生物基因突变和基因重组ppt新人教必修.ppt
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1、生物基因突变和基因重组PPT课件新人教必修现在学习的是第1页,共58页第五章基因突变及其他变异第一节基因突变和基因重组现在学习的是第2页,共58页教学目标教学目标知识与技能知识与技能举例说出基因重组及其意义。举例说明基因突变的特征和原因及其生物学意义。过程与方法过程与方法采用镰刀型细胞贫血征的实例,从现象开始,追根溯源,让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化。通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念,归纳哪些因素会导致基因突变。现在学习的是第3页,共58页情感态度与价值观情感态度与价值观引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组做科学了解,形成正确的科学价值观,激发学生的责
2、任感。教学重点难点教学重点难点基因突变的概念及特点基因突变的原因教学方法手段教学方法手段类比推理法,问题情境导入法,自学,谈话法,归纳总结法现在学习的是第4页,共58页表现型表现型基因型基因型+环境条件环境条件不能遗传的变异不能遗传的变异(如:晒黑的脸色)(如:晒黑的脸色)(改变改变)可遗传的变异可遗传的变异 (如:色盲)(如:色盲)来源来源基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组诱因诱因(改变)(改变)(改变改变)思考:通过美容手术,纹成弯弯的柳思考:通过美容手术,纹成弯弯的柳叶眉,这种柳叶眉能遗传吗?叶眉,这种柳叶眉能遗传吗?现在学习的是第5页,共58页引言引言新课讲授新课讲授
3、随堂练习随堂练习课堂小结课堂小结学习目标学习目标退退 出出课后作业课后作业第第一一节节 基基因因突突变变和和基基因因重重组组第五章第五章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异现在学习的是第6页,共58页第一节第一节 基因突变和基因重组基因突变和基因重组基基 因因 突突 变变基基 因因 重重 组组现在学习的是第7页,共58页知识回顾知识回顾:什么叫基因?基因的分子结构如何?什么叫基因?基因的分子结构如何?基因与基因与染色体、染色体、DNADNA关系如何?关系如何?基因是基因是具具有遗传效应的有遗传效应的DNADNA片段,基因中的片段,基因中的脱氧核苷酸排列顺序(碱基顺序)就代表遗脱氧核苷酸排列顺
4、序(碱基顺序)就代表遗传信息。不同的基因,脱氧核苷酸的排列顺传信息。不同的基因,脱氧核苷酸的排列顺序(碱基顺序)不同序(碱基顺序)不同DNADNA是染色体的组成成分,染色体是基因的是染色体的组成成分,染色体是基因的载体。载体。现在学习的是第8页,共58页 如果由于如果由于DNADNA分子携带的遗传信息改变,而使其分子携带的遗传信息改变,而使其所编码的氨基酸改变所编码的氨基酸改变,生物体的性状可能发生改变,改生物体的性状可能发生改变,改变的性状对生物体的生存可能有利,可能有害,也可变的性状对生物体的生存可能有利,可能有害,也可能既无害也无利。能既无害也无利。现在学习的是第9页,共58页(一一)、
5、基因突变的实例、基因突变的实例积极思维:积极思维:镰刀型细胞贫血症的病因是什么镰刀型细胞贫血症的病因是什么?圆饼型的红细胞圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞镰刀状的红细胞实例:镰刀型细胞贫血症实例:镰刀型细胞贫血症现在学习的是第10页,共58页脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 正常正常病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化?病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化?镰刀型细胞贫血症的病因分析:镰刀型细胞贫血症的病因分析:异常异常现在学习的是第11页,共58页CTTGAA谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常GUACA
