5.1基因突變和基因重組課件-高一下學(xué)期生物人教版（2019）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遺傳指親代與子代、子代與子代個體之間性狀的相似性變異指親代與子代、子代與子代個體之間性狀的差異性虎不僅是亞洲特有的珍稀動物，而且是起源于我國黃河中游的大型猛獸?；⒌捏w色一般是黃底黑紋的，但也有白底黑紋的白虎。白虎是患了白化病嗎？如果是，為什么體表又有黑色條紋呢？我國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，同橘黃色的普通虎相比，白虎的一個色素基因－SLC45A2發(fā)生了突變，抑制了背景毛色黑色素的合成，但不影響條紋部分黑色素的另一條合成通路，因此，白虎體表仍有較淺的黑色條紋。什么是基因突變？基因突變是怎樣發(fā)生的？基因突變對生物的生存是有利的還是有害的？除基因突變外，染色體的數(shù)目和結(jié)構(gòu)會不會發(fā)生改變呢？人類的遺傳病是怎樣產(chǎn)生的？又該怎樣檢測和預(yù)防呢？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)基因發(fā)生突變，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。

2.如何看待基因突變所造成的結(jié)果？通過太空高輻射、微重力（或無重力）的特殊環(huán)境提高作物基因突變的頻率，從而篩選出人們需要的品種?；蛲蛔兊谋举|(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。1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？問題探討

遺傳信息復(fù)制的過程中，會不會出錯呢？染色體復(fù)制PPPPTGCAPPPPTAGC堿基互補(bǔ)配對表現(xiàn)型＝基因型

＋

環(huán)境條件不可遺傳的變異（改變）（改變）（改變）基因突變基因重組染色體變異可遺傳的變異不可遺傳的變異：僅由環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變可遺傳的變異：生殖細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)改變生物的變異類型：▲注意：基因中堿基序列不發(fā)生改變，有時候也可通過表觀遺傳影響下一代。生物變異類型判斷關(guān)鍵：遺傳物質(zhì)是否改變2.僅環(huán)境因素引起的變異一定不能遺傳（

)判斷：1.環(huán)境因素引起的變異不能遺傳（)××一、基因突變的實例

1.鐮狀細(xì)胞貧血這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀鐮狀細(xì)胞貧血患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀對患者紅細(xì)胞的血紅蛋白分子的分析研究發(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

1.鐮狀細(xì)胞貧血（一）鐮狀細(xì)胞貧血正常堿基序列片段mRNA異常堿基序列片段mRNA谷氨酸為什么換成了纈氨酸呢？mRNA上的密碼子發(fā)生了改變一、基因突變的實例

（一）鐮狀細(xì)胞貧血血紅蛋白→血紅蛋白基因血紅蛋白部分氨基酸序列轉(zhuǎn)錄mRNA紅細(xì)胞基因中發(fā)生了一個堿基對的替換根本原因易破裂，使人患溶血性貧血多肽鏈中一個谷氨酸被纈氨酸替換直接原因……谷氨酸…………纈氨酸……正常異常一、基因突變的實例2.鐮狀細(xì)胞貧血病因分析翻譯TAAU（一）鐮狀細(xì)胞貧血思考?討論：鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因圖中谷氨酸發(fā)生了改變，變成了纈氨酸。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？這種疾病能夠遺傳，是親代通過生殖過程把基因傳給子代的。UA氨基酸蛋白質(zhì)GATGCC谷氨酸纈氨酸GGCCTAGGGGDNAmRNA一、基因突變的實例

（一）鐮狀細(xì)胞貧血思考?討論：鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因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？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)的性狀大概率會改變。GAUAAGUUUGGCUAA甲硫氨酸賴氨酸苯丙氨酸甘氨酸終止密碼子GAUAAGUUUGGCUAA甲硫氨酸終止密碼子U正常增添GAUAAGUUGGCUAA甲硫氨酸U賴氨酸亮氨酸丙氨酸缺失一、基因突變的實例

