3.2.1基因突變和基因重組課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物蘇教版（2019）必修2

我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)行航天育種研究，將植物種子帶到太空，利用太空特殊的環(huán)境誘發(fā)種子產(chǎn)生基因突變，然后選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。積極思維航天育種技術(shù)的原理是什么？

通過太空強(qiáng)輻射、微重力和高真空的特殊環(huán)境，誘發(fā)種子產(chǎn)生基因突變，從而篩選出符合人們需要的優(yōu)良品種。

【笑話一則】

兩只青蛙相愛了，

結(jié)婚后生了一癩蛤蟆，

公青蛙見狀大怒：怎么回事？

母青蛙哭著說：他爹，認(rèn)識你之前我整過容。

為什么這種變異性狀不能遺傳給后代？子代與親代之間，以及子代不同個體之間性狀有差異的現(xiàn)象稱為變異。該變異僅由環(huán)境因素引起，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變，所以不能遺傳給后代。不可遺傳的變異:可遺傳的變異:

基因突變基因重組染色體變異生物變異的類型由生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)改變引起僅由環(huán)境因素引起，遺傳物質(zhì)不改變可遺傳變異的來源

學(xué)習(xí)目標(biāo)

核心素養(yǎng)1.說出基因突變的概念、時間、

原因、特點、結(jié)果及意義等。

（重點、難點）2.闡述細(xì)胞癌變的原因及癌細(xì)

胞的特征。3.理解基因重組的類型、發(fā)生的

時間及意義。（重點、難點）1.用結(jié)構(gòu)和功能觀，說出基因突變和基因重組的物質(zhì)基礎(chǔ)；運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)觀，理解基因突變和基因重組與生物進(jìn)化的關(guān)系。2.采用概括與歸納，理解基因突變和基因重組的概念。3.基于證據(jù)，論證基因突變和基因重組是可遺傳的變異。4.認(rèn)同健康的生活方式，遠(yuǎn)離致癌因子。第二節(jié)

基因突變和基因重組

資料：鐮狀細(xì)胞貧血是一種常染色體隱性遺傳病，正常人的紅細(xì)胞是

中央微凹的圓餅狀，而鐮狀細(xì)胞貧血患者在缺氧不嚴(yán)重時紅細(xì)胞為鐮狀，缺氧嚴(yán)重時紅細(xì)胞破裂，造成嚴(yán)重貧血，甚至喪失生命。一、基因突變這種病的病因是什么？鐮狀細(xì)胞貧血的病因圖解：血紅蛋白的一條鏈在

組成上發(fā)生了變化在DNA分子復(fù)制過程中，一個堿基對的

引起基因堿基序列的改變直接原因:根本原因:氨基酸替換替換增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGC

GGCG

ATTA

AT引起基因堿基序列改變的原因還有哪些？1.概念:由DNA分子中堿基對的

等引起

的改變，稱為基因突變。增添、缺失或替換基因堿基序列

①突變可能發(fā)生在非基因(或非編碼）片段上。②密碼子具有簡并性，基因突變后轉(zhuǎn)錄形成的密碼子與原密碼

子決定的是同一種氨基酸。③基因突變?nèi)魹閱位螂[性突變，如AA→Aa，不會導(dǎo)致性狀的改變?；蛲蛔円欢〞鹕镄誀畹母淖儐幔?/p>

不一定基因突變一定能夠遺傳給后代嗎？

不一定①發(fā)生在配子中：可能通過有性生殖遺傳給后代②發(fā)生在體細(xì)胞中：一般不能遺傳給后代

，但可以引起生物體當(dāng)代在

形態(tài)或生理上的變化。

（某些植物可通過無性生殖遺傳給后代）小組討論：1.染色體結(jié)構(gòu)變異一般通過光學(xué)顯微鏡能觀察到，染色體結(jié)構(gòu)變異會

使染色體上基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變。（對象是基因）2.基因突變是分子水平，在光學(xué)顯微鏡下觀察不到，是基因(DNA分子）

中堿基對的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而引起基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，

基因的數(shù)目和排列順序均未變化。（對象是堿基對）【名師點撥】

基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的區(qū)別1.下列關(guān)于基因堿基序列的變化，對其所控制合成的多肽鏈的氨基酸序列影響最小的是()A．第7位的C被替換為T B．第9位與第10位之間插入1個TC．第100位的G缺失

