【公開課】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

第五章基因突變及其他變異第1節(jié)基因突變和基因重組

目標(biāo)010203通過分析癌癥發(fā)生的原因和特點(diǎn)，認(rèn)同癌癥的危害和預(yù)防措施（社會(huì)責(zé)任）構(gòu)建基因突變的過程模型和基因突變對(duì)性狀的影響。通過基因突變與生物性狀的關(guān)系，提高歸納與概括的能力。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）結(jié)合鐮狀細(xì)胞貧血的形成原因，理解基因突變導(dǎo)致合成蛋白質(zhì)及其細(xì)胞功能的改變(生命觀念)學(xué)習(xí)目標(biāo)表型=基因型+環(huán)境(不可遺傳的變異)(改變)遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變(改變)（改變）（改變）遺傳物質(zhì)發(fā)生改變（可遺傳的變異）生物的變異基因突變基因重組染色體變異生物變異類型判斷關(guān)鍵:遺傳物質(zhì)是否改變▲注意：基因中堿基序列不發(fā)生改變，有時(shí)候也可通過表觀遺傳影響下一代。情景視頻：太空育種問題1:航天育種的生物學(xué)原理是什么？基因突變課本P80請(qǐng)認(rèn)真閱讀課本內(nèi)容，探究鐮狀貧血的病因是什么？總結(jié)出基因突變的定義。234

1合作探究一：請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P80-81，小組合作思考討論完成問題。

基因突變一定改變生物體的性狀嗎？基因突變一定會(huì)遺傳給后代嗎？你還能舉出基因突變的其他實(shí)例。一、基因突變的實(shí)例基因突變的實(shí)例01課本P80實(shí)例1：鐮狀細(xì)胞貧血鐮狀細(xì)胞貧血（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。Q：這種病的病因是什么呢？一、基因突變鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因分析研究發(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。課本P81正常堿基序列片段mRNA異常堿基序列片段mRNA直接原因：血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變(多肽鏈中一個(gè)谷氨酸被纈氨酸替換)鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因課本P81思考·討論DNAmRNA氨基酸蛋白質(zhì)谷氨酸正常纈氨酸異常性狀轉(zhuǎn)錄翻譯ATAU突變模板鏈根本原因：基因中發(fā)生了一個(gè)堿基對(duì)的替換直接原因：血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變(谷氨酸被纈氨酸替換)任務(wù)二：請(qǐng)用自己的語言描述一下鐮狀細(xì)胞貧血的原因相應(yīng)性狀的改變相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變相應(yīng)氨基酸的改變mRNA中的堿基（密碼子)改變基因中的單個(gè)堿基對(duì)的替換Q1：若編碼蛋白質(zhì)的基因序列發(fā)生堿基的增添或缺失，是否也會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，從而引起性狀的改變呢？我們動(dòng)手來試試ATCTCTGCCTAGAGACGGATTCTCTGCCTAAGAGACCGA

CTCTGCCTGAGACGG(一個(gè)正常基因片段)AUCUCUGCC異亮-絲-丙AUU異亮氨酸，CUC亮氨酸，UGG色氨酸，ACU蘇氨酸，CUG亮氨酸課本P81DNA分子中發(fā)生______的___________________，而引起的_______________的改變，叫做基因突變。堿基基因堿基序列替換、增添和缺失基因突變≠DNA中堿基對(duì)的增添、缺失、替換基因A基因B非基因片段判斷：DNA中堿基的增添、缺失、替換一定引起基因突變（

）×不一定1.基因突變的概念：（一）基因突變的概念填空：基因突變后，基因結(jié)構(gòu)

；基因數(shù)量和位置

；

基因內(nèi)部堿基種類和數(shù)量

。(填“不變”或“改變”)改變不變改變課本P81DNA分子中發(fā)生______的___________________，而引起的_______________的改變，叫做基因突變。堿基基因堿基序列替換、增添和缺失(1)基因突變的概念：基因突變

