5.1 基因突变和基因重组（第一课时）-【学霸培优】2022-2023学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修2）

§5-1 基因突变和基因重组（第一课时） 基因突变及其他变异 航天育种的生物学原理是什么？ 1.问题探讨 　　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，我们已在水稻、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 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。 在太空的特殊环境中，细胞分裂进行DNA复制时，由于受到高辐射或微重力（或无重力）的影响，配对的碱基容易出现差错而发生基因突变。 航天育种成果展 2 如何看待基因突变所造成的结果？ 1.问题探讨 　　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，我们已在水稻、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 基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接表现在性状上，改变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无益。 航天育种成果展 3 2.基因突变——镰刀型细胞贫血症 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症） 症状：是一种遗传病，红细胞由中央微凹的圆饼状变成了弯曲的镰刀状，这样的红细胞易破裂、使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。 4 2.基因突变——镰刀型细胞贫血症 5 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 异常血红蛋白部分氨基酸序列 思考1：正常血红蛋白和异常血红蛋白中的部分氨基酸序列发生了什么变化？ 正常血红蛋白部分氨基酸序列 血红蛋白分子的部分氨基酸序列 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 红细胞的主要成分是血红蛋白，对患者红细胞中血红蛋白分子的分析发现： 谷氨酸→缬氨酸 思考 Thinking 2.基因突变——镰刀型细胞贫血症 6 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 异常血红蛋白部分氨基酸序列 正常血红蛋白部分氨基酸序列 血红蛋白分子的部分氨基酸序列 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 红细胞的主要成分是血红蛋白，对患者红细胞中血红蛋白分子的分析发现： mRNA中的一个密码子不同 编码正常血红蛋白和异常血红蛋白的基因中发生了变化 思考2：编码正常血红蛋白和异常血红蛋白中的部分碱基序列发生了什么变化？ 思考 Thinking 2.基因突变——镰刀型细胞贫血症 7 第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸 (原核起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 21种氨基酸的密码子表 缬氨酸的密码子 GUA、GUC、 GUA、GUG 谷氨酸的密码子 GAA、GAG 　GAA→GUA 或GAG→GUG 2.基因突变——镰刀型细胞贫血症 8 G A G G U G C C T A G G C C A G G T DNA mRNA 谷氨酸 缬氨酸 氨基酸 蛋白质 缬氨酸的密码子 GUA、GUC、 GUA、GUG 谷氨酸的密码子 GAA、GAG 　GAA→GUA 或GAG→GUG 2.基因突变——镰刀型细胞贫血症 9 思考3：若编码蛋白质的基因的碱基发生替换，一定会引起氨基酸的种类发生改变吗？为什么？ 思考 Thinking 2.基因突变 不一定， ①如果是内含子部位发生突变，不影响蛋白质的序列； ②因为密码子存在简并性，碱基突变不一定改变氨基酸种类。 10 思考4：除上述情况外，编码蛋白质的基因的碱基发生替换，还会引起哪些后果？ 思考 Thinking 2.基因突变 11 一个碱基对的替换 转录后mRNA中密码子编码的氨基酸发生改变 转录后mRNA中密码子编码的氨基酸不发生改变（简并） 转录后mRNA中终