3.2基因突变和基因重组（第1课时）课件-2025-2026学年高一下学期生物苏教版必修2

该高中生物学课件聚焦“基因突变和基因重组”，以太空育种新闻及历史实例导入，引导学生从变异现象出发，通过镰状细胞贫血等实例分析，构建“现象-类型-实例-本质-应用”的学习脉络，系统呈现基因突变的概念、诱因、特点及意义。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过镰状细胞贫血病因的推理比较，培养基于证据的分析能力，结合“积极思维”环节引导学生探究航天育种原理，渗透生命观念与态度责任，助力学生理解生物变异本质，也为教师提供结构化教学资源。

基因突变和基因重组 第三章 生物的变异 【学习目标】 1.通过对镰状细胞贫血的病因分析讨论，运用推理和比较的思维方式，概述基因突变的概念 2.能说出基因突变的因素，形成关爱生命，健康生活的态度 课堂导入 课堂导入 1987 年 8 月 5 日，随着我国第九颗返回式科学试验卫星的成功发射，一批水稻和青椒等农作物种子被送向了太空，这是我国农作物种子的首次太空之旅。目前，我国作为掌握返回式卫星技术的国家之一，在航天育种领域已经取得了一系列开创性研究成果。那么，被送上太空的农作物种子为什么能培育出新品种呢？ 目 录 01 变异的类型 02 基因突变的实例 03 基因突变 04 基因突变的意义 积极思维：航天育种技术的原理是什么？ 事实1 随着科学技术的发展，人类探索外部世界的活动由陆地延伸到海洋、拓展到太空。太空环境的特点是高洁净、高真空、微重力、多种宇宙射线等 积极思维：航天育种技术的原理是什么？ 事实2 2006 年 9 月 9 日 15 时，我国自行研制的“实践八号”航天育种卫星，由“长征二号丙”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国第一颗专门服务于农业科技、应用于航天育种的卫星。卫星上装载水稻、麦类、玉米、棉麻、油料、蔬菜、林果、花卉、微生物菌种等多种材料 航天育种技术利用返回式航天器将植物种子带到太空，利用宇宙空间特殊的环境诱发植物种子产生基因突变，为培育新品种增加突变材料。其实，在地球环境中，基因突变也是普遍存在的。 变异的类型 变异的类型 可遗传的变异 不遗传的变异 基因突变 染色体变异 基因重组 仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代 细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变 基因突变的实例——镰状细胞贫血 基因突变的实例——镰状细胞贫血 1904 年，一位美国医生发现一名病情特别的贫血患者。经检查，与一般贫血患者不同，该患者的红细胞呈镰状，而正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状。这种疾病后来被称为镰状细胞贫血。缺氧不严重时，患者的红细胞为镰状；缺氧严重时，红细胞破裂，造成患者严重贫血，甚至丧失生命。 正常人的红细胞 镰状细胞贫血患者的红细胞 基因突变的实例——镰状细胞贫血 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： 谷氨酸发生了改变，变成了缬氨酸 研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所造成的。 正常 镰状 基因突变的实例——镰状细胞贫血 DNA mRNA G A G C T C G G C C G G G G 谷氨酸 缬氨酸 氨基酸 蛋白质 正常 异常 DNA mRNA G A G C T C G G C C G G G G A T A U 基因突变的实例——镰状细胞贫血 【思考】分析镰状细胞贫血形成的原因？ 直接原因：基因中碱基对发生替换 根本原因：蛋白质中氨基酸发生替换 DNA mRNA 谷氨酸 缬氨酸 氨基酸 蛋白质 正常 异常 G A G C T C G G C C G G G G A T A U 基因突变的实例——镰状细胞贫血 实例2：正常淀粉分支酶基因中插入了一段外来的DNA序列→合成异常的淀粉分支酶→淀粉合成受阻，含量降低→淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。 实例3：CFTR基因缺失了3个碱基对→CFTR蛋白缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构发生变化→CFTR转运氯离子的功能出现异常→支气管中粘液增多，细菌繁殖，肺功能受损。 实例1：编码血红蛋白基因序列发生碱基的替换→血红蛋白结构异常→镰状红细胞。 碱基的替换 基因碱基序列改变 蛋白质改变 性状改变 碱基的增添 基因碱基序列改变 蛋白质改变 性状改变 碱基的缺失 基因碱基序列改变 蛋白质改变 性状改变 基因突变 1.基因突变的概念 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 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 基因突变 【思考】基因突变一定会传给后代吗？ 基因突变 发生在配子中 发生在体细胞中 将遵循遗传规律传递给后代 一般不能遗传 有些植物（无性繁殖）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 2.基因突变的诱因 （1）外界因素 易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。 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 某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA 基因突变 （2）内部因素 在没有这些外来因素的影响时，基因突变也会由于 DNA 复制偶尔发生错误等原因自发产生。 基因突变 3.基因突变的特点 （1）普遍性 自然界中诱发突变的因素很多，而且基因突变也会自发产生，因此，基因突变在生物界是普遍存在的。 人类红绿色盲 白化苗 白虎 基因突变 （2）随机性 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 基因突变 （3）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 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 基因突变 （4）低频性 在自然状态下，基因突变的频率是很低的。