5.1基因突变和基因重组（含交互动画及闯关游戏）（教学课件）生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦基因突变和基因重组核心知识，以航天育种实例导入引发讨论，通过镰状细胞贫血、结肠癌等实例分析，构建从现象到本质的学习支架，系统梳理基因突变的概念、原因、特点、意义及基因重组的类型、应用等知识脉络。 其亮点在于结合航天育种、癌症预防等实例培养生命观念，通过探究活动和对比表格发展科学思维，融入趣味互动演示与游戏增强探究实践。课堂小结采用对比归纳法，助力学生系统掌握知识，教师可提升教学效率，学生能深化对生物变异与进化的理解。

必 修二 第1节 基因突变和基因重组 第 5 章 基因突变及其他变异 2019人教版·生物学·必修2 1 教材分析 课标要求 素养目标 1.概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变。 2.阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化,甚至带来致命的后果。 3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下,基因突变概率可能提高,而某些基因突变能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变。 4.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和交叉互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异。 1.生命观念：理解基因突变和基因重组是生物变异的来源，认识变异在生物进化中的重要意义，形成遗传变异与进化相适应的生命观念。 2.科学思维：通过分析基因突变的实例，培养归纳概括和逻辑推理能力；能够比较基因突变和基因重组的异同，理解其对生物多样性的贡献。 3.科学探究：能够分析镰状细胞贫血的病因，理解基因突变的分子机制；能够设计简单的诱变育种实验方案。 4.社会责任: 认识致癌因子的危害，形成健康生活的意识；理解航天育种等生物技术在农业生产中的应用价值；形成科学看待生物变异的态度。 难点 重点 2 01 基因突变 02 目录 基因重组 03 练习与应用 3 01 基因突变 4 课堂导入 讨论： 1.航天育种的生物学原理是什么？ 我国早在1987年就利用返回式卫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基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。 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。 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。 太空育种成果丰硕(视频) 5 探究新知 一、基因突变 【探究活动1】 阅读课本p81-83 思考·讨论， 小组合作完成任务。 (1)什么叫做基因突变及其实例？ (3)阅读课本p82思考·讨论，完成问题 (4)基因突变的原因有哪些？ (2)阅读课本p81思考·讨论，完成问题 (5)基因突变的特点、意义及其应用？ 6 探究新知 一、基因突变 ①镰状细胞贫血 镰状红细胞 正常红细胞 病因: ➡在组成血红蛋白分子的肽链上， 发生了氨基酸的替换。 (1)实例 7 探究新知 一、基因突变的实例 图5-2 血红蛋白分子的部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列 正常碱基序列片段（mRNA） 异常碱基序列片段（mRNA） 替换 8 探究新知 一、基因突变 镰状细胞贫血形成的原因 思考·讨论 讨论： 1.图5-2中氨基酸发生了什么变化？ ➡谷氨酸替换成了缬氨酸 2.右图是镰状细胞贫血病因的图解，请你完成图解。思考这种疾病能否遗传？怎样遗传？ A T A U 这种病能够遗传，是亲代通过生殖过程把基因传递给子代的。 3.如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？所对应的性状呢 如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列也会发生改变，对应的性状一般也会发生改变。 9 探究新知 一、基因突变 结肠癌发生的原因 思考·讨论 ②细胞的癌变 讨论： 1. 从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 原癌基因和抑癌基因发生基因突变 2. 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？ 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？ 