【生物】基因突變和基因重組課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修二

第5章基因突變及其他變異

第1節(jié)基因突變和基因重組問題探討這個(gè)新聞一出，引起了國人對(duì)海魚無盡擔(dān)憂，人們?cè)趽?dān)心什么?討論4：

通過美容手術(shù)做成的“雙眼皮”能遺傳嗎？為什么？不可遺傳問題探討變異的類型可遺傳的變異：不可遺傳的變異：基因突變?nèi)旧w變異基因重組表型的改變僅由環(huán)境引起，遺傳物質(zhì)沒有改變，不可遺傳表型的改變由遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，這種改變可以遺傳給后代探究一.基因突變的實(shí)例1.圖中氨基酸發(fā)生了什么變化？——鐮狀細(xì)胞貧血探究任務(wù)一：直接原因在組成血紅蛋白分子的肽鏈上發(fā)生了

。氨基酸的替換探究一.基因突變的實(shí)例正常谷氨酸異常纈氨酸AUAT3.完成圖解。谷氨酸的密碼子：GAA、GAG纈氨酸的密碼子：GUA、GUC、GUA、GUG4.鐮狀細(xì)胞貧血的根本原因？5.想一想這種疾病能否遺傳?怎樣遺傳?6.如果這個(gè)基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會(huì)改變？所對(duì)應(yīng)的性狀呢？2.判斷mRNA的轉(zhuǎn)錄是以DNA的哪條鏈為模板？根本原因：基因中堿基對(duì)的替換——鐮狀細(xì)胞貧血mRNADNA探究一.基因突變的實(shí)例正常谷氨酸異常纈氨酸AUAT5.想一想這種疾病能否遺傳?怎樣遺傳?6.如果這個(gè)基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會(huì)改變？所對(duì)應(yīng)的性狀呢？

能，是親代通過生殖過程把基因傳給子代的。會(huì)發(fā)生改變，所對(duì)應(yīng)性狀一般也會(huì)改變?！牋罴?xì)胞貧血mRNADNA探究一.基因突變的實(shí)例1、基因突變：DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因堿基序列的改變。2、時(shí)期：基因突變主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期因?yàn)镈NA復(fù)制時(shí)，先解旋為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會(huì)大大降低，極易受到外界因素的干擾而發(fā)生堿基的改變探究一.基因突變的實(shí)例若發(fā)生在基因間區(qū)不屬于基因突變基因1基因2基因3基因41.判斷：DNA中堿基對(duì)的增添、缺失、替換就是基因突變（）2、基因突變是否一定遺傳給下一代？基因突變發(fā)生在配子中發(fā)生在體細(xì)胞中將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代一般不能遺傳有些植物(無性繁殖的生物)的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。探究任務(wù)二：×探究一.基因突變的實(shí)例3、能否用光學(xué)顯微鏡檢測基因突變和鐮狀細(xì)胞貧血癥？4、基因突變之后，編碼的氨基酸序列一定發(fā)生改變嗎？原因？5、小組探究基因突變的3種類型對(duì)生物性狀影響的大小？基因突變是分子水平上的改變，無法用顯微鏡觀察，但可通過觀察紅細(xì)胞的形態(tài)是否發(fā)生改變，判斷是否患鐮狀細(xì)胞貧血。不一定。一個(gè)堿基對(duì)的替換改變了基因的堿基序列，

