5.1基因突变和基因重组（第2课时）课件 2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦基因重组，系统讲解其概念、类型、意义及应用。课堂通过温故知新复习基因突变，结合基因编辑视频、杂交水稻实例及“一母生九子”现象导入，搭建前后知识联系的学习支架。 其亮点在于融合科学思维、探究实践与态度责任素养，通过对比表格辨析基因突变与基因重组，设计自主阅读任务分析基因重组类型，结合杂交水稻育种图解和核心突破题巩固。助力学生培养分析应用能力，为教师提供结构化教学资源。

第5章 基因突变和其他变异 第1节 基因突变和基因重组 （第2课时） 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染色体互换,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 基因重组 02 目录 课本练习与应用 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 _________________________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 （5）______________：多数有害，少数有利 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 多害少利性 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 温故知新：基因突变 通过观看视频，你知道基因编辑的原理是什么了吗？ 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。 即便劳动人民不畏艰辛，日出而作，日落而息粮食的增产依然赶不上人口的增长。 杂交水稻之父 · 袁隆平 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。 你知道培育杂交水稻的原理吗？ 基因重组的实例 不是 基因突变具有低频性 “一母生九子，连母十个样”，这是基因突变的结果吗？ 出现这种现象的主要原因是什么吗？ 强调：启动子和终止子都在DNA上，起始密码和终止密码杂mRNA上 7 基因重组的实例 F2 × P 黄色圆粒 绿色皱粒 黄色圆粒 黄色圆粒 绿色皱粒 绿色 圆粒 黄色 皱粒 F1 在孟德尔两对相对性状的杂交实验中F2出现的重组性状是因为基因重组 强调：启动子和终止子都在DNA上，起始密码和终止密码杂mRNA上 8 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 请同学们自主阅读教材P80-81，思考并回答问题： 1.什么是基因重组？基因重组发生在什么时期？有哪些类型。 2.基因重组的结果是什么？有什么意义？ 3.在我们日常生活中基因重组的运用有哪些？请举例。 4.请列表比较基因突变与基因重组的异同。 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 基因重组解密(视频) 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。 前提 本质 B b A D a d 非同源染色体 非等位基因 同源染色体 非等位基因 减数分裂 1.概念： 如何实现控制不同性状基因的重新组合？ 2.时期： 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 对象：真核生物 时间：减数分裂 非等位基因 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 （1）基因的自由组合 3.类型： 时期： 现象： 结果： 减Ⅰ后 非同源染色体自由组合 非等位基因自由组合 分裂 间期 减数 分裂后 a a B B b b A A A A a a B B b b a B a B b b A A a a B B b b A A （1）基因的自由组合 A A a a b b B B AaBb aB和Ab ab和AB 或 3.类型： 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 或 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 3.类型： （2）染色体互换 时期： 现象： 结果： 减Ⅰ前（或四分体时期） 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换 等位基因之间发生互换，导致染色单体上的非等位基因重组。 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 B D B D b d b d b D B D b d B d b d B D 如果没有交换产生的配子是： 如果交换产生的配子是： 一个基因型为BbDd的个体的一个精原细胞： BD、BD和bd、bd两种 BD、bd、Bd、bD四种 3.类型： （2）染色体互换 基因重组的类型(广义) ▲基因工程重组型 发出绿色荧光的水母 正常光线(左)及紫外线照射下(右)的4只小鼠，其中3号小鼠为对照组，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因 绿色荧光蛋白基因导入小鼠细胞，导致小鼠细胞中基因发生重组 ▲肺炎链球菌转化型 R型细菌转化为S型细菌 R型细菌 S型细菌 知识拓展 思考：基因重组会有新的基因产生吗？会出现新的性状吗？ 只产生新的基因型，并未产生新的基因 1 只出现原有性状的重新组合，不会出现新的性状。 2 4.结果： 产生的配子种类多样化 子代基因组合多样化 环境变化 适应 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 5.意义： 猫毛色变 龙种金鱼 蛋种金鱼 水泡眼金鱼 顶着肉瘤的金鱼 意义 是生物变异的主要来源 1 是形成生物多样性的重要原因 2 为生物进化提供了原材料 3 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 是生物变异的主要来源 1 是形成生物多样性的重要原因 2 为生物进化提供了原材料 3 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 6.应用： 阐明基因重组的概念、特点、类型及意义 【任务1】 19 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。 20 项目 杂交育种 诱变育种 原理 方法 优点 局限性 杂交育种与诱变育种的比较 基因重组 基因突变 杂交→自交→筛选→自交 辐射诱变、激光诱变、化学药剂诱变 使不同个体的优良性状集中于同一个个体上 可以提高变异的频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程 有利变异的个体不多，需处理大量实验材料 育种年限较长 知识归纳 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。 22 注意事项 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Ⅰ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；一对等位基因不存在基因重组。 4.原核细胞、病毒不进行有性生殖，不能发生基因自由组合和染色体互换。 5.杂合子Aa自交，后代发生性状分离，根本原因是等位基因的分离，而不是基因重组。 A、a控制的性状是同一性状中的不同表现型,而非“不同性状”,即基因重组发生的基因数量为2对(2对以上)。 如图是基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答问题： (1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？ 图1细胞处于有丝分裂后期；图中形成B、b现象的原因是基因突变。 核心突破 (2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？ 图2细胞的名称是次级精母细胞或极体；图中形成B、b现象的原因是基因突变或基因重组。 如图是基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答问题： 核心突破 (3)若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？ 基因突变。 如图是基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答问题： 核心突破 基因表达与性状的关系 基因表达产物与性状的关系 课堂小结 基因的选择性表达与细胞分化 表观遗传 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。 基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 表达的基因的种类: 管家基因 奢侈基因 细胞分化的本质: 基因的选择性表达 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 (1)概念: (2)特点: ③DNA碱基序列不发生改变。 ①可遗传性 ②可逆性的基因表达 (3)常见的调控机制: ① DNA甲基化修饰 ③组蛋白甲基化 ④组蛋白乙酰化 ②非编码RNA干扰 27 课后习题·概念检测 1.我国大面积裁培的水稻有粳稻(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。( ) √ × × 课后习题·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。 课后习题·拓展应用 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。 （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。 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. 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