5.1基因突變與基因重組課件高一下學(xué)期生物人教版必修22

4.1+4.2基因突變與基因重組進(jìn)行有性生殖的生物，在形成配子的過(guò)程中，要進(jìn)行染色體的復(fù)制，實(shí)質(zhì)是遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則能保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性，使親子代間的遺傳信息保持一致。思考：遺傳信息復(fù)制的過(guò)程中，會(huì)不會(huì)出錯(cuò)呢?如果復(fù)制出錯(cuò)又會(huì)造成什么后果呢?案例1：鐮狀細(xì)胞貧血正常人的紅細(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(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。正常紅細(xì)胞異常紅細(xì)胞正常的血紅蛋白異常的血紅蛋白思考：紅細(xì)胞彎曲呈鐮刀狀的直接原因是什么？根本原因又是什么呢？思考：相較于正常的血紅蛋白，異常的血紅蛋白中的氨基酸發(fā)生了什么變化？UGCUCAUCCGAGGAGAGAUCUUGCUCAUCCGUGGAGAGAUCUDNA分子中的堿基對(duì)發(fā)生替換mRNA分子中的堿基發(fā)生變化合成多肽的氨基酸改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變紅細(xì)胞形態(tài)改變直接原因根本原因DNAmRNA氨基酸血紅蛋白正常異常脯氨酸谷氨酸谷氨酸增添缺失替換思考：如果這個(gè)基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會(huì)改變？所對(duì)應(yīng)的性狀呢?脯氨酸纈氨酸谷氨酸？？增添情況一：增添①基因內(nèi)部增添一個(gè)堿基對(duì)脯氨酸谷氨酸甘氨酸DNA脯氨酸谷氨酸谷氨酸mRNA脯氨酸谷氨酸谷氨酸增添情況一：增添②基因內(nèi)部增添三個(gè)堿基對(duì)DNAmRNA脯氨酸谷氨酸賴氨酸谷氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸情況二：缺失mRNA缺失脯氨酸甘氨酸絲/精氨酸DNA脯氨酸谷氨酸谷氨酸增添缺失替換脯氨酸谷氨酸甘氨酸脯氨酸甘氨酸基因內(nèi)部發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，都會(huì)導(dǎo)致氨基酸序列會(huì)發(fā)生變化，從而引起所編碼的蛋白質(zhì)的改變，引起性狀的改變脯氨酸纈氨酸谷氨酸像這種，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，叫作基因突變思考：

(1)

DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添和缺失是否一定導(dǎo)致基因突變？為什么？不一定，如果堿基的替換、增添和缺失發(fā)生于DNA分子的非基因片段中，則不會(huì)導(dǎo)致基因突變。拓展：浙科版教材關(guān)于基因突變的定義基因突變是指基因內(nèi)部特定核苷酸序列發(fā)生改變的現(xiàn)象或過(guò)程。（DNA分子上堿基對(duì)的替換、插入或缺失，都可以引起核苷酸序列的變化，從而引起基因結(jié)構(gòu)的改變。）思考：

