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

第5章 基因突变及其他变异 第1节基因突变和基因重组 航天育种是指将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变， 然后在地面选择优良的品种进行培育。 思考： 航天育种的生物学原理是什么？ 一、基因突变的实例 二、基因突变原因 主要内容 三、基因突变的意义 四、细胞的癌变 五、基因重组 一、基因突变的实例 资料：镰状细胞贫血 镰状细胞贫血是一种常染色体隐性遗传病。患者红细胞是弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血。 该病主要发生在黑色人种中，在非洲黑人中的发病率最高。 正常红细胞 镰状红细胞 一、基因突变的实例 思考：这种病是怎样形成的呢？ 血红蛋白分子的部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列 一、基因突变的实例 C T C G A G 谷氨酸 缬氨酸 DNA mRNA 氨基酸 蛋白质 正常 异常 G U G C A C G T G 突变 G A G 根本原因： 思考：第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？ T A A T 替换 决定 一、基因突变的实例 思考：这种变化可否遗传？如何遗传？ 基因突变若发生在配子中（减数分裂时产生），将遵循遗传规律传递给后代。 若发生在体细胞（有丝分裂），一般不能遗传。有些植物体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖传递。 一、基因突变的实例 思考：除了碱基的替换，还有什么情况可能导致基因结构的改变？ CCTGAGGTC GGACTCCAG CCTGTGGTC GGACACCAG CCTGACGGTC GGACTGCCAG CCTG GGTC GGAC CCAG 替换 增添 缺失 DNA 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，叫做基因突变。 一、基因突变的实例 思考：除了碱基的替换，还有什么情况可能导致基因结构的改变？ CCTGAGGTC GGACTCCAG CCTGTGGTC GGACACCAG CCTGACGGTC GGACTGCCAG CCTG GGTC GGAC CCAG 替换 增添 缺失 DNA 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，叫做基因突变。 组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸 碱基和氨基酸间的对应关系可能 最多编码的氨基酸种类 1个碱基→1个氨基酸 2个碱基→1个氨基酸 3个碱基→1个氨基酸 4个碱基→1个氨基酸 …… …… 三联体密码的提出 野生型噬菌体 插入或删掉3个相邻碱基 噬菌体能侵染细菌，使死菌死亡 野生型噬菌体 噬菌体不能侵染细菌，不能使细菌死亡 插入或删掉1个或2个相邻碱基 4 16 64 256 ①遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。 ②遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式阅读，编码之间没有分隔符。 一、基因突变的实例 思考： （1）哪一种基因突变对生物性状的影响最小？ 碱基的替换 ①一种氨基酸可能有几种密码子 ②显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa） 基因突变一定会导致基因结构改变，但蛋白质结构、性状不一定改变。 （2）基因突变不改变生物性状的原因有哪些？ 一、基因突变的实例 思考：碱基对改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？ DNA ···A U C C G C··· ··· A U U C G C··· 异亮氨酸 精氨酸 异亮氨酸 mRNA ··· A T C C G C ··· ··· T A G G C G ··· 正常 ··· T A A G C G··· ··· A T T C G C··· 碱基替换 精氨酸 一、基因突变的实例 分裂间期 一般只影响当代，不能遗传。但是有些植物可通过无性繁殖传递。若发生在配子中，将传递到后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传，但是有些植物的体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖传递。 ①发生在体细胞进行有丝分裂的间期 ②发生在减数第一次分裂间期 遵循遗传规律随配子传递给后代 时间 主要发生在DNA复制时期 一、基因突变的实例 基因突变为何能够改变生物性状？ ①基因突变可能引发肽链不能合成 ②肽链延长（终止密码子推后出现） ③肽链缩短（终止密码子提前出现） ④肽链中氨基酸来改变 蛋白质的结构和功能改变，进而引发生物性状改变。 基因突变一定能够改变生物性状？ ①基因突变部位为非编码区 ③隐性突变，如AA突变为Aa，此时性状不改变。 ④有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但是该蛋白质的功能不改变。 一、基因突变的实例 ②密码子的简并性，mRNA上的密码子改变但是一种氨基酸可以对应多种密码子 1．(目标1)下列变异一定不属于基因突变的是(　　) A．DNA分子中碱基的替换 B．DNA分子中碱基的增添 C．DNA分子中碱基的缺失 D．DNA分子中基因的增添 D 一、基因突变的实例 二、基因突变原因 主要内容 三、基因突变的意义 四、细胞的癌变 五、基因重组 二、基因突变原因 诱发 突变 自发 突变 自然条件下DNA复制偶尔出错、 DNA的碱基组成发生改变 提高突变频率 内因 外因 生物因素：某些病毒的遗传物质 化学因素：亚硝酸盐酸、碱基类似物等 物理因素：紫外线、X射线等 基因突变不只发生在间期 二、基因突变原因 基因突变在生物界是普遍存在的。 