（一）鐮狀細(xì)胞貧血抑癌基因Ⅰ突變原癌基因突變抑癌基因Ⅱ突變抑癌基因Ⅲ突變癌癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移正常結(jié)腸上皮細(xì)胞（1）從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？（2）健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？它們的作用是什么？（3）根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞和正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特征？存在。癌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。（二）細(xì)胞癌變1.思考?討論：結(jié)腸癌發(fā)生的原因一、基因突變的實例癌癥的發(fā)生并不是單一基因突變，至少在一個細(xì)胞中發(fā)生5～6個基因突變，才能賦予癌細(xì)胞所有的特征。（原癌基因和抑癌基因都是一類基因，不是一個基因）細(xì)胞癌變的原因原癌基因抑癌基因細(xì)胞正常生長、增殖正常表達(dá)產(chǎn)物過量表達(dá)突變表觀遺傳修飾不表達(dá)正常表達(dá)產(chǎn)物抑制細(xì)胞生長、增殖/促進(jìn)細(xì)胞凋亡表達(dá)產(chǎn)物活性過高表達(dá)產(chǎn)物的量過高表達(dá)產(chǎn)物的量過低表達(dá)產(chǎn)物活性過低可能致癌因子突變表觀遺傳修飾細(xì)胞癌變可能一、基因突變的實例（2）細(xì)胞的癌變原癌基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，控制細(xì)胞生長和分裂的進(jìn)程。抑癌基因主要是阻止細(xì)胞不正常的增殖。特別提醒：癌癥發(fā)生常需要多個基因的突變或表觀遺傳修飾（也有些癌癥的發(fā)生只涉及一個基因的突變），因此癌癥多發(fā)于老年人，且有家族聚集現(xiàn)象。家族中有癌癥病例時更需要關(guān)注癌癥的預(yù)防。癌細(xì)胞原癌基因抑癌基因癌基因失去抑制作用不能抑制基因在各種致癌因子作用下突變1.癌變的原因一、基因突變的實例（二）細(xì)胞癌變癌細(xì)胞：有的細(xì)胞受到致癌因子的作用，細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，變成不受機(jī)體控制的，連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。C.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，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。A.能夠無限增殖。B.形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。；正常的成纖維細(xì)胞2.癌變的特點一、基因突變的實例（二）細(xì)胞癌變癌變的成纖維細(xì)胞在癌癥發(fā)生的早期，患者往往不表現(xiàn)出任何癥狀，因而難以及時發(fā)現(xiàn)；而對于癌癥晚期的患者，目前還缺少有效的治療手段，因此，要避免癌癥的發(fā)生。致癌因子是導(dǎo)致癌癥的重要因素，在日常生活中應(yīng)遠(yuǎn)離致癌因子，選擇健康的生活方式。請你上網(wǎng)查一查，或請教防癌專家，生活中怎樣做才能遠(yuǎn)離致癌因子？物理致癌因子病毒致癌因子化學(xué)致癌因子無機(jī)化合物，如石棉；有機(jī)化合物，如黃曲霉素主要指輻射，如紫外線、X射線致癌病毒含有病毒癌基因以及與致癌有關(guān)的核酸序列瑪麗·居里（MarieCurie，1867.11.7—1934.7.4），出生于華沙，世稱“居里夫人”，法國著名波蘭裔科學(xué)家、物理學(xué)家、化學(xué)家。1903年，居里夫婦和貝克勒爾由于對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎，1911年，因發(fā)現(xiàn)元素釙和鐳再次獲得諾貝爾化學(xué)獎，因而成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。居里夫人的成就包括開創(chuàng)了放射性理論、發(fā)明分離放射性同位素技術(shù)、發(fā)現(xiàn)兩種新元素釙和鐳。在她的指導(dǎo)下，人們第一次將放射性同位素用于治療癌癥。由于長期接觸放射性物質(zhì)，居里夫人于1934年7月4日因再生障礙性惡性貧血逝世。3.致癌因子一、基因突變的實例（二）細(xì)胞癌變A.預(yù)防：遠(yuǎn)離致癌因子，保持良好的心理狀態(tài)，養(yǎng)成健康的生活方式。B.診斷：病理切片的顯微觀察、CT、核磁共振以及癌基因檢測等。C.治療：手術(shù)切除、化療和放療等。4.癌癥的預(yù)防與治療一、基因突變的實例（二）細(xì)胞癌變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(genemutation)?；蛲蛔兪欠褚欢ǘ寄苓z傳給后代呢？基因突變?nèi)舭l(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。但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變,可以通過無性生殖遺傳。基因A基因B基因C增添缺失替換AATTCGGCGATCCGGCAATTCGGCTATACGGCATAATTCGGCATCGGC二、基因突變1.基因突變的定義思考1：能否用光學(xué)顯微鏡檢測是否發(fā)生基因突變和患鐮狀細(xì)胞貧血？但是由于基因突變導(dǎo)致紅細(xì)胞形態(tài)改變，因而可以通過觀察紅細(xì)胞的形態(tài)是否變化，進(jìn)而判斷是否患鐮狀細(xì)胞貧血?；蛲蛔儗儆诜肿铀降母淖??；蛲蛔兪腔蛏夏骋粋€位點的改變，無法在顯微鏡下觀察。二、基因突變1.基因突變的定義DNA···AU

