生物必修二第五章第一節(jié)基因突變和基因重組

生物必修二第五章第一節(jié)基因突變和基因重組第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一生物界中的變異現(xiàn)象第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一什么叫“生物的變異”？生物體親代與子代之間以及子代個體之間性狀的差異性。第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一變異能否遺傳？第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一想一想：上述甘藍(lán)品種的引種過程中，有沒有變異現(xiàn)象的發(fā)生？這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?分析：是環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變。甘藍(lán)3.5kg7kg拉薩3.5kg北京資料：在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的有3.5KG，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時(shí)間長、光照強(qiáng)，葉球可重達(dá)7KG左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5KG。第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一紅花的后代變成了藍(lán)紫色上述變異性狀的后代為何仍然是藍(lán)紫色花呢？遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變。藍(lán)紫色花的后代仍是藍(lán)紫色第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一表現(xiàn)型

基因型

環(huán)境

（不可遺傳的變異）誘因（改變）（改變）（改變）判斷：僅環(huán)境因素引起的變異一定不能遺傳?；蛑亟M染色體變異基因突變（遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變）（遺傳物質(zhì)改變）（可遺傳的變異）第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第五章基因突變及其其他變異第1節(jié)基因突變和基因重組第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一三位同學(xué)在抄寫英語句子“THECATSATONTHEMAT(貓坐在草席上)”時(shí)，分別抄成了以下的句子：THEKATSATONTHEMATTHE

CATONTHEMATTHEFATCATSATONTHEMAT與原來的句子相比較，意思發(fā)生了什么變化呢？假如在DNA分子的復(fù)制過程中，發(fā)生了類似的錯誤，DNA分子所攜帶的遺傳信息將會發(fā)生怎樣的變化？這樣的變化可能對生物體產(chǎn)生什么影響？問題探討第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。但由于遺傳密碼的簡并性，DNA編碼的氨基酸不一定改變。如果氨基酸發(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變。改變的性狀對生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能既無害也無利。第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一我?guī)洿?！哼…一、基因突?/p>

第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一鐮刀型細(xì)胞貧血癥（一）基因突變的實(shí)例

資料：1910年，一個黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮刀型細(xì)胞貧血癥。這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成長鐮刀型。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一正常血紅蛋白第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代。[探究]正常血紅蛋白究竟出了什么問題？纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴氨酸纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—賴氨酸12345678（正常血紅蛋白）（異常血紅蛋白）第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一CTTGAA谷氨酸纈氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白質(zhì)正常異常GUACATGTA突變GAA_____原因

鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由

引起的一種遺傳病。病因：DNA分子中堿基對替換根本[探究]第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代的根本原因是什么？ATTA替換直接原因決定谷氨酸→纈氨酸第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一替換增添缺失ATCCGCTAGGCG

CCGC

GGCG

ATTA

CCGC

GGCG

ATTA

AT

A

CCGC

T

GGCG

DNA片段堿基對的增添、缺失或替換，改變了基因的結(jié)構(gòu)。A

T

CCGCT

A

GGCG

CCGC

G

GCG

[探究]

DNA分子中的堿基對有哪幾種變化，從而導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變？第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的____、____和_____，而引起的________的改變。

增添缺失替換基因結(jié)構(gòu)（二）基因突變的概念第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一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[探究]堿基對改變一定會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一···ATCCGC···

···TAGGC

G···正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸···AUCCGC···

異亮氨酸精氨酸···ACCG

C···

蘇氨酸丙氨酸②①①②···A

CCGC···

···TGGCG···堿基對缺失第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1、概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的____、____和_____，而引起的________的改變。