正常细胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因 10 探究新知 一、基因突变 癌细胞的特点 ③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； ②形态结构发生显著变化； ①能够无限增殖； ➡分裂能力改变 ➡形态结构改变 ④容易在体内分散和转移。 ➡细胞膜改变 11 探究新知 一、基因突变 原癌基因 抑癌基因 细胞正常生长、增殖 正常表达产物 致癌因子 表达产物的量过高 表达产物的量过低 突变 表达产物活性过低 突变 不表达 表观遗传修饰 过量表达 表观遗传修饰 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 细胞癌变 可能 可能 不能抑制 原癌基因和抑癌基因是一类基因，而不是一个基因。 12 探究新知 一、基因突变 与社会的联系 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。 13 探究新知 一、基因突变 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。 (2)概念 若发生在体细胞中，一般不能遗传。 (3)基因突变与遗传的关系 若发生在配子中，可以传递给后代。 但有些植物的体细胞发生了 基因突变，可以通过无性生殖遗传。 基因突变 ➡植物组织培养技术培育的植株 14 双击上方链接 1.演示链接 2.演示方法 打开界面 点击下方播放按钮操作 3.演示界面预览 趣味互动演示——基因突变 15 探究新知 二、基因突变 (4)原因 外因 ①物理因素: ②化学因素: ③生物因素: ➡紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA ➡亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基 ➡某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA 内因 由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。 16 探究新知 一、基因突变 (5)特点 ➡基因突变在生物界是普遍存在的。 ②随机性: ③不定向性: ➡可以发生在细胞内不同的DNA分子上，以及同一个DNA分子的不同部位。 ➡可以发生在生物个体发育的任何时期； ➡一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。 ➡在自然状态下，基因突变的频率是很低的。 ①普遍性: ④低频性: 例如: 果蝇每个配子中红眼基因突变为白眼基因的频率约为4×10-5。 17 探究新知 一、基因突变 (6)意义 基因突变 产生新基因的途径 生物变异的根本来源 为生物进化提供丰富的原材料 18 探究新知 一、基因突变 (7)应用 例如: 用辐射方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种。 诱变育种 利用物理因素(如紫外线、x射线等)或化学因素(如亚硝酸盐等)处理生物，使生物发生基因突变，可以提高突变率， 创造人类需要的生物新品种。 19 02 基因重组 20 探究新知 二、基因重组 【探究活动2】 阅读课本p84 小组合作完成任务。 (1)什么叫做基因重组及其发生时间？ (3)基因重组的意义及其应用？ (2)基因重组有哪几种类型？ 21 探究新知 二、基因重组 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。 (1)概念 (3)类型 交叉互换型 ①减Ⅰ分裂前期: 同源染色体中非姐妹染色单体间可发生交叉互换。 交叉互换 减数分裂 结束 A 基因型: AaBb A a a A A a a Ad aB AB ab 4种配子 (2)发生时间 减数分裂Ⅰ 22 探究新知 二、基因重组 (2)类型 自由组合型 ②减I分裂后期:同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 第1种情况(2种配子:AB、ab) 第2种情况(2种配子:Ab、aB) 基因型: AaBb 23 探究新知 二、基因重组 (4)意义 基因重组 生物变异的主要来源 生物多样性形成的重要原因 为生物进化提供了原材料 24 探究新知 二、基因重组 (4)应用 杂交育种 人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。 P 高秆抗病 矮秆不抗病 DDTT ddtt × 高秆抗病 DdTt F1 F2 高秆抗病 9D_T_ 高秆不抗病 3D_tt 矮秆抗病 3ddT_ 矮秆不抗病 1ddtt 连续自交，选种培育 矮秆抗病 ddTT × × × 杂交 自交 选种 自交 优良性状的纯合体 25 探究新知 二、基因重组 与社会的联系 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。 