【例1】鐮狀細(xì)胞貧血形成的根本原因是(

)A.紅細(xì)胞形狀因缺氧而變成鐮刀狀B.血紅蛋白分子的一條多肽鏈發(fā)生了變化C.血紅蛋白分子運(yùn)輸氧的能力下降D.控制合成血紅蛋白的DNA分子中堿基發(fā)生了變化學(xué)案P129D【例2】(2021·廣東廣州)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)在家種的本來開紅花的月季花中,某枝條上開出了嫩黃花。他推測(cè)該嫩黃花的出現(xiàn)是由基因突變引起的。為判斷此推測(cè)是否正確,該同學(xué)應(yīng)檢測(cè)和比較與嫩黃花的指標(biāo)是(

)A.花瓣細(xì)胞的RNA總量B.花色基因的堿基種類C.花瓣細(xì)胞的DNA總量D.花色基因DNA序列DRNA含量與細(xì)胞蛋白質(zhì)合成功能強(qiáng)弱有關(guān),與基因突變無關(guān)基因突變結(jié)果是產(chǎn)生新的等位基因,它們的差別在于堿基序列的不同

資料1皺粒豌豆的成因。

皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列,打亂了編碼淀粉分支酶的基因,導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常,活性大大降低,進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低。

資料2囊性纖維化的成因。

金版學(xué)案P129(1)資料1中皺粒豌豆形成的根本原因___________。

(2)資料2中囊性纖維化的根本原因___________。

(3)結(jié)合鐮狀細(xì)胞貧血的原因和資料1、2分析,基因突變的實(shí)質(zhì)是________________________________。

(4)上述發(fā)生的基因突變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下能觀察到嗎?發(fā)生在細(xì)胞周期中的什么時(shí)期?堿基的增添堿基的缺失DNA分子中堿基的替換、增添或缺失不能;間期基因突變正?；蚱位蛲蛔冾愋陀绊懛秶鷮?duì)氨基酸序列的影響ATCCGTAGGC12345小只改變1個(gè)氨基酸或不改變大不影響插入位置前的序列，而影響插入位置后的序列大不影響缺失位置前的序列，而影響缺失位置后的序列學(xué)案P131

任務(wù)三：

小組協(xié)作，探究下列問題，深度理解基因突變Q1、請(qǐng)分析基因突變對(duì)氨基酸序列的影響?異亮氨酸精氨酸···AU

C

CGC···mRNA···

AT

C

CGC······TA

G

GCG···正常DNA異亮氨酸精氨酸···AU

U

CGC······

AT

T

CGC······TA

A

GCG···替換蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)未改變異亮氨酸絲氨酸···AUC

U

CGC······

AT

C

T

CGC······TA

G

A

GCG···增添蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變異亮氨酸···AU

CGC······

AT

CGC······TA

GCG···缺失蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變Q2：基因突變是否一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變？丙氨酸密碼子簡并性不一定Q3.基因突變會(huì)引生物性狀的改變嗎？①密碼子的簡并性，基因突變后編碼氨基酸不變。②③基因突變?yōu)殡[性突變，如AA→Aa，不改變性狀。④改變個(gè)別氨基酸，但蛋白質(zhì)的功能不變(同工酶)。不一定內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)突變可能發(fā)生在基因不能編碼蛋白質(zhì)的片段（內(nèi)含子）上?；蛲蛔円欢〞?huì)導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)改變，但蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、性狀不一定改變。【例6】基因發(fā)生了突變也不一定引起生物性狀的改變,下列證據(jù)不支持該觀點(diǎn)的是(

