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

基因突变和基因重组 第1节 第五章 基因突变及其他变异 第一节 基因突变和基因重组 1 正常红细胞 镰状红细胞 镰状细胞贫血（又称镰刀型细胞贫血症）是一种遗传病。1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和肌肉疼痛，经过检查发现, 他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状。后来人们把这种病称为镰状细胞贫血。 自主阅读课本P80、81、83，回答以下问题： 正常红细胞 镰状红细胞 1.导致镰状细胞贫血形成的直接原因和根本原因？ 2.基因突变的概念是什么？ 3.基因突变的发生时期及结果是什么？ 4.基因突变的原因和特点？ 5.基因突变的意义？ 根本原因：控制血红蛋白分子合成的基因中一个碱基对发生替换（A-T替换为 T-A） 性状 G A A … … mRNA G U A … … … … 谷氨酸 正常蛋白质 蛋白质 … … 缬氨酸 异常蛋白质 C T T G A A … … … … DNA C A T G T A … … … … 直接原因：多肽链上一个谷氨酸被一个缬氨酸替换 圆饼状 镰刀状 一、基因突变 基因突变的概念：基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。 ATCCGTAGGC （正常DNA） 替换 AACCGTTGGC 缺失 增添 ATTCCGTAAGGC A　CCG T GGC 1 2 3 4 5 基因突变是DNA分子水平，使用光学显微镜观察不到。 一、基因突变 具体是基因内部的碱基对的数量和排列顺序的改变，对基因的数量和位置并未改变 类型 基因突变的发生时期：主要发生在_____________________________________。 有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期 因为在DNA复制时要解开双链，解开螺旋，稳定性大大下降，极易受到外界因素的干扰，使碱基改变，发生基因突变。 也能发生在其他各时期，只是突变率较低 一、基因突变 基因突变的结果：改变了基因内部结构，产生了 基因突变的意义 1.新基因产生的途径 2.生物变异的根本来源 形成 3.生物进化的原始材料 新基因 新性状 一、基因突变 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 增添 缺失 小 只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列 大 不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列 大 不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列 基因突变可能会（也可能不会）导致蛋白质结构的改变，可能会（也可能不会）影响生物体的性状。 一、基因突变 一、基因突变 9 1. 普遍性 2. 随机性 3. 不定向性 4. 低频性 基因突变在生物界是普遍存在的。 自然状态下，基因突变频率很低。 一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、发生在细胞内不同DNA分子上、发生在同一DNA分子的不同部位。 基因突变的特点 一、基因突变 基因突变的应用--诱变育种 诱变育种的特点 ①提高基因突变频率，加速育种进程；产生新基因，大幅度地改良某些性状；获得前所未有的新性状。 ②难以控制突变方向，具有一定的盲目性，有利个体少；需大量处理实验材料，工作量大。 六、基因突变的应用 一、基因突变 11 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 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？ 相关基因（包括原癌基因和抑癌基因）发生了突变 二、细胞的癌变 12 讨论3. 癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？ 呈球形、增殖快、容易发生转移等 讨论2. 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？ 存在 正常的成纤维细胞 癌变后的成纤维细胞 二、细胞的癌变 13 原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必须的 抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。 原癌基因 抑癌基因 相应蛋白质活性过强 突变 过量 表达 相应蛋白质活性减弱或失去活性 突变 正常细胞 癌细胞 不受机体控制，恶性增值 致癌因子的作用 细胞癌变的原因 在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生，致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式，请思考致癌因子有哪些？ 物理致癌因子： 化学致癌因子： 病毒致癌因子： 主要指辐射，如紫外线、X射线。 如石棉、砷化物、亚硝胺、黄曲霉素等 指的是能使细胞发生癌变的病毒。 致癌因子 ①预防：远离致癌因子，保持良好的心理状态，养成健康的生活方式。 ②诊断：病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测等。 ③治疗：手术切除、化疗和放疗等。 癌症的预防和治疗 “一母生九子，九子各不同” 是基因突变导致的吗？为什么 不是 基因突变具有低频性 三、基因重组 自主阅读课本P84，完成思维导图： 概念： 类型： ① 自由组合型：位于_____________上的___________自 由组合( 发生在减数第一次分裂后期 ) 非同源染色体 非等位基因 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。 三、基因重组 ② 交叉互换型：位于____________________________随非姐妹染色单体间的交叉互换而重新组合( 发生在减数第一次分裂前期的四分体时期 )。 同源染色体上的非等位基因 基因重组的结果：产生___________，导致_________出现。 基因重组的意义： 新的基因型 重组性状 未产生新基因 不是新性状 1.基因重组是形成生物多样性的重要原因； 2.基因重组是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。 三、基因重组 20 我国金鱼约有315个品种,都起源于野生鲫鱼 蛋种金鱼 狮头金鱼 水泡眼金鱼 草金鱼 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。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，极大地丰富人们的生活。 三、基因重组 基因重组的应用--金鱼的培育 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 三、基因重组 基因重组的应用--杂交水稻的培育 22 比较项目 基因突变 基因重组 定义 时期 类型 结果 意义 应用 碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因碱基序列的改变 有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合 分裂前的间期DNA复制过程 减数分裂Ⅰ前期、后期 自发突变、诱发突变 自由组合、染色体互换 产生新的基因 产生新的基因型 生物变异的根本来源 生物变异的来源之一 诱变育种 杂交育种 $$