D．第103與第104位之間增添1個TA

【即學(xué)即練】2.下圖為人類鐮狀細(xì)胞貧血的病因圖解。請據(jù)圖回答：⑴過程①發(fā)生了堿基對的

（填“替換”或“增添”或“缺失”）而導(dǎo)

致基因突變。⑵圖中②③表示的過程分別是

。⑶由圖可知，決定纈氨酸的密碼子是

。⑷該病例表明，基因能通過控制

的結(jié)構(gòu)

控制生物體的性狀。⑸圖中含有堿基A的核苷酸的名稱是

。3.基因突變的類型和原因

在自然界中，由自然因素誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變

利用人為因素誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變2.發(fā)生時間:

主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的

。物理因素:化學(xué)因素:生物因素:紫外線、X射線、激光等；亞硝酸鹽、堿基類似物等；病毒、細(xì)菌等。

自發(fā)突變：

人工誘變：間期人為因素（1）低頻性自然條件下，每個基因自發(fā)突變的頻率一般為10－8~10－5（2）普遍性（所有生物均可發(fā)生）果蠅白眼玉米白化苗人類白化病細(xì)菌——耐藥性

病毒——新冠病毒（德爾塔、奧密克戎）4.基因突變的特點：對整個生物界來說，基因自發(fā)突變是普遍存在的一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的

基因

白眼w血紅眼Wb1象牙眼Wi櫻紅眼Wc杏紅眼Wa伊紅眼We淺黃色眼Wb微色眼Wt蜜色眼Wh珍珠眼Wp珊瑚色眼W∞（3）不定向性等位時間隨機(jī)：生物個體發(fā)育的任何時期；部位隨機(jī)：不同細(xì)胞內(nèi)；同一細(xì)胞內(nèi)的不同DNA分子上；同一DNA分子的不同部位上。（4）隨機(jī)性開花結(jié)果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵①②③④⑤花芽分化時發(fā)生基因突變?nèi)祟惖牟⒅溉祟惖陌谆』蔚碾r鴨大多數(shù)基因突變是有害的，會破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，只有少數(shù)是有利的（如抗病性、耐旱性突變），有些既無害也無利，突變的有害或有利取決于環(huán)境條件。（5）多害少利性正常生物的一個野生型基因A，可以突變?yōu)榛騛，基因a又可以突變?yōu)橐吧突駻，即A→a、a→A（6）可逆性產(chǎn)生新的

基因可能表現(xiàn)出新性狀為生物進(jìn)化提供了原材料5.基因突變的結(jié)果和意義基因突變生物變異的根本來源結(jié)果意義意義等位

【基因突變的四個易錯點】(1)突變時間：基因突變并不只是發(fā)生于DNA復(fù)制時。細(xì)胞生命歷程中

的任何時期均可能發(fā)生基因突變，只是DNA復(fù)制時更容易發(fā)生。(2)發(fā)生基因突變的生物：任何生物均可以發(fā)生基因突變，不僅是以DNA

為遺傳物質(zhì)的生物，也包括RNA病毒。(3)突變方向與環(huán)境的關(guān)系：基因突變的方向和環(huán)境沒有明確的關(guān)系，即

環(huán)境因素可提高突變率，但不能決定基因突變的方向。(4)突變結(jié)果：基因突變改變基因的種類，遺傳信息一定改變，但不改變

基因的數(shù)目，不一定改變生物的性狀。

1.等位基因IA、IB、i之間的關(guān)系如右下圖，

該圖不能表示的敘述是()A．基因突變是不定向的

B．等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果

C．等位基因之間可通過突變相互轉(zhuǎn)化

D．這些基因的傳遞遵循自由組合規(guī)律

上述等位基因IA、IB、i的最本質(zhì)區(qū)別是（

）

A．基因IA、IB控制顯性性狀，而i控制隱性性狀

B．在減數(shù)分裂時等位基因IA與i或IA與IB或IB與i彼此分離

C．三者的堿基對的排列順序不同

D．IA或IB均對i起顯性作用IA．IB．iDC

【即學(xué)即練】2．下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是(

)①基因突變是隨機(jī)的、不定向的②基因突變可為生物進(jìn)化提供原材料

③親代的突變基因一定能傳遞給子代

④基因突變只發(fā)生在生物個體發(fā)育旺盛的時期A．①② B．②③C．③④ D．①②③④A3．下圖表示某基因突變前后，轉(zhuǎn)錄而來的mRNA，下列相關(guān)敘述正確

