5.1.基因突變和基因重組課件-高一下學(xué)期生物人教版必修2

生物的變異觀察實(shí)驗、提出問題生物體親代和子代之間以及子代個體之間性狀的差異性。表型（改變）可遺傳的變異環(huán)境基因型（改變）（改變）不可遺傳的變異

僅由環(huán)境的影響造成

由遺傳物質(zhì)的改變引起來源基因突變基因重組染色體變異第5章

基因突變及其他變異第1節(jié)

基因突變和基因重組（第1課時）

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。

思考：

1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？航天育種2.如何正確看待基因突變所造成的后果？基因突變實(shí)例1正常紅細(xì)胞鐮狀紅細(xì)胞資料1：鐮狀細(xì)胞貧血（又稱鐮刀型細(xì)胞貧血癥）是一種遺傳病。1910年，一個黑人青年到醫(yī)院看病，他的癥狀是發(fā)燒和肌肉疼痛，經(jīng)過檢查發(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。后來人們把這種病稱為鐮狀細(xì)胞貧血?；蛲蛔兊膶?shí)例鐮狀細(xì)胞貧血正常血紅蛋白β鏈部分氨基酸序列鐮狀血紅蛋白β鏈對應(yīng)氨基酸序列資料2：1949年，美國化學(xué)家鮑林將鐮狀細(xì)胞貧血患者和正常人的血紅蛋白分別進(jìn)行電泳，結(jié)果如右圖。資料3：1956年，英格拉姆等科學(xué)家用酶將正常血紅蛋白和鐮狀血紅蛋白在相同條件下切成肽段，通過電泳對二者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一個肽段的位置明顯不同。思考·討論1：圖中氨基酸序列發(fā)生了什么變化？UAGATGCC谷氨酸纈氨酸GGCCTAGGGGDNAmRNA正常異常

任務(wù)1：

閱讀教材81頁“思考·討論”2，完成圖解，分析病因。氨基酸血紅蛋白UA氨基酸血紅蛋白GATGCC谷氨酸纈氨酸GGCCTAGGGGDNAmRNA正常異常

任務(wù)1：

閱讀教材81頁“思考·討論”2，完成圖解，分析病因。根本原因：

堿基的替換直接原因：

氨基酸的替換實(shí)例2：正常淀粉分支酶基因中插入了一段外來的DNA序列→合成異常的淀粉分支酶→淀粉合成受阻，含量降低→淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮。任務(wù)2：分析三個實(shí)例的異同，嘗試建構(gòu)基因突變的概念實(shí)例3：CFTR基因缺失了3個堿基對→CFTR蛋白缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化→CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能出現(xiàn)異常→支氣管中粘液增多，細(xì)菌繁殖，肺功能受損。

增添，引起基因堿基序列改變，

改變，

改變。DNA分子中發(fā)生堿基缺失，引起基因堿基序列改變，蛋白質(zhì)改變，性狀改變。實(shí)例1：編碼血紅蛋白基因序列發(fā)生堿基的替換→血紅蛋白結(jié)構(gòu)異?！牋罴t細(xì)胞。

替換，引起基因堿基序列改變，蛋白質(zhì)改變，性狀改變。DNA分子中發(fā)生堿基蛋白質(zhì)性狀

DNA分子中發(fā)生堿基增添缺失替換AATTCGGCGATCCGGCAATTCGGCTATACGGCATAATTCGGCATCGGC基因突變的概念DNA分子中發(fā)生堿基的

、

或

，

而引起的

的改變。替換增添缺失基因堿基序列1.DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添和缺失是否一定導(dǎo)致基因突變？為什么？基因2基因1基因3基因4基因5基因6基因7

任務(wù)3：

探究下列問題，深度理解基因突變不一定2.基因堿基序列改變，氨基酸序列一定會改變嗎？相應(yīng)的性狀呢？為什么？

任務(wù)3：

探究下列問題，深度理解基因突變CTAGAT模板鏈DNAGACCTGmRNA氨基酸GAU天冬氨酸GAC天冬氨酸替換不一定①基因突變后的密碼子和原密碼子決定的是同一種氨基酸。②若為隱性突變，如AA→Aa，性狀不改變。3.處于什么時期的細(xì)胞，容易發(fā)生基因突變？

任務(wù)3：

探究下列問題，深度理解基因突變因為在細(xì)胞分裂前的間期要進(jìn)行DNA復(fù)制，DNA復(fù)制時要解旋為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會大大降低，極易受到影響而發(fā)生堿基的改變。細(xì)胞分裂前的間期①若發(fā)生在配子中，②若發(fā)生在體細(xì)胞中，③有些植物的體細(xì)胞基因突變，可通過4.細(xì)胞發(fā)生了基因突變，突變的基因能否遺傳給子代？