26 基因突变 基因重组 本质 结果 发生时间原因 条件 意义 可能 基因结构改变,产生新的基因 不同基因重新组合，产生新的基因型 主要在细胞分裂间期 外界理化因素或自身生理因素引起的基因碱基对的替换、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。 27 基因突变 和基因重组 基因 突变 课堂小结 基因 重组 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。 (1)概念: (2)实例: 镰状红细胞、结肠癌 (3)原因: ①物理因素 ②化学因素 ③生物因素 ④DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。 (4)特点: ②随机性 ③不定向性 ①普遍性 ④低频性 (5)意义: 产生新基因的途径 生物变异的根本来源 为生物进化提供丰富的原材料 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。 (1)概念: (3)类型: 交叉互换型 (2)发生时间: 减数分裂Ⅰ 自由组合型 (4)意义: 生物变异的主要来源 生物多样性形成的重要原因 为生物进化提供了原材料 28 双击上方链接 1.演示链接 2.演示方法 打开界面 点击上方开始按钮操作 3.演示界面预览 趣味互动游戏——基因突变和基因重组 29 练习与应用 03 30 1．下列关于细胞癌变的叙述，正确的是（　　） A．癌细胞的形态结构发生显著变化 B．癌细胞膜上的糖蛋白等物质增多 C．癌细胞的细胞周期比正常细胞更长 D．原癌基因和抑癌基因只存在于癌细胞中 练习与应用 A 减少 更短 正常细胞中这两类基因发生突变才会引发细胞癌变 31 练习与应用 2．基因突变和基因重组，错误的是（　　） A．基因重组发生在减数分裂过程中，包括交叉互换和自由组合 B．基因重组只能产生新的基因型，不能产生新基因，对生物进化无意义 C．基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换，具有普遍性、随机性等特点 D．基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源 B 有重要意义 32 练习与应用 3．研究发现，结肠癌细胞中通常存在APC基因（一种抑癌基因）的失活突变，以及KRAS基因（一种原癌基因）的激活突变。下列相关叙述错误的是（　　） A．APC基因突变可能是因为碱基的增添、缺失或替换 B．KRAS基因突变后，可过量表达信号蛋白，持续促进细胞分裂 C．同一细胞中积累多个关键基因的突变，是细胞癌变的重要原因 D．这两种基因突变不能发生在生殖细胞中，故不会遗传给后代 D 基因突变可发生在体细胞或生殖细胞中。生殖细胞中的基因突变可通过配子遗传给后代 33 练习与应用 4．我国航天育种成果丰硕，已培育出700余个新品种（没有新物种），覆盖粮食、蔬菜、水果、花卉、牧草、林木、中草药及微生物等多个领域，为农业增产、生态改善及产业升级提供了重要支撑。下列叙述正确的（　　） A．700余个新品种的诞生，说明了基因突变的频率高 B．新品种仅涉及植物和微生物，说明了基因突变具有局限性 C．700余个新品种的诞生，增加了基因和物种的多样性 D．新品种诞生的同时也有性状的退化，体现了变异的不定向性 D 较低 普遍性 未产生新物种 34 练习与应用 5．基因重组是生物变异的重要来源之一，下列关于基因重组的实例，正确的是（　　） A．一对色觉正常的男女婚配，子代既有红绿色盲患者，也有色觉正常个体 B．基因型为AABB和aabb的个体杂交，后代出现基因型为AaBb的个体 C．圆粒豌豆的DNA上插入一小段外来DNA序列，出现皱粒豌豆 D．“一母生九子，九子各不同”是基因重组的结果 D 35 A．上述事实说明基因能通过控制蛋白质的结构控制性状 B．FGFR3基因和KRT71基因遗传时遵循自由组合定律 C．该对毛发卷曲家兔交配的子代含突变基因的概率是1/4 D．组成FGFR3基因和KRT71基因的单体都是脱氧核糖核苷酸 练习与应用 6．家兔（XY型）的毛型由两种蛋白质决定，一种是由3号染色体上的FGFR3基因编码的角蛋白，另一种是由11号染色体上的KRT71基因编码的丝状蛋白。某对家兔因部分毛型相关蛋白质结构异常，出现毛发卷曲的症状。检测发现公兔存在1个突变的FGFR3基因，母兔存在1个突变的KRT71基因。下列叙述错误的是（    ） C 3/4 36 7．下列①～⑤是有关基因重组的叙述，其中正确的是（　　） ①减数分裂过程中的基因重组只能发生在减数第一次分裂后期； ②基因重组只能改变基因型，不能改变基因的本质； ③基因重组是诱变交育种的原理； ④基因重组可以为生物进化提供原材料； ⑤根尖细胞在增殖过程中可能会发生基因重组 A．①③ B．②④ C．④⑤ D．①② 练习与应用 B 和减数第一次分裂前期 杂交育种 根尖细胞进行的是有丝分裂，基因重组发生在减数分裂过程中 37 8．下列相关叙述正确的是（　　） A．表观遗传的修饰和基因突变均只发生在DNA分子上 B．