的是(

)A．該基因突變前，控制合成的鏈狀多肽中含有102個肽鍵B．該基因突變后，mRNA上第270位堿基對應(yīng)的基因中非模板鏈上的堿基為AC．該基因突變前，一定受到了物理或化學(xué)誘變因素的誘導(dǎo)D．該基因突變后，核糖體在異常mRNA上移動的距離會縮短D4．[多選]如圖為野生型紫色非硫細(xì)菌體內(nèi)指導(dǎo)一種多肽合成的模板mRNA，

該細(xì)菌的一個突變型個體內(nèi)，在第270號堿基對應(yīng)的DNA位置發(fā)生了替

換，據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是(

)A．野生型菌體內(nèi)合成的相應(yīng)多肽應(yīng)該為102肽B．突變型菌體合成的肽鏈中氨基酸的數(shù)目可能減少C．肽鏈合成時，RNA聚合酶首先結(jié)合在起始密碼子的位置D．該RNA可以同時結(jié)合多個核糖體，同時翻譯出多種多肽CD缺點：方法：優(yōu)點：提高基因突變頻率加速育種進(jìn)程有利變異個體少，需處理大量的材料利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變原理：基因突變6.基因突變在育種上的應(yīng)用——誘變育種黑農(nóng)五號大豆

青霉素高產(chǎn)菌株太空南瓜太空椒（左）基因突變小結(jié)一、概念：DNA分子中堿基對的增添、缺失或替換等引起基因結(jié)構(gòu)的改變。二、類型和原因

自發(fā)突變?nèi)斯ふT變（物理、化學(xué)、生物因素）三、時期細(xì)胞分裂前的間期四、特點

低頻性、普遍性、不定向性、隨機(jī)性、多害少利性、可逆性五、結(jié)果和意義

是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，

為生物進(jìn)化提供了原材料。六、誘變育種

利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變Ａ.ＤＮＡ

ＤＮＡ的過程中Ｂ.ＤＮＡ

ＲＮＡ的過程中Ｃ.ＲＮＡ

蛋白質(zhì)的過程中Ｄ.tＲＮＡ攜帶氨基酸的過程中1.基因突變主要發(fā)生在（）

2.基因突變的根本原因是（）Ａ.改變了遺傳信息Ｂ.改變了遺傳密碼Ｃ.改變了某些氨基酸Ｄ.改變了某些性狀3.下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是（

）Ａ.自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很高

Ｂ.基因突變都是定向的Ｃ.基因突變都是有利的

Ｄ.基因突變是生物變異的根本來源[課堂練習(xí)]AAD4.誘變育種的突出優(yōu)點是（）Ａ.提高突變率，加速育種進(jìn)程

Ｂ.產(chǎn)生很多有利個體Ｃ.節(jié)省供試材料Ｄ.方法簡單易行

5.下列有關(guān)基因突變的說法錯誤的是（）Ａ.在自然條件下，基因突變的頻率是很低的Ｂ.基因突變是遺傳物質(zhì)改變引起Ｃ.基因突變能產(chǎn)生新的基因Ｄ.人工誘導(dǎo)的基因突變都是有利的6.生產(chǎn)上育成青霉素高產(chǎn)菌株的原理是（）Ａ.基因突變

Ｂ.基因重組Ｃ.染色體變異

Ｄ.環(huán)境條件作用ADA“一母生九仔，連母十個樣”，這種個體間的差異，主要是什么原因造成的?基因重組1.概念:指在生物體進(jìn)行

生殖的過程中，控制不同性狀的

重新組合。有性基因2.類型和時期AabBAaBb產(chǎn)生配子：

.①自由組合型：時期：減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合。AB和ab產(chǎn)生配子：

.Ab和aB②交叉互換型：AAAAaaaaBBbbBBbb時期：減數(shù)第一次分裂前期（或四分體時期）同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生對等片段的交換。AaAaBBbb產(chǎn)生配子：

