5.1基因突变和基因重组+课时1课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第五章 基因突变和其他变异 第1节 基因突变和基因重组 第一课时 1、阐明基因突变导致遗传物质的改变，可能引起生物性状的改变。认同基因突变为生物进化提供原材料的观念。（生命观念） 2、通过归纳与概括总结基因突变的特点与意义，结合减数分裂的过程图解，理解基因重组的类型。（科学思维） 3、举例说明基因突变和基因重组在育种等方面的应用，运用基因突变的原理解释一些变异现象。（社会责任） 学习目标 航天育种 我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，然后在地面选择优良的品种进行培育。 太空南瓜 普通南瓜 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。 3 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 航天育种 我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，然后在地面选择优良的品种进行培育。 太空南瓜 普通南瓜 讨论： 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。 4 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 为什么会发生基因突变呢？ DNA能够准确复制的原因： ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。 遗传信息的复制过程中，真的不会出错吗？ 一 基因突变的实例 实例1.镰状细胞贫血 这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。 正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状 镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状 材料一 …… …… 正常血红蛋白 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 赖氨酸 缬氨酸 问题：什么原因导致氨基酸的替换？ 异常血红蛋白 用酶将正常血红蛋白和镰状血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置明显不同。 RNA 蛋白质 中心法则 DNA 真核生物 1.镰状细胞贫血 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 赖氨酸 正常碱基序列（mRNA） 异常碱基序列（mRNA） 缬氨酸 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 赖氨酸 谷氨酸 性状 蛋白质结构 氨基酸序列 RNA 序列 活动 观察正常血红蛋白和镰状血红蛋白有差异的肽段和mRNA序列，找出两者之间的具体差别。 实例1.镰状细胞贫血 推测：编码正常血红蛋白和异常血红蛋白的基因中发生了何种变化？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 思考•讨论： 图中谷氨酸发生了改变，变成了缬氨酸。 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？ 能遗传，通过减数分裂和受精作用把基因传给子代的。 U A 氨基酸 蛋白质 G A T G C C 谷氨酸 缬氨酸 G G C C T A G G G G DNA mRNA 正常 异常 实例1.镰状细胞贫血 正常人 镰状细胞贫血患者 血红蛋白部分氨基酸序列 血红蛋白基因 转录 mRNA 翻译 ……谷氨酸…… ……缬氨酸…… A A T U 血红蛋白 红细胞 正常 异常 镰状细胞贫血 → 蛋白质结构改变（多肽链中谷氨酸被缬氨酸替换） 基因中的一个碱基对发生了替换 根本原因： 直接原因： 思考•讨论： 镰状细胞贫血形成的原因 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( gene mutation)。 基因A 基因B 基因C （一）、基因突变 思考：1、什么时间会发生基因突变？基因突变是否一定都能遗传给后代呢？ 2.类型 （一般不能传给后代。有的植物体细胞发生突变，可通过无性繁殖遗传） （可以通过有性生殖直接传给后代） 体细胞可发生基因突变 生殖细胞中可发生基因突变 有丝分裂前的间期 减数分裂前的间期 分裂前间期 （DNA复制时期） 任何时期都可能发生，但主要在细胞分裂前的间期 3、基因突变发生的时间 异亮氨酸 精氨酸 ···A U C C G C··· mRNA ··· A T C C G C ··· ··· T A G G C G ··· 正常 DNA 异亮氨酸 精氨酸 ···A U U C G C··· ··· A T T C G C ··· ··· T A A G C G ··· 替换 蛋白质结构 未改变 异亮氨酸 丝氨酸 ···A U C U C G C··· ··· A T C T C G C ··· ··· T A G A G C G ··· 增添 蛋白质结构 改变，影响 很大 异亮氨酸 ···A U C G C··· ··· A T C G C ··· ··· T A G C G ··· 缺失 蛋白质结构 改变，影响 很大 思考：2.