【课件】基因突变和基因重组课件高一下学期生物人教版必修2.pptx

第五章第五章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异第第1节 基因突基因突变和基因重和基因重组人人教教版版 必必修修二二（第一课时（第一课时）一、基因一、基因突突变的的实例例正常血红蛋白异常血红蛋白正常红细胞镰状红细胞直接原因：直接原因：组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换。1.镰状状细胞胞贫血血 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）是一种常染色体隐性遗传病。患者红细胞是弯曲的镰刀状，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。正常红细胞正常红细胞功能正常功能正常镰刀状红细胞镰刀状红细胞易破裂易破裂,使人患溶血性贫血使人患溶血性贫血正常正常异常异常组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换（谷氨酸替换成缬氨酸）直接原因：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谷氨酸赖氨酸缬氨酸一、基因一、基因突突变的的实例例1.镰状状细胞胞贫血血一、基因一、基因突突变的的实例例缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸正常碱基正常碱基序列片段（mRNA）缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸赖氨酸缬氨酸异常碱基异常碱基序列片段（mRNA）1.镰状状细胞胞贫血血一、基因一、基因突突变的的实例例思考讨论：镰状细胞贫血形成的原因(2)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引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解，已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG，缬氨酸的密码子是GUA、GUU、GUC、GUG。结合基因控制蛋白质的合成过程，推测患者血红蛋白的氨基酸发生替换的直接原因是：DNAmRNA谷氨酸缬氨酸氨基酸蛋白质正常异常G A GCTCGGCCGGGG直接原因：直接原因：组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换（蛋白质空间结构改变）根本原因：根本原因：编码血红蛋白的基因中发生了碱基的替换ATAU思考讨论：基因中的碱基除了替换还可能发生哪些变异？请回顾JCP7172，举出相应的基因发生改变的实例。基因突变：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。C C T G A G G A GG G A C T C C T CC C T GAG G A GG G A CTC C T CC C T G G G A GG G A C C C T CC C T GA G G A GG G A CTC C T CCG替替换缺失缺失增添增添一、基因一、基因突突变的的实例例思考讨论：因基因突变而产生的性状的变异能否遗传？怎样遗传呢？基因突基因突变若若发生在生在配子配子中，中，则可以可以遵循遵循遗传规律律传递给后代后代；若若发生在生在体体细胞胞中，中，一般不能一般不能遗传。但有些但有些植物的体植物的体细胞胞发生了基因突生了基因突变，可以通，可以通过无性生殖无性生殖遗传。一、基因一、基因突突变的的实例例2.细胞的癌胞的癌变思考讨论：正常结肠上皮细胞抑癌基因突变原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变癌癌癌细胞转移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？3.癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。右图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。一、基因一、基因突突变的的实例例2.细胞的癌胞的癌变思考讨论：正常结肠上皮细胞抑癌基因突变原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变癌癌癌细胞转移原癌基因和抑癌基因突变。1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？一、基因一、基因突突变的的实例例2.细胞的癌胞的癌变思考讨论：1、从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？原癌基因：原癌基因：原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，该基因一旦发生突变或过量表达会导致相应蛋白活性过强，从而引起细胞癌变。抑癌基因：抑癌基因：抑癌基因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，该基因一旦发生突变会导致蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。一、基因一、基因突突变的的实例例原癌基因和抑癌基因突变。2.细胞的癌胞的癌变思考讨论：正常结肠上皮细胞抑癌基因突变原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变癌癌癌细胞转移原癌基因和抑癌基因突变。1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？一、基因一、基因突突变的的实例例存在，正常细胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因。2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？2.细胞的癌胞的癌变思考讨论：正常结肠上皮细胞抑癌基因突变原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变癌癌癌细胞转移3.癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？一、基因一、基因突突变的的实例例 呈球形（形态结构发生显著变化）增值快（适宜条件下，可无限增殖）容易发生转移。（细胞膜上糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，容易分散和转移）DNA中发生 的 、和 ，引起 。3.发生时间：主要是细胞分裂前的间期，DNA复制的时候2.