C

CGC···

···A

U

U

CGC···

異亮氨酸精氨酸異亮氨酸mRNA···AT

C

CGC···

···TA

G

GC

G···正?！ぁぁAAGC

G······ATTCGC···

堿基對替換精氨酸堿基對替換一定會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？①替換結(jié)論：一個堿基對的替換可引起一個氨基酸的改變或者不引起氨基酸改變二、基因突變1.基因突變的定義思考2：基因的堿基序列發(fā)生改變對氨基酸序列的可能影響？密碼子具有簡并性二、基因突變1.基因突變的定義思考2：基因的堿基序列發(fā)生改變對氨基酸序列的可能影響？結(jié)論：一個堿基對的替換可引起轉(zhuǎn)錄后mRNA中終止密碼子改變（提前、后移）或起始密碼子改變（提前、消失）①替換···A

CCGCCCAGTAG···

···TGGCGGGTCATC······AUCCGCCCAGUAG···

···TAGGC

GGGTCATC···正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸···ATCCGCCCAGTAG···

異亮氨酸精氨酸···ACCG

CCCAGUAG···

蘇氨酸丙氨酸②①①②缺失1對堿基脯氨酸頡氨酸谷氨酰胺終止②缺失二、基因突變1.基因突變的定義···AUCCGCCCAGUAG···

···TAGGC

GGGTCATC···正常mRNADNA氨基酸···ATCCGCCCAGTAG···

異亮氨酸精氨酸②①脯氨酸頡氨酸若缺失2對堿基會怎么樣呢？缺失3對呢？思考：增添一對、兩對和三對堿基的情況呢？二、基因突變1.基因突變的定義②缺失基因突變對蛋白質(zhì)的影響：堿基對影響范圍對氨基酸序列的影響替換較小只改變1個氨基酸或不改變、也可能起始密碼子或終止密碼子改變增添大不影響插入位置前的序列，影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列，影響缺失位置后的序列二、基因突變1.基因突變的定義堿基對的替換、增添和缺失對性狀的影響誰最大？一定不一定基因突變基因堿基序列一定改變

一定產(chǎn)生新的基因生物的表現(xiàn)型不一定發(fā)生改變原因由于密碼子具有簡并性，基因突變前后，對應(yīng)的密碼子編碼同一種氨基酸顯性純合子中發(fā)了一個基因的隱性突（AA→Aa）二、基因突變1.基因突變的定義（3）基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀改變的原因基因突變發(fā)生在非編碼區(qū)或者內(nèi)含子等非編碼序列蛋白質(zhì)的功能不變或者受環(huán)境影響①有絲分裂前的間期：體細(xì)胞②減數(shù)分裂前的間期：生殖細(xì)胞（配子）2.基因突變發(fā)生的時間基因突變發(fā)生在配子中發(fā)生在體細(xì)胞中將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代一般不能遺傳有些植物(無性繁殖的生物)的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。如:皮膚癌不可遺傳給后代二、基因突變（1）分裂間期（2）生長發(fā)育任何時期3.基因突變的原因RNARNADNADNADNA二、基因突變（1）誘發(fā)突變①物理因素：X射線、紫外線以及其他輻射（損傷DNA）②化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類似物（改變堿基）③生物因素：某些病毒的遺傳物質(zhì)（影響宿主細(xì)胞的DNA）（2）自發(fā)突變DNA復(fù)制出現(xiàn)差錯等福島核電站

