5.1基因突变和基因重组第2课时课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第5章 基因突变及其他变异 虎不仅是亚洲特有的珍稀动物,而且是起源于我国黄河中游的大型猛兽。虎的体色一般是黄底黑纹的,但也有白底黑纹的——白虎。白虎是患了白化病吗?我国科学家研究发现,同橘黄色的普通虎相比,白虎的一个色素基因——SLC45A2 发生了突变,抑制了背景毛色黑色素的合成,但不影响条纹部分黑色素的另一条合成通路,因此,白虎体表仍有较浅的黑色条纹。 什么是基因突变?基因突变是怎样发生的?基因突变对生物的生存是有利的还是有害的? 除基因突变外,染色体的数目和结构会不会发生改变呢? 人类的遗传病是怎样产生的?又该怎样检测和预防呢? 1 第1节 基因突变和基因重组 第2课时 说明基因突变是由于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。 目标 01 02 03 分析基因突变的原因,阐明基因突变的意义。 分析细胞癌变的原因,选择健康的生活方式,远离致癌因子。 教学目标 04 阐明基因重组的意义。 3 定义 DNA分子中发生碱基对的 、_和_ ,而引起_的改变 结果 产生新的_,_产生新的性状(有利、有害、中性三种) 原因 诱发突变: 、 和_ 自发突变:_等原因; 对后代性状的影响 发生在配子中:将_; 发生在体细胞中:_,但有些植物可通过_传递; 发生时间 可发生在生物体个体发育的任何时期,但主要发生在_时, 即主要发生在_期或_期; 特点 (1) :在生物界中是普遍存在的; (2) :可以发生在_ 可以发生在_ 可以发生在_ (3) :在自然状态下,基因突变的频率是很低的 (4) :一个基因可以发生不同的突变,产生一个以上的等位基因 意义 _产生的途径 生物变异的_ 生物进化的_ 替换 缺失 物理因素 化学因素 普遍性 随机性 低频性 不定向性 新基因 增添 基因碱基序列 基因 不一定 生物因素 DNA复制偶尔发生错误 遵循遗传规律传递给后代 一般不能遗传 无性生殖 DNA复制 有丝分裂前的间 减数分裂前的间 生物体个体发育的任何时期 细胞内不同的DNA分子上 同一DNA分子的不同部位 根本来源 原始材料 知识温故 上个世纪,美国经济学家布朗提出过一个疑问:“21世纪谁来养活中国?”他的意思是说,凭着当时的粮食产量,完全无法养活基数庞大并且还在继续增多的中国人口。 从1964年起,袁隆平就开始研究杂交水稻,到1975年,他研究出来的新品种就已经在全国推广,并取得了非同凡响的成果。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨,每年增产的大米可以多养活6000万人。 杂交水稻之父 袁隆平 你知道培育杂交水稻的原理是什么吗? 但是他没有考虑到农业科技的飞跃发展.从1964年起,袁隆平就开始研究杂交水稻,到了1975年,他研究出来的新品种就已经在全国推广,并取得了非同凡响的成果:此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨,每年增产的大米可以多养活6000万人。那么,你知道培育杂交水稻的原理吗? 6 请认真阅读课本P84内容,思考以下问题 1.什么是基因重组? 2.基因重组发生在什么时期? 3.基因重组的类型有哪些? 4.基因重组的结果是什么?有什么意义? 5.在我们日常生活中基因重组的运用有哪些?请举例 四、基因重组 1.概念: 有性生殖:由亲本产生的有性生殖细胞(配子),经过两性生殖细胞(例如精子和卵细胞)的结合,成为受精卵,再由受精卵发育成为新的个体的生殖方式。 发生范围:真核生物 控制不同性状的基因:非等位基因 前提 ②本质 2.时间: 减数第一次分裂 在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。 四、基因重组 8 B a A b a B A b 类型1:自由组合型 在生物体通过_时,随着非同源染色体的自由组合,_也自由组合,产生不同的配子,这样,由雌雄配子结合形成的受精卵,就可能具有与亲代不同的基因型,从而使子代产生变异. ①时间: 减数分裂形成配子 非等位基因 3.基因重组的类型 ②原因: 减数分裂 后期 位于非同源染色体上的非等位基因自由组合, 注意:位于同源染色体上的 非等位不能自由组合。 P F1 F2 ⊗ 四、基因重组 A A B a a b B b 可产生的 配子类型: AB和ab 重组后新增的配子类型: Ab和aB 类型2:染色体互换型 在减数分裂过程中的四分体时期,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换,导致染色单体上的基因重组。 ①时间: 3.基因重组的类型 减数分裂 前期 ②原因: 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体之间的互换而发生交换,导致染色单体上的非等位基因重组。 四、基因重组 ④肺炎链球菌的转化③基因工程对DNA的剪切、拼接 基因重组能否产生新基因和新性状? P F1 F2 ⊗ (1)是原有基因的重新组合,只产生新的基因型,并未产生新的基因。 4.基因重组的结果: A A B a a b b B B a A b a B A b (2)不产生新性状,可形成新的表型。 四、基因重组 产生新的基因型和新的表型。 11 (1)基因重组是生物变异的来源之一 (2)基因重组对生物的进化具有重要意义 5.基因重组的意义 猫由于基因重组而产生 的毛色变异 龙种金鱼 蛋种金鱼 水泡眼金鱼 顶着肉瘤的金鱼 四、基因重组 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。