5.1 基因突变和基因重组（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高一生物同步备课系列 （人教版2019必修2）

第1节 基因突变和基因重组 第五章 人教版 高一年级 基因突变的实例 01 基因突变的原因和意义 02 03 基因重组 CONTENTS 目录 我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研究: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。 讨论：航天育种的生物学原理是什么? 通过太空高辐射、微重力(或无重力)的特殊环境提高作物基因突变的频率,从而筛选出人们需要的品种。 新课导入 生物的变异 变异 是指亲、子代间或子代之间存在性状差异的现象。 可遗传的变异 变异 不可遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 4 基因突变的实例 PART 01 镰刀型细胞贫血病 1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细胞不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。 镰状细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。 这种病的病因是什么呢？ 6 DNA mRNA 氨基酸 → 蛋白质 → 红细胞 → 临床表现 转录 翻译 镰刀型细胞贫血症病因分析 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 正常 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 异常 直接原因 发生了氨基酸的替换（血红蛋白空间结构改变） 根本原因是什么？ 7 T A A 根本原因:基因突变 直接原因:蛋白质结构改变 U 这种变化可否遗传?如何遗传？ 可以遗传 亲代通过生殖过程把基因传给子代 8 概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。 基因突变 基因A 基因B 非基因片段 9 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？ 思考•讨论 如:皮肤癌不可遗传给后代 10 基因突变的原因和意义 PART 02 基因突变的原因 【资料1】二战时，美国在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，导致以后大量畸形胎儿出生，畸形生物出现。 【资料2】苏丹红的致癌原理：苏丹红进入人体后，在过氧化物酶的作用下形成苯和萘环羟基衍生物，进一步生成自由基，自由基可以与DNA、RNA等结合，从而产生致癌作用。 【资料3】乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝细胞的基因，使肝细胞发生变异。肝脏炎症的不断刺激，使肝细胞进一步变异，肝细胞不凋亡，而且不断地再生，就形成了肿瘤。 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 12 1.普遍性 自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，105~108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 13 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 14 基因突变的结果 A A a A 产生了等位基因（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，AA→Aa （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，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