(2)有同學(xué)說(shuō)：“基因突變指的是DNA分子中堿基的替換、增添或缺失，故遺傳物質(zhì)是RNA的病毒(如HIV)，不能發(fā)生基因突變”你認(rèn)為這句話正確嗎?不正確。RNA病毒的遺傳物質(zhì)也會(huì)發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，也會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而引起性狀的改變，因此屬于廣義上的基因突變。而且，很多RNA病毒的遺傳物質(zhì)是單鏈RNA，堿基暴露，因此更容易發(fā)生基因突變思考：(3)基因突變一般發(fā)生在細(xì)胞的哪一時(shí)期呢?基因突變都會(huì)遺傳給后代嗎?①DNA復(fù)制時(shí)要解旋為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會(huì)大大降低，極易受到影響而發(fā)生堿基的改變。因此基因突變主要發(fā)生在分裂間期（DNA復(fù)制時(shí)期）。②基因突變不一定會(huì)傳遞給后代。若基因突變發(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律通過(guò)配子傳遞給后代。若基因突變發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不會(huì)遺傳。但是。有些發(fā)生在植物體細(xì)胞中的基因突變，可通過(guò)無(wú)性生殖遺傳(4)基因突變一定會(huì)改變組成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，進(jìn)而改變生物的性狀嗎?為什么？DNAmRNA氨基酸脯氨酸甘氨酸脯氨酸甘氨酸不一定；①由于密碼子的簡(jiǎn)并，可能導(dǎo)致密碼子不同，但對(duì)應(yīng)的氨基酸未改變;②顯性純合子AA中的一個(gè)A基因突變?yōu)殡[性基因時(shí)，性狀可能不改變?；蛲蛔兊恼T發(fā)因素有哪些?資料：(1)2012年，日本福島第一核電站發(fā)生核泄漏事故。研究發(fā)現(xiàn)核電站附近12%的蝴蝶發(fā)生基因突變，導(dǎo)致翅膀變小、眼睛受損。(2)研究表明:甲醛具有強(qiáng)烈的致癌和促進(jìn)癌變作用。大劑量的甲醛可致畸、誘發(fā)癌癥。(3)近年來(lái)的研究已證明:某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞的DNA?；蛲蛔兊恼T發(fā)因素有哪些?物理因素:化學(xué)因素:生物因素:紫外線、X射線、其他輻射等亞硝酸鹽、堿基類似物等病毒等提高基因突變頻率人工條件下誘導(dǎo)的基因突變稱為誘發(fā)突變；自然狀態(tài)下發(fā)生的基因突變稱為自發(fā)突變。自然狀態(tài)下的基因突變有何特點(diǎn)？白虎黑玉米高產(chǎn)青霉菌基因突變?cè)谏锝绶浅Ｆ毡?。從低等生物到高等生物，在個(gè)體發(fā)育的不同階段，以及不同個(gè)體的任何細(xì)胞內(nèi)，均可發(fā)生基因突變?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)：①普遍性由于DNA堿基組成的改變是隨機(jī)的。所以基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期?？梢园l(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上以及同一個(gè)DNA分子的不同部位?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)：②隨機(jī)性基因突變的特點(diǎn)：③不定向性染色體某一位置上的基因可以向不同的方向突變成它的等位基因；

基因突變的特點(diǎn)：④低頻性任何一種生物的現(xiàn)存基因都是長(zhǎng)期自然選擇和適應(yīng)的結(jié)果，體現(xiàn)了它們與環(huán)境的高度協(xié)調(diào)，因此，而大多數(shù)的基因突變都打破了這種協(xié)調(diào)，對(duì)生物的生存往往是不利的。但有些基因突變對(duì)于生物體是有利的。如植物的抗病性突變耐旱性突變微生物的抗藥性突變等。還有一些基因突變既無(wú)害也無(wú)益，是中性的。如：有的基因突變不會(huì)導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)，就屬于中性突變?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)：⑤多害少利性突變基因?qū)ι镉欣€是有害是絕對(duì)的嗎？攜帶鐮狀細(xì)胞貧血血紅蛋白基因的雜合子。在正常情況下，即不缺氧的情況下只有少量紅細(xì)胞呈鐮刀狀。但在缺氧的情況下，紅細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)鐮狀化。這些個(gè)體，只要避免劇烈運(yùn)動(dòng)和對(duì)血液循環(huán)的其他脅迫，仍可以正常生活。瘧疾，由瘧原蟲所引起。瘧原蟲在人體發(fā)育時(shí)，需要在紅細(xì)胞內(nèi)完成增殖。一般情況下，瘧原蟲侵染鐮狀細(xì)胞貧血血紅蛋白基因攜帶者（雜合子）的紅細(xì)胞時(shí)會(huì)引起紅細(xì)胞缺氧，使正常紅細(xì)胞變成鐮刀狀。這種鐮狀紅細(xì)胞形成血栓或破裂。然后被人體免疫系統(tǒng)消滅或清除。積集在這些紅細(xì)胞中的瘧原蟲也被消滅。這樣的雜合子就表現(xiàn)出對(duì)瘧疾的抗性。不易因?yàn)楦腥警懠捕劳觥；蛲蛔兊囊饬x基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的根本來(lái)源,是生物進(jìn)化的原始材料基因突變新的(等位)基因新的性狀適應(yīng)改變了的環(huán)境，獲得更大的生存空間1．如圖是人類鐮狀細(xì)胞貧血產(chǎn)生過(guò)程的示意圖，下列有關(guān)分析正確的是(