普遍性 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上、同一个DNA分子的不同部位。 随机性 不定向性 一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 基因突变的频率是很低的。 低频性 W+（红眼） 白眼 血红眼 象牙眼 樱红眼 杏红眼 伊红眼 浅 黄 色 眼 微色眼 蜜色眼 珍珠眼 珊瑚色眼 W Wbl Wi Wc Wa We Wb Wt Wh Wp Wco 对于生物个体而言，发生自然突变的频率很低，但是一个物种是由许多个体组成的，就整个物种来看，突变还是很多的。 2．(目标2)下列不属于诱变育种实例的是(　　) A．一定剂量的γ射线引起变异得到新品种 B．用一定剂量X射线处理青霉菌菌株获得高产菌株 C．玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗 D．激光照射植物或动物引起突变得到新品种 C 一、基因突变的实例 二、基因突变原因 主要内容 三、基因突变的意义 四、细胞的癌变 五、基因重组 产生新基因 1．新基因产生的途径； 2．生物变异的根本原因； 3．生物进化的原始材料。 生物变异的根本来源 生物进化的原始材料 形成新性状 总结 三、基因突变的意义 一、基因突变的实例 二、基因突变原因 主要内容 三、基因突变的意义 四、细胞的癌变 五、基因重组 四、细胞的癌变 四、细胞的癌变 资料：结肠癌发生的简化模型 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 1．从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 思考： 原癌基因和抑癌基因突变。 2．健康人的细胞中存在原癌 基因和抑癌基因吗？ 存在。 四、细胞的癌变 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 3．根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？ 思考： 癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移。 资料：结肠癌发生的简化模型 四、细胞的癌变 资料：结肠癌发生的简化模型 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 原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的。 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。 突变 可能引起癌变 癌变的原因 四、细胞的癌变 癌细胞的扫描电镜照片 ①适宜条件下，癌细胞能够无限增殖； ②癌细胞的形态结构发生显著变化； ③细胞膜上的糖蛋白减少，癌细胞之间的黏着性减少，容易在机体内分散和转移。 癌细胞的特征 3.下列有关癌细胞的叙述正确的是(　　) A．与正常细胞相比，癌细胞中的遗传物质发生了变化 B．癌细胞细胞膜上糖蛋白多，易分散 C．抑癌基因突变或过量表达导致相应蛋白质活性过强，可能引起细胞癌变 D．只有癌症患者体内存在原癌基因 A 一、基因突变的实例 二、基因突变原因 主要内容 三、基因突变的意义 四、细胞的癌变 五、基因重组 五、基因重组 “一母生九仔，连母十个样”这种 差异怎么造成的？ 五、基因重组 概念：在生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的自由组合。 类型和时期 类型 自由组合型 交叉互换型 发生时期 减Ι后期 减Ι前期 实质 图像 减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的组合，非等位基因也自由组合。 减数分裂的四分体时期，同源染色体上的等位基因随姐妹染色单体之间发生局部互换而互换。 五、基因重组 意义 思考：基因重组能否产生新的基因？ 基因重组是原有基因的重新组合，只产生新的基因型和重组性状，不能产生新基因与新性状。 基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的来源之一，对生物进化也具有重要的意义。 五、基因重组 基因重组的三点提醒 ①多种精子和多种卵细胞之间的多种结合方式，导致后代性状多种多样，但不属于基因重组。 ②杂合子自交，后代发生性状分离，根本原因是等位基因分离，而不是基因重组。 ③肺炎双球菌的转化实验、转基因技术等属于广义上的基因重组。 4．(目标4)如图所示为豌豆细胞内发生的一些过程，可能存在基因重组的是(　　) A．④⑤ B．③⑤ C．①④ D．②④ C 基因突变 基因重组 本质 结果 发生时间及原因 条件 意义 发生可能 基因的分子结构发生改变。 不同基因的重新组合。 细胞分裂间期 由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、缺失或增添 减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换； 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。 外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。 有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。 新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。 是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要的意义 突变频率低，但普遍存在 有性生殖中非常普遍 产生了新基因，出现了新性状。 不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。 第5章 基因突变及其他变异 第1节基因突变和基因重组 $$