.產(chǎn)生配子：

.AB和abAB、Ab、aB和ab如圖表示某動物造血干細(xì)胞一次分裂中，一對同源染色體的部分行為，圖中Ⅰ～Ⅳ表示過程，a～d表示四條染色單體。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A．過程Ⅰ發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂前間期的S期B．過程Ⅱ?qū)?xì)胞分裂的意義是便于染色體和細(xì)胞質(zhì)的分離C．過程Ⅲ、Ⅳ表示染色體發(fā)生的變異類型為缺失和重復(fù)D．本次分裂結(jié)束后，a和c、b和d不可能進(jìn)入同一個子細(xì)胞

【即學(xué)即練】C重組類型交叉互換型自由組合型發(fā)生機(jī)制同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體交換而發(fā)生互換，導(dǎo)致其上的非等位基因重新組合非同源染色體上的非等位基因自由組合發(fā)生時期減數(shù)第一次分裂前期減數(shù)第一次分裂后期示意圖【小結(jié)】ABab【核心要點點撥】判定基因突變和基因重組1.看基因型:2.看細(xì)胞分裂方式或圖像

圖甲細(xì)胞為

分裂，發(fā)生了

，圖乙細(xì)胞為

分裂，發(fā)生了

。基因突變基因突變或基因重組(交叉互換）有絲基因突變減數(shù)基因突變或基因重組

某雄果蠅的基因型為AA，其體內(nèi)1個精原細(xì)胞在增殖的過程中，有

一條染色體的兩條姐妹染色單體上相同位置出現(xiàn)了1個A基因和1個

a基因。該增殖細(xì)胞內(nèi)一條染色體上出現(xiàn)A和a基因的原因及該染色

體上的A和a基因分離的時期分別是(

)A．A基因發(fā)生了基因突變，有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期B．四分體時期發(fā)生了交叉互換，減數(shù)第二次分裂后期C．A基因發(fā)生了基因突變，有絲分裂后期或減數(shù)第一次分裂后期D．四分體時期發(fā)生了交叉互換，減數(shù)第一次分裂后期

【即學(xué)即練】A③DNA重組技術(shù)——基因工程(書P94）是把從一個生物體內(nèi)分離得到或人工合成得到的目的基因?qū)肓硪粋€生物的細(xì)胞，定向的使后者獲得新的遺傳性狀或表達(dá)所需產(chǎn)物的技術(shù)?；蚬こ淌侨斯l件下的基因重組3.基因重組的意義（1）基因重組是生物變異的主要來源；（3）基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料。（2）基因重組是形成生物多樣性的重要原因之一；有性生殖親本配子種類多樣化多樣化個體受精卵基因組合多樣化不同環(huán)境減數(shù)分裂受精作用發(fā)育適應(yīng)基因重組發(fā)生在什么過程中？

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。與社會的聯(lián)系

例如:將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到了五花魚

;

將朝天眼和水泡眼的金魚雜交，得到了朝天泡眼

。

正是因為基因突變、基因重組以及人工選擇，才會出現(xiàn)色彩斑斕、形態(tài)各異的金魚，極大地豐富了人們的生活。基因突變和基因重組的比較重組類型基因突變基因重組變異本質(zhì)基因中

的改變，產(chǎn)生新的等位基因控制不同性狀基因的

.發(fā)生時間主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的

期（DNA復(fù)制時）減數(shù)第一次分裂

期（

時期）和減數(shù)第一次分裂

期可能性可能性小，突變頻率低普遍發(fā)生在有性生殖過程中，產(chǎn)生變異多發(fā)生范圍

生物都可發(fā)生，包括病毒，具有普遍性自然條件下,主要發(fā)生在進(jìn)行

生殖的真核生物的細(xì)胞

遺傳堿基序列重新組合間后所有有性四分體前核重組類型基因突變基因重組結(jié)果產(chǎn)生新的

.

產(chǎn)生新的

.意義是生物變異的

來源是生物變異的來源之一；是形成生物

的重要原因應(yīng)用

育種

育種聯(lián)系①都使生物產(chǎn)生可遺傳的變異；②在長期進(jìn)化過程中，基因突變?yōu)榛蛑亟M提供了大量可供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎(chǔ)；③二者均可產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表型。等位基因和基因型基因型根本多樣性誘變雜交育種和基因工程基因突變和基因重組的比較基因突變基因重組產(chǎn)生新的等位基因（基因的堿基序列發(fā)生改變），而產(chǎn)生新的基因型不產(chǎn)生新基因，但能產(chǎn)生新的基因型區(qū)