這些污水中的放射性物質(zhì)可能給海洋生物甚至人類造成什么樣的影響?4.基因突變的結(jié)果aaaA產(chǎn)生新基因（真核生物是產(chǎn)生它的等位基因。

原核生物沒有染色體，沒有等位基因，故產(chǎn)生的是新基因）二、基因突變①顯性突變②隱性突變：AAAa1、Aa2……野生型：在研究中是把從大自然中獲得的個體，也就是非人工誘變的，作為野生型，那么它所攜帶的就是野生型的基因組。突變型：是相對野生型來說的。即生物體的性狀出現(xiàn)突變的個體、細(xì)胞或病毒粒子。果蠅的白眼5.基因突變的特點（1）普遍性：基因突變在生物界是普遍存在的。細(xì)菌無抗藥性——抗藥性棉花正常枝——短果枝果蠅紅眼——白眼長翅——殘翅家鴿羽毛白色——灰紅色人正常色覺——色盲正常膚色——白化病玉米白化苗人類多指短腿安康羊（中）二、基因突變（2）隨機(jī)性：（3）不定向性：發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。時間：任何時期。部位：不同的DNA分子上及同一DNA分子的不同部位。5.基因突變的特點二、基因突變在果蠅的眼色遺傳中，野生型紅眼果蠅的紅眼基因向著不同的方向發(fā)生突變，出現(xiàn)了許多眼色的等位基因（如下圖）?；蛲蛔兊姆较蚝铜h(huán)境沒有明確的關(guān)系，即環(huán)境因素可提高突變率，但不能決定基因突變的方向。（4）低頻性：自然狀態(tài)下，基因突變頻率很低。（5）多害少利性：基因是經(jīng)過長期自然選擇適應(yīng)的結(jié)果，突變后往往對個體有害。生物基因決定的性狀突變頻率生物基因決定的性狀突變頻率玉米皺粒種子1.0×10-6人血友病2.0×10-5紫色種子1.0×10-5視網(wǎng)膜色素瘤2.0×10-5無色種子1.0×10-5軟骨發(fā)育不全5.0×10-5據(jù)統(tǒng)計，在高等生物中，105-108個生殖細(xì)胞中，才會有一個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變。5.基因突變的特點二、基因突變6.基因突變的意義

(1)基因突變對生物體可能有害、可能有利，也可能是中性的。(2)基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑產(chǎn)生新基因的生物可能更好地適應(yīng)環(huán)境變化，開辟新的生存空間，從而出現(xiàn)新的生物類型(3)基因突變是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料產(chǎn)生新基因形成新性狀生物進(jìn)化的原始材料基因突變生物變異的根本來源二、基因突變醫(yī)療方面（避免）X光、胸透、CT等檢查利用的射線屬于誘發(fā)基因突變的物理因素，門外多放警示性標(biāo)志。農(nóng)業(yè)方面（誘變育種）利用物理因素或化學(xué)因素，使生物發(fā)生基因突變，可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。7.基因突變的應(yīng)用二、基因突變利用物理因素或化學(xué)因素，使生物發(fā)生基因突變，可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。②常用方法：

運(yùn)用物理的或者化學(xué)的手段處理萌發(fā)的種子和幼苗，誘發(fā)基因突變，從中選出需要的突變個體，然后進(jìn)行培育推廣。【萌發(fā)的種子或者幼苗有絲分裂旺盛，基因突變主要發(fā)生在DNA復(fù)制】

