm 1 cặp Nu ở vị trí giữa gen thành alen e. Hãy xác định:a, Số nu mỗi loại cảu gen Eb, Số Nu mỗi loại của alen ec, giải thích vì sao ĐB thêm 1 cặp Nu ở vị trí giữ gen lại làm thay đổi toàn bộ các bộ ba từ vị trí đột biến cho đến cuối gen.ĐA:a, A=T = 600 G = X = 900b, ĐB thêm 1 cặp nu Nếu thêm cặpA-T => A= T = 601 G = X = 900Nếu thêm cặp G- X => A = T = 600 G = X = 901