增添缺失替換基因結(jié)構(gòu)（二）基因突變的概念思考：

1、哪一種基因突變對生物性狀的影響最?。?/p>

堿基對的替換2、基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？

①一種氨基酸可能有幾種密碼子②顯性純合子突變成雜合子（AA→Aa）第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中（減數(shù)分裂時(shí)產(chǎn)生）將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細(xì)胞（有絲分裂），一般不能遺傳。有些植物體細(xì)胞發(fā)生基因突變，可以通過無性繁殖傳遞。人體某些體細(xì)胞的基因（原癌基因和抑癌基因）突變，有可能發(fā)展成癌細(xì)胞。思考：3、突變后的基因會遺傳給后代么？第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（三）基因突變的原因自發(fā)突變（內(nèi)因）：自然條件下DNA偶爾復(fù)制錯誤例如：果蠅的白眼，水稻的矮稈等。物理因素化學(xué)因素生物因素提高突變頻率X射線、激光等亞硝酸、堿基類似物等病毒、某些細(xì)菌等誘發(fā)突變（外因）：第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一夏季涂抹防曬霜青少年少上網(wǎng)，少用手機(jī)不喝反復(fù)燒開的水（含亞硝酸鹽）物理因素物理因素化學(xué)因素少吃燒烤和油炸食品化學(xué)因素分析以下情況是減少哪種因素誘發(fā)基因突變的可能，從而防止細(xì)胞癌變？接種乙肝疫苗生物因素第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一想一想:基因突變一般會發(fā)生在什么時(shí)侯呢？有絲分裂的間期減數(shù)第一次分裂間期DNA復(fù)制時(shí)期（四）基因突變的時(shí)間第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一AAAaAaaaaA一個基因突變后產(chǎn)生的是它的等位基因（五）基因突變的結(jié)果第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因突變是染色體的某一位點(diǎn)上基因的改變,使一個基因變成它的等位基因（A→a或a→A）,不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量，只改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且通常會引起一定的表現(xiàn)型的變化.第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一遺傳信息改變DNADNA差錯內(nèi)因：堿基變化外因：物理因素化學(xué)因素生物因素脫氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序改變堿基對的替換、增添、缺失基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變產(chǎn)生等位基因（A1a1、a2……）復(fù)制引起第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（五）基因突變的特點(diǎn)第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一細(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——?dú)埑峒银澯鹈咨壹t色人正常色覺——色盲正常膚色——白化病常見突變性狀：一、在生物界普遍存在—普遍性玉米白化苗人類多指[探究]基因突變有何特點(diǎn)？短腿安康羊（中）第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一開花結(jié)果的植株胚幼苗具根莖葉的植株分化出花芽的植株受精卵基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育的什么時(shí)期？任何時(shí)期二、在生物個體發(fā)育的如何時(shí)期發(fā)生—隨機(jī)性①②③④⑤第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一花芽在分化時(shí)發(fā)生基因突變第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因2×10－６果蠅的白眼基因4×10－5果蠅的褐眼基因3×10－5玉米的皺縮基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人類色盲基因3×10－5小資料三、突變率低—低頻性自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一白化苗四、大多數(shù)突變是有害的—多害性白化病為什么呢？任何一種生物都是長期進(jìn)化過程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)?；蛲蛔冎?，有利突變多，還是有害突變多？第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一有害的基因突變畸形的雛鴨人類的多指人類的并指鐮刀形紅細(xì)胞第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一高產(chǎn)大豆高產(chǎn)青霉菌株有利的基因突變第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一有利的基因突變第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子基因突變還有何特點(diǎn)？如老鼠灰毛基因A+突變AY(黃毛)a(黑毛)灰老鼠黑老鼠黃老鼠五、基因突變是不定向的—不定向性性第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源,是生物進(jìn)化的原始材料.（六）基因突變的意義第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一批判性思維

有人認(rèn)為，自然條件下基因突變率很多低，而且大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，因此，它不可能為生物進(jìn)化提供原材料。你認(rèn)為這樣的看法正確嗎？為什么？這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生自然突變的頻率是很低的。但是，一個物種往往是由許多個體組成的，就整個物種來看，在漫長的進(jìn)化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對生物的進(jìn)化有重要意義。因此，基因突變能夠?yàn)樯镞M(jìn)化提供原材料。（P82）第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（五）基因突變的應(yīng)用人工誘變育種原理:運(yùn)用物理因素或化學(xué)因素提高突變率,誘發(fā)基因突變,獲得優(yōu)良品種.實(shí)例:“黑農(nóng)五號”大豆、高產(chǎn)青霉菌株太空椒、太空南瓜

優(yōu)點(diǎn)：提高突變率，縮短育種年限，大幅度改良性狀，為人類選育出優(yōu)良的生物品種缺點(diǎn)：有利變異少，要處理大量的實(shí)驗(yàn)材料，具有盲目性第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一“一母生九仔，連母十個樣”這種差異怎么造成的？二、基因重組第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。（一）基因重組的概念方式１、非同源染色體上的非等位基因自由組合2、同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換（交叉互換）第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合AabBAaBbAb和aBAB和ab（二）基因重組發(fā)生時(shí)期第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一AaAaBbAabBAaBb減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期）同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3、兩個親本的遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類型就越多。（三）基因重組的特點(diǎn)1、變異概率高，幾乎100%2、只有通過有性生殖過程才能實(shí)現(xiàn)的。

第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一意義基因重組中有無新的基因產(chǎn)生？

有無新的基因型和表現(xiàn)型形成？是生物變異的來源之一，是生物多樣性的來源之一，對生物的進(jìn)化具有重要的意義。思考（四）基因重組的意義第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因突變基因重組本質(zhì)結(jié)果發(fā)生時(shí)間及原因條件意義發(fā)生可能基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變不同基因的重新組合細(xì)胞分裂間期由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對的替換、缺失或增添減數(shù)第一次分裂前期的四分體時(shí)期的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞。新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源,是生物進(jìn)化的原始材料是生物變異的重要來源，是形成生物多樣性的重要原因，對生物的進(jìn)化也具有重要的意義突變頻率低，但普遍存在有性生殖中非常普遍產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新性狀不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合第46頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一不同生物的可遺傳變異來源：病毒——基因突變原核生物——基因突變真核生物——基因突變、基因重組、染色體變異思維拓展第47頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一課堂練習(xí)1.下列現(xiàn)象中屬于可遺傳的變異的是A、玉米由于水肥充足而長得穗大粒足B、人由于曬太陽皮膚變黑C、無籽番茄沒有種子D、人類的色盲病第48頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一2、若某基因原為303對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，成為300個