5-1-基因突變和基因重組-2022-2023學(xué)年高一生物-(人教版2019必修2)

第1節(jié)基因突變和基因重組第五章基因突變的實例01基因突變的原因和意義0203基因重組我國早在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。通過航天育種，我國已在水稻、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(jì)效益。討論：航天育種的生物學(xué)原理是什么?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。生物的變異變異是指親、子代間或子代之間存在性狀差異的現(xiàn)象。可遺傳的變異變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變基因突變的實例鐮刀型細(xì)胞貧血病

1910年赫里克醫(yī)生接診了一位黑人貧血病患者。所有治療貧血病的藥物對他無效。鏡檢時發(fā)現(xiàn)其紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之鐮刀型細(xì)胞貧血癥。鐮狀細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。這種病的病因是什么呢？DNA

mRNA

氨基酸→蛋白質(zhì)→紅細(xì)胞→臨床表現(xiàn)轉(zhuǎn)錄翻譯鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因分析蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸正常蘇氨酸脯氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸異常直接原因發(fā)生了氨基酸的替換（血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)改變）根本原因是什么？TAA根本原因:基因突變直接原因:蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變U這種變化可否遺傳?如何遺傳？可以遺傳親代通過生殖過程把基因傳給子代概念：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，叫作基因突變。基因突變基因A基因B非基因片段基因突變一定會傳給后代嗎？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?；蛲蛔兊脑蚴鞘裁?？思考?討論如:皮膚癌不可遺傳給后代基因突變的原因和意義基因突變的原因【資料1】二戰(zhàn)時，美國在日本的廣島、長崎投下兩顆原子彈，導(dǎo)致以后大量畸形胎兒出生，畸形生物出現(xiàn)。【資料2】蘇丹紅的致癌原理：蘇丹紅進(jìn)入人體后，在過氧化物酶的作用下形成苯和萘環(huán)羥基衍生物，進(jìn)一步生成自由基，自由基可以與DNA、RNA等結(jié)合，從而產(chǎn)生致癌作用?！举Y料3】乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝細(xì)胞的基因，使肝細(xì)胞發(fā)生變異。肝臟炎癥的不斷刺激，使肝細(xì)胞進(jìn)一步變異，肝細(xì)胞不凋亡，而且不斷地再生，就形成了腫瘤。如某些病毒的遺傳物質(zhì)等物理因素:如紫外線、X射線等化學(xué)因素:如亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素:(1)外因（提高突變率）(2)內(nèi)因:DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤等1.普遍性自然界中誘發(fā)基因突變的因素很多，而且基因突變也會自發(fā)產(chǎn)生，因此，基因突變在生物界是普遍存在的。在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計，在高等生物中，105~108個生殖細(xì)胞中，才會有1個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變。2.低頻率性基因突變的特點基因突變的特點一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。由于DNA堿基組成的改變是隨機(jī)的、不定向的,因此，基因突變具有隨機(jī)性和不定向性。3.隨機(jī)性基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期;可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上，以及同一個DNA分子的不同部位。4.不定向性基因突變易發(fā)生的時期：一般是細(xì)胞分裂前的間期，DNA復(fù)制過程中基因突變的結(jié)果AAaA產(chǎn)生了等位基因（即產(chǎn)生新基因），但不一定會導(dǎo)致生物性狀改變（1）真核細(xì)胞：（2）原核細(xì)胞和病毒：遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，基因數(shù)目少，而且一般是單個存在的，不存在等位基因。因此基因突變產(chǎn)生的是一個新基因基因突變不一定改變生物體的性狀（1）隱性突變，AA→Aa（3）發(fā)生在基因的非編碼序列，如非編碼區(qū)和內(nèi)含子部分基因非基因非基因（2）密碼子的簡并性非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)基因突變的意義形成新性狀基因突變生物變異的根本來源產(chǎn)生新基因生物進(jìn)化的原始材料對生物體來說，基因突變有的是有害的，有的是有利的，還有的是中性的。(等位基因的來源）是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，生物進(jìn)化的原始材料。誘發(fā)突變的應(yīng)用——誘變育種利用物理因素(如紫外線、X射線等)或化學(xué)因素(如亞硝酸鹽等)處理生物，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。例如：用輻射方法處理大豆，選育出含油量高的大豆品種。輻射種植收獲篩選油多黃豆1.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么?結(jié)腸癌的發(fā)病原因從基因角度分析，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。思考?討論2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎?健康人細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因。結(jié)腸癌的發(fā)病原因思考?討論3.根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特點?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①呈球形②增殖快③容易發(fā)生轉(zhuǎn)移結(jié)腸癌的發(fā)病原因思考?討論1.細(xì)胞癌變是原癌基因和抑癌基因突變造成的相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性，可能引起細(xì)胞癌變。表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必需的原癌基因相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強(qiáng)，可能引起細(xì)胞癌變。抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長和增殖，或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡突變或過量表達(dá)功能功能突變2.癌細(xì)胞的特征①能夠無限增殖海拉(Hela)細(xì)胞

來自名叫海拉的女性宮頸癌癥患者。這位患者已在1951年死去，但從她身上取下的癌細(xì)胞卻在實驗室一代代地傳了下來。②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化正常的成纖維細(xì)胞癌變后的成纖維細(xì)胞(球形)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→容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。2.癌細(xì)胞的特征3.癌癥的預(yù)防①目前癌癥以預(yù)防為主在癌癥發(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。在日常生活中應(yīng)遠(yuǎn)離致癌因子，選擇健康的生活方式。②如何預(yù)防癌癥致癌因子原癌基因突變抑癌基因突變引起細(xì)胞癌變積累致癌因子致癌因子的類型舉例物理致癌因子主要是輻射：紫外線、X射線、核輻射、宇宙射線等化學(xué)致癌因子無機(jī)物石棉、砷化物、鉻化物、鎘化物等有機(jī)物聯(lián)苯胺、烯環(huán)烴、亞硝胺、黃曲霉素等病毒致癌因子致癌病毒(病毒癌基因或與致癌有關(guān)的核酸序列)→整合到人的基因組中→誘發(fā)細(xì)胞癌變?；蛑亟M基因重組概念：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。發(fā)生時期：減數(shù)分裂時期（減Ⅰ）貓由于基因重組而產(chǎn)生的毛色變異基因重組類型一：基因的自由組合發(fā)生時期：減數(shù)第一次分裂后期現(xiàn)象：非同源染色體自由組合結(jié)果：非等位基因自由組合基因重組類型二：基因的交叉互換發(fā)生時期：減數(shù)第一次分裂前期現(xiàn)象：同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換結(jié)果：等位基因之間發(fā)生交叉互換基因重組基因重組的特點：①只產(chǎn)生新的基因型，并未產(chǎn)生新的基因→無新蛋白質(zhì)→無新性狀產(chǎn)生。②發(fā)生在有性生殖的遺傳中。③親本雜合度越高→遺傳物質(zhì)相差越大→基因重組類型越多→后代類型越多基因重組的意義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。意義：基因重組是生物變異的來源之一，是生物多樣性的原因之一，對生物的進(jìn)化具有重要意義。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?；蛑亟M的應(yīng)用易倒伏、易感稻瘟病一直以來是水稻種植中被重點關(guān)注的問題。抗倒伏、高抗稻瘟病品種，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F1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。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。（）X√2．某一基因的起