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。 基因 突变率 大肠杆菌的组氨酸缺陷型基因 2×10-6 果蝇的白眼基因 4×10-5 果蝇的褐眼基因 3×10-5 玉米的皱缩基因 1×10-6 小鼠的白化基因 1×10-5 人类的色盲基因 3×10-5 知识链接：基因突变的可逆性 正常生物的一个野生型基因 A，可以突变为基因 a，基因 a 又可以通过突变成为野生型基因 A，我们把 A→a、a→A 的过程分别称为正向突变和回复突变。回复突变说明基因突变具有可逆性。一般而言，回复突变的突变率比正向突变的突变率要低很多。 回复突变一般通过点突变使突变型逆转为野生型。点突变实质上是 DNA 分子上一个碱基的变化。碱基的变化包括碱基替换、碱基的插入及缺失。碱基替换多见于一种嘌呤替换另一种嘌呤，一种嘧啶替换另一种嘧啶，少见于嘌呤被嘧啶替换或嘧啶被嘌呤替换。碱基的插入及缺失指的是一个碱基对被插入或从 DNA 分子中删除，有时也可能一次同时发生碱基对的插入和缺失。 基因突变 （1）隐性突变，AA→Aa （2）显性突变，aa→Aa A A a A a a A a 隐性突变：显性基因突变成隐性基因 显性突变：隐性基因突变成显性基因 基因突变 4.基因突变的结果 （1）真核细胞：往往使一个基因变成它的等位基因，产生新基因 （2）原核细胞和病毒：遗传物质结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此基因突变产生的是一个新基因 A A a A A A DNA复制时发生基因突变 基因突变 1.基因突变不一定都能产生等位基因 病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，病毒和原核生物基因突变产生的是一个新基因，而不是等位基因 2.基因突变不一定都能遗传给后代 （1）基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不能遗传，但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖传递给后代 （2）基因突变如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代 基因突变的意义 1.对生物体的意义 多害少利：基因突变是有害、有利还是中性与环境有关 任何生物都是长期进化过程的产物，它们与现有环境取得了高度的协调关系。 基因突变的意义 2.对生物进化的意义 基因突变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 基因突变是产生新基因的途径。对生物界的种族繁衍和进化来说，产生了新基因的生物有可能更好地适应环境的变化，开辟新的生存空间，从而出现新的生物类型。 基因突变 产生新基因 产生新性状 生物进化的原始材料 生物变异的根本来源 基因突变的意义 3.基因突变的应用 利用物理因素（如紫外线、X射线）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。 例如，用辐射方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种 辐射 种植 收获 筛选 油多黄豆 ——诱变育种 课堂小结 基因突变与基因重组 变异的类型 基因突变 概念 类型 基因突变的实例 不遗传的变异 可遗传的变异：基因突变、基因重组、染色体变异 镰状细胞贫血 细胞的癌变 发生时期 基因突变的原因：物理、化学、生物致癌因子 基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性 基因突变的意义 新基因产生的根本途径 生物变异的根本来源 为生物进化提供原材料 课堂练习 1.某膜蛋白基因含有重复序列CTCTTCTCTTCTCTT，下列叙述正确的是( ) A.该基因中CTCTT重复次数改变属于染色体结构变异 B.CTCTT重复次数增加会提高该基因中嘧啶碱基所占的比例 C.若CTCTT重复6次，则重复序列之后编码的氨基酸序列不变 D.CTCTT重复次数越多，该基因编码的蛋白质的相对分子质量越大 解析：A、CTCTT重复次数改变属于基因内部碱基对的增添或缺失，属于基因突变，并非染色体结构变异，A错误；B、基因中嘧啶碱基（C、T）与嘌呤碱基（A、G）数量始终相等，CTCTT重复次数增加不会改变嘧啶碱基所占比例，B错误；C、CTCTT为5个碱基，重复6次后增加的碱基数量为30个，是密码子（3个碱基）的整数倍，因此重复序列之后编码的氨基酸序列不变，C正确；D、若CTCTT重复次数过多导致基因转录提前终止，编码的蛋白质相对分子质量不会持续增大，D错误。 C 课堂练习 2.下面关于基因突变的叙述中，正确的是( ) A.亲代的突变基因一定能传递给子代 B.子代获得突变基因一定能改变性状 C.基因突变一定由物理、化学或生物因素诱发 D.突变基因一定有基因结构上的改变 解析：亲代的突变基因不一定能传递给子代，如体细胞基因突变一般不传递给子代；子代获得突变基因不一定能改变性状，如AA→Aa；基因突变包括诱发突变和自发突变，其中诱发突变由物理、化学或生物因素诱发；基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺少或替换，一定有基因结构上的改变。故选D。 D 课堂练习 3.我国科研人员破解了高度复杂的野生玉米基因组，从野生玉米中克隆了控制玉米高蛋白品质形成和氮素高效利用的关键突变基因Thp9，在减少氮肥施用条件下，可在不影响粒重的情况下增加种子中蛋白质的含量，有效保持玉米的生物量。下列相关叙述正确的是( ) A.Thp9基因中发生了碱基对的替换、缺失或增添，该变异在显微镜下可见 B.基因突变会由于DNA复制偶尔发生错误等自发产生，频率较高 C.基因突变可能发生在生物个体发育的任何时期，体现了基因突变的普遍性 D.Thp9基因可能通过控制酶的合成进而控制氮素的利用和蛋白质的合成 解析：Thp9基因中发生了碱基对的替换、缺失或增添，属于基因突变，基因突变在显微镜下不可见，A错误；基因突变会由于DNA复制偶尔发生错误等自发产生，但频率较低，B错误；基因突变可能发生在生物个体发育的任何时期，也可能发生在不同细胞内或同一细胞内的不同DNA分子上，甚至可能发生在同一DNA分子的不同部位，体现了基因突变的随机性，C错误；Thp9基因可能通过控制酶的合成进而控制氮素的利用和蛋白质的合成，D正确。 D 谢谢观看 THANKS Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.6 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $