3.2.1基因突变和基因重组课件-2023-2024学年高一下学期生物苏教版（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，将植物种子带到太空，利用太空特殊的环境诱发种子产生基因突变，然后选择优良的品种进行培育。 积极思维 航天育种技术的原理是什么？ 通过太空强辐射、微重力和高真空的特殊环境，诱发种子产生基因突变，从而筛选出符合人们需要的优良品种。 1 【笑话一则】 两只青蛙相爱了， 结婚后生了一癞蛤蟆， 公青蛙见状大怒：怎么回事？ 母青蛙哭着说：他爹，认识你之前我整过容。 为什么这种变异性状不能遗传给后代？ 子代与亲代之间，以及子代不同个体之间性状有差异的现象称为变异。 该变异仅由环境因素引起，自身的遗传物质 没有改变，所以不能遗传给后代。 不可遗传的变异: 可遗传的变异: 基因突变 基因重组 染色体变异 生物变异的类型 由生殖细胞内遗传物质改变引起 仅由环境因素引起，遗传物质不改变 可遗传变异的来源 学习目标 核心素养 1.说出基因突变的概念、时间、 原因、特点、结果及意义等。 （重点、难点） 2.阐述细胞癌变的原因及癌细 胞的特征。 3.理解基因重组的类型、发生的 时间及意义。（重点、难点） 1.用结构和功能观，说出基因突变和基因 重组的物质基础；运用进化与适应观， 理解基因突变和基因重组与生物进化的 关系。 2.采用概括与归纳，理解基因突变和基因 重组的概念。 3.基于证据，论证基因突变和基因重组是 可遗传的变异。 4.认同健康的生活方式，远离致癌因子。 第二节 基因突变和基因重组 资料：镰状细胞贫血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在缺氧不严重时红细胞为镰状，缺氧严重时红细胞破裂，造成严重贫血，甚至丧失生命。 一、基因突变 这种病的病因是什么？ 镰状细胞贫血的病因图解： 血红蛋白的一条链在 组成上 发生了变化 在DNA分子复制过程中，一个碱基对的 引起基因碱基序列的改变 直接原因: 根本原因: 氨基酸 替换 6 替换 增添 缺失 A T C C G C T A G G C G C C G C G G C G A T T A A T 引起基因碱基序列改变的原因还有哪些？ 1. 概念: 由DNA分子中碱基对的 等引起 的改变，称为基因突变。 增添、缺失或替换 基因碱基序列 ①突变可能发生在非基因(或非编码）片段上。 ②密码子具有简并性，基因突变后转录形成的密码子与原密码 子决定的是同一种氨基酸。 ③基因突变若为单基因隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。 基因突变一定会引起生物性状的改变吗？ 不一定 基因突变一定能够遗传给后代吗？ 不一定 ①发生在配子中：可能通过有性生殖遗传给后代 ②发生在体细胞中：一般不能遗传给后代 ，但可以引起生物体当代在 形态或生理上的变化。 （某些植物可通过无性生殖遗传给后代） 小组讨论： 同工酶：催化相同反应，但分子结构不同的酶 8 1.染色体结构变异一般通过光学显微镜能观察到，染色体结构变异会 使染色体上基因的数目或排列顺序发生改变。（对象是基因） 2.基因突变是分子水平，在光学显微镜下观察不到，是基因(DNA分子） 中碱基对的数目或排列顺序发生改变，从而引起基因内部结构的改变， 基因的数目和排列顺序均未变化。（对象是碱基对） 【名师点拨】 基因突变和染色体结构变异的区别 1.下列关于基因碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽链的氨基酸序列影响最小的是( ) A．第7位的C被替换为T B．第9位与第10位之间插入1个T C．第100位的G缺失 D．第103与第104位之间增添1个T A 【即学即练】 2.下图为人类镰状细胞贫血的病因图解。请据图回答： ⑴过程①发生了碱基对的 （填“替换”或“增添”或“缺失”）而导 致基因突变。⑵图中②③表示的过程分别是 。⑶由图可知，决定缬氨酸的密码子是 。⑷该病例表明，基因能通过控制 的结构 控制生物体的性状。⑸图中含有碱基A的核苷酸的名称是 。 3. 基因突变的类型和原因 在自然界中，由自然因素诱发产生的基因突变 利用人为因素诱发产生的基因突变 2. 