基因突變和基因重組課件 【知識精講精研】高一下學(xué)期生物人教版必修2

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第一節(jié)基因突變和基因重組問題探討

我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)行航天育種研究：將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環(huán)境誘導(dǎo)，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。通過航天育種，我過已在收到、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟效益。討論1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？基因突變2.如何看待基因突變造成的結(jié)果？

基因突變的本質(zhì)是基因的堿基序列發(fā)生改變，這種改變可以直接表現(xiàn)在性狀上，改變的性狀對生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無害也無益。

鐮狀細(xì)胞貧血(也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥)是一種遺傳病。正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀，而鐮狀細(xì)胞貧血患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。一、基因突變的實例鐮狀細(xì)胞貧血

這種病的病因是什么呢?一、基因突變的實例鐮狀細(xì)胞貧血

對患者紅細(xì)胞的血紅蛋自分子的分析研究發(fā)現(xiàn)，在組成血紅蛋白分子的肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換。一、基因突變的實例思考·討論1．圖5－2中氨基酸發(fā)生了什么變化？2．研究發(fā)現(xiàn)，這個氨基酸的變化是編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發(fā)生改變所引起的。右圖是鐮狀細(xì)胞貧血病因的圖解，請你完成圖解。想一想這種疾病能否遺傳？怎樣遺傳？【答案】圖中谷氨酸發(fā)生了改變，變成了纈氨酸。正常人鐮狀細(xì)胞貧血患者氨基酸蛋白質(zhì)DNA轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯谷氨酸正常纈氨酸異常AATU堿基對替換根本原因：基因?qū)用嬷苯釉颍旱鞍踪|(zhì)層面一、基因突變的實例思考·討論一、基因突變的實例思考·討論3．如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會改變？所對應(yīng)的性狀呢？【答案】如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列也會發(fā)生改變，所對應(yīng)的性狀肯定會改變。(1)概念：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（即基因結(jié)構(gòu)的改變）。(教材P81)(2)發(fā)生時間：通常發(fā)生在DNA

復(fù)制即分裂間期。增添缺失替換AATTCGGCGATCCGGCAATTCGGCTATACGGCATAATTCGGCATCGGC實質(zhì)二、基因突變堿基對影響范圍對氨基酸序列的影響替換增添缺失(3)基因突變對表達(dá)產(chǎn)物的影響思考：增添或缺失幾個堿基時影響最小？增添或缺失3個或3的倍數(shù)個堿基時對蛋白質(zhì)影響最小小大大只改變1個氨基酸或不改變插入前序列未影響，影響插入后序列缺失前序列未影響，影響缺失后序列二、基因突變(4)基因突變對性狀的影響主要原因：1.發(fā)生部位：突變可能發(fā)生基因的非編碼區(qū)上。2.密碼子簡并性：基因突變前后密碼子決定的是同一種氨基酸。3.隱性突變：如AA→Aa，不會導(dǎo)致性狀的改變。4.選擇性表達(dá)：突變的基因在這個細(xì)胞不表達(dá)。原密碼子亮氨酸UUA突變密碼子UUG基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀的改變二、基因突變（5）基因突變的類型隱性突變：Aa該突變發(fā)生后，F(xiàn)1不表現(xiàn)出新性狀，直到F2突變基因aa純合時才表現(xiàn)出新性狀。顯性突變：aA該突變一旦發(fā)生，突變個體即可表現(xiàn)出新的性狀二、基因突變(6)基因突變的遺傳結(jié)果：產(chǎn)生新的等位基因。殖遺傳。（p81）遺傳特性：若發(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳。可通過無性生二、基因突變思考:

基因突變可以遺傳給后代嗎？三、細(xì)胞的癌變?nèi)?、?xì)胞的癌變1.從基因角度分析，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是相關(guān)基因（包括抑癌基因I、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ）發(fā)生了突變。原癌基因突變或過量表達(dá)細(xì)胞癌變抑癌基因突變細(xì)胞癌變細(xì)胞正常生長和增殖所必需的。抑制細(xì)胞的生長和增殖或促進(jìn)凋亡(1)細(xì)胞癌變的原因相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性注意：原癌基因和抑癌基因是兩大類基因，癌變是多基因突變累積導(dǎo)致的。不受控制，惡性增殖正常細(xì)胞中也存在三、細(xì)胞的癌變?nèi)⒓?xì)胞的癌變2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因。3.根據(jù)圖示可以推測，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，所具有的特點是呈球形、增殖快、容易發(fā)生轉(zhuǎn)移等。正常的成纖維細(xì)胞癌變后的成纖維細(xì)胞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。（P82）(2)癌細(xì)胞的特點三、細(xì)胞的癌變基因突變產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)：1927年，美國遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個體數(shù)大大增加。同年，又有科學(xué)家用X射線和γ射線照射玉米和大麥的種子，也得到了類似的結(jié)論。Artificialtransmutationofthegene《基因的人工誘變》四、基因突變的原因1.外因（誘發(fā)突變）①物理因素：X射線，紫外線等②化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類似物等③生物因素：病毒、某些細(xì)菌等2.內(nèi)因（自然突變）自然條件下，由于DNA復(fù)制發(fā)生錯誤而自發(fā)產(chǎn)生。四、基因突變的原因基因突變的特點(1)普遍性：在生物界普遍存在。(2)隨機性：可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期；可以發(fā)生在不同的DNA分子，也可以發(fā)生在同一個DNA分子的不同部位。(3)不定向性：一個基因可以發(fā)生不同的突變,產(chǎn)生一個以上的等位基因（例如A---a1、a2、a3…）。(4)低頻性：在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很低。四、基因突變的原因形成新性狀基因突變生物變異的根本來源1.基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑2.基因突變是生物變異的根本來源、為生物的進(jìn)化提供了豐富的原材料。產(chǎn)生新基因生物進(jìn)化的原始材料五、基因突變的意義(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。實質(zhì)(2)類型：減數(shù)第一次分裂后期的自由組合

減數(shù)第一次分裂前期的互換(3)發(fā)生時期：減數(shù)第一次分裂（即產(chǎn)生新的基因型，并未產(chǎn)生新的基因）六、基因重組AaBbAbaBBAab自由組合BAbabaBAbABa互換六、基因重組(2)類型：(4)基因重組的意義是生物變異的來源之一對生物的進(jìn)化具有重要的意義。六、基因重組小結(jié)：基因突變與基因重組的比較基因突變基因重組本質(zhì)發(fā)生時間原因特點意義基因結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生新基因、可能會產(chǎn)生新性狀變異的根本來源，為進(jìn)化提供原材料不同基因的重新組合，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合普遍性、隨機性、低頻性、不定向性。有性生殖生物中普遍存在自然突變、誘發(fā)突變分裂間期減I（前期、后期）變異的來源之一，對進(jìn)化有重要意義自由組合；互換練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.（1）√（2）×（3）×二、拓展應(yīng)用（1）【答案】雜合子能同時合成正常和異常的血紅蛋白，相比只能合成正常血紅蛋白的純合子，雜合子對瘧疾具有較強的抵抗力，在瘧疾高發(fā)地區(qū)，他們生存的機會更多，從而能將自己的基因傳遞下去。因此，這些