③優(yōu)缺點

優(yōu)點：A.提高突變率，加速育種進(jìn)程。

B.大幅度改良某些性狀，創(chuàng)造人們所需要的優(yōu)良變異類型。

缺點：A.有利變異少，需大量處理實驗材料；

B.誘變的方向和性質(zhì)不能控制，具有盲目性④舉例：太空椒、青霉素高產(chǎn)菌株二、基因突變7.基因突變的應(yīng)用①原理：基因突變?nèi)齻€來源：堿基對的增添、缺失和替換。三個誘變因素：物理因素、化學(xué)因素、生物因素。五個特點：普遍性、隨機(jī)性、低頻性、不定向性、多害少利性。三個意義：①新基因產(chǎn)生的途徑。②生物變異的根本來源。③生物進(jìn)化的原始材料?；蛲蛔兊乃膫€要點(必背考點)總結(jié)純種黃色圓粒豌豆純種綠色皺粒豌豆×↓

黃色圓粒豌豆↓UPF1F2黃色圓粒綠色圓粒黃色皺粒綠色皺粒重組性狀除了基因突變還有什么方式會導(dǎo)致性狀的差異呢？三、基因重組(1)自由組合型在生物體通過_____________________時，隨著非同源染色體的自由組合，______________也自由組合，產(chǎn)生不同的配子，這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異①內(nèi)容:減數(shù)分裂形成配子非等位基因1、類型②圖示:a.時間：減數(shù)分裂Ⅰ后期b.位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，位于同源染色體上的非等位不能自由組合。DDddDDdd如：A與D，a與d三、基因重組(2)互換型在減數(shù)分裂過程中的四分體時期，位于同源染色體。上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組。①內(nèi)容:②圖示:1、類型三、基因重組2.概念基因重組就是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。(1)時間：(MⅠ前期和MⅠ后期)(2)發(fā)生重組的基因：有性生殖的過程中控制不同性狀的基因(非等位基因)三、基因重組雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合不是基因重組。注意：一對等位基因不存在基因重組。如：一對膚色正常的夫婦，生了一個膚色正常的孩子和一個白化病的孩子，不是基因重組的結(jié)果，是基因分離的結(jié)果?；蛑亟M只能產(chǎn)生新的基因型和重組性狀，不能產(chǎn)生新基因和新性狀。狹義上的基因重組：在生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。

則原核生物不存在基因重組；概念拓展

將生物的某個基因提取出來，加以改造，轉(zhuǎn)移到另一種生物的細(xì)胞里，創(chuàng)造出符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品廣義上的基因重組：凡是控制不同性狀的基因的重新組合，都叫基因重組

還包括肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化（R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌）以及基因工程（轉(zhuǎn)基因技術(shù)）2.概念三、基因重組03

3.結(jié)果產(chǎn)生與親代不同的新的基因型范圍：僅發(fā)生于真核生物有性生殖的細(xì)胞核遺傳。性狀分離的根本原因是等位基因的分離，而不是基因重組三、基因重組（1）基因重組是生物變異的主要來源有性生殖過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，其中一些子代可能會含有適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合，因此有利于物種在一個無法預(yù)測將會發(fā)生什么變化的環(huán)境中生存。（3）基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料（2）基因重組是形成生物多樣性的重要原因3.意義三、基因重組我國是最早養(yǎng)殖和培育金魚的國家。金魚的祖先是野生鯽魚。在飼養(yǎng)過程中，野生鯽魚產(chǎn)生基因突變，人們選擇喜歡的品種培養(yǎng)，并進(jìn)行人工雜交。實例1：金魚的培育例如:將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到了五花魚;將朝天眼和水泡眼的金魚雜交，得到了朝天泡眼。正是因為基因突變、基因重組以及人工選擇，才會出現(xiàn)色彩斑斕、形態(tài)各異的金魚，極大地豐富了人們的生活。4.應(yīng)用三、基因重組易倒伏、易感稻瘟病一直以來是水稻種植中被重點關(guān)注的問題?？沟狗⒏呖沟疚敛∑贩N，就是利用抗倒伏、易感稻瘟病水稻品種和易倒伏、高抗稻瘟病水稻品種作為親本，進(jìn)行雜交和多年選育獲得的。實例2：雜交水稻的培育P：×抗倒伏、易感稻瘟病水稻易倒伏、高抗稻瘟病水稻抗倒伏、高抗稻瘟病水稻選育F14.應(yīng)用三、基因重組實例3：波爾黑山羊的培育波爾山羊(生長快、體型大)黑山羊(肉質(zhì)好、廋肉率高)雜交波爾山羊(生長快、體型大、肉質(zhì)好、廋肉率高)×雜交波爾黑山羊的培育成功，對解決山區(qū)脫貧致富問題、促進(jìn)我國畜牧業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。4.應(yīng)用三、基因重組實例4：基因工程4.應(yīng)用三、基因重組又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的性狀。（1）原理（2）操作對象（3）操作水平基因重組DNA分子水平基因?qū)嵗?：基因工程4.應(yīng)用三、基因重組(4)優(yōu)點：目的性強(qiáng)，按照人們的意愿定向改造生物的性狀；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙；育種周期短。

