5.1基因突变和基因重组课件2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

必修2/第5章 基因突变及其他变异/ 基因突变的原因是什么? 基因癌变的原因是什么? 基因突变和基因重组有哪些重要意义? 第1节 基因突变和基因重组 航天育种成果展 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。 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(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。 2.如何看待基因突变所造成的结果? 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。 实例1:镰状细胞贫血 一.基因突变的实例 易破裂,使人患溶血性贫血。 正常红细胞 镰状红细胞 实例1:镰状细胞贫血 分析研究发现,在组成血红蛋白分子的肽链上发生了氨基酸的替换。 原因: 正常碱基序列片段mRNA: 一.基因突变的实例 异常碱基序列片段mRNA: mRNA DNA 氨基酸 谷氨酸 正常 缬氨酸 异常 分析镰状细胞贫血形成的原因 图中谷氨酸发生了改变,变成了缬氨酸(直接原因)。 1.图5—2中氨基酸发生了什么变化? 2.研究发现,这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解,请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传?怎样遗传? T A U A 原因:编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变(根本原因)。 这种疾病能够遗传,是亲代通过生殖过程把基因传给子代的。 分析镰状细胞贫血形成的原因 3.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? 如果这个基因发生碱基的增添或缺失,氨基酸序列也会发生改变,所对应的性状也会发生改变。 1.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。 通常在有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期。 2.发生时间: 一.基因突变的实例 3.碱基对的三种改变方式对性状的影响: 碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 增添 缺失 由于密码子的简并性,只改变1个氨基酸可能不改变性状 不影响插入位置前的序列,影响插入位置后的序列 不影响缺失位置前的序列,影响缺失位置后的序列 小 大 大 ①突变可能发生在非基因片段上。 ②突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 ③基因突变若为隐性突变,如AA Aa,不会导致性状的改变。 ④改变蛋白质个别氨基酸,但蛋白质的功能不变(如同工酶)。 ⑤某些环境中,改变了的基因可能不会在性状上表现出来。 思考:基因突变一定会引起生物性状的改变吗? 不一定 一.基因突变的实例 4.基因突变改变性状的原因: 以上改变会引发蛋白质结构和功能改变,进而引发生物性状的改变。 使肽链中氨基酸种类改变。 基因突变可能引发肽链不能合成。 肽链延长(终止密码子延后出现)。 肽链缩短(终止密码子提前出现)。 思考:基因突变一定能够遗传给后代吗? 不一定 ②发生在体细胞:一般不遗传(但某些植物可通过无性生殖遗传给后代)。 ①发生在配子中:可遗传; 一.基因突变的实例 提示:发生在基因片段 9 实例2:细胞的癌变 结肠癌发生的原因 抑癌基因 突变 原癌基因突变 正常结肠上皮细胞 抑癌基因 突变 抑癌基因 突变 癌 癌细胞转移 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,请观察并回答问题。 讨论 1.从基因角度看,结肠癌发生的原因是什么? 原癌基因和抑癌基因发生基因突变。 一.基因突变的实例 10 结肠癌发生的原因 3.根据图示推测,癌细胞与正常细胞相比,具有哪些明显的特点? 2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗? 正常细胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因。 原癌基因: 抑癌基因: 表达的蛋白质是细胞的正常生长和增殖所必需的,相应蛋白质活性过强,可能引起细胞癌变。 表达的蛋白质抑制细胞的生长和增殖,或促进细胞凋亡;相应蛋白质活性减弱或失去活性,可能引起细胞癌变。 能够无限增殖; 形态结构发生显著变化; 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,容易在体内分散和转移。 11 一.基因突变的实例 在癌症发生的早期,患者往往不表现出任何症状,因而难以及时发现;而对于癌症晚期的患者,目前还缺少有效的治疗手段,因此,要避免癌症的发生,致癌因子是导致癌症的重要因素,在日常生活中应远离致癌因子,选择健康的生活方式,请思考致癌因子有哪些? 主要指辐射,如紫外线、X射线等。 如石棉、砷化物、亚硝胺、黄曲霉素等。 指的是能使细胞发生癌变的病毒。 物理致癌因子: 化学致癌因子: 生物致癌因子: 同工酶:催化相同反应,但分子结构不同的酶 12 物理因素: 化学因素