基因突变对蛋白质会有什么影响 4、基因突变对蛋白质的影响 碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 只改变1个氨基酸或不改变 增添 大 不影响插入位置前的序列，影响插入位置后的序列 缺失 大 不影响缺失位置前的序列，影响缺失位置后的序列 若发生增添、缺失的碱基对的数量是3或3的倍数，则对氨基酸的影响也可能较小。 5、基因突变对性状的影响 主要原因： ①基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。②突变可能发生在基因的非编码片段。 ③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。 原密码子 亮氨酸 U U A 突变密码子 U U G 基因突变不一定导致生物性状的改变 基因突变一定会导致基因结构改变，产生新基因，但蛋白质结构、性状不一定改变。 正常结肠上皮细胞 抑癌基因Ⅰ突变 原癌基因突变 抑癌基因Ⅱ突变 抑癌基因Ⅲ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。 1.从基因的角度看结肠癌发生的原因是什么？ 2. 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？ 存在 相关基因（包括原癌基因和抑癌基因）发生了突变 一 基因突变的实例 实例2：细胞的癌变（如结肠癌） 16 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 正常结肠上皮细胞 抑癌基因Ⅰ突变 原癌基因突变 抑癌基因Ⅱ突变 抑癌基因Ⅲ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。 一 基因突变的实例 实例2：细胞的癌变（如结肠癌） 3. 根据图示推测癌细胞与正常细胞相比具有哪些明显特点？ 形态改变、增殖快、容易转移等。 17 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 原癌基因 正常功能 表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的。 突变 相应蛋白质活性增强 细胞癌变 抑癌基因 正常功能 表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡。 突变或过量表达 相应蛋白质活性减弱 或失去活性 细胞癌变 1.原癌基因和抑癌基因 细胞的癌变 （二）、细胞的癌变（如结肠癌） 原癌基因 抑癌基因 细胞正常生长、增殖 正常表达产物 过量表达 突变 表观遗传修饰 不表达 正常表达产物 抑制细胞生长、增殖/促进细胞凋亡 表达产物活性过高 表达产物的量过高 表达产物的量过低 表达产物活性过低 可能 致癌因子 突变 表观遗传修饰 细胞癌变 可能 2.细胞的癌变的原因 原癌基因/抑癌基因控制的蛋白质是什么？ 健康人的细胞中存在 原癌基因 和 抑癌基因 吗？ 存在 癌症发生的原因是什么？ 一个基因的突变就能癌变吗？ 19 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3.癌细胞的特征： C.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。 A.能够无限增殖。 B.形态结构发生显著变化。 6、 基因突变的原因 外因 ①物理因素 ②化学因素 ③生物因素 —— X射线、紫外线等其他辐射 —— 亚硝酸、碱基类似物等 —— 某些病毒遗传物质 诱发突变 DNA复制偶尔发生错误 内因 自然突变 诱导 （损伤DNA） （改变碱基） （影响宿主细胞的DNA） ClB法测定突变率，可以获知 21 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 7、基因突变的特点 自然界的物种中广泛存在 可发生在任何时期和任何部位 自然界突变率很低：10－5- 10-8 (打破对环境的适应性)多数有害,少数有利 ②普遍性: ①随机性: ③低频性: ④多害少利性： A　　a1或A　　a2 ⑤不定向性： 8、基因突变的结果： （真核生物）基因突变是染色体上某一个位点上基因结构的改变（基因数量没变），使一个基因变成它的等位基因。 23 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 对生物多害少利，也有无害无益 可能 使生物产生新性状 新基因产生的途径 生物变异的根本来源 生物进化的原始材料 对自身 的影响 对生物界生物 进化的意义 9、基因突变的意义： 产生新基因 形成新的 性状类型 生物进化的原始材料 生物变异的根本来源 基因突变 1、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则 A.不能转录 B.不能翻译 C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变 2、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为　　　　　 A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变 B．长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变 C．长度不变，但顺序改变 D．A、B都有可能 D D 3.研究表明细胞癌变是细胞从已分化转变到未分化状态的过程,下列叙述正确的是（ ） A. 癌细胞具有和正常分化细胞相近的细胞类型 B. 癌细胞的分裂能力与分化程度成正相关 C. 诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略 D. 癌细胞类似于胚胎细胞都脱离了细胞的正常分化 D Lavf58.12.100 $$