6、TGTA突变突变GAA直接原因直接原因根本原因根本原因 镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症是是由由基基因因突突变变引引起起的的一一种种遗遗传传病病,是是由由于于基基因因的的分分子子结结构构发发生生了了改改变变产产生生的。的。病因:病因:现在学习的是第12页,共58页相应性状的改变相应性状的改变相应蛋白质的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变相应氨基酸的改变mRNAmRNA分子中的碱基发生变化分子中的碱基发生变化DNADNA分子中的碱基对发生变化分子中的碱基对发生变化具体变化过程具体变化过程:这种变化可否遗传这种变化可否遗传?如何遗传?如何遗传?可以遗传可以遗传突变后的突变后的DNADNA分子复分
7、子复制制,通过减数分裂形成通过减数分裂形成带有突变基因的生殖带有突变基因的生殖细胞细胞,并将突变基因传并将突变基因传给给下一代下一代.现在学习的是第13页,共58页 指发生在基因水平上的指发生在基因水平上的变异变异,是由于是由于DNADNA分子中发分子中发生生碱基对碱基对的的增添增添、缺失缺失或或改改变变,而引起的基因结构的改,而引起的基因结构的改变。变。(二)、基因突变的概念(二)、基因突变的概念:现在学习的是第14页,共58页(三)、基因突变的类型(三)、基因突变的类型:ATCCGTAGGC缺失缺失(正常)(正常)ATTCCGTAAGGC AACCGTTGGCA CCGT GGC改变改变增
8、添增添现在学习的是第15页,共58页(四)、基因突变发生的时期(四)、基因突变发生的时期?细胞分裂的分裂间期。细胞分裂的分裂间期。DNA DNA在进行复制时发生错误或由于某种原在进行复制时发生错误或由于某种原因断裂后进行修复时发生错误。因断裂后进行修复时发生错误。A.A.有丝分裂间期有丝分裂间期B.B.减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期体细胞体细胞 中可以发生基因突变中可以发生基因突变(但一般不能传给后代)(但一般不能传给后代)生殖细胞生殖细胞中也可以发生基因突变中也可以发生基因突变(可以通过受精作用直接传给后代)(可以通过受精作用直接传给后代)其实基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和
9、生其实基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞;突变发生的时期越早,表现突变的部分越物体的任何细胞;突变发生的时期越早,表现突变的部分越多,突变发生的时期越晚,表现突变的部分越少。多,突变发生的时期越晚,表现突变的部分越少。现在学习的是第16页,共58页请思考:请思考:由于碱基对的改变,是否一定会引起蛋白质的改变?由于碱基对的改变,是否一定会引起蛋白质的改变?基因突变都会遗传给后代吗?取决于?基因突变都会遗传给后代吗?取决于?现在学习的是第17页,共58页1 1、若某基因原为、若某基因原为303303对碱基,现经过突变,成为对碱基,现经过突变,成为300300个个 碱基对,碱
10、基对,它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较,差异可能为(白质分子相比较,差异可能为()A A只相差一个氨基酸,其他顺序不变只相差一个氨基酸,其他顺序不变 B B长度相差一个氨基酸外,其他顺序也有改变长度相差一个氨基酸外,其他顺序也有改变 C C长度不变,但顺序改变长度不变,但顺序改变 D DA A、B B都有可能都有可能2 2、在一个、在一个DNADNA分子中如果插入了一个碱基对,则(分子中如果插入了一个碱基对,则()A.A.不能转录不能转录 B.B.不能翻译不能翻译 C.C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变在转录时造成插入点以前的遗传密码