概念：一、一、基因突变基因突变基因碱基序列改变增添碱基缺失替换(1)链状贫血豌豆皱粒增添囊性纤维缺失(2)细胞癌变原癌基因和抑癌基因突变直接原因特征无限增殖形态结构显著改变细胞膜的糖蛋白等减少,细胞间黏着性降低，易分散和转移根本原因1.实例基因突变原癌基因的蛋白活性过强和抑癌基因的蛋白活性减弱或失去活性基因碱基替换一、基因一、基因突突变的的实例例2.细胞的癌胞的癌变与社会的联系：在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生。致癌因子是导致癌症的重要因素。在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式。致癌因子原癌基因和抑癌基因发生突变细胞癌变引起引起积累累 癌症的发生并不是单一基因突变，至少在一个细胞中发生56个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征。（原癌基因和抑癌基因都是一类基因，不是一个基因）二、二、基因突基因突变的原因的原因基因突基因突变的的外因外因 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。基因突基因突变的的内因内因DNA复制时偶尔发生错误等。二、二、基因突基因突变的原因的原因2.基因突基因突变变的特点的特点普遍性普遍性基因突变在生物界是普遍存在的随机性随机性基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上、同一个DNA分子的不同部位。不定向性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。低低频性性在自然状态下，基因突变的频率是很低的。（1051081）三、三、基因突基因突变的意的意义产生新基因的途径生物变异的根本来源生物进化的原始材料强调 基因突变产生的变异多数是有害的。（既多害少利性）变异的有利还是有害往往取决于生物与其生存的环境。还有些是中性突变。1.基因突基因突变变的意的意义义新基因（等位基因）基因基因型（改变）表型（改变）基因突变生物变异引起2.诱变育种育种 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。辐射射种植种植收收获筛选油多油多黄豆黄豆 例如，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。例如，用辐射方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种。三、三、基因突基因突变的意的意义问题探究探究问题探究探究 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。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。讨讨 论论1、航天育种的生物学原理是什么？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。航天育种成果展2、如何看待基因突变所造成的结果？基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接变现在性状上，改变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无利。1如图是人类镰状细胞贫血产生的示意图。据此分析，正确的是()A该病产生的根本原因是氨基酸被替换B过程产生的碱基的变化可通过光学显微镜直接观察C过程的完成需tRNA、mRNA、rRNA的参与D人体成熟红细胞内可完成图中的过程C对点训练：大本P67P68三、三、基因突基因突变2下列有关基因突变的说法，正确的是()A基因突变一定能产生等位基因BDNA分子中碱基发生增添、缺失、替换就是基因突变C基因突变可以发生在以RNA为遗传物质的病毒中D基因突变改变基因的数量，但不改变基因在染色体上的排列顺序C对点训练：大本P68三、三、基因突基因突变3下列有关基因突变的说法正确的是()无论是低等生物还是高等生物都可能发生基因突变生物在个体发育的特定时期才可发生基因突变基因突变只定向形成新的等位基因基因突变对生物的生存往往是有利的不同基因突变的频率是相同的基因突变的方向是由环境决定的一个基因可以向多个方向突变A B C DA对点训练：大本P69三、三、基因突基因突变四、四、基因重基因重组1.定定义指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。2.类型型自由自由组合型（合型（减数分裂后期）非同源染色体上的非等位基因的自由组合。或或交叉互交叉互换型（型（减数分裂前期）同源染色体上的等位基因随着非姐妹单体之间的互换而发生交换。四、四、基因重基因重组3.结果果(1)基因重组是生物变异的来源之一。(2)基因重组是形成生物多样性的重要原因(3)基因重组对生物进化也具有重要的意义。4.意意义 基因重组是原有基因的重新组合，只能产生新的基因型和重组性状，不能产生新基因。四、四、基因重基因重组5.杂交育种交育种案例1：金鱼的培育 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。例如，将透明磷和正常磷的金鱼杂交，得到了五花鱼。将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼。正是由于基因突变、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。将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。四、四、基因重基因重组5.杂交育种交育种案例2：杂交水稻的培育患条锈病的小麦患条锈病的小麦现有纯种小麦：抗倒伏易染病、易倒伏抗病 (DDTT)(ddtt)请设计实验方案，培育抗倒伏抗病纯合子（DDtt）。2下列过程可能存在基因重组的是()ABCDC对点训练：大本P70四、四、基因重基因重组基因突变基因重组本质结果发生时间及原因条件意义发生可能基因的分子结构发生改变。不同基因的重新组合。细胞分裂间期由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、缺失或增添减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换；减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合。外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。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，是形成生物多样性的重要原因，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。四、四、基因重基因重组