但由于密碼子的簡并性氨基酸序列不一定改變ATCGACAACGAACTTAGCTGTTGCTTGADNA1DNA2UAGCUGUUGCUUGAmRNA甲硫氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸漢水丑生侯偉作品漢水丑生侯偉作品堿基對(duì)的替換基因中堿基對(duì)的替換：可改變1個(gè)氨基酸或不改變，也可使翻譯得到的肽鏈變短或變長。ATCGACAACGAACTTAGCTGTTGCTTGADNA1DNA2UAGCUGUUGCUUGAmRNA甲硫氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸精氨酸半胱氨酸亮氨酸增添（或缺失）1或2個(gè)堿基對(duì)，會(huì)導(dǎo)致mRNA上多個(gè)密碼子發(fā)生改變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)中多個(gè)氨基酸發(fā)生改變。漢水丑生侯偉作品堿基對(duì)的增添或缺失ATCGACAACGAACTTAGCTGTTGCTTGADNA1DNA2UAGCUGUUGCUUGAmRNA甲硫氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸增添（或缺失）3個(gè)堿基對(duì)，可能會(huì)導(dǎo)致mRNA上正好少一個(gè)密碼子，導(dǎo)致蛋白質(zhì)中少一個(gè)氨基酸。漢水丑生侯偉作品堿基對(duì)的增添或缺失突變類型影響范圍對(duì)肽鏈的影響備注替換小只改變1個(gè)氨基酸的種類或不改變替換的結(jié)果也可能使肽鏈合成終止增添大插入位置前不影響，影響插入位置后的序列①增添或缺失的位置越靠前，對(duì)肽鏈的影響越大；②增添或缺失的堿基數(shù)是3的倍數(shù)，則可能僅影響個(gè)別氨基酸缺失大缺失位置前不影響，影響缺失位置后的序列（新課程115）探究一.基因突變的實(shí)例6、討論分析，基因突變一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變嗎？為什么？①突變可能發(fā)生在基因的非編碼區(qū)或編碼區(qū)的內(nèi)含子。——突變部位②基因突變后的密碼子和原密碼子決定的是同一種氨基酸。——密碼子的簡并性③若為隱性突變，如AA→Aa，性狀不改變?！蛔兊慕Y(jié)果：產(chǎn)生新的基因④若突變基因是沉默基因，在該細(xì)胞中不表達(dá)?！虻倪x擇性表達(dá)⑤有些突變改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別位置的氨基酸，但該蛋白質(zhì)的功能不變不一定探究一.基因突變的實(shí)例6、討論分析，基因突變一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變嗎？為什么？①突變可能發(fā)生在基因的非編碼區(qū)或編碼區(qū)的內(nèi)含子?！蛔儾课虎诨蛲蛔兒蟮拿艽a子和原密碼子決定的是同一種氨基酸?！艽a子的簡并性③若為隱性突變，如AA→Aa，性狀不改變?！蛔兊慕Y(jié)果：產(chǎn)生新的基因④若突變基因是沉默基因，在該細(xì)胞中不表達(dá)?！虻倪x擇性表達(dá)不改變性狀：⑤有些突變改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別位置的氨基酸，但該蛋白質(zhì)的功能不變改變性狀：①導(dǎo)致肽鏈不能合成②肽鏈延長(終止密碼子推后)或肽鏈縮短(終止密碼子提前)③肽鏈中氨基酸種類改變不一定任務(wù)一、閱讀教材P82頁，完成“思考·討論”。1.從基因的角度看結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？存在原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變3.根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞和正常細(xì)胞相比，

具有哪些明顯的特點(diǎn)？呈球形、增殖快、容易發(fā)生轉(zhuǎn)移等。1細(xì)胞癌變的特點(diǎn)①能夠無限增殖；②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化；③細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞之間的黏著性顯著降低，易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。教材p82原癌基因和抑癌基因發(fā)生了基因突變表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長和繁殖，或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡。抑癌基因蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性細(xì)胞癌變表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和繁殖所必須的。

原癌基因相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強(qiáng)

細(xì)胞癌變正常表達(dá)產(chǎn)物突變或過量表達(dá)正常表達(dá)產(chǎn)物突變致癌因子可能可能②癌癥往往是多個(gè)基因突變的結(jié)果，癌變是一個(gè)逐漸積累的過程。注意：①原癌基因和抑癌基因是一類基因，而不是一個(gè)基因。2細(xì)胞癌變的原因4.在日常生活中我們應(yīng)當(dāng)怎樣預(yù)防癌癥？預(yù)防：遠(yuǎn)離致癌因子，保持良好的心理狀態(tài)，養(yǎng)成健康的生活方式。無機(jī)化合物，如石棉；有機(jī)化合物，如黃曲霉素物理致癌因子主要指輻射，如紫外線、X射線病毒（生物）致癌因子化學(xué)致癌因子致癌病毒含有病毒癌基因以及與致癌有關(guān)的核酸序列3癌癥的診斷和治療新技術(shù)及發(fā)展：免疫治療、靶向藥物治療探究二.基因突變的原因、特點(diǎn)和意義1、基因突變的原因：物理因素亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基。某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞DNA。紫外線，X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA；化學(xué)因素生物因素RNARNADNADNADNA外因：誘發(fā)突變內(nèi)因：自發(fā)突變自然條件下DNA復(fù)制出錯(cuò)自發(fā)產(chǎn)生突變探究二.基因突變的原因、特點(diǎn)和意義2、基因突變的特點(diǎn)：①普遍性：②隨機(jī)性：③不定向性：④低頻性：基因突變?cè)谏锝缡瞧毡榇嬖诘??；蛲蛔兛梢园l(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期、細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上、同一個(gè)DNA分子的不同部位。一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。自然狀態(tài)下，基因突變頻率很低。a.某基因有一千多種突變

