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

该高中生物学课件聚焦基因突变和基因重组，以航天育种案例导入，通过问题探讨引出原理，结合镰状细胞贫血、细胞癌变实例分析，构建从现象到本质的学习支架，涵盖概念、原因、特点及基因重组类型比较。 其亮点在于以实例分析（如镰状细胞贫血的氨基酸替换、结肠癌的癌变机理）深化生命观念，通过自学讨论问题链培养科学思维，表格对比总结助学生系统掌握知识。对学生提升理解与思维能力，对教师提供清晰教学框架和丰富资源。

导入 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。 讨论： ①航天育种的生物学原理是什么？ 问题探讨 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。 1 第五章 基因突变及其他变异 5.1基因突变和基因重组 授课人： 时间：2026.5 学习目标： 1. 掌握基因突变的概念、原因、特点及意义。 2. 理解镰状细胞贫血与细胞癌变的突变机理。 3. 掌握基因重组的概念、类型与意义。 4. 能准确比较基因突变与基因重组。 2 1、分析镰状贫血直接原因？结合基因表达的过程进行分析镰状贫血根本原因？ 2、基因突变的概念？处于什么时期的细胞，容易发生基因突变？ 3、基因突变一定会引起生物性状的改变吗？一定会遗传给后代吗？ 4、基因突变的原因有哪两个？自然界中易诱发生物发生基因突变的因素有哪些？。 5、基因突变具有什么特点？ 要求：讨论过程中全体起立，组长安排 好记录员和发言人员。 时间：（8分钟） 讨论： 安静自学：8分钟 学： 5.1基因突变和基因重组 （第1课时） 3 展示 一、基因突变的实例 镰状细胞贫血 正常红细胞 资料1： 1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧、肌肉疼痛，经检查发现, 他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状。 这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。后来人们称这种病为镰状细胞贫血。 镰状红细胞 一、基因突变的实例 正常 镰状 资料2： 1956年，科学家将患者红细胞的血红蛋白和正常血红蛋白进行 比较分析，部分氨基酸的序列如下： xié 图中氨基酸序列发生了什么变化？分析镰状贫血直接原因？ 血红蛋白特定位置上的谷氨酸被缬氨酸取代。 直接原因： 氨基酸的替换； 结合基因表达的过程进行分析镰状贫血根本原因？ 展示 过渡： 一、基因突变的实例 G U C A G C C U G A C C U C U A G G A G G A A G 正常碱基序列片段(mRNA) G U C A G C C U G A C C U C U U G G A G G A A G 异常碱基序列片段(mRNA) 血红蛋白分子的部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列 分别写出突变前后发生改变的氨基酸对应的DNA双链的碱基序列 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 缬氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 展示 过渡： 一、基因突变的实例 A G G mRNA C T C A G G 模板链（DNA） 非模板链（DNA） U G G C C A G G T 正常 异常 碱基对替换 基因的改变 蛋白质异常 根本原因：编码血红蛋白的基因特定位置上的碱基对替换。 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发生改变？ 结合基因表达的过程进行分析镰状贫血根本原因？ 展示 探究碱基的增添或缺失 插入1个碱基对后的mRNA 插入2个碱基对后的mRNA 插入3个碱基对后的mRNA 如果基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列会发生改变，所对应的性状也会改变。 展示 C T C A G G G C C C A G G T G C 基因突变的概念及其影响 替换 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，叫作基因突变。 C T C A G G G C 缺失 增添 C T C A G G G C T A C T C A G G G C C C G G G C 基因突变的概念？处于什么时期的细胞，容易发生基因突变？ 展示 基因突变的概念及其影响 间期要进行DNA复制，DNA复制时要解旋为单链，单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到影响而发生碱基的改变。 细胞分裂前的间期 基因突变的概念？处于什么时期的细胞，容易发生基因突变？ 