)A.密碼子具有簡并性,同一種氨基酸可能具有多種密碼子B.發(fā)生突變的部位不編碼蛋白質(zhì)C.發(fā)生突變的基因在細(xì)胞中不表達(dá)D.隱性純合子中一個(gè)基因突變成顯性基因D隱性純合子中的基因若發(fā)生顯性突變,會(huì)改變生物性狀學(xué)案P131(4)基因突變的發(fā)生時(shí)期：基因突變?nèi)魏螘r(shí)期主要發(fā)生在______________。DNA復(fù)制時(shí)期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）DNA復(fù)制時(shí)會(huì)解旋，DNA結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易發(fā)生基因突變一般不能遺傳給后代。但是有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，

可以通過無性生殖遺傳?？梢酝ㄟ^受精作用，遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。課本P81Q4.基因突變是可遺傳的變異，那么是不是一定可以遺傳給后代呢？胃胃癌食食管癌結(jié)結(jié)直腸癌胰胰腺癌白乳腺癌115%912%712%5%5%肺肺癌肝肝癌28%116%腦神經(jīng)系統(tǒng)癌淋白血病23%22%22%2019年全國男性主要惡性腫瘤死亡前十位排名宮頸癌國家癌癥中心2019年全國癌癥報(bào)告數(shù)據(jù)顯示：我國平均每天超過1萬人被確診為癌癥，每分鐘有7.5個(gè)人被確診為癌癥。近10多年來，惡性腫瘤發(fā)病率每年保持約3.9％的增幅，死亡率每年保持2.5％的增幅。從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？234

1合作探究二：請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P82，小組合作思考討論完成問題。

健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？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)？談?wù)勀銓?duì)癌癥的治療方案了解？該如何預(yù)防呢？一、基因突變的實(shí)例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？3.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)？抑癌基因Ⅰ突變?cè)┗蛲蛔円职┗颌笸蛔儼┌┘?xì)胞轉(zhuǎn)移

結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。右圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請(qǐng)觀察并回答問題。抑癌基因Ⅱ突變?cè)┗蚝鸵职┗蛲蛔儗?shí)例2：細(xì)胞的癌變結(jié)腸癌發(fā)生的原因思考·討論基因突變的實(shí)例01任務(wù)四：閱讀教材P82，思考并完成“思考·討論”

中的3個(gè)問題存在(1)原癌基因和抑癌基因→正常細(xì)胞的DNA分子中本來就存在原癌基因正常功能表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必需的。突變相應(yīng)蛋白質(zhì)活性增強(qiáng)細(xì)胞癌變抑癌基因正常功能表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長和增殖，或促進(jìn)細(xì)胞凋亡。突變或過量表達(dá)相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性細(xì)胞癌變負(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)程阻止細(xì)胞不正常的增殖癌癥的發(fā)生并不是單一基因突變的結(jié)果，而是多個(gè)基因突變的累積效應(yīng)。基因突變的實(shí)例01課本P82基因突變的實(shí)例01實(shí)例2：細(xì)胞的癌變課本P822.細(xì)胞癌變的原因（內(nèi)因）

癌癥的發(fā)生并不是單一基因突變，至少在一個(gè)細(xì)胞中發(fā)生5～6個(gè)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(gè)基因）原癌基因突變或過量表達(dá)；抑癌基因突變3.癌細(xì)胞的特征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，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移“不死細(xì)胞”“變態(tài)細(xì)胞”“擴(kuò)散細(xì)胞”【例4】腫瘤是一種由環(huán)境因素與遺傳因素相互作用所產(chǎn)生的復(fù)雜疾病。下列有關(guān)癌細(xì)胞的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.癌變的內(nèi)在因素是原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變B.減少癌細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)可以抑制癌細(xì)胞的增殖C.所有癌細(xì)胞中DNA的含量都相同

D.原癌基因具有調(diào)控細(xì)胞正常的生長和增殖作用學(xué)案P130癌細(xì)胞分裂旺盛,在細(xì)胞周期中所處的時(shí)期不同,DNA含量不同癌細(xì)胞增殖需要營養(yǎng)物質(zhì)C課本P82與社會(huì)的聯(lián)系