b.種子發(fā)生的變異并非都是有利變異

c.發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的不同DNA分子上(位置隨機(jī))

d.發(fā)生在同一DNA分子的不同部位(位置隨機(jī))

e.105~108個(gè)生殖細(xì)胞中才有一個(gè)突變

f.生物界普遍存在

g.突變性狀大多有害

①普遍性②隨機(jī)性③不定向性④低頻性⑤多害少利性連線：1基因突變的意義基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，對(duì)生物體有害。有些基因突變對(duì)生物體是有利的；如：植物的抗病性突變、耐旱性突變，微生物的抗藥性突變等。有些基因突變既無害也無益，是中性的。如：有的基因突變不會(huì)導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)，就屬于中性突變。多數(shù)有害01少數(shù)有益02有些中性03生物變異的根本來源生物進(jìn)化的原始材料形成新性狀產(chǎn)生新基因基因突變產(chǎn)生新基因的途徑說明：基因突變是有害、有利還是中性與環(huán)境有關(guān)?；蛲蛔兊谋举|(zhì)AAaA基因突變產(chǎn)生了等位基因，但不一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀改變。（1）真核細(xì)胞：（2）原核細(xì)胞和病毒：基因數(shù)目少，而且一般是單個(gè)存在的，不存在等位基因。因此基因突變產(chǎn)生的是一個(gè)新基因。顯性突變：a→A隱性突變：A→a不改變基因的數(shù)量和位置2基因突變的應(yīng)用資料：利用物理因素或化學(xué)因素處理生物，使生物發(fā)生基因突變，可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。但誘變育種具有一定的盲目性，育種過程需要處理大量供試材料，工作量大。根據(jù)資料試分析誘變育種的原因及優(yōu)缺點(diǎn)？原理：基因突變優(yōu)點(diǎn)：大幅改良品種的優(yōu)良性狀缺點(diǎn)：盲目性高，需處理大量材料輻射種植收獲篩選油多黃豆網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基因突變的實(shí)例：基因突變概念結(jié)果時(shí)間原因特點(diǎn)意義應(yīng)用一定和不一定：鐮狀細(xì)胞貧血、細(xì)胞癌變----原因基因的堿基序列改變產(chǎn)生等位基因（新基因）內(nèi)因、外因細(xì)胞分裂前的間期普遍性、隨機(jī)性、不定向性、低頻性新基因、根本來源、原始材料誘變育種基因結(jié)構(gòu)、堿基排序、性狀、等位基因、能否遺傳為什么會(huì)出現(xiàn)新的性狀組合？F1P×YYRRyyrrF2Y_R_Y_rryyR_93：yyrr31：：YyRr基因重組控制不同性狀的基因自由組合除了基因突變還有什么方式會(huì)導(dǎo)致性狀的差異呢？探究二.基因重組探究二.基因重組1.概念：在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。前提本質(zhì)基因重組性狀重組新的基因型2.結(jié)果：注意：

