5.1基因突變和基因重組+【核心知識(shí)精講+能力提升拓展】高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

兩只青蛙相愛(ài)了,結(jié)婚后生了一個(gè)癩蛤蟆,

公青蛙見(jiàn)狀大怒說(shuō):你，你……,怎么回事?

為什么母青蛙這種變異性狀不能遺傳給子代？分析：是環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變。母青蛙哭著說(shuō):他爹,認(rèn)識(shí)你之前我整過(guò)容.大笑話真知識(shí)什么是生物變異？生物的變異

不可遺傳的變異：環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變（細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)改變）基因突變基因重組染色體變異

可遺傳的變異變異類(lèi)型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重達(dá)300斤的太空南瓜請(qǐng)欣賞：太空黃瓜太空葡萄（左）和普通葡萄（右）對(duì)比

我國(guó)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。

討論：2.如何看待基因突變所造成的結(jié)果？

通過(guò)太空高輻射、微重力（或無(wú)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。

基因突變的本質(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(duì)生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無(wú)害也無(wú)益。情景材料一：1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？正常紅細(xì)胞鐮狀紅細(xì)胞一基因突變的實(shí)例1910年，芝加哥一位醫(yī)生接待了一個(gè)嚴(yán)重貧血的黑人青年，檢查發(fā)現(xiàn)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(chēng)這種病為鐮狀細(xì)胞貧血。這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成鐮狀。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。情景材料二：鐮狀細(xì)胞貧血鐮狀貧血的病因是什么？正常人：mRNA片段的堿基序列及氨基酸序列鐮狀細(xì)胞貧血：mRNA片段的堿基序列及氨基酸序列一基因突變的實(shí)例分析鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因①直接病因：為什么患者血紅蛋白的氨基酸會(huì)被取代呢？結(jié)合基因表達(dá)的過(guò)程進(jìn)行分析其根本原因？血紅蛋白特定位置上的谷氨酸被纈氨酸取代。正常人鐮狀細(xì)胞貧血患者正常的血紅蛋白谷氨酸纈氨酸翻譯正常mRNAA異常血紅蛋白異常血紅蛋白基因轉(zhuǎn)錄AT異常mRNA翻譯U正常血紅蛋白基因轉(zhuǎn)錄模板鏈根本原因：堿基對(duì)替換一基因突變的實(shí)例小結(jié)：用自己的語(yǔ)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)的替換除了堿基對(duì)的替換，基因中的堿基對(duì)是否還會(huì)發(fā)生其他方式改變？試試你的記憶力

兩個(gè)同學(xué)為一組，一個(gè)同學(xué)趴在桌子上，另一個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)記憶下列文字，然后用手勢(shì)告知隊(duì)友，隊(duì)友記下來(lái)后以文字形式寫(xiě)到紙條上。例：下上左左上下下右上右下對(duì)照模板分析正誤，對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行分類(lèi)

上述過(guò)程是否也會(huì)發(fā)生在DNA復(fù)制過(guò)程中？上左左右左下上右下上右1.基因突變的定義：DNA分子中發(fā)生堿基的_______、______或_____，而引起的基因_______的改變，叫作基因突變。替換增添缺失堿基序列增添缺失替換AATTCGGCGATCCGGCAATTCGGCTATACGGCATAATTCGGCATCGGC二基因突變2.發(fā)生時(shí)間：通常發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期

?非基因片段序列改變不屬于基因突變3.結(jié)果：Q:基因突變會(huì)改變基因的數(shù)目和位置嗎？基因突變產(chǎn)生新基因，但不會(huì)改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量和位置基因突變是基因內(nèi)部堿基的種類(lèi)和數(shù)目的變化，但一條染色體上的基因的位置和數(shù)量并未改變堿基影響范圍對(duì)氨基酸序列的影響替換小只改變1個(gè)氨基酸或不改變氨基酸序列增添大不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列思考2：基因突變時(shí)，增添一個(gè)堿基和增添三個(gè)堿基結(jié)果相同嗎？不相同，增加或缺失3N個(gè)堿基對(duì)影響可減小CCTGTGGTCGGACACCAGCCTGGGTCGGACCCAGCCTGACGGTCGGACTGCCAG思考1：基因突變的三種方式哪一種對(duì)生物性狀的影響最??？CCTGAGGTCGGACTCCAGCCUGAGGUCCCUGACGGUCCCUGUGGUCCCUGGGUCDNA···AU

C

CGC···

···A

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異亮氨酸精氨酸異亮氨酸mRNA···AT

C

CGC···

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G···正?！ぁぁAAGC

G······ATTCGC···

堿基對(duì)替換精氨酸（2）顯性突變（aa→Aa），生物性狀改變。（3）密碼子的簡(jiǎn)并性,生物性狀不一定改變。基因突變一定改變生物體的性狀嗎？（1）隱性突變（AA→Aa），生物性狀不改變。二基因突變4.基因突變與性狀的關(guān)系：基因突變發(fā)生在配子中發(fā)生在體細(xì)胞中通過(guò)有性生殖傳遞給后代一般不能遺傳有些植物(無(wú)性繁殖的生物)的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過(guò)無(wú)性生殖遺傳。如:皮膚癌不可遺傳給后代植物組織培養(yǎng)基因突變的實(shí)例合作探究：基因突變一定會(huì)遺傳給后代嗎？一4.基因突變與遺傳的關(guān)系：抑癌基因Ⅰ突變?cè)┗蛲蛔円职┗颌蛲蛔円职┗颌笸蛔儼┌┘?xì)胞轉(zhuǎn)移正常結(jié)腸上皮細(xì)胞一基因突變的實(shí)例情景材三：細(xì)胞的癌變