11、改变 D.D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变在转录时造成插入点以后的遗传密码改变3 3、人类能遗传的基因突变常发生在(、人类能遗传的基因突变常发生在()A.A.减数第一次分裂减数第一次分裂 B.B.四分体时期四分体时期 C.C.减数第一次分裂的间期减数第一次分裂的间期 D.D.有丝分裂间期有丝分裂间期现在学习的是第18页,共58页(五五)、基因突变的原因和特点、基因突变的原因和特点物理因素:物理因素:化学因素:化学因素:病毒因素:病毒因素:紫外线紫外线X X射线射线其它各种辐射其它各种辐射亚硝酸亚硝酸碱基类似物碱基类似物苯环类似物苯环类似物致癌物质有:致癌物质有:亚硝亚硝酸胺,石棉,酸胺
12、,石棉,3,4-3,4-苯并芘,黄苯并芘,黄曲霉素,苯,甲曲霉素,苯,甲苯,二甲苯,甲苯,二甲苯,甲醛,苏丹红,丙醛,苏丹红,丙烯酰胺,孔雀石烯酰胺,孔雀石绿、萘、铅,硫绿、萘、铅,硫酸钴,硝基苯,酸钴,硝基苯,硝基甲烷等。硝基甲烷等。复制偶发错误复制偶发错误碱基组成改变碱基组成改变内部因素:内部因素:外外部部因因素素1 1、引引起起基基因因突突变变的的因因素素现在学习的是第19页,共58页A.A.自然突变自然突变:自然发生的突变自然发生的突变B.B.诱发突变诱发突变:在人为条件下发生的突变在人为条件下发生的突变如如:正常绵羊突变产生短腿安康羊正常绵羊突变产生短腿安康羊如如:中子照射不抗锈病的
13、燕麦种子中子照射不抗锈病的燕麦种子,变成变成 抗锈病个体抗锈病个体(1)(1)按按来来源源分:分:2 2、基因突变的种类:、基因突变的种类:(2)(2)按突变后对生物个体的影响分按突变后对生物个体的影响分 与与 ,对生对生物体而言,多数物体而言,多数_。有利突变有利突变有害突变有害突变有害突变有害突变现在学习的是第20页,共58页3 3、基因突变的、基因突变的特点特点 普普遍遍性性:自自然然界界的的物物种种中中广广泛泛存存在在(所所有有生生物物都都可能发生可能发生)随机性随机性:可发生在任何时期可发生在任何时期 突变率低突变率低:自然界突变率很低:自然界突变率很低:1010 5 5-1010-
14、8-8 有有害害性性:(打打破破对对环环境境的的适适应应性性)多多数数有有害害,少少数数有利有利 不定向性:不定向性:A Aa a1 1或或A A a a2 2基因突变的结果:基因突变的结果:产生它的等位基因产生它的等位基因现在学习的是第21页,共58页1 1、基因突变的普遍性与低频率性是否矛盾、基因突变的普遍性与低频率性是否矛盾?2 2、基因突变的随机性与、基因突变的随机性与“基因突变发生在基因突变发生在DNADNA分子复制时分子复制时”是否矛盾?是否矛盾?思考与讨论思考与讨论现在学习的是第22页,共58页(六)、基因突变的意义(六)、基因突变的意义 基因突变在生物进化中有重要意义。是生基因
15、突变在生物进化中有重要意义。是生物变异的根本来源,也为生物进化提供了最物变异的根本来源,也为生物进化提供了最初的原材料。初的原材料。原因:原因:基因突变能够产生前所未有的基因突变能够产生前所未有的新基因新基因,从而出,从而出现前所未有的新性状。现前所未有的新性状。打破对环境的适应性打破对环境的适应性为何基因突变对生物体而言,多数为有害突变为何基因突变对生物体而言,多数为有害突变?如此如此的话基因突变对生物岂不是没有意义的话基因突变对生物岂不是没有意义?产生新基因产生新基因引发生物变异引发生物变异为进化提供原始材料为进化提供原始材料现在学习的是第23页,共58页化学因素:化学因素:有亚硝酸、硫酸
16、二乙酯等。有亚硝酸、硫酸二乙酯等。(1 1)人工诱导基因突变常用方法:)人工诱导基因突变常用方法:物理因素:物理因素:包括包括X X射线、紫外线、激光等;射线、紫外线、激光等;生物因素:生物因素:病毒、细菌等。病毒、细菌等。(七)、人工诱变在育种上的应用(七)、人工诱变在育种上的应用现在学习的是第24页,共58页(4 4)诱变意义)诱变意义:是创造动、植物新品种和是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法微生物新类型的重要方法(举例)(举例)(七)、人工诱变在育种上的应用(七)、人工诱变在育种上的应用成功率低成功率低,有利变异个体往往不多,有利变异个体往往不多,处理的材料量大(育种规模大)处