表观遗传可通过引起基因突变来改变生物性状 C．某些细胞中发生的基因甲基化修饰可能不能遗传给子代 D．突变后的癌基因只能传递给子细胞，无法遗传给后代 练习与应用 C 表观遗传的本质是基因序列不发生改变，仅基因表达水平发生变化，不会引起基因突变， 若癌基因突变发生在生殖细胞中，可随配子传递给后代 组蛋白修饰发生在蛋白质上 38 THANKS 作业 完成配套作业 2019人教版·生物学·必修2 39 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Marker-1840 Marker-1796 Marker-6308 Marker-6669 Marker-9225 Marker-4678 Marker-4623 Marker-5733 Marker-7384 Marker-9394 Marker-9310 Marker-7696 Marker-5839 Marker-2317 Marker-9474 Marker-5891 Marker-6174 Marker-1397 Marker-4986 Marker-8953 Marker-8878 Marker-7573 Marker-3657 Marker-6339 Marker-6291 Marker-2486 Marker-1353 Marker-6920 Marker-8880 Marker-8252 Marker-8472 Marker-4145 Marker-4082 Marker-6260 Marker-7748 Marker-3195 Marker-9698 Marker-4786 Marker-8904 Marker-8913 Marker-1430 Marker-2797 Marker-1903 Marker-3658 Marker-9594 Marker-9587 Marker-8016 Marker-8780 Marker-6658 Marker-1634 Marker-1759 Marker-8979 Marker-7685 Marker-1467 Marker-6204 Marker-1934 Marker-4766 Marker-8873 Marker-3552 Marker-9196 Marker-7967 Marker-4928 Marker-4432 Marker-9256 Marker-4617 Marker-2255 Marker-3786 Marker-4865 Marker-3908 Marker-6791 Marker-3236 Marker-7211 Marker-4047 Marker-5110 Marker-9650 Marker-9092 Marker-6680 Marker-2424 Marker-6541 Marker-9625 Marker-8946 Marker-4378 Marker-2709 Marker-5549 Marker-5057 Marker-9912 Marker-7768 基因çª�å�˜ï¼šç”Ÿå‘½çš„å�˜å¥�曲 DNA模æ�¿: mRNA: 蛋白质: 请自助选择基因çª�å�˜ç±»åž‹ï¼š 碱基替æ�¢ 碱基增添 碱基缺失 â�®ï¸� 上一步 â–¶ï¸� 播放 â�­ï¸� 下一步 ðŸ”� 细节放大 Marker-8006 Marker-1008 Marker-1388 Marker-2272 Marker-7418 Marker-2257 Marker-3278 Marker-2679 Marker-1774 Marker-6578 Marker-7888 Marker-7758 Marker-9715 Marker-3890 Marker-7794 Marker-8059 Marker-2620 Marker-2391 Marker-7249 Marker-6672 Marker-6535 Marker-8951 Marker-2870 Marker-2466 Marker-7745 Marker-1560 Marker-7725 Marker-9763 Marker-3035 Marker-6576 Marker-9598 Marker-8490 Marker-5548 Marker-5231 Marker-6471 Marker-5201 Marker-4762 Marker-8561 Marker-4941 Marker-3818 Marker-5942 Marker-1489 Marker-1560 Marker-7066 Marker-7928 Marker-8563 Marker-1753 Marker-9586 Marker-8336 Marker-1605 Marker-5881 Marker-1734 Marker-5029 Marker-7622 Marker-3958 Marker-9436 Marker-1224 Marker-7665 Marker-5207 Marker-2753 Marker-6380 Marker-2214 