5.1基因突变和基因重组 ppt课件（0002）(3)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、问题探讨 我国早在我国早在19871987年就利用返回式卫星进行航天育种研究年就利用返回式卫星进行航天育种研究:将作物种子带入将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。讨论1：航天育种的生物学原理是什么?通过太空高辐射、微重力通过太空高辐射、微重力(或无重

2、力或无重力)的特殊环境提高作物基因突变的频率的特殊环境提高作物基因突变的频率,从而从而筛选出人们需要的品种。筛选出人们需要的品种。基因突变基因突变的实例镰状细胞贫血1.红细胞层面：中央微凹圆饼状弯曲镰刀状正常人镰状细胞贫血症患者这种病的病因是什么呢?镰状细胞贫血是一种遗传病，患者的红细胞是弯曲的镰刀状，易破裂，使人患溶血性贫血。镰状细胞贫血2.血红蛋白层面：在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了_。氨基酸的替换3.mRNA层面:血红蛋白分子的肽链对应的mRNA中发生_。碱基替换正常血红蛋白分子：异常血红蛋白分子：基因突变的实例基因突变的实例镰状细胞贫血4.DNA(基因)层面：DNA氨基酸血红蛋白红

3、细胞谷氨酸缬氨酸正常异常mRNA 右图是镰状细胞贫血病因的图解，请完成图解。镰状细胞贫血4.DNA(基因)层面：碱基发生了替换DNA氨基酸血红蛋白红细胞谷氨酸缬氨酸正常异常mRNA基因突变的实例总结：镰状细胞贫血症的发病原因DNA氨基酸血红蛋白红细胞谷氨酸缬氨酸正常异常mRNA根本原因：直接原因：基因中碱基发生替换蛋白质中氨基酸发生替换思考：基因的碱基对发生了替换，氨基酸序列和性状一定会发生改变吗？思考：碱基的替换对生物性状影响的大小？DNAA U C C G C A U U C G C 异亮氨酸 精氨酸异亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常 T A A G C

4、 G A T T C G C 碱基替换精氨酸 思考：如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变?所对应的性状呢?基因突变的概念DNA分子中发生碱基的_、_或_，而引起的基因_的改变，叫作基因突变。替换增添缺失碱基序列替换增添缺失思考：碱基对的增添对生物性状影响的大小？DNAA U C C G C A U A U C G C 异亮氨酸 精氨酸异亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常 T A T A G C G A T A T C G C 碱基增添脯氨酸思考：碱基对的缺失对生物性状影响的大小？DNAA U C C G C A U C G C 异亮氨酸 精

5、氨酸异亮氨酸mRNA A T C C G C T A G G C G 正常 T A G C G A T C G C 碱基缺失思考讨论基因突变一定会传给后代吗？基因突变发生在配子中发生在体细胞中将遵循遗传规律传递给后代一般不能遗传有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。基因突变的原因是什么？如:皮肤癌不可遗传给后代基因突变可以发生在发育的任何时期，通常发生在DNA复制时期，即细胞分裂间期基因突变的原因如某些病毒的遗传物质等物理因素:如紫外线、X射线等化学因素:如亚硝酸盐、碱基类似物等生物因素:(1)外因（提高突变率）(2)内因:DNA复制偶尔发生错误等1.普遍性自

6、然界中诱发基因突变的因素很多，而且基因突变也会自发产生，因此，基因突变在生物界是普遍存在的。在自然状态下，基因突变的频率是很低的。据估计，在高等生物中，105108个生殖细胞中，才会有1个生殖细胞发生基因突变。2.低频率性基因突变的特点基因突变的特点一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。由于DNA碱基组成的改变是随机的、不定向的,因此，基因突变具有随机性和不定向性。3.随机性基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;可以发生在细胞内不同的DNA分子上，以及同一个DNA分子的不同部位。4.不定向性基因突变易发生的时期：一般是细胞分裂前的间期，DNA复制过程中基因突变的结果AAaA产

7、生了等位基因（即产生新基因），但不一定会导致生物性状改变（1）真核细胞：（2）原核细胞和病毒：遗传物质结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此基因突变产生的是一个新基因基因突变不一定改变生物体的性状（1）隐性突变，AAAa（3）发生在基因的非编码序列，如非编码区和内含子部分基因非基因非基因（2）密码子的简并性非编码区非编码区编码区内含子：不能编码蛋白质外显子：能编码蛋白质基因突变的意义形成新性状基因突变生物变异的根本来源产生新基因生物进化的原始材料对生物体来说，基因突变有的是有害的，有的是有利的，还有的是中性的。(等位基因的来源）是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源

