5.1 基因突变和基因重组-2023-2024学年高一下册生物同步教材解读（人教版2019必修2）

第5章 基因突变及其他变异 5.1 基因突变和基因重组 课标导航 1.认同由基因突变和基因重组引起的变异是可以遗传的。 2. 概述碱基的替换、增添或缺失会引发基因中碱基序列的改变。 3. 阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果。 4. 描述细胞在某些化学物质、 射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。 5.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异。 问题导入 由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的吗？ 1.概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变。 2.阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命后果。 3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。 4.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异。 知识点拨 知识点01 变异 变异原因的探究； 表现型＝基因型＋环境条件，所以某生物的变异原因应从外因和内因两个方面加以分析。如果是因为遗传物质(或基因)的改变引起的，此变异可在其自交后代或与其他杂交的后代中再次出现(即可遗传)。如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代。 所以，可以用自交或杂交的方法确定变异的原因，或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。 知识点02 基因突变 1.概念：DNA分子中发生碱基对的增添、替换、缺失，而引起基因结构的改变。 2.实例： （1）镰状细胞贫血：基因突变可以是在DNA分子水平上的改变，导致性状的改变。 （2）细胞的癌变：基因突变又可以是在基因水平上的改变，导致性状的改变。 ①癌细胞的特点：无限增殖；形态结构发生显著变化；细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞之间黏着性显著降低，容易在体内分散和转移等。 ②癌的发生是多个基因突变累积的结果 ③原癌基因：存在于正常细胞中，可调节细胞周期，能控制细胞分裂和细胞生长，维持正常的细胞功能。原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的。正常情况下，存在于基因组中的原癌基因处于低表达或不表达状态，并发挥重要的生理功能。一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质激性增强，就可能引起癌变。 ④抑癌基因是阻止细胞不正常增殖。抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡。一旦突变导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。 3.基因突变的本质是： 基因结构改变，产生了新基因和新性状，产生了新的基因型和表现型。通常会引起生物性状的改变。 4.发生基因突变的原因： 5.基因突变的特点： （1）普遍性 （2）随机性 A、可发生于生物体的任何细胞和生物个体发育的任何时期。 B、可发生在不同的DNA上或同一DNA不同部位。 C、常常发生在细胞分裂间期DNA复制时。 D、在个体发育过程中，基因突变发生时期越迟，生物体表现突变的部分越少；如：花芽和叶芽 E、突变发生在生殖细胞，可能通过受精作用遗传给后代，导致后代产生突变；若发生在体细胞，一般不能传递给后代，但可以通过无性繁殖传给后代。 （3）不定向性 一个基因可以向多个方向发生突变，产生一个以上的等位基因。 （4）低频性 生物的基因突变率很低，是对单个基因而言。一个种群是由许多个体所组成，每个个体细胞中都会有成千 上万个基因，所以在一个种群中出现基因突变的数目也是很大的。这些变异影响生物的生存。所以，低频性和普遍性并不矛盾。 （5）多害少利性 原因：任何生物都是长期进化过程的产物。如果发生基因突变，就有可能破坏这种协调关系。 基因突变的利和弊是相对的，取决于生物生存的环境：镰刀型血细胞贫血症与疟疾抵抗力 6.基因突变的意义 （1）生物进化的原材料 （2）生物变异的根本来源 7.应用：诱变育种 （1）概念：利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。 （2）原理：基因突变 （3）方法：先用物理或化学方法处理生物，再选择符合要求的变异类型 （4）优点：提高了突变率，产生新基因；缩短育种年限；创造新品种；改良生物性状。 （5）缺点：具有不定向性，难以控制突变方向；具有低频性和多害少利性，需大量处理实验材料 （6）应用：太空作物的培育、黑农五号、青霉菌的选育等。 知识点03 基因重组 1．概念：在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合. 2．类型： ①减数第一次分