发生时间: 主要发生在细胞分裂前的 。 物理因素: 化学因素: 生物因素: 紫外线、X射线、激光等； 亚硝酸盐、碱基类似物等； 病毒、细菌等。 自发突变： 人工诱变： 间期 人为因素 （1）低频性 自然条件下，每个基因自发突变的频率一般为10－8~10－5 （2）普遍性（所有生物均可发生） 果蝇白眼 玉米白化苗 人类白化病 细菌——耐药性 病毒——新冠病毒（德尔塔、奧密克戎） 4. 基因突变的特点： 对整个生物界来说，基因自发突变是普遍存在的 一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的 基因 白眼 w 血红眼 Wb1 象牙眼 Wi 樱红眼 Wc 杏红眼 Wa 伊红眼 We 浅黄色眼 Wb 微色眼 Wt 蜜色眼 Wh 珍珠眼 Wp 珊瑚色眼 W∞ （3）不定向性 等位 W＋(红眼) 时间随机： 生物个体发育的任何时期； 部位随机： 不同细胞内； 同一细胞内的不同DNA分子上； 同一DNA分子的不同部位上。 （4）随机性 开花结果的植株 胚 幼苗 具根茎叶的植株 分化出花芽的植株 受精卵 ① ② ③ ④ ⑤ 花芽分化时发生基因突变 人类的并指 人类的白化病 畸形的雏鸭 大多数基因突变是有害的，会破坏生物体与现有环境的协调关系，只有少数是有利的（如抗病性、耐旱性突变），有些既无害也无利， 突变的有害或有利取决于环境条件。 （5）多害少利性 正常生物的一个野生型基因A，可以突变为基因a， 基因a又可以突变为野生型基因A，即A→a、a→A （6）可逆性 产生新的 基因 可能表现出新性状 为生物进化提供了原材料 5. 基因突变的结果和意义 基因突变 生物变异的根本来源 结果 意义 意 义 等位 【基因突变的四个易错点】(1)突变时间：基因突变并不只是发生于DNA复制时。细胞生命历程中 的任何时期均可能发生基因突变，只是DNA复制时更容易发生。(2)发生基因突变的生物：任何生物均可以发生基因突变，不仅是以DNA 为遗传物质的生物，也包括RNA病毒。(3)突变方向与环境的关系：基因突变的方向和环境没有明确的关系，即 环境因素可提高突变率，但不能决定基因突变的方向。(4)突变结果：基因突变改变基因的种类，遗传信息一定改变，但不改变 基因的数目，不一定改变生物的性状。　　 1.等位基因IA、IB、i之间的关系如右下图， 该图不能表示的叙述是 ( ) A．基因突变是不定向的 B．等位基因的出现是基因突变的结果 C．等位基因之间可通过突变相互转化 D．这些基因的传递遵循自由组合规律 上述等位基因IA、IB、i的最本质区别是（ ） A．基因IA、IB控制显性性状，而i控制隐性性状 B．在减数分裂时等位基因IA与i或IA与IB 或IB与i彼此分离 C．三者的碱基对的排列顺序不同 D．IA或IB均对i起显性作用 IA． IB． i D C 【即学即练】 2．下列有关基因突变的叙述，正确的是(　 ) ①基因突变是随机的、不定向的　 ②基因突变可为生物进化提供原材料　 ③亲代的突变基因一定能传递给子代　 ④基因突变只发生在生物个体发育旺盛的时期 A．①② B．②③ C．③④ D．①②③④ A 3．下图表示某基因突变前后，转录而来的mRNA，下列相关叙述正确 的是( 　 ) A．该基因突变前，控制合成的链状多肽中含有102个肽键B．该基因突变后，mRNA上第270位碱基对应的基因中非模板链上的碱基为AC．该基因突变前，一定受到了物理或化学诱变因素的诱导D．该基因突变后，核糖体在异常mRNA上移动的距离会缩短 D 4．[多选]如图为野生型紫色非硫细菌体内指导一种多肽合成的模板mRNA， 该细菌的一个突变型个体内，在第270号碱基对应的DNA位置发生了替 换，据图分析下列叙述错误的是(　 ) A．野生型菌体内合成的相应多肽应该为102肽B．突变型菌体合成的肽链中氨基酸的数目可能减少C．肽链合成时，RNA聚合酶首先结合在起始密码子的位置D．该RNA可以同时结合多个核糖体，同时翻译出多种多肽 CD 缺 点： 方 法： 优 点： 提高基因突变频率 加速育种进程 有利变异个体少，需处理大量的材料 利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变 原理： 基因突变 6. 