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(shí)發(fā)現(xiàn)；而對(duì)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(qǐng)思考致癌因子有哪些？（外因）食物中的防癌物質(zhì)：

①大豆、動(dòng)物肝臟——含有的大量維生素A；

②蔬菜水果——富含的維生素C，維生素E，胡蘿卜素；

③綠茶——富含多元酚預(yù)防為主——保持健康飲食，良好生活習(xí)慣一、基因突變的實(shí)例實(shí)例二：細(xì)胞的癌變請(qǐng)總結(jié)出基因突變的原因。234

1合作探究三：請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P83，小組合作思考討論完成問題。

請(qǐng)總結(jié)出基因突變的特點(diǎn)。請(qǐng)總結(jié)出基因突變的意義。請(qǐng)總結(jié)出基因突變的運(yùn)用。二、基因突變的原因二、基因突變的原因情景材料二【資料1】二戰(zhàn)時(shí)，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)?！举Y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。問題11:通過以上學(xué)習(xí)，請(qǐng)總結(jié)出基因突變的原因？外因內(nèi)因:自然條件下DNA復(fù)制出錯(cuò)自發(fā)產(chǎn)生突變物理因素:紫外線，X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA；化學(xué)因素:亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基；生物因素:某些病毒如Rous肉瘤病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞DNA；RNARNADNADNADNA提高突變頻率二、基因突變的原因課本P83基因突變的特點(diǎn)03課本P83①普遍性基因突變?cè)谏锝缡瞧毡榇嬖诘摹?所有生物)發(fā)生時(shí)期：可發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，發(fā)生部位：可以發(fā)生在不同的DNA分子，

也可以發(fā)生在同一個(gè)DNA分子的不同部位。②隨機(jī)性一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因③不定向性在自然狀態(tài)下，基因突變頻率很低。④低頻性多數(shù)突變對(duì)生物體有害。⑤多害少利性取決于是否適應(yīng)環(huán)境基因突變的結(jié)果基因突變產(chǎn)生新基因的途徑

原核生物；真核生物是等位基因生物變異的根本來源產(chǎn)生新性狀生物進(jìn)化的原始材料二、基因突變的原因（二）基因突變的意義是新基因產(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。課本P83【例5】下列關(guān)于基因突變特點(diǎn)的說法,錯(cuò)誤的是 (

)A.所有基因突變對(duì)生物體都是有害的B.基因突變?cè)谏锝缰衅毡榇嬖贑.自然狀態(tài)下基因突變的頻率是很低的D.基因突變是不定向的基因突變是有害還是有利,取決于生物生存的環(huán)境A學(xué)案P131【例6】基因發(fā)生了突變也不一定引起生物性狀的改變,下列證據(jù)不支持該觀點(diǎn)的是(

)A.密碼子具有簡并性,同一種氨基酸可能具有多種密碼子B.發(fā)生突變的部位不編碼蛋白質(zhì)C.發(fā)生突變的基因在細(xì)胞中不表達(dá)D.隱性純合子中一個(gè)基因突變成顯性基因?qū)W案P131D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。方法可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。特點(diǎn)用輻射方法處理大豆，選育出含油量高的大豆品種。舉例二、基因突變的原因（三）基因突變的運(yùn)用問題12:試分析誘變育種的優(yōu)缺點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)：大幅改良品種的優(yōu)良性狀

缺點(diǎn)：盲目性高，需處理大量材料課本P83相關(guān)信息情景視頻一：基因編輯問題1:通過觀看以上視頻，你知道基因編輯嗎？其的原理是什么呢？“一母生九仔，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的?二、基因重組課本P841.什么是基因重組？2.基因重組的類型？3.基因重組的結(jié)果？4.基因重組的意義？任務(wù)五：閱讀課本P84，總結(jié)基因重組的概念、類型、結(jié)果、意義?基因重組的概念01課本P84基因重組就是指生物體進(jìn)行