缺點：可能會引起生態(tài)危機(jī)、必須考慮轉(zhuǎn)基因生物的安全性、技術(shù)難度大（有可能產(chǎn)生一些負(fù)面如生物安全受威脅）（5）基因工程的應(yīng)用①基因工程與作物育種②基因工程與藥物研制③基因工程與環(huán)境保護(hù)

治療侏儒癥的唯一方法，是注射生長激素。以前，要獲得生長激素需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。

現(xiàn)利用基因工程，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。

人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的產(chǎn)量。

轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。

抗乙肝西紅柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。實例4：基因工程三、基因重組比較項目基因突變基因重組本質(zhì)發(fā)生時間及原因可能性意義聯(lián)系基因堿基序列發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新的性狀。控制不同性狀的基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型和表現(xiàn)型。生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原材料。生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因.細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制時，由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對的替換、增添或缺失。在有性生殖過程中,減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體的自由組合。四分體時期的交叉互換?？赡苄孕?，突變頻率低普遍發(fā)生在有性生殖過程中①都使生物產(chǎn)生可遺傳變異；②在長期進(jìn)化過程中，基因突變?yōu)榛蛑亟M提供了大量可供自由組合的新基因，基因重組使突變的基因以多種形式傳遞；③兩者均產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表型思維訓(xùn)練：

分析相關(guān)性某研究團(tuán)隊調(diào)查了4家醫(yī)院2006—2013年確診的肺癌患者1303人，其中吸煙的有823人，占患者總數(shù)的63.16%;同時，他們調(diào)查健康人作為對照，在1303名健康人中，吸煙的有509人，占39.06%?；谠撜{(diào)查結(jié)果，甲乙兩人得出了不同結(jié)論。甲認(rèn)為吸煙與肺癌患病率之間存在因果關(guān)系，吸煙會使肺癌患病率升高。乙認(rèn)為上述調(diào)查不足以說明吸煙與肺癌患病率之間有因果關(guān)系，只能說明二者之間具有較高的相關(guān)性。乙在同甲辯論時說:“吸煙的人平時都攜帶打火機(jī)，你能說帶打火機(jī)與患肺癌之間有因果關(guān)系嗎?”討論1：你認(rèn)為能否從該調(diào)查中得出吸煙會導(dǎo)致肺癌患病率升高的結(jié)論?如果能，對不吸煙人群中仍有少數(shù)人患肺癌如何解釋?如果不能，對吸煙與肺癌患病率的高相關(guān)性該如何解釋?在“確診的肺癌患者1303人，其中吸煙的有823人，占患者總數(shù)的63.16%”，這說明吸煙和肺癌患病率之間存在很高的相關(guān)性,但在此處并沒有證據(jù)表明，吸煙與肺癌患病率之間存在因果關(guān)系。思維訓(xùn)練：

分析相關(guān)性討論2：你認(rèn)為能否從該調(diào)查中得出吸煙會導(dǎo)致肺癌患病率升高的結(jié)論?如果能，對不吸煙人群中仍有少數(shù)人患肺癌如何解釋?如果不能，對吸煙與肺癌患病率的高相關(guān)性該如何解釋?要證明吸煙是肺癌的致病因素，還要進(jìn)行病理學(xué)分析,需要發(fā)現(xiàn)吸煙導(dǎo)致肺癌的機(jī)制，即煙草中的什么成分，以什么方式，導(dǎo)致了肺癌。材料中還提到“在1303名健康人中，吸煙的有509人，占39.06%”，說明吸煙并不--定導(dǎo)致肺癌。據(jù)此，可以作出判斷:只依靠材料中的兩個調(diào)查，無法得出吸煙會導(dǎo)致肺癌患病率升高的結(jié)論，但能得出吸煙與肺癌之間存在很高的相關(guān)性。思維訓(xùn)練：