基因突变在育种上的应用——诱变育种 黑农五号大豆　　　　 青霉素高产菌株 太空南瓜 太空椒（左） 基因突变小结 一、概念： DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换等引起基因结构的改变。 二、类型和原因 自发突变 人工诱变（物理、化学、生物因素） 三、时期 细胞分裂前的间期 四、特点 低频性、普遍性、不定向性、随机性、多害少利性、可逆性 五、结果和意义 是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源， 为生物进化提供了原材料。 六、诱变育种 利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变 Ａ.ＤＮＡ　 ＤＮＡ的过程中　　 Ｂ.ＤＮＡ　 ＲＮＡ的过程中 Ｃ.ＲＮＡ　 蛋白质的过程中　　 Ｄ.tＲＮＡ携带氨基酸的过程中 1.基因突变主要发生在（ 　）　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.基因突变的根本原因是（ 　 ） Ａ.改变了遗传信息　　　　　Ｂ.改变了遗传密码 Ｃ.改变了某些氨基酸　　　　Ｄ.改变了某些性状 3.下列有关基因突变的叙述，正确的是（ ） Ａ.自然状态下，基因突变的频率很高 Ｂ.基因突变都是定向的 Ｃ.基因突变都是有利的 Ｄ.基因突变是生物变异的根本来源 [课堂练习] A A D 4.诱变育种的突出优点是　　（ 　） Ａ.提高突变率，加速育种进程　 Ｂ.产生很多有利个体　 Ｃ.节省供试材料　　　　　　　　Ｄ.方法简单易行 5.下列有关基因突变的说法错误的是　　（　 ） Ａ.在自然条件下，基因突变的频率是很低的　 Ｂ.基因突变是遗传物质改变引起 Ｃ.基因突变能产生新的基因　 Ｄ.人工诱导的基因突变都是有利的 6.生产上育成青霉素高产菌株的原理是　 （　 ） Ａ.基因突变　　 Ｂ.基因重组　 Ｃ.染色体变异　 Ｄ.环境条件作用 A D A “一母生九仔，连母十个样”，这种个体间的差异，主要是什么原因造成的? 基因重组 30 1. 概念: 指在生物体进行 生殖的过程中，控制不同性状的 重新组合。 有性 基因 2. 类型和时期 A a b B A a B b 产生配子： . ①自由组合型： 时期： 减数第一次分裂后期 非同源染色体上的非等位基因自由组合。 AB和ab 产生配子： . Ab和aB ②交叉互换型： A A A A a a a a B B b b B B b b 时期： 减数第一次分裂前期（或四分体时期） 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生对等片段的交换。 A a A a B B b b 产生配子： . 产生配子： . AB和ab AB、Ab、aB和ab 如图表示某动物造血干细胞一次分裂中，一对同源染色体的部分行为， 图中Ⅰ～Ⅳ表示过程，a～d表示四条染色单体。下列相关叙述正确的 是( 　 ) A．过程Ⅰ发生在有丝分裂和减数分裂前间期的S期B．过程Ⅱ对细胞分裂的意义是便于染色体和细胞质的分离C．过程Ⅲ、Ⅳ表示染色体发生的变异类型为缺失和重复D．本次分裂结束后，a和c、b和d不可能进入同一个子细胞 【即学即练】 C 重组类型 交叉互换型 自由组合型 发生机制 同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体交换而发生互换，导致其上的非等位基因重新组合 非同源染色体上的非等位基因自由组合 发生时期 减数第一次分裂前期 减数第一次分裂后期 示意图 【小结】 A B a b 【核心要点点拨】判定基因突变和基因重组 1.看基因型: 2.看细胞分裂方式或图像 图甲细胞为 分裂，发生了 ，图乙细胞为 分裂，发生了 。 基因突变 基因突变或基因重组(交叉互换） 有丝 基因突变 减数 基因突变或基因重组 某雄果蝇的基因型为AA，其体内1个精原细胞在增殖的过程中，有 一条染色体的两条姐妹染色单体上相同位置出现了1个A基因和1个 a基因。该增殖细胞内一条染色体上出现A和a基因的原因及该染色 体上的A和a基因分离的时期分别是(　 ) A．A基因发生了基因突变，有丝分裂后期或减数第二次分裂后期 B．四分体时期发生了交叉互换，减数第二次分裂后期 C．A基因发生了基因突变，有丝分裂后期或减数第一次分裂后期 D．