基因重組是原有基因的重新組合，只能產(chǎn)生新的基因型和重組性狀，

不能產(chǎn)生新的基因。親本雜合度越高→遺傳物質(zhì)相差越大→基因重組類型越多。發(fā)生時(shí)期：減數(shù)分裂時(shí)期（減Ⅰ）探究二.基因重組探究任務(wù)二：小組討論，交流以下問題1.基因重組能否產(chǎn)生新基因和新性狀？2.如果自然界未發(fā)生過基因突變（均為純合子），非姐妹染色單體互換還會(huì)導(dǎo)致染色單體上的基因重組嗎？3.有絲分裂和受精作用過程中是否會(huì)發(fā)生基因重組？4.基因型為Aa的個(gè)體在減數(shù)分裂過程中會(huì)不會(huì)發(fā)生基因重組？為什么？是原有基因的重新組合，并未產(chǎn)生新的基因,只產(chǎn)生新的基因型。不會(huì)，沒有等位基因不會(huì)，基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中不會(huì)，因?yàn)闆]有涉及控制不同性狀的基因，只有控制一對(duì)性狀的基因減數(shù)分裂Ⅰ后期，由于非同源染色體的自由組合，使位于非同源染色體上的非等位基因自由組合基因重組的類型aaBBbbAAAAaaBBbbaBaBbbAAaaBBbbAA▲自由組合型AAaabbBBAaBbaB和Abab和AB或在減數(shù)分裂Ⅰ前期，位于同源染色體上的等位基因有時(shí)會(huì)隨著非姐妹染色單體之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致同源染色體上的非等位基因重組基因重組的類型▲交換型BDBDbdbdbDBDbdBdbdBDbDBdbdBDBbDd如果沒有交換產(chǎn)生的配子是BD、BD和bd、bd兩種如果交換產(chǎn)生的配子是BD、bd、Bd、bD四種探究二.基因重組（狹義）在生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀的基

因的重新組合。則原核生物不存在基因重組；概念拓展（廣義）凡是控制不同性狀的基因的重新組合，都叫基因重組。

還包括肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化（R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌）以及

基因工程（轉(zhuǎn)基因技術(shù)）基因重組只能發(fā)生在有性生殖過程中？探究二.基因重組4.意義：

基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要的意義。雜合子產(chǎn)生配子的多樣性基因重組新基因型后代新性狀組合（變異）有性生殖減數(shù)分裂導(dǎo)致產(chǎn)生產(chǎn)生被淘汰更適應(yīng)環(huán)境更不適應(yīng)環(huán)境生物進(jìn)化對(duì)生物進(jìn)化有重要意義探究二.基因重組5.應(yīng)用—雜交育種①目的：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過雜交集中在一起，再經(jīng)選擇和培育，獲得新品種。P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT矮抗需要的純合矮抗品種連續(xù)?第1年第2年第3年及之后②過程：雜交→自交→選擇→自交操作簡單，目的性強(qiáng)。集不同品種的優(yōu)良性狀于一身。育種年限長，過程繁瑣。只能利用已有的基因重組，不能創(chuàng)造新的基因。③優(yōu)點(diǎn)：④缺點(diǎn)：與社會(huì)相聯(lián)系金魚的培育

我國是最早養(yǎng)殖和培育金魚的國家。金魚的祖先是野生鯽魚。在飼養(yǎng)過程中，野生鯽魚產(chǎn)生基因突變，人們選擇喜歡的品種培養(yǎng)，并進(jìn)行人工雜交。探究二.基因重組探究任務(wù)三：如圖是基因型為AaBb的某高等動(dòng)物的細(xì)胞分裂示意圖，據(jù)圖回答問題：(1)圖1細(xì)胞處于什么時(shí)期？圖中形成B、b現(xiàn)象的原因是什么？

(2)圖2細(xì)胞的名稱是什么？圖中形成B、b現(xiàn)象的原因可能是什么？(3)若該動(dòng)物的基因型為AaBB，則產(chǎn)生圖2現(xiàn)象的原因又是什么？有絲分裂后期；

基因突變。次級(jí)精母細(xì)胞或極體；

基因突變或基因重組基因突變比較項(xiàng)目基因突變基因重組定義時(shí)期類型結(jié)果意義應(yīng)用堿基對(duì)的增添、缺失或替換而引起的基因堿基序列的改變有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合分裂前的間期DNA復(fù)制過程減數(shù)分裂Ⅰ前期、后期自發(fā)突變、誘發(fā)突變自由組合、交換型產(chǎn)生新的基因產(chǎn)生新的基因型生物變異的根本來源生物變異的來源之一誘變育種雜交育種探究二.基因重組課堂知識(shí)小結(jié)一、概念檢測1．我國大面積栽培的水稻有粳稻（主要種植在北方）和秈稻（主要種植在南方）。研究發(fā)現(xiàn)，粳稻的bZIP73基因通過一系列作用，增強(qiáng)了粳稻對(duì)低溫的耐受性。與粳稻相