的過程中，控制

的

的重新組合。概念：有性生殖不同性狀基因真核生物非等位基因新的表型基因重組性狀重組新的基因型一、基因重組基因重組解密(視頻)一、基因重組(三)類型：類型1：自由組合型時(shí)期：減Ⅰ后1現(xiàn)象：非同源染色體自由組合2結(jié)果：非等位基因自由組合3分裂間期減數(shù)分裂后課本P84一、基因重組(三)類型：類型2：交叉互換型時(shí)期：減Ⅰ前（或四分體時(shí)期）1現(xiàn)象：同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生互換2結(jié)果：等位基因之間發(fā)生互換，導(dǎo)致染色單體上的非等位基因重組。3課本P84一、基因重組(三)類型：類型3：轉(zhuǎn)基因（DNA重組技術(shù)）肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)基因技術(shù)（DNA重組技術(shù)）問題4:基因重組會(huì)有新的基因產(chǎn)生嗎？會(huì)出現(xiàn)新的性狀嗎？一、基因重組問題4:基因重組會(huì)有新的基因產(chǎn)生嗎？會(huì)出現(xiàn)新的性狀嗎？只產(chǎn)生新的基因型，并未產(chǎn)生新的基因1只出現(xiàn)原有性狀的重新組合，不會(huì)出現(xiàn)新的性狀。2(四)結(jié)果：產(chǎn)生的配子種類多樣化子代基因組合多樣化環(huán)境變化適應(yīng)課本P84一、基因重組(五)意義：貓毛色變龍種金魚蛋種金魚水泡眼金魚頂著肉瘤的金魚意義是生物變異的主要來源1是形成生物多樣性的重要原因2為生物進(jìn)化提供了原材料3課本P84【例7】(2022·廣東深圳)下列關(guān)于基因重組的說法,錯(cuò)誤的是(

)A.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屬于基因重組B.減數(shù)分裂四分體時(shí)期,由于同源染色體的姐妹染色單體之間局部交換可導(dǎo)致基因重組C.減數(shù)分裂過程中,非同源染色體上的基因自由組合可導(dǎo)致基因重組D.一般情況下,水稻花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組,而根尖則不能B非姐妹染色單體學(xué)案P132學(xué)案P132【例8】下列有關(guān)基因重組的敘述,正確的是(

)A.非同源染色體的自由組合能導(dǎo)致基因重組B.姐妹染色單體之間相同片段的交換導(dǎo)致基因重組C.基因重組導(dǎo)致純合子自交后代出現(xiàn)性狀分離D.同卵雙生兄弟之間的性狀差異是基因重組導(dǎo)致的

A同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換純合子只產(chǎn)生一種配子表觀遺傳課本P84與社會(huì)的聯(lián)系

基因重組的應(yīng)用

我國是最早養(yǎng)殖和培育金魚的國家，將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到五花魚；將朝天眼和水泡眼的金魚雜交得到朝水泡眼。正因?yàn)榛蛲蛔儭⒒蛑亟M以及人工選擇，才會(huì)出現(xiàn)色彩斑斕、形態(tài)各異的金魚，極大豐富了人們的生活。

貓科動(dòng)物的斑紋同樣因?yàn)榛蛑亟M而各有差異。雜交育種基因重組的應(yīng)用04基因重組的應(yīng)用基因工程

基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。課本P76科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)

基因重組的應(yīng)用04基因突變與基因重組的比較

重點(diǎn)項(xiàng)目基因突變基因重組變異本質(zhì)發(fā)生時(shí)間及原因適用范圍結(jié)果意義應(yīng)用人工誘變育種雜交育種、基因工程基因結(jié)構(gòu)改變?cè)谢蛑匦陆M合主要在分裂前間期DNA復(fù)制時(shí)，基因堿基的替換、增添、缺失減數(shù)分裂Ⅰ前期交叉互換型、減數(shù)分裂Ⅰ后期自由組合型所有生物(