展示 基因突变的概念及其影响 发生时期 有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期 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 小 通常只改变1个氨基酸或不改变（密码子的简并性） 增添 大 不影响插入位置前的序列，影响插入位置后的序列 缺失 大 不影响缺失位置前的序列，影响缺失位置后的序列 体细胞 生殖细胞 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，叫作基因突变。 展示 基因突变对性状的影响 蛋白质结构和功能影响生物性状 肽链中氨基酸种类改变 基因突变影响 蛋白质的结构 不一定 密码子的简并性 隐性突变，AA→Aa 受环境影响 肽链可能不能合成 肽链延长(终止密码子延后出现) 肽链缩短(终止密码子提前出现) 基因突变一定会引起生物性状的改变吗？一定会遗传给后代吗？ 展示 基因突变对后代的影响 发生在 配子中 发生在 体细胞中 通过有性生殖传递给后代 植物组织培养 基因突变一定会遗传给后代吗？ 不一定 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 一般不能遗传 基因突变对性状的影响 展示 基因突变的原因 易诱发生物基因突变并提高突变频率 物理因素： DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生 外因 内因 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： 某些病毒的遗传物质能 影响宿主细胞的DNA。 基因突变的原因有哪两个？自然界中易诱发生物发生基因突变的因素有哪些？ 展示 基因突变的特点 普遍性：在生物界普遍存在 果蝇的白眼 豌豆的皱缩 玉米白化苗 豌豆的高矮茎 基因突变具有什么特点？ 展示 基因突变的特点 随机性：基因突变是随机发生的 发生时间的随机性：生物个体发育的任何时期均可发生。 发生部位的随机性：任何细胞的任何DNA分子的任何部位。 展示 基因突变的特点 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 A a1 a2 a3 a5 a7 a8 a6 a4 展示 基因突变的特点 低频性：自然状态下，基因突变频率很低。 基因 突变率 大肠杆菌组氨酸缺陷型基因 2×10-6 玉米的皱缩基因 1×10-6 小鼠的白化基因 1×10-5 人类色盲基因 3×10-5 多害少利性：多数突变对生物体有害。 展示 基因突变的实例 基因突变 概念 结果 原因 时间 特点 意义 应用 分析镰状细胞贫血的病因 以结肠癌为例分析细胞癌变 基因的碱基序列改变 产生等位基因 内因、外因 细胞分裂前的间期 普遍性、随机性、不定向性、低频性 新基因、根本来源、原始材料 诱变育种 课堂小结 1、从基因角度看，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？它们的作用是什么？ 3、根据结肠癌图示推测，癌细胞和正常细胞相比，具有哪些明显的特征？ 4、结肠癌发生的原因？癌症如何预防与治疗？ 5、简述基因突变对生物体和进化的意义？ 6、简述基因重组概念及类型？ 要求：讨论过程中全体起立，组长安排 好记录员和发言人员。 时间：（8分钟） 讨论： 安静自学：8分钟 学： 5.1基因突变和基因重组 （第2课时） 20 基因突变的实例 2020年，我国新发癌症约457万，因癌症死亡约300万， 癌症是威胁人类健康最重要的疾病之一。 实例2：细胞的癌变 从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？它们的作用是什么？ 根据图示推测，癌细胞和正常细胞相比，具有哪些明显的特征？ 原癌基因和抑癌基因突变 展示 － ＋ 基因突变的实例 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？它们的作用是什么？ 相应蛋白质活性减弱或失去活性， 可能引起细胞癌变。 原癌基因 相应蛋白质活性过强，可能引起细胞癌变。 抑癌基因 突变或 过量表达 功能（表达） 功能（表达） 突变 调节细胞周期 阻止细胞不正常的增殖 蛋白质 细胞正常的生长和增殖 蛋白质 细胞不正常的生长和增殖促进细胞凋亡 原癌基因： 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因 “油门” 抑癌基因： “刹车” 展示 基因突变的实例 根据图示推测，癌细胞和正常细胞相比，具有哪些明显的特征？ 能够无限增值； 形态结构发生显著变化； 细胞膜上的糖蛋白等物质减少；细胞之间的粘着性显著降低；容易在体内分散和转移。 展示 基因突变的实例 结肠癌发生的原因 无机化合物，如石棉； 有机化合物，如黄曲霉素 物理致癌因子 病毒致癌因子 化学致癌因子 致癌病毒含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列 主要指辐射，如紫外线、X射线 简述结肠癌发生的原因？癌症如何预防与治疗？ 展示 基因突变的实例 癌症的预防与治疗 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。 展示 基因突变的意义 基因突变对生物体的意义： 简述基因突变对生物体和进化的意义？ 展示 基因突变的意义 形成新性状 基因突变 生物变异的根本来源 产生新基因 生物进化的原始材料 (等位基因的来源） ①有害突变： ②有利突变： ③中性突变： 对进化的意义： 基因突变对生物体的意义： 可能破坏生物体与现有环境的协调关系。 