)A．該病產(chǎn)生的根本原因是氨基酸被替換B．①過(guò)程產(chǎn)生的堿基的變化可通過(guò)光學(xué)顯微鏡直接觀察C．③過(guò)程的完成需tRNA、mRNA、rRNA的參與D．人體成熟紅細(xì)胞內(nèi)可完成圖中的①②③過(guò)程C2.在白花豌豆品種栽培園中，偶然發(fā)現(xiàn)了一株開(kāi)紅花的豌豆植株，推測(cè)該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果。為了確定該推測(cè)是否正確，應(yīng)檢測(cè)和比較紅花植株與白花植株中（）A.花色基因的堿基組成B.花色基因的DNA序列C.細(xì)胞的DNA含量D.細(xì)胞的RNA含量B

3.某一基因的起始端插入了2個(gè)堿基對(duì)。在插入位點(diǎn)的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對(duì)其遺傳信息影響最小（

）A.替換1個(gè)堿基對(duì)B.增添3個(gè)堿基對(duì)C.缺失3個(gè)堿基對(duì)D.缺失5個(gè)堿基對(duì)D4．下列有關(guān)基因突變的原因和特點(diǎn)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．用射線處理萌發(fā)的種子可大大提高基因突變的頻率B．基因突變的方向與生物所處的環(huán)境有明確的因果關(guān)系C．無(wú)論是自發(fā)突變還是誘發(fā)突變，其實(shí)質(zhì)都是改變了基因中的遺傳信息D．雖然基因突變具有低頻性，但如果種群內(nèi)的個(gè)體很多，也會(huì)產(chǎn)生較多的基因突變B某些基因突變能夠?qū)е录?xì)胞分裂失控——細(xì)胞癌變結(jié)腸癌是一種常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡(jiǎn)化模型，請(qǐng)觀察并回答問(wèn)題。正常結(jié)腸上皮細(xì)胞癌癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移抑癌基因Ⅰ突變?cè)┗蛲蛔円职┗颌笸蛔円职┗颌蛲蛔?.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？原癌基因和抑癌基因突變(包括抑癌基因Ⅰ、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ)2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？某些基因突變能夠?qū)е录?xì)胞分裂失控——細(xì)胞癌變?nèi)撕蛣?dòng)物細(xì)胞的DNA上本來(lái)就存在著與癌變相關(guān)的基因:原癌基因和抑癌基因。原癌基因抑癌基因細(xì)胞正常的生長(zhǎng)和增殖所必需的蛋白質(zhì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì)細(xì)胞正常生長(zhǎng)正常表達(dá)正常表達(dá)突變或過(guò)量表達(dá)突變活性過(guò)強(qiáng)減弱或失活細(xì)胞癌變3.原癌基因和抑癌基因是指某一個(gè)基因嗎？原癌基因和抑癌基因是一類基因，而不是一個(gè)基因?？梢?jiàn)癌癥往往是多個(gè)基因突變的結(jié)果，癌變是一個(gè)逐漸積累的過(guò)程。4.根據(jù)圖示推測(cè)，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特點(diǎn)？正常結(jié)腸上皮細(xì)胞癌癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移抑癌基因Ⅰ突變?cè)┗蛲蛔円职┗颌笸蛔円职┗颌蛲蛔儼┘?xì)胞是由正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)的。