Marker-2180 Marker-4046 Marker-1894 Marker-6076 Marker-9254 Marker-9658 Marker-2952 Marker-2803 Marker-2350 Marker-9981 Marker-1454 Marker-8925 Marker-6914 Marker-6517 Marker-5062 Marker-8019 Marker-2037 Marker-4077 Marker-2813 Marker-1321 Marker-2340 Marker-7545 Marker-8616 Marker-7463 Marker-8469 Marker-7225 Marker-6434 Marker-5065 Marker-8046 Marker-2220 Marker-1532 Marker-6937 Marker-1412 Marker-9173 Marker-1449 Marker-4305 Marker-9462 Marker-6848 Marker-2726 Marker-7155 Marker-6580 Marker-5458 Marker-6964 Marker-9633 Marker-1707 Marker-8163 Marker-1206 Marker-8310 Marker-6950 Marker-1318 Marker-6128 Marker-4801 Marker-3386 Marker-2446 Marker-3785 Marker-2725 Marker-9253 Marker-3749 Marker-6453 Marker-8998 Marker-5432 Marker-8512 Marker-1266 Marker-7862 Marker-2222 开始 æš‚å�œ é‡�ç½® éš�机抽å�· å…³å�¡: 1/5 剩余时间: 20s 点击“开始â€�按钮进入基因探险ï¼� 闯关æˆ�功ï¼� 正确率: 100% 请è€�师选择奖励... å…�作业å�¡ä¸€å¼  生物课代表体验一天 精美文具一份 领å�–奖励 é‡�新开始 Marker-4963 Marker-7625 Marker-6431 Marker-7850 Marker-1521 Marker-9641 Marker-9602 Marker-8522 Marker-6961 Marker-9143 Marker-3034 Marker-3048 Marker-8606 Marker-2996 Marker-6886 Marker-7313 Marker-6544 Marker-3934 Marker-6339 Marker-6037 Marker-7311 Marker-4260 Marker-1216 Marker-7629 Marker-6519 Marker-8477 Marker-3939 Marker-4517 Marker-4114 Marker-1349 Marker-3531 Marker-5635 Marker-6349 Marker-9785 Marker-2945 Marker-7785 Marker-9533 Marker-9085 Marker-8799 $nullnull我国早在1987年8月5号便首次将水稻、辣椒等农作物送上太空，开启了太空育种的探索之旅。经过三十多年的研究和应用，太空育种的成果已经悄然融入到老百姓的生活当中。接下来我们就跟随记者走进海南航天育种中心去看一看。我身后就是太空作物的种植基地了。我前面这一些太空茄子、太空辣椒、太空番茄，都是刚刚从我身后的基地里摘下来的。其实这些科研成果早已经进入市场，走进了。我们的生活。在海南航天育种中心育苗温室里繁育的太空蝴蝶兰正在盛放，种植基地里还有一大批经历过太空旅行的太空种子，繁育出来的蔬菜，如太空番茄、太空黄瓜等，目前已成熟，即将采摘。太空育种也叫空间诱变育种，是我国主要的航天任务之一，它是将农作物种子或试管种苗通过航天器送到太空，利用太空特殊的地面、无法模拟的高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场高结晶的环境诱变作用，使种子产生变异。返回地面后，再经过至少四代选育，筛选出携带新性状的新种子、新材料，培育新品种。太空育种会将咱们的优质的品种有很大的改善和提高，它和可以在很短的时间里培育出很多更多的一些新品种。就是说我们的育种时间会大大的缩短，我们对国外种子的一些依赖性就会降低，能提高我们国家种质资源安全。2013年以来，海南航天育种中心从128个航天引种实验中，筛选出21个适合海南气候、土壤的航天瓜果蔬菜和花卉品种培育种植，并在海南部分市县及岛外多个省市进行了推广种植。咱们太空育种的所有的农作物，包括瓜果蔬菜，包括一些粮食作物都是安全的。它一般在抗病性上都会有很大的提高产量，一般都有20%到50%以上的增长，更耐寒，更耐盐碱，而且它在口感和营养成分上也有些改变。据了解，自1987年以来，我国共开展了三十多次植物种子、菌种、试管苗的搭载升空试验，培育出近千个航天育种新品系、新品种。