四分体时期发生了交叉互换，减数第一次分裂后期 【即学即练】 A ③DNA重组技术——基因工程(书P94） 是把从一个生物体内分离得到或人工合成得到的目的基因导入 另一个生物的细胞，定向的使后者获得新的遗传性状或表达所 需产物的技术。 基因工程是人工条件下的基因重组 3. 基因重组的意义 （1）基因重组是生物变异的主要来源； （3）基因重组为生物进化提供了原材料。 （2）基因重组是形成生物多样性的重要原因之一； 有性生殖亲本 配子种类多样化 多样化个体 受精卵基因 组合多样化 不同环境 减数分裂 受精作用 发育 适应 基因重组发生在什么过程中？ 39 我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。 与社会的联系 例如:将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到了五花鱼 ; 将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼 。 正是因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富了人们的生活。 基因突变和基因重组的比较 重组类型 基因突变 基因重组 变异本质 基因中 的改变，产生新的等位基因 控制不同性状基因的 . 发生时间 主要发生在细胞分裂前的 期 （DNA复制时） 减数第一次分裂 期（ 时期）和减数第一次分裂 期 可能性 可能性小，突变频率低 普遍发生在有性生殖过程中， 产生变异多 发生范围 生物都可发生，包括病毒， 具有普遍性 自然条件下,主要发生在进行 生殖的真核生物的细胞 遗传 碱基序列 重新组合 间 后 所有 有性 四分体 前 核 重组类型 基因突变 基因重组 结果 产生新的 . 产生新的 . 意义 是生物变异的 来源 是生物变异的来源之一； 是形成生物 的重要原因 应用 育种 育种 联系 ①都使生物产生可遗传的变异；②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；③二者均可产生新的基因型，可能产生新的表型。 等位基因和基因型 基因型 根本 多样性 诱变 杂交育种和基因工程 基因突变和基因重组的比较 基因突变 基因重组 产生新的等位基因（基因的碱基序列发生改变），而产生新的基因型 不产生新基因，但能产生新的基因型 区 别 不同生物可遗传变异的来源： 病毒—— 基因突变 原核生物—— 基因突变 真核生物—— 基因突变 基因重组（有性生殖） 染色体变异 思维拓展 1．判断： (1)减数第一次分裂后期，等位基因分离，非等位基因均自由组合。( ) (2)减数分裂和受精作用过程都存在基因重组。( ) (3)基因突变可产生新基因，基因重组不能产生新基因。( ) (4)肺炎链球菌的转化实验存在基因重组现象。( ) 【即学即练】 √ × × √ 提示：肺炎链球菌的转化实验是自然条件下的基因重组，S菌的DNA 进入R菌体内，并整合到R菌的DNA中，利用R菌的化学成分 合成了S菌的DNA和蛋白质，从而组成了具有毒性的S菌。 第21讲　基因突变和基因重组 3.下列育种或生理过程中,没有发生基因重组的是(　　) B 2.下列有关基因重组的叙述，错误的是(　 ) A．基因重组指非等位基因的重新组合 B．所有真核生物都能发生基因重组 C．一般发生于减数第一次分裂前期或后期 D．基因重组有利于物种适应复杂环境 B 46 4.（学案P111.T5）如图所示为利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞进行实验 的流程示意图。据图回答下列问题： (1)植株A的体细胞内最多有____个染色体组，基因重组发生在图中 ______(填编号)过程。(2)秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制________的形成。(3)利用幼苗2进行育种的最大优点是____________________。(4)植株C属于单倍体是因为________________，其培育成功说明花药 细胞具有_________。 4 ② 纺锤体 明显缩短育种年限 发育起点为配子 全能性 5.