除保留了原來(lái)細(xì)胞的某些特點(diǎn)外，癌細(xì)胞還有許多共同的特點(diǎn)，其中最重要的特點(diǎn)是有無(wú)限增殖的能力。癌細(xì)胞能持續(xù)地分裂與增殖，其分裂次數(shù)是無(wú)限的。癌細(xì)胞的另一個(gè)重要特點(diǎn)是能在體內(nèi)轉(zhuǎn)移。癌細(xì)胞表面的糖蛋白等物質(zhì)減少，易于從腫瘤上脫落；許多癌細(xì)胞具有變形運(yùn)動(dòng)能力，容易在組織間轉(zhuǎn)移。癌細(xì)胞還常常具有下面的特點(diǎn):①代謝旺盛，蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng)，但合成代謝超過(guò)分解代謝;②線粒體功能障礙，即使在氧供應(yīng)充分的條件下也主要依靠糖酵解途徑獲取能量;③失去接觸抑制現(xiàn)象，即使堆積成群，仍然可以生長(zhǎng)?；蛲蛔兊膽?yīng)用及特點(diǎn)應(yīng)用：誘變育種利用X射線、γ射線、紫外線激光等物理因素或亞硝酸鹽、硫酸二乙酯等化學(xué)因素來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變。再通過(guò)培育篩選來(lái)獲得新品種的育種新方法——誘變育種。特點(diǎn)：①提高基因突變頻率，加速育種進(jìn)程。產(chǎn)生新基因，大幅度地改良某些性狀。獲得前所未有的新性狀。②難以控制突變方向，具有一定的盲目性，有利個(gè)體少；需大量處理實(shí)驗(yàn)材料，工作量大“囡囡”產(chǎn)下了5只幼崽，但是這5只幼崽間的毛色卻存在較大的差異。思考：這種差異怎么造成的?個(gè)體表型不同配子基因型不同雌雄配子隨機(jī)結(jié)合個(gè)體基因型不同個(gè)體生活環(huán)境不同?時(shí)期：減數(shù)分裂I后期染色體行為：基因行為：非等位基因自由組合結(jié)果：產(chǎn)生不同配子，受精結(jié)合產(chǎn)生不同基因型的后代，從而變異。遺傳規(guī)律：基因的自由組合定律染色體間的基因重組圖解為什么一個(gè)個(gè)體可以產(chǎn)生多種不同基因型的配子？非同源染色體自由組合類型1:自由組合交叉互換類型2:時(shí)期：減數(shù)分裂I四分體時(shí)期染色體行為：基因行為：結(jié)果：產(chǎn)生不同配子，受精結(jié)合產(chǎn)生不同基因型的后代，從而變異。遺傳規(guī)律：基因的連鎖交換定律染色單體上的基因重組圖解同源染色體間的非姐妹染色單體的互換同源染色體上等位基因的交換，染色單體上基因重組在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，(非同源染色體的自由組合；以及同源染色體上非姐妹染色單體之間的互換，都會(huì)導(dǎo)致）控制不同性狀的基因的重新組的過(guò)程或者現(xiàn)象，稱作基因重組思考：基因重組能否產(chǎn)生新的基因?基因重組的定義：基因重組可以使控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，但是可形成新的基因型意義：有性生殖過(guò)程中的基因重組使產(chǎn)生的配子種類多樣化，進(jìn)而產(chǎn)生基因組合多樣化的子代基因重組也是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要意義?；蛑亟M的應(yīng)用：在雜交育種中，人們有目的地將具有不同優(yōu)良性狀的兩個(gè)親本雜交，使兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀組合在一起，再篩選出所需要的優(yōu)良品種。如:小麥的抗倒伏(D)對(duì)易倒伏(d)為顯性，易染條銹帶(T)對(duì)抗條銹病(t)為顯性?，F(xiàn)有純合的抗倒伏但易染條銹病的小麥(DDTT)和易倒伏但能抗條銹病的小麥(ddtt)。如果你是育種工作者，你應(yīng)該怎樣操作才能得到既抗倒伏又抗(條銹)病(DDtt)的優(yōu)良品種基因重組的應(yīng)用：抗倒伏、易染病X易倒伏、抗病DDTTddttDdTt抗倒伏、抗病⊕D__T__抗倒伏、易感病D