5.1基因突变和基因重组课件2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

第1节 基因突变和基因重组 第5章 基因突变及其他变异 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。 2. 如何看待基因突变所造成的结果？ 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。具体而言，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。 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。 1. 航天育种的生物学原理是什么？ 一、基因突变的实例 Part One 1. 实例1—镰状细胞贫血 正常红细胞 镰状红细胞 镰状细胞贫血（又称镰刀型细胞贫血症）是一种遗传病。1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和肌肉疼痛，经过检查发现， 他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状。后来人们把这种病称为镰状细胞贫血。 异常红细胞 （镰状细胞贫血） 正常红细胞 （两面凹圆盘状） 镰状细胞不灵活，不容易改变形状，许多穿过血管时会破裂，使人患溶血性贫血，通常只持续10到20天，而不是正常的90到120天。 镰状细胞也可能粘附在血管壁上，造成堵塞，从而减慢或停止血液流动。 正常 功能 原因？ 异常 形态 血红蛋白 结构 1. 实例1—镰状细胞贫血 镰状贫血的病因是什么？ G T C A G C C T G A C C T C T A G G A G G A A G 正常碱基序列片段（mRNA） 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 G T C A G C C T G A C C T C T T G G A G G A A G 异常碱基序列片段（mRNA） 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 血红蛋白分子的部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列 基因表达的过程 7 两面凹的圆饼状 G A G C T C G A G 谷氨酸 正常 G G C C G G 缬氨酸 T A U 异常 镰刀状 性状 基因 mRNA 氨基酸 直接原因 尝试分析镰状细胞贫血形成的原因 血红蛋白 根本原因 8 （1）镰状细胞贫血形成原因 ①直接原因：正常血红蛋白特定位置上的谷氨酸被缬氨酸取代，导致蛋白质结构异常。 ②根本原因：编码血红蛋白基因的碱基序列发生改变（碱基对的替换），使翻译出来的氨基酸发生改变。 1. 从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，下图是解释结肠癌发生的简化模型。 从基因角度分析，结肠癌发生的原因是相关基因（包括抑癌基因Ⅰ、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ）发生了突变。 正常结肠上皮细胞 癌 癌细胞转移 抑癌基因Ⅰ突变 原癌基因突变 抑癌基因Ⅲ突变 抑癌基因Ⅱ突变 2. 实例2—细胞的癌变 10 2. 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？ 结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，下图是解释结肠癌发生的简化模型。 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因。 正常结肠上皮细胞 癌 癌细胞转移 抑癌基因Ⅰ突变 原癌基因突变 抑癌基因Ⅲ突变 抑癌基因Ⅱ突变 2. 实例2—细胞的癌变 11 3. 癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？ 结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，下图是解释结肠癌发生的简化模型。 球形、增殖快、容易发生转移等。 正常结肠上皮细胞 癌 癌细胞转移 抑癌基因Ⅰ突变 原癌基因突变 抑癌基因Ⅲ突变 抑癌基因Ⅱ突变 2. 实例2—细胞的癌变 12 （1）细胞癌变的原因 表达的蛋白质能抑制细胞的生长和繁殖，或者促进细胞凋亡 抑癌基因 蛋白质活性减弱或失去活性 细胞癌变 表达的蛋白质是细胞正常的生长和繁殖所必须的 原癌基因 相应蛋白质活性过强 细胞癌变 正常表达 突变或过量表达 正常表达 突变 致癌因子 可能 可能 存在 人和动物细胞DNA 存在 （2）癌细胞的特点 ①能够无限增殖 “海拉细胞”来自名叫海拉的一位女宫颈癌患者。这位患者1951年已经离世，但当时从她身上取下的癌细胞却在实验室一代代地传了下来，至今还被用作研究癌症的材料。 海拉细胞荧光图像 14 正常的成纤维细胞 癌变后的成纤维细胞 ②形态结构发生显著变化 （2）癌细胞的特点 ③细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，易在体内分散和转移。 （2）癌细胞的特点 ①不死 ②变形 ③扩散 ①原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。 ②并不是一个基因发生突变就会引发细胞癌变，癌症是多个原癌基因与抑癌基因突变累积的结果。 ③正常细胞中的