比如抗病性突变、耐旱性突变、微生物抗药性突变等。 不会导致新的性状出现。 是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了丰富的原材料。 展示 “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，基因突变具有低频性 基因重组 展示 基因重组概念及类型 基因重组： 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。 非等位基因 原核细胞、病毒不进行有性生殖，不能发生基因重组。 一对等位基因不存在基因重组 基因重组类型： 减数分裂Ⅰ前期 减数分裂Ⅰ后期 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。 染色体互换、基因的自由组合 转基因（DNA重组技术） 简述基因重组概念及类型？ 展示 基因重组 自由组合型 非同源染色体的自由组合——非等位基因自由组合 A、a为控制同一性状的基因 B、b为控制同一性状的基因 A、a与B、b为控制不同性状的基因 基因组合：aB和Ab 基因组合：ab和AB 出现了2种组合，可以产生4种配子！ 展示 基因重组 染色体互换型 同源染色体非姐妹染色单体的互换——等位基因之间发生互换 A A a a B B b b A A a a B b B b 无交叉互换 配子 A B a b 有交叉互换 A B a b A b a B 重组类型 MⅠ前期（四分体时期），位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的交叉互换而发生交换，导致染色单体上的基因发生重组。 展示 基因重组 基因重组的类型——转基因（DNA重组技术） 肺炎链球菌的转化 细菌转化 转基因技术（DNA重组技术 ） 展示 展 基因重组 基因重组是生物变异的主要来源 基因重组为生物进化提供了原材料 基因重组 配子种类多样化 基因组合多样化的子代 抗寒 抗旱 抗盐碱 适应更多生存环境 基因重组只产生新的基因型，并未产生新的基因，不产生新性状，可形成新的表型。 亲本杂合度越高，遗传物质相差越大，基因重组类型越多。 基因重组的应用 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，极大地丰富了人们的生活。 龙种金鱼 蛋种金鱼 水泡眼金鱼 顶着肉瘤的金鱼 展示 总结比较 基因突变 基因重组 本质 结果 发生时间原因 意义 发生 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，由于外界理化因素或自身生理因素引起基因碱基对的替换、缺失或增添。 减数分裂Ⅰ的四分体时期的交叉互换；减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 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，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。 展示 课堂小结 细胞癌变和 基因重组 相应蛋白质活性过强 抑癌基因 突变或 过量表达 表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的 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 相应蛋白质活性减弱或失去活性 突变 基因重组 概 念 控制不同性状的基因的重新组合 意 义 是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义 进行有性生殖的真核生物 范 围 细胞癌变 自由组合型 互换型 类 型 巩固 基因突变的实例 1.放射性辐射是致癌的重要因素，下列关于细胞癌变的叙述，错误 的是( ) A.放射性辐射会使正常基因突变成原癌基因和抑癌基因，从而引发细胞 癌变 B.原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的 C.癌变的细胞形态结构通常会发生显著变化，并且可以无限增殖 D.癌细胞的细胞膜上的糖蛋白等物质减少导致癌细胞容易转移分散 √ 基因突变的实例 巩固 2.统计表明，人类寿命约为80岁，每年会发生20~50个基因突变；长颈鹿寿命约为24岁，每年大约会发生99次基因突变；裸鼹鼠寿命约为25岁，每年大约会发生93次基因突变。这些突变大多数是无害的，但也有一些可能会使细胞发生癌变或损害细胞的正常功能。下列说法错误的是( ) A.推测正常情况下基因突变发生的速度越慢，每年发生的基因突变数量越少， 物种的寿命越长 B.基因突变可以发生在生物体发育的任何时期 C.无害突变是由显性基因突变成隐性基因导致的 D.一个基因可以发生不同的突变产生一个以上的等位基因，体现了基因突变 的不定向性 √ 巩固 3．下列关于基因重组的叙述,正确的是（     ） A．等位基因的分离可导致基因重组 B．减数分裂可导致基因重组 C．非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组 D．无性生殖可导致基因重组 $