分析相關(guān)性生物科技進(jìn)展：

基因組編輯一種來自細(xì)菌的核酸酶Cas9與短鏈RNA結(jié)合，然后切割與“向?qū)А盧NA結(jié)合的DNA,使DNA雙鏈斷裂。1.CRISPR/Cas9系統(tǒng)向?qū)NA它的部分序列通過堿基互補(bǔ)配對原則，與目的基因中希望被編輯的DNA序列相結(jié)合核酸酶Cas92.基因組編輯的原理CRISPR/Cas9系統(tǒng)使DNA雙鏈斷裂細(xì)胞內(nèi)修復(fù)DNA切口的酶向細(xì)胞中加入大量可用于修復(fù)的模板DNA(大部分序列與被切割位點附近的序列相同，個別位點被人工改變）希望改變的堿基序列被引入基因組中，實現(xiàn)基因組的準(zhǔn)確編輯或使某個基因失活3.基因組編輯的應(yīng)用我國科學(xué)家在基因組編輯這個新興領(lǐng)域創(chuàng)造了多項世界第一。例如，2014年首次對猴進(jìn)行了基因組編輯并獲得成功;2016年首次將基因組編輯用于治療癌癥，等等。特別注意防范風(fēng)險:一是基因組編輯技術(shù)本身存在著識別準(zhǔn)確性等方面的問題;二是對人類基因進(jìn)行“改造”時要嚴(yán)格遵守法律法規(guī)，不能違反人類的倫理道德。生物科技進(jìn)展：

基因組編輯生物科技進(jìn)展：

基因組編輯“雜交水稻之父”袁隆平中國工程院院士袁隆平是我國著名的水稻育種專家，被譽(yù)為“雜交水稻之父”。他從1960年開始水稻的育種研究，1964年發(fā)現(xiàn)了水稻天然雄性不育植株，并開始了水稻雄性不育研究。1966年，他又提出雜交水稻育種“三系法”，為雜交水稻育種指出了具體途徑;之后又帶領(lǐng)科研團(tuán)隊成功研究“兩系法”，提出超級雜交水稻的研究設(shè)想并獲得成功。2000年，袁隆平院士獲得國家最高科學(xué)技術(shù)獎。2017年,超級雜交稻品種“湘兩優(yōu)900(超優(yōu)千號)”在河北省的超級雜交稻示范基地創(chuàng)造了17.2t/hm2的產(chǎn)量新紀(jì)錄，為我國糧食的持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)做出了新的貢獻(xiàn)，這一貢獻(xiàn)對我國和世界糧食安全均具有重大意義。開拓眼界一、概念檢測1．我國大面積栽培的水稻有粳稻（主要種植在北方）和秈稻（主要種植在南方）。研究發(fā)現(xiàn)，粳稻的bZIP73基因通過一系列作用，增強(qiáng)了粳稻對低溫的耐受性。與粳稻相比，秈稻的bZIP73基因中有1個脫氧核苷酸不同，從而導(dǎo)致兩種水稻的相應(yīng)蛋白質(zhì)存在1個氨基酸的差異。判斷下列表述是否正確。（1）bZIP73基因的1個核苷酸的差異是由基因突變導(dǎo)致的。（

）（2）bZIP73蛋白質(zhì)的1個氨基酸的差異是由基因重組導(dǎo)致的。（

）（3）基因的堿基序列改變，一定會導(dǎo)致表達(dá)的蛋白質(zhì)失去活性。（

）×√×練習(xí)與應(yīng)用（P85）二、拓展應(yīng)用

鐮狀細(xì)胞貧血主要流行于非洲的瘧疾高發(fā)地區(qū)。具有一個鐮狀細(xì)胞貧血突變基因的個體（即雜合子）在氧含量正常的情況下，并不表現(xiàn)出鐮狀細(xì)胞貧血的癥狀，因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白，