8、，生物进化的原始材料。诱发突变的应用 诱变育种利用物理因素(如紫外线、X射线等)或化学因素(如亚硝酸盐等)处理生物，使生物发生基因突变，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。例如：用辐射方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种。辐射种植收获筛选油多黄豆课堂训练1.关于镰刀型细胞贫血症的叙述，下列错误的是()A镰刀型细胞贫血症是一种遗传病B镰刀型细胞贫血症患者的红细胞容易破裂C镰刀型细胞贫血症形成的根本原因属于变异中的基因突变D该病是由于正常血红蛋白上的缬氨酸被谷氨酸替代造成的 D2.原核生物中某一基因的起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况，有可能对其编码的蛋白质结构影

9、响最小()A.替换1个碱基对 B.增加1个碱基对C.缺失3个碱基对 D.缺失4个碱基对 D课堂训练细胞的癌变思考讨论：结肠癌发生的原因正常结肠上皮细胞原癌基因突变抑癌基因突变癌癌细胞转移抑癌基因I突变抑癌基因II突变从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？原癌基因、抑癌基因突变健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？原癌基因抑癌基因细胞的正常的生长和增殖抑制细胞的增殖，促进凋亡原癌基因抑癌基因细胞增殖失控无限增殖细胞癌变细胞的癌变细胞癌变后有哪些特征？（3 3）细胞膜上的糖蛋白等物质减少，）细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞细胞之间的黏着性显著降低，之间的黏着性显著降低，容易容易在体内分散和转移。

10、在体内分散和转移。（1 1）能够无限增殖。）能够无限增殖。（2 2）形态结构发生显著变化。）形态结构发生显著变化。正常的成纤维细胞正常的成纤维细胞癌变后的成纤维细胞癌变后的成纤维细胞细胞的癌变与社会的联系2018年国家癌症中心统计数据显示，我国肺癌发病人数为78.1万人，男性发病率为女性的二倍，这与男性有较高吸烟率有关。烟草的烟雾中含有的多种成分如多环芳烃等具有致癌作用。黄曲霉素被认为是肝癌的重要诱因。发霉的食物中有较多黄曲霉素。长期食用腌制食品如咸菜、腊肉、酸菜等，其中含有的亚硝酸盐可能导致食道癌和胃癌。与社会的联系癌变的原因致癌因子细胞癌变原癌基因被激活抑癌基因被抑制外因内因生活中的致癌因

11、子物理致癌因子化学致癌因子生物致癌因子紫外线、X射线等亚硝酸盐、多环芳烃等人乳头瘤病毒、HIV等（1）不要买不新鲜或腐烂的蔬菜和水果。（2）咸菜、咸肉等食物中含有致癌物质亚硝酸盐，应少吃。（3）做米饭、煮粥之前要把米淘洗干净，以减少霉变对身体的损害。（4）熏烤的鱼、肉、香肠等食物中含有致癌物质，应少吃。（5）多吃富含纤维素的食物，如芹菜、韭菜、鲜枣、红薯等。（6）炒菜时油不要放得太多。研究表明，乳腺癌、大肠癌、卵巢癌 的发生都与脂肪过量摄取有关。与社会的联系健康的生活方式二、基因重组2.基因重组类型(1)自由组合型a.时间：减数分裂后期b.位于非同源染色体上的 非等位基因自由组合1.概念指在生

12、物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因(非等位基因)的重新组合。二、基因重组2.基因重组类型(2)互换型a.时间：减数分裂前期b.位于同源染色体上的等位基因互换，导致染色单体上的非等位基因重组。(3)转基因（DNA重组技术）二、基因重组3.基因重组的意义（1）基因重组是生物变异的主要来源（3）基因重组为生物进化提供了原材料（2）基因重组是形成生物多样性的重要原因有性生殖亲本多样化配子多样化个体受精卵不同环境减数分裂受精作用发育适应我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。与社会的联系例如:将透明鳞和正

13、常鳞的金鱼杂交，得到了五花鱼;将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼。正是因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富了人们的生活。项目项目基因突变基因突变基因重组基因重组本质发生时间及原因可能性意义联系基因碱基序列发生改变基因碱基序列发生改变，产生了，产生了新基因，出现了新的性状。新基因，出现了新的性状。控制不同性状的基因重新组合控制不同性状的基因重新组合，产生新的基因型和表现型。产生新的基因型和表现型。生物变异的根本来源，是生物进生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。化的原材料。生物变异的来源之一，是形成生生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要

14、原因物多样性的重要原因.细胞分裂间期细胞分裂间期DNADNA分子复制时，由分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。起的碱基对的替换、增添或缺失。在有性生殖过程中在有性生殖过程中,减数第一次分减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组裂后期，非同源染色体的自由组合。四分体时期的交叉互换。合。四分体时期的交叉互换。可能性小，突变频率低可能性小，突变频率低普遍发生在有性生殖过程中普遍发生在有性生殖过程中都使生物产生可遗传变异；都使生物产生可遗传变异；在长期进化过程中，基因突变为基因在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递；种形式传递；两者均产生新的基因型，可能产生新的表型两者均产生新的基因型，可能产生新的表型比较与小结