別不同生物可遺傳變異的來源：病毒——基因突變原核生物——基因突變真核生物——基因突變基因重組（有性生殖）染色體變異思維拓展1．判斷：(1)減數(shù)第一次分裂后期，等位基因分離，非等位基因均自由組合。()(2)減數(shù)分裂和受精作用過程都存在基因重組。()(3)基因突變可產(chǎn)生新基因，基因重組不能產(chǎn)生新基因。()(4)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗存在基因重組現(xiàn)象。()

【即學(xué)即練】√××√提示：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗是自然條件下的基因重組，S菌的DNA

進(jìn)入R菌體內(nèi)，并整合到R菌的DNA中，利用R菌的化學(xué)成分

合成了S菌的DNA和蛋白質(zhì)，從而組成了具有毒性的S菌。第21講基因突變和基因重組3.下列育種或生理過程中,沒有發(fā)生基因重組的是()B2.下列有關(guān)基因重組的敘述，錯誤的是(

)A．基因重組指非等位基因的重新組合B．所有真核生物都能發(fā)生基因重組C．一般發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前期或后期D．基因重組有利于物種適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境B4.（學(xué)案P111.T5）如圖所示為利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖細(xì)胞進(jìn)行實驗

的流程示意圖。據(jù)圖回答下列問題：(1)植株A的體細(xì)胞內(nèi)最多有____個染色體組，基因重組發(fā)生在圖中

______(填編號)過程。(2)秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制________的形成。(3)利用幼苗2進(jìn)行育種的最大優(yōu)點是____________________。(4)植株C屬于單倍體是因為________________，其培育成功說明花藥

細(xì)胞具有_________。4②紡錘體明顯縮短育種年限發(fā)育起點為配子全能性5.圖中表示用某種農(nóng)作物①和②兩個品種培育出

品種⑥的可能方法，請據(jù)圖回答：(5)由品種①直接形成品種⑤的育種方法

是___________，

其原理是___________。(6)由品種⑤產(chǎn)生品種⑥的最簡便方法

是________。（7）③導(dǎo)入外源基因C，應(yīng)用的原理

是

。誘變育種基因突變自交基因重組方法原理常用方法優(yōu)點缺點代表實例雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種基因工程育種基因重組抗倒伏抗銹病小麥育種年限長

操作簡單目標(biāo)性強(qiáng)雜交、自交、連續(xù)自交青霉素高產(chǎn)菌株有利變異少，需大量處理實驗材料提高突變率，加速育種進(jìn)程用物理或化學(xué)因素處理生物基因突變?nèi)扼w無子西瓜發(fā)育遲緩，結(jié)實率低；在動物中無法開展秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗染色體變異“京花1號”小麥技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合明顯縮短育種年限①花藥離體培養(yǎng)②秋水仙素處理

單倍體幼苗染色體變異轉(zhuǎn)基因抗蟲棉有可能引起安全問題打破物種界限，定向改造生物的遺傳性狀將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物基因重組生物變異在育種上的應(yīng)用小結(jié)：各種器官大、營養(yǎng)成分含量增加構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)1.有性生殖的生物，其后代個體之間的性狀總是有一定的差異，造成這些

差異的主要原因是()A．基因突變B．基因分離C．基因重組D．染色體變異2.當(dāng)牛的卵原細(xì)胞進(jìn)行DNA復(fù)制時，細(xì)胞中不可能發(fā)生(

)A．DNA的解旋

B．蛋白質(zhì)的合成

C．基因突變 D．基因重組3.用秋水仙素誘發(fā)基因突變和誘導(dǎo)多倍體，起作用的時間分別是（

）

A．有絲分裂的間期和中期B．有絲分裂的間期和分裂期

C．有絲分裂的前期和前期D．有絲分裂的間期和前期CDD

【課堂練習(xí)】4.為了培育節(jié)水高產(chǎn)的小麥品種，科學(xué)家將大麥中的抗旱節(jié)水基因?qū)?/p>

小麥，得到轉(zhuǎn)基因小麥，結(jié)果水分利用率提高了20%。這項技術(shù)的

遺傳學(xué)原理是（

）

A.基因突變B.基因復(fù)制C.基因重組D.基因分離5.同一只貓剩下的不同小貓在毛色、體重等方面有所不同，這種變異的

主要來源是（