5.1基因突变和基因重组课件-2025-2026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 5.1 基因突变和基因重组　 表型 （改变） 基因 （改变） 环境 （改变） 来源 可遗传的变异 不可遗传的变异 基因突变 基因重组 染色体变异 变异的类型 生物的变异: 生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。 问题探讨 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。 思考： 1、航天育种的生物学原理是什么？ 2、如何看待基因突变所造成的结果？ 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。 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。 G U G C A C C U G A A A A A G G G G G U U C C C A A A G G G G G U G C A C C U G A G U U C C C U A 异常碱基序列片段（mRNA） 正常血红蛋白 异常血红蛋白 一、基因突变 1、基因突变的实例——镰状细胞贫血 正常碱基序列片段（mRNA） 镰状细胞贫血形成的原因 思考•讨论 2. 这种疾病能否遗传?怎样遗传? 氨基酸 蛋白质 谷氨酸 缬氨酸 DNA mRNA 正常血红蛋白 异常血红蛋白 遗传，亲代通过生殖过程把基因传给子代 G C G C A T G G A C G C A T G G U 1. 图5-2中氨基酸发生了什么变化? G 谷氨酸变成了缬氨酸 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? 会，一般都会 4.镰状细胞贫血的形成的直接原因？根本原因？ 影响 不影响 不影响 不影响 影响 不影响 影响 碱基 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 _______ 一般只改变_______个氨基酸或__________氨基酸序列 增添 _______ 一般不影响插入位置_____的序列,而影响插入位置_____的序列 缺失 _______ 一般不影响缺失位置_____的序列,而影响缺失位置_____的序列 小 一 不改变 大 大 前 前 后 后 替换 增添 缺失 缺失 新的起点 3、基因突变对氨基酸序列的影响 思考•讨论 镰状细胞贫血形成的原因 3、基因突变是否会使生物性状发生改变？为什么？ 基因突变不一定导致生物性状的改变 不改变生物性状原因 可改变生物性状原因 ①突变发生在基因的非编码区。 ②密码子简并性。 （基因突变前后密码子决定同一种氨基酸） ③隐性突变（AA→Aa） ④选择性表达。 （突变的基因在此细胞不表达） ⑤个别氨基酸的改变,不影响蛋白质的功能。 ① 使肽链中氨基酸种类改变。 ② 导致肽链不能合成。 ③ 肽链延长(终止密码子延后出现)。 ④ 肽链缩短(终止密码子提前出现)。 思考•讨论 镰状细胞贫血形成的原因 镰状细胞贫血形成的原因 思考•讨论 2. 这种疾病能否遗传?怎样遗传? 氨基酸 蛋白质 谷氨酸 缬氨酸 DNA mRNA 正常血红蛋白 异常血红蛋白 蛋白质中氨基酸发生替换 基因中碱基发生替换 根本原因 直接原因 遗传，亲代通过生殖过程把基因传给子代 G C G C A T G G A C G C A T G G U 1. 图5-2中氨基酸发生了什么变化? G 谷氨酸变成了缬氨酸 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? 会，一般都会 4.镰状细胞贫血的形成的直接原因？根本原因？ 增添 缺失 替换 A A T T C G G C G A T C C G G C A A T T C G G C T A T A C G G C A T A A T T C G G C A T C G G C DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。 一、基因突变 2、基因突变 1、基因突变的时期？ 2、基因突变一定能遗传给后代吗？ 3、基因突变的原因？ 4、基因突变的特点？ 5、基因突变的结果？ 6、基因突变的意义？ 任务一：自主学习课本P80—81图文，回答下列问题 任何时期都可能发生，DNA复制时（间期）最容易发生。 基因突变 发生在 配子中 发生在体细胞中 通过有性生殖传递给后代 一般不能遗传 有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生基因突变，可以通过无性生殖遗传。 如:皮肤癌不可遗传给后代 植物组织培养 2、基因突变一定能遗传给后代吗？ 任务一：自主学习课本P80—81图文，回答下列问题 外因 内因: 自然条件下DNA复制出错自发产生突变 物理因素: 紫外线，X射线及其他辐射能 损伤细胞内的DNA 化学因素: 亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基 生物因素: 某些病毒如Rous肉瘤病毒的 遗传物质能影响宿主细胞DNA RNA RNA DNA DNA DNA 提高突变频率 任务一：自主学习课本P80—81图文，回答下列问题 3、基因突变的原因？ (1)普遍性—在生物界普遍存在 所有生物均可发生 (2)随机性——基因突变是随机发生的 ①发生时间的随机性：生物个体发育的任何时期均可发生。 ②发生部位的随机性：任何细胞的任何DNA分子的任何部位。 (3)不定向性——基因可以发生不同的突变， 产生一个以上等位基因 注意：随机性体现在时间随机和部位随机； 突变方向受基因碱基序列限制，并不完全随机，故称为不定向性。 (4)低频性——在自然状态下基因突变的频率是很低的：105- 108 A a1 a2 a3 a5 a7 a8 a6 a4 任务一：自主学习课本P80—81图文，回答下列问题 4、基因突变的特点？ (5)多害少利性 形成新性状 基因突变 生物变异的根本来源 是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，为生物进化提供丰富的原材料 产生新基因 生物进化的原始材料 (等位基因的来源） 基因突变的结果 5、基因突变的结果？ 6、基因突变的意义？ 任务一：自主学习课本P80—81图文，回答下列问题 改变：基因型、遗传信息、密码子 不变：基因数目、遗传规律 可能改变：氨基酸、蛋白质、生物性状 10. 基因突变的应用 X光、胸透、CT等检查利用的射线属于诱发基因突变的物理因素，门外多放警示性标志。 （1）医疗方面（避免） （2）农业方面（诱变育种） 原理：利用物理因素或化学因素，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。 优点：提高突变率，创造生物新品种。 缺点：因突变的低频性、随机性和不定向性，需大量处理实验材料，具有盲目性。 任务一：自主学习课本P80—81图文，回答下列问题 1、基因突变在光学显微镜下能观察到吗？ 任务二：讨论以下问题？ 基因突变改变的是基因的碱基序列（基因结构），不改变基因数量和基因位置 不一定，如果碱基的替换、增添和缺失发生于DNA分子的非基因片段中，则不会导致基因突变。 2、基因突变后，基因的结构和遗传信息是否会发生改变？染色体上基因的数量和排列顺序是否会改变？ 3、DNA中发生碱基的替换、增添、缺失一定会发生基因突变吗？ 基因突变是分子水平的改变，无法在光学显微镜下观察到 注意：基因突变致红细胞形态变，可通过观察红细胞的形态是否发生变化，判断是否患镰状细胞贫血。 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 3.根据图示推测，癌细胞和正常细胞相比，具有哪些明显的特点？ 呈球形、 增殖快、 容易转移等。 一、基因突变 2、细胞的癌变 思考·讨论：结肠癌发生的原因 人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因 相应蛋白质活性减弱或失去活性 表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需 正常 突变或过量表达 相应的蛋白质活性过强 可能引起细胞癌变 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 正常 突变 原癌基因 抑癌基因 一、基因突变 2、细胞的癌变——（1）原癌基因和抑癌基因 18 ①原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。 ②并不是一个基因发生突变就会引发细胞癌变，癌症是多个原癌基因与抑癌基因突变累积的结果。 ③正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因，原癌基因或抑癌基因突变都可能引起细胞癌变。 ④细胞癌变是细胞异常分化的结果。 核心归纳 注意： ①能够无限增殖 名叫海拉的女性宫颈癌症患者,这位患者已在1951年死去，但从她身上取下的癌细胞却在实验室一代代地传了下来。 ②形态结构发生显著变化 正常的成纤维细胞 癌变后的成纤维细胞(球形) ③细胞膜上的糖蛋白等物质减少→细胞间的黏着性显著降低 →容易在体内分散和转移。 不死 变态 易扩散 一、基因突变 2、细胞的癌变——（2）癌细胞的特征 ③病毒致癌因子： 主要指辐射，如紫外线，X射线等。 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。 ①物理致癌因子： ②化学致癌因子： 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。 一、基因突变 2、细胞的癌变——（3）致癌因子 2、细胞的癌变——（4）癌症的预防和治疗 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。 发生范围:真核生物 控制不同性状基因：非等位基因 二、基因重组 ➊前提 ②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 如何实现控制不同性状基因的重新组合？ 原核细胞、病毒不进行有性生殖，不能发生基因重组。 二、基因重组 1、概念 有性生殖由亲本产生的生殖细胞(配子)，经过两性生殖细胞的结合，成为受精卵，再发育成为新的个体的生殖方式。 1、杂合高茎豌豆（Dd）自交，子代出现高茎和矮茎属于基因重组吗 2、精子和卵细胞结合形成受精卵 22 ①自由组合型 ②互换型 非同源染色体上的非等位基因的自由组合 同源染色体上的非姐妹染色单体的交换带来的等位基因的交换 补充：③不同个体或物种间基因的重组 如：R型细菌转化成S型细菌 基因工程（重组DNA技术） 二、基因重组 2、类型 减Ⅰ后期 （四分体时期） 减Ⅰ前期 实现同源染色体上的非等位基因的组合。 23 不产生新基因，可形成新的基因型 生物变异的重要来源之一，对生物的进化具有重要意义。 3、结果 4、意义 基因重组产生的性状应称作“重组性状”而不是“新性状”。 二、基因重组 Aa个体产生不同于亲本的AA，aa基因型个体，属于基因重组吗？原因？ 不属于。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。AA和aa的产生是受精作用时，雌雄配子随机组合的结果。 思考： 一对等位基因不存在基因重组。 纯合子杂交不存在基因重组。如：AABB × aabb 杂交育种 1、育种原理： 2、育种方法： 基因重组 杂交→自交→选种→连续自交 3、优点、 操作简便，能将多个优良性状集中在一个个体上， 育种周期长 大麦矮杆抗病新品种的培育 4、缺点 5、实例 二、基因重组 5、应用 比较项目 基因突变 基因重组 定义 时期 类型 适用范围 结果 意义 应用 发生可能性 碱基对的增添、缺失或替换 而引起的基因结构的改变 有性生殖过程中，控制 不同性状的基因重新组合 主要在细胞分裂间期 减数分裂Ⅰ前期、后期 自发突变、诱发突变 自由组合、交叉互换 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 所有生物 真核生物有性生殖细胞核遗传 可能性小 非常普遍 $