基因突变和基因重组课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2.pptx

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1、第五章基因突变及其他变异第五章基因突变及其他变异 第第1 1节基因突变和基因重组节基因突变和基因重组基因突变的原因是什么?细胞癌变的原因是什么?基因突变和基因重组有哪些重要意义?本节本节聚聚焦焦教学目标教学目标课程目标 说明基因突变是由于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 分析基因突变的原因，阐明基因突变的意义，分析细胞癌变的原因，选择健康的生活方式，远离致癌因子 阐明基因重组的意义核心素养 通过理解基因突变，形成生物进化观奠定基础 通过讨论癌症发生的原因，说明癌变与基因突变之间的关系，提升远离致癌因子、选择健康的生活方式的社会责任感 通过理解基因突变的特点，

2、辩证的认识生命活动过程中的变化，提高科学思维能力 讨论：讨论：1.1.航天育种的生物学原理是什么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 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，这种改变可以直接表现在性状上，改变的性状对生物的生存 可能有害，可能有利，也可能既无害也无益我国早在早在19871987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

3、地面选择优良的品种进行培发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育育问题探讨问题探讨 镰状细胞贫血是一种常染色体隐性遗传病患者的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，严重时导致死亡 该病主要发生在黑色人种中，在非洲黑人中的发病率最高镰状细胞贫血基因突变的实例基因突变的实例镰刀型 红细胞正常红细胞V2345612345 386Gl 对患者红细胞的血红蛋白分子的分析研究发现，在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换基因突变的实例基因突变的实例镰状细胞贫血多异常血 红蛋白正常血 红蛋白8 引 的多 8 镰状细胞贫血 正常血红蛋白和异常血红蛋白中的部分氨基酸序列发生了什么

4、变化?血红蛋白分子的部分氨基酸血红蛋白分子的部分氨基酸序列及序列及 对应的对应的 mRNAmRNA 的碱基序列的碱基序列缴氨酸 组氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 缬氨酸 谷氨酸基因突变的实例基因突变的实例 第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代缬氨酸 组氨酸异常碱基序列片段(mRNA)亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸正常碱基序列片段(mRNA)赖氨酸赖氨酸 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，请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传解，请

5、你完成图解。想一想这种疾病能否遗传?怎样遗传怎样遗传?基因突变若发生在配子中基因突变若发生在配子中(减数分裂时产生减数分裂时产生),),将遵循遗将遵循遗传规律传递给后代传规律传递给后代若发生在体细胞若发生在体细胞(有丝分裂有丝分裂),),一般不能遗传一般不能遗传氨 基 酸 谷 氨 酸氨 基 酸 谷 氨 酸蛋白质蛋白质基因突变的实例基因突变的实例镰状细胞贫血镰状细胞贫血缬氨酸缬氨酸mRNADNAMGAAGMMMcGdMAA甲硫氨酸赖氨酸苯丙氨酸甘氨酸终止密码子缺失 3.3.如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变也会改变?如果这个基

6、因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列也如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列也会发生改变，所对应的性状肯定会发生改变，所对应的性状肯定会改变基因突变的实例基因突变的实例镰状细胞贫血镰状细胞贫血正常增添甲硫氨酸赖氨酸 亮氨酸 丙氨酸甲硫氨酸终止密码子GGCU U 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，叫做基因突变基因突变一定会导致基因结构改变，但蛋白质结构、性状不一定改变 例如：一种氨基酸可能有几种密码子显性纯合子突变成杂合子(AAAa)基因突变的实例基因突变的实例基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些

7、植物的体细胞发 生了基因突变，可以通过无性生殖遗传基因突变的实例基因突变的实例细胞癌变结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤 从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么?从基因角度分析，结肠癌发生的原因是相关基因(包括抑癌基因I、原癌基因、抑癌基因、抑癌基因皿)发生了突变正常结肠上皮细胞正常结肠上皮细胞抑癌基因1突变原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变基因突变的实例基因突变的实例癌细胞转移癌细胞转移结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗?健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变正常结肠上皮细胞正常结肠上皮细胞抑癌基因1突变基因突变的实例基因

8、突变的实例细胞癌变癌细胞转移癌细胞转移结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤 根据图示推测，癌细胞和正常细胞相比，具有哪些明显的特征?癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变正常结肠上皮细胞正常结肠上皮细胞抑癌基因I突变基因突变的实例基因突变的实例细胞癌变癌细胞转移癌细胞转移人和动物细胞中的DNA 上本来就存在与癌变相关的基因原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的 一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变抑癌基因：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 一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起

9、细胞癌变基因突变的实例基因突变的实例 癌细胞的特征癌细胞的特征 在适宜条件下，能够无限增殖 形态结构发生显著变化 细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容 易在机体内分散和转移癌细胞的扫描电镜照片癌细胞的扫描电镜照片基因突变的实例基因突变的实例基因突变的实例基因突变的实例在癌症发生的早期，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。请你上网查一查，或请教防癌专家，生活中怎样做才能远离致癌因子1927年，美国遗传学家缪勒发现，用X 射

10、线照射果蝇，后代发生突变的 个体数大大增加。同年，又有科学家 用X 射线和射线照射玉米和大麦的 种子，也得到了类似的结果射线和化学诱变剂射线和化学诱变剂通过破坏通过破坏 DNADNA,让它产生突变让它产生突变射线化学诱变剂基因突变的原因基因突变的原因诱发突变诱发突变(外因外因)物理因素：例如，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,等等自发突变自发突变(内因内因)在没有外来因素的影响时，基因突变会由于DNA 复制偶尔发生错误等原因自发产生基因突变的原因基因突变的原因基因突变的特点基因突

11、变的特点 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：基因突变具有不定向性，表现为一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因 低频性：低频性：基因突变的频率是很低的。据估计，在高等生物中，1010个生殖细胞中，才会有1个生殖细胞发生基因突变 多害少利性：多害少利性：基因是经过长期自然选择适应的结果，突变后往往对个体有害基因突变的意义基因突变的意义对生物体来说，基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物体有害。但有些基因突变对生物体是有利

12、的，如植物的抗病性突变、耐旱性突变，微生物的抗药性突变等。还有些基因突变既无害也无益，是中性的。例如，有的基因突变不会导致新的性状出现，就属于中性突变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。因此，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1.1.新基因产生的途径新基因产生的途径2.2.生物变异的根本原因生物变异的根本原因3.3.生物进化的原始材料生物进化的原始材料基因突变的意义基因突变的意义基因重组基因重组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在生物体进

13、行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合类型:非同源染色体上的非等位基因的自由组合在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，产生不同的配子，这样，由雌雄配子结合形成的受精卵，就可能具有与亲代不同的基因型，从而使子代产生变异基因重组基因重组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在减数分裂过程中的四分体时期，位于同源染色体。上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组类型二：同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换基因重组基因重组意

14、义：有性生殖过程中的基因重组使产生的配子种类多样化，进而产生基因组合多样化的子代，其中一些子代可能会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合，因此有利于物种在一个无法预测将会发生什么变化的环境中生存 基因重组是生物变异的主要来源 基因重组是形成生物多样性的重要原因 基因重组为生物进化提供了原材料与社会的联系与社会的联系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，并进行人工杂交将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，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。正是因为基因突变、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 了人们的生活比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质产生新的基因，可能产生新性状产生新的基因型，原有性状组合原因原因内外因引起碱基对的增添、缺失、替换自由组合；交叉互换时间时间常在间期DNA复制时减数第一次分裂意义意义变异的根本来源；进化的原始材料生物变异来源之一，对生物进 化有重要意义发生频率发生频率低频性有性生殖中普遍小结小结