5.1 基因突变和基因重组-2023-2024学年高一生物同步课堂精优课件（人教版2019必修2）

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： 1、航天育种的生物学原理是什么？ 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，细胞分裂前进行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。 问题探讨 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。 阳光、 水肥充足 普通玉米生长过程 子粒饱满， 亩产增加 子粒小， 亩产低 太空育种 一母生多子，子子各不同 变异 生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。 基因型 + 不可遗传变异 可遗传变异 环 境 表现型 可遗传变异的三种来源: 基因突变 基因重组 染色体变异 是否所有变异都可遗传给下一代？ （遗传物质发生改变） （遗传物质未发生改变） （改变） （改变） （改变） 第5章 基因突变及其他变异 第1节 基因突变和基因重组 本节聚焦 1、基因突变的原因是什么？ 2、细胞癌变的原因是什么？ 3、基因突变和基因重组有哪些重要意义？ 自主探究 阅读P80-P84回答问题 1、镰状细胞贫血的表现和病因是什么？ 2、什么是基因突变，基因突变发生的时期，是否可遗传给下一代？ 3、细胞中与癌变有关的基因及功能是什么，癌细胞有哪些特征？ 4、基因突变的原因和特点是什么？ 5、基因突变的意义是什么？ 6、基因重组的概念、类型、意义是什么？ 一、基因突变的实例 1、什么是镰状细胞贫血，病因是什么？ 正常红细胞，功能正常 镰刀状红细胞 易破裂,使人患溶血性贫血 也叫镰刀型细胞贫血症，是一种常染色体隐性遗传病。正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂，使人换溶血性贫血，严重时会导致死亡。 Ⅰ、镰状细胞贫血： 一、基因突变的实例 直接病因： 血红蛋白中谷氨酸被缬氨酸取代。 为什么患者血红蛋白的氨基酸会被取代呢？结合基因表达的过程进行分析其根本原因？ 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。请查密码子表，对比找出谷氨酸转变成缬氨酸时密码子发生的变化，并推导出基因的变化。 DNA mRNA 氨基酸 蛋白质 转录 翻译 Ⅰ、镰状细胞贫血： 蛋白质正常 蛋白质异常 有一定氨基酸顺序的蛋白质 谷氨酸 翻译 mRNA A A T U 血红蛋白基因 转录 模板链 基因中碱基对替换 一、基因突变的实例 缬氨酸 谷氨酸的密码子 GAA、GAG 缬氨酸的密码子 GUU、GUC、GUA、GUG 密码子GAG→GUG 根本病因： 编码血红蛋白的基因的碱基对发生替换。 一、基因突变的实例 基因突变是指由于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。 ┯┯┯┯ ＡＴＧＣ ＴＡＣＧ ┷┷┷┷ ┯┯┯┯┯ ＡＴＡＧＣ ＴＡＴＣＧ ┷┷┷┷┷ ┯┯┯ ＡＧＣ ＴＣＧ ┷┷┷ ┯┯┯┯ ＡＣＧＣ ＴＧＣＧ ┷┷┷┷ 增添 替换 缺失 正常DNA 2、什么是基因突变，基因突变发生的时期，是否可遗传给下一代？ 当DNA碱基替换时，由于密码子的简并性，蛋白质中的氨基酸可能发生变化，也可能不发生变化，不一定引起蛋白质结构的改变。 1）替换 思考：基因突变一定会引起性状改变吗？ 10 ···A U C C G C ··· ···T A G G C G ··· ···A U A C C G C·· mRNA 碱基对增添 异亮氨酸 脯氨酸 DNA ···A T C C G C ··· 正常 异亮氨酸 精氨酸 氨基酸 2）增添 ···A T A C C G C ··· ···T A T G G C G ··· 当发生增添时，除肽链长度发生改变外，插入点以后的氨基酸一般都会发生变化。 mRNA DNA 氨基酸 ··· A U C C G C A··· 异亮氨酸 精氨酸 苏氨酸 丙氨酸 碱基对缺失 3）缺失 正常 ··· A T C C G C A··· ··· T A G G C G T ··· ··· A 　C C G C A ··