图中表示用某种农作物①和②两个品种培育出 品种⑥的可能方法，请据图回答： (5)由品种①直接形成品种⑤的育种方法 是___________， 其原理是___________。(6)由品种⑤产生品种⑥的最简便方法 是________。 （7）③导入外源基因C，应用的原理 是 。 诱变育种 基因突变 自交 基因重组 方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种 基因工程育种 基因重组 抗倒伏抗锈病小麦 育种年限长 操作简单目标性强 杂交、自交、连续自交 青霉素 高产菌株 有利变异少，需大量处理实验材料 提高突变率，加速育种进程 用物理或化学因素处理生物 基因突变 三倍体无子西瓜 发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展 秋水仙素处理 萌发的种子 或幼苗 染色体 变异　 “京花1号”小麦 技术复杂，需要与杂交育种配合 明显缩短育种年限 ①花药离体培养 ②秋水仙素处理 单倍体幼苗 染色体 变异　 转基因 抗虫棉 有可能引起安全问题 打破物种界限，定向改造生物的遗传性状 将一种生物的特定基因转移到另一种生物 基因重组 生物变异在育种上的应用小结： 各种器官大、营养成分含量增加 构建知识网络 1.有性生殖的生物，其后代个体之间的性状总是有一定的差异，造成这些 差异的主要原因是( ) A．基因突变 B．基因分离 C．基因重组 D．染色体变异 2.当牛的卵原细胞进行DNA复制时，细胞中不可能发生( 　　) A．DNA的解旋 B．蛋白质的合成 C．基因突变 D．基因重组 3.用秋水仙素诱发基因突变和诱导多倍体，起作用的时间分别是（ ） A．有丝分裂的间期和中期 B．有丝分裂的间期和分裂期 C．有丝分裂的前期和前期 D．有丝分裂的间期和前期 C D D 【课堂练习】 4.为了培育节水高产的小麦品种，科学家将大麦中的抗旱节水基因导入 小麦，得到转基因小麦，结果水分利用率提高了20%。这项技术的 遗传学原理是（ ） A.基因突变 B.基因复制 C.基因重组 D.基因分离 5.同一只猫剩下的不同小猫在毛色、体重等方面有所不同，这种变异的 主要来源是（ ） A.基因突变 B.基因结构改变 C.基因重组 D.染色体变异 C C 6.下列关于基因突变和基因重组的叙述，不正确的是(　 ) A．基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供原材料 B．杂合高茎豌豆自交后代中既有高茎植株也有矮茎植株，是 基因重组的结果 C．基因重组可发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间 D．肠道病毒EV71是一种RNA病毒，其易发生的变异是基因突变 7.基因突变、基因重组和染色体变异三者的共同点是（ ） A. 都能产生可遗传的变异 B. 都能产生新的基因 C. 产生的变异均对生物不利 D. 产生的变异均对生物有利 A B 8.关于基因重组、基因突变和染色体变异三者的叙述，正确的是（ ） A. 杂交育种的原理是基因突变 B. 基因重组通常发生在有性生殖过程中 C. 生物变异的根本来源是基因重组 D. 同源染色体之间的交叉互换属于染色体变异 9.高产青霉素菌株、中国荷斯坦奶牛、无籽西瓜的培育过程，常选用的 育种方法对应的原理正确的一项是（ ） A. 基因重组、基因突变、染色体变异 B. 基因突变、基因重组、染色体变异 C.基因突变、染色体变异、基因重组 D. 染色体变异、基因突变、基因重组 B B 10.（绿本P168T11）豌豆种子粒形的饱满、皱粒 是一对相对性状。科研人员用饱满豌豆和皱粒豌 豆杂交，过程及结果如图所示。请回答问题： (1)据图判断，这对相对性状的遗传符合基因 的________定律，其中________是显性性状， F2群体出现__________现象。 (2)经基因定位及测序发现皱粒豌豆出现的原因是Bt2基因中插入了一 段DNA序列，如图所示，这种变异类型属于____________。 (3)饱满豌豆的DNA上插入一小段外来DNA序列 此变异类型属于 。 分离 饱满 性状分离 基因突变 基因重组 课后完成“四翼”检测评价（十五） 56 再见！ FormatFactory : www.pcfreetime.com $$