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。 与社会的联系 龙种金鱼 蛋种金鱼 水泡眼金鱼 顶着肉瘤的金鱼 (1)杂交育种:有目的的将具有不同优良性状的两个亲本杂交, 组合两个亲本的优良性状。经过繁育,最后筛选出所需要的优 良品种。 ①植物杂交育种 例:在水稻中,高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗病(T)对不抗病(t)为显性。现有纯合矮秆不抗病(ddtt)和纯合高秆抗病(DDTT)水稻两个品种。如何培育出能够稳定遗传的既抗倒伏(矮秆)又抗病(ddTT)的水稻? 6.基因重组的应用 四、基因重组 14 P 高秆抗病水稻 矮秆不抗病水稻 DDTT ddtt 高秆抗病水稻 DdTt F1 F2 高秆 抗病 9D_T_ 高秆 不抗病 3D_tt 3ddT_ 1ddtt (淘汰) (保留) (淘汰) (淘汰) 纯种既抗倒伏又抗病(ddTT)的水稻育种过程 ⊗ 矮秆 抗病 矮秆 不抗病 6.基因重组的应用 四、基因重组 15 F2 杂交 自交 选种 多次自交选种 优良性状的纯合子 ddTT ddTt 种成株系/株行 (单株收获的种子种在一起) 性状分离 稳定遗传 ⊗ ⊗ 6.基因重组的应用 纯种既抗倒伏又抗病(ddTT)的水稻育种过程 高秆 抗病 9D_T_ 高秆 不抗病 3D_tt 3ddT_ 1ddtt (淘汰) (保留) (淘汰) (淘汰) 矮秆 抗病 矮秆 不抗病 四、基因重组 16 例:波尔黑山羊的培育 波尔山羊 (生长快、体型大) 黑山羊 (肉质好、廋肉率高) 杂交波尔山羊 (生长快、体型大、肉质好、廋肉率高) 杂交波尔黑山羊的培育成功,对解决山区脱贫致富问题、促进我国畜牧业的发展起到了积极的推动作用。 ②动物杂交育种 6.基因重组的应用 四、基因重组 ※杂交育种的原理是: 基因重组 基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 6.基因重组的应用 (2)基因工程: 四、基因重组 ①四分体时期,通过同源染色体的非姐妹染色单体的互换, 实现了同源染色体上的非等位基因的重组。 ②减 后期,通过非同源染色体的自由组合,实现了非同源 染色体上的非等位基因的重组。 ③雌雄配子的随机结合不是基因重组。 ④一对等位基因不存在基因重组。 ⑤原核细胞、病毒不进行有性生殖,不能发生基因重组。 6.基因重组的相关注意事项 特例:R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌属于基因重组。 四、基因重组 项目 基因突变 基因重组 本质 发生时间 及原因 可能性 意义 联系 基因碱基序列发生改变,产生了新基因,出现了新的性状。 控制不同性状的基因重新组合,产生新的基因型和表型。 生物变异的根本来源,是生物进化的原材料。 生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因. 细胞分裂前的间期DNA分子复制时,由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。 在有性生殖过程中,减数第一次分裂后期,非同源染色体的自由组合。四分体时期的染色体互换。 可能性小,突变频率低 普遍发生在有性生殖过程中 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,基因重组使突变的基因以多种形式传递;③两者均产生新的基因型,均可能产生新的表型。 基因突变和基因重组的比较 20 练习与应用 21 . 一、 概念检测 1. 我国大面积栽培的水稻有粳稻(主要种植在北方)和籼稻(主要种植在南方)。研究发现,粳稻的bZIP73基因通过一系列作用,增强了粳稻对低温的耐受性。与粳稻相比,籼稻的bZIP73基因中有1个脱氧核苷酸不同,从而导致两种水稻的相应蛋白质存在1个氨基酸的差异。判断下列表述是否正确。 (1)bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因突变导致的。( ) (2)bZIP73蛋白质的1个氨基酸的差异是由基因重组导致的。( ) (3)基因的碱基序列改变,一定会导致表达的蛋白质失去活性。( ) 22 . 二、拓展应用 1. 镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体(即杂合子)在氧含量正常的情况下,并不表现出镰状细胞贫血的症状,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力。 (1)这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例较其他地区的高,为什么? 杂合子能同时合成正常和异常的血红蛋白,相比只能合成正常血红蛋白的纯合子,杂合子对疟疾具有较强的抵抗力,在疟疾高发地区,他们生存的机会更多,从而能将自己的基因传递下去。因此,这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例更高。 23 . (2)为什么某些看起来对生物生存不利的基因,历经漫长的进化历程依然“顽固”地存在?请结合这个例子阐明原因,并分析如何辩证地认识基因突变与生物的利害关系。 基因对生物的生存是否有利,往往取决于生物的生存环境。某些看起来对生物生存不利的基因,当环境改变后,这些不利的基因产生的性状,可能会帮助生物更好地适应改变后的环境,从而得到更多的生存机会。 这个实例说明,基因突变并不都是有害的,也可能是有利的,或是中性的,有害、有利还是中性与环境有关。 二、拓展应用 24 谢谢聆听! 同学们辛苦啦! 25 $$