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。討論1.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？討論2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？

討論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)？

原癌基因和抑癌基因發(fā)生基因突變

正常細(xì)胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因

來(lái)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(shí)驗(yàn)室一代代地傳了下來(lái)。1.癌細(xì)胞的特征：①能夠無(wú)限增殖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。分裂能力改變形態(tài)結(jié)構(gòu)改變細(xì)胞膜改變一基因突變的實(shí)例原癌基因抑癌基因細(xì)胞正常生長(zhǎng)、增殖正常表達(dá)產(chǎn)物過(guò)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(zhǎng)、增殖/促進(jìn)細(xì)胞凋亡表達(dá)產(chǎn)物活性過(guò)高表達(dá)產(chǎn)物的量過(guò)高表達(dá)產(chǎn)物的量過(guò)低表達(dá)產(chǎn)物活性過(guò)低可能致癌因子突變表觀遺傳修飾細(xì)胞癌變可能2.癌變的原因：原癌基因和抑癌基因發(fā)生了基因突變一基因突變的實(shí)例無(wú)機(jī)化合物，如石棉；有機(jī)化合物，如黃曲霉素物理致癌因子主要指輻射，如紫外線、X射線病毒致癌因子化學(xué)致癌因子致癌病毒含有病毒癌基因以及與致癌有關(guān)的核酸序列3.致癌因子一基因突變的實(shí)例食物中的防癌物質(zhì)：大豆、動(dòng)物肝臟——含有的大量維生素A；蔬菜水果——富含的維生素C，維生素E，胡蘿卜素；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①物理因素:②化學(xué)因素:③生物因素:(1)外因（易誘發(fā)生物基因突變并提高突變頻率）(2)內(nèi)因:DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤等紫外線、X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA亞硝酸鹽、堿基類(lèi)似物等能改變核酸的堿基某些病毒的遺產(chǎn)物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞的DNA三基因突變的原因5.基因突變的原因：RNARNADNADNADNA白化病豌豆的皺縮果蠅的白眼(1)普遍性—在生物界普遍存在所有生物均可發(fā)生玉米白化苗短腿安康羊（中）四基因突變的特點(diǎn)(2)隨機(jī)性——基因突變是隨機(jī)發(fā)生的四基因突變的特點(diǎn)①發(fā)生時(shí)間的隨機(jī)性：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生。②發(fā)生部位的隨機(jī)性：任何細(xì)胞的任何DNA分子的任何部位。Aa1a2a3a5a7a8a6a4(3)不定向性——基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上等位基因四基因突變的特點(diǎn)白化病為什么呢？(4)大多數(shù)突變是有害的—多害少利性

所有生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，基因突變可能破壞生物與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。玉米白化苗四基因突變的特點(diǎn)白化病基因突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因2×10-6玉米的皺縮基因1×10-6小鼠的白化基因1×10-5人類(lèi)色盲基因3×10-5(5)低頻性—自然狀態(tài)下，基因突變頻率很低。四基因突變的特點(diǎn)(1)普遍性在生物界中普遍存在(2)隨機(jī)性可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期、細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上和同一個(gè)DNA分子的不同部位。(3)不定向性一個(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，突變方向和環(huán)境沒(méi)有明確的因果關(guān)系。(4)低頻性在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很低。(5)多害少利性大多數(shù)突變是有害的四基因突變的特點(diǎn)形成新性狀基因突變生物變異的根本來(lái)源

是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，生物進(jìn)化的原始材料。產(chǎn)生新基因生物進(jìn)化的原始材料(等位基因的來(lái)源）四基因突變的意義

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(lèi)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五基因突變的應(yīng)用——誘變育種基因突變的實(shí)例課堂小結(jié)基因突變概念結(jié)果原因時(shí)間特點(diǎn)意義應(yīng)用分析鐮狀細(xì)胞貧血的病因以結(jié)腸癌為例分析細(xì)胞癌變基因的堿基序列改變產(chǎn)生等位基因內(nèi)因、外因細(xì)胞分裂前的間期普遍性、隨機(jī)性、不定向性、低頻性、多害少利新基因、根本來(lái)源、原始材料誘變育種在顯微鏡下可見(jiàn)？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(huì)導(dǎo)致性狀的差異呢？

減數(shù)分裂I后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合02基因重組(1)概念：在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。發(fā)生范圍:真核生物控制不同性狀基因：非等位基因二、基因重組?前提②本質(zhì)ADad①減數(shù)分裂Ⅰ后期Ad和aDAD和adADad非同源染色體上的非等位基因可自由組合。二、基因重組(2)類(lèi)型：AABaabBbAABaabbB②減數(shù)分裂Ⅰ前期可產(chǎn)生的配子類(lèi)型：AB和ab重組后新增的配子類(lèi)型：Ab和aB

四分體時(shí)期同源染色體上的非姐妹染色單體的交換二、基因重組(2)類(lèi)型：基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的本質(zhì)：S型細(xì)菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細(xì)菌X基因吸附在R型細(xì)菌表面X基因進(jìn)入R型細(xì)菌重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌二、基因重組雜交育種

現(xiàn)有高產(chǎn)不抗病（CCdd）的植株A和低產(chǎn)抗病（ccDD）的植株B。如何得到高產(chǎn)又抗?。–CDD）的植株？(3)應(yīng)用：基因重組是生物變異的來(lái)源之一，是生物多樣性的來(lái)源之一，對(duì)生物進(jìn)化也具有重要的意義。（4）意義：思考：基因重組能否產(chǎn)生新基因和新性狀？

基因重組是原有基因的重新組合，只產(chǎn)生新的基因型和重組性狀，不能產(chǎn)生新基因與新性狀。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二、基因重組歸納總結(jié)