17、理的材料量大(育种规模大)诱变的各种因素都是致癌因素,如诱变的各种因素都是致癌因素,如有泄漏将造成人体伤害或环境污染有泄漏将造成人体伤害或环境污染(2 2)优点优点:提高突变率,提高突变率,创造新类型,创造新类型,缩短育种周期缩短育种周期大副度改良某些性状大副度改良某些性状(3 3)缺点缺点:现在学习的是第25页,共58页 据报载:十几年来,我国从航天据报载:十几年来,我国从航天搭载的搭载的6060多种、多种、500500多个品种的植物多个品种的植物种子中,筛选培育出了多个在农业生种子中,筛选培育出了多个在农业生产上发挥作用的产上发挥作用的新品种新品种。据不完全统。据不完全统计,空间诱变育成的
18、高产、优质新品计,空间诱变育成的高产、优质新品种(品系),在全国种植的面积已超种(品系),在全国种植的面积已超过过100100万亩。与此同时太空动物的培万亩。与此同时太空动物的培育也取得了初步的成效。育也取得了初步的成效。现在学习的是第26页,共58页 “一猪生九仔,连母十个样一猪生九仔,连母十个样”,这种个体的,这种个体的差异,主要是什么原因产生的差异,主要是什么原因产生的?二二 基因重组基因重组现在学习的是第27页,共58页(一)、概念(一)、概念:是指在生物体进行有性生殖的过程中,是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。控制不同性状的基因的重新组合。二、基因重组二
19、、基因重组现在学习的是第28页,共58页(二)、类型(二)、类型:基因的自由组合基因的自由组合:减数分裂形成配子时,随着非减数分裂形成配子时,随着非同源染色体的组合,非等位基因也自由组合。同源染色体的组合,非等位基因也自由组合。例子基因的互换基因的互换:减数分裂的四分体时期,同源染减数分裂的四分体时期,同源染色体上的等位基因随姐妹染色单体色体上的等位基因随姐妹染色单体之间发生局部之间发生局部互换而互换,互换而互换,导致基因重组。导致基因重组。例子发生时期:发生时期:减数分裂四分体时期减数分裂四分体时期减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期现在学习的是第29页,共58页 两个亲本的杂合性越高,遗传
20、物质差距越两个亲本的杂合性越高,遗传物质差距越大,基因重组的类型就越多,后代产生的变异大,基因重组的类型就越多,后代产生的变异就越多。基因重组是通过就越多。基因重组是通过有性生殖有性生殖过程实现过程实现的。的。产产生生多多样样化化基基因因组组合合的的后后代代,为为生生物物变变异异提提供供丰丰富富的的来来源源,是是生生物物变变异异来来源源之之一一,是是形形成成生生物物多多样样性性的的重重要要原原因因之之一一,对对生生物物的的进化具有重要意义。进化具有重要意义。(三)、特点(三)、特点:(四)、意义(四)、意义:现在学习的是第30页,共58页优点:优点:使不同个体的优良性状集中到使不同个体的优良性
21、状集中到 一个个体上。一个个体上。缺点:缺点:育种年限长。育种年限长。(五)、应用:杂交育种(五)、应用:杂交育种:基因重组能否产生新的基因?基因重组能否产生新的基因?现在学习的是第31页,共58页基因突变和基因重组引起的变异有什么区别基因突变和基因重组引起的变异有什么区别?1 1基因突变:基因突变:基因基因_改变,它改变,它_新的基因新的基因 发生时期:发生时期:_ 特点:特点:普遍性、普遍性、随机性、随机性、_ _、多数有害、多数有害、不定向性。不定向性。2 2基因重组:基因重组:控制不同性状的控制不同性状的_,_新基因,可新基因,可 形成新的形成新的_。发生时期:发生时期:_ 特点:特点
22、:_内部结构内部结构能产生能产生细胞分裂间期(细胞分裂间期(DNADNA复制时)复制时)突变率低突变率低基因重新组合基因重新组合不产生不产生基因型基因型有性生殖过程中有性生殖过程中非常丰富非常丰富现在学习的是第32页,共58页对比基因突变与基因重组:对比基因突变与基因重组:基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质基因分子结构变化,产生新基因分子结构变化,产生新基因(碱基替换基因(碱基替换|增添增添|缺缺失)失)并不产生新基因,产生新的并不产生新基因,产生新的基因型,使不同性状发生组基因型,使不同性状发生组合合发生发生时间时间细胞分裂间期,细胞分裂间期,DNADNA复制复制过程中过程中减数分裂第
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