任務(wù)3：

探究下列問題，深度理解基因突變將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。一般不能遺傳。無性生殖遺傳。GGCTTACCGAATGACTTACTGAATCCCCGAATGGGGCTTAGCTTACGAAT肯定改變可能改變基因結(jié)構(gòu)生物性狀

任務(wù)3：

探究下列問題，深度理解基因突變實(shí)例2資料1：2020年我國新發(fā)癌癥約457萬，因癌癥死亡約300萬，癌癥是威脅人類健康最重要的疾病之一?；蛲蛔兊膶?shí)例細(xì)胞的癌變資料2：2020年中國癌癥死亡人數(shù)前十分別是：肺癌71萬，肝癌39萬，胃癌37萬，食管癌30萬，結(jié)腸癌29萬，胰腺癌12萬，乳腺癌12萬，神經(jīng)系統(tǒng)癌癥7萬，白血病6萬，宮頸癌6萬，這十種癌癥占癌癥死亡總數(shù)的83%。資料3：治療費(fèi)這座”大山“到底有多重？

以最常見的癌癥為例，質(zhì)量費(fèi)用30-70萬。實(shí)例2基因突變的實(shí)例細(xì)胞的癌變

任務(wù)4：

閱讀教材第82頁，完成“思考·討論”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，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特點(diǎn)？問題3：根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞有哪些明顯的特點(diǎn)？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。①能夠無限增殖。②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。思考討論資料：1951年，醫(yī)生從一位女子海瑞塔?拉克斯的子宮頸內(nèi)提取到一種可疑的細(xì)胞，檢查后證實(shí)為癌細(xì)胞，這種細(xì)胞現(xiàn)被稱為海拉細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞在培養(yǎng)基中以極高的速度分裂，且至今還在繁殖。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)功能功能突變思考討論問題1：從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？相關(guān)基因發(fā)生了突變細(xì)胞癌變的誘因1.2018年我國國家癌癥中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，肺癌居全國癌癥發(fā)病率

和致死率的首位，發(fā)病人數(shù)為78.1萬人，其中男性發(fā)病率為女性的

二倍，這與男性有較高吸煙率有關(guān)。

研究表明，煙草的煙霧中含有的多種成分如多環(huán)芳烴等具有致癌作用。

任務(wù)5：

根據(jù)下面的資料，試著總結(jié)基因突變的原因是什么？2.黃曲霉素被認(rèn)為是肝癌的重要誘因。3.研究表明，在紫外線比較強(qiáng)烈的地區(qū)，皮膚癌發(fā)病率明顯增高。4.人乳頭瘤病毒（HPV）容易誘發(fā)宮頸癌。二基因突變的原因(1)誘發(fā)產(chǎn)生物理因素:如紫外線、X射線等（損傷DNA）化學(xué)因素:如亞硝酸鹽、堿基類似物等（改變堿基）生物因素:如某些病毒的遺傳物質(zhì)等（影響宿主細(xì)胞的DNA）(2)自發(fā)產(chǎn)生DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤等基因突變的特點(diǎn)1.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。2.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)的不同DNA分子上，以及一個DNA分子的不同部位。

任務(wù)6：

快速閱讀課本83頁小字部分內(nèi)容，總結(jié)基因突變有哪些特點(diǎn)？3.一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。4.在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。①普遍性。②隨機(jī)性。③不定向性。④低頻性。正確看待癌癥社會責(zé)任如何才能減少癌癥的發(fā)生？清淡飲食，多吃新鮮蔬菜水果，不吃垃圾食品經(jīng)常參加體育運(yùn)動作息時間正常，不抽煙、不酗酒飲食生活習(xí)慣運(yùn)動基因突變對生物體的意義：1基因突變的意義基因突變的意義基因突變產(chǎn)生新基因的途徑生物變異的根本來源產(chǎn)生新性狀生物進(jìn)化的原始材料基因突變對進(jìn)化的意義：

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。果蠅的紅眼和白眼WWwW基因突變的意義課堂小結(jié)變異不可遺傳的變異:由環(huán)境引起，遺傳物質(zhì)沒有改變可遺傳的變異：遺傳物質(zhì)改變一、基因突變

1．概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失

而引起的基因

結(jié)構(gòu)的改變。2.時期：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期3.原因：物理、化學(xué)、生物因素4.特點(diǎn)：①普遍性②隨機(jī)性，③不定向性★④低頻性，5.意義：①產(chǎn)生新基因的途徑②變異的根本來源

③進(jìn)化的原始材料1.某鐮狀細(xì)胞貧血患者因血紅蛋白基因發(fā)生突變，導(dǎo)致血紅蛋白的第六位氨基酸由谷氨酸變成纈氨酸。下列有關(guān)敘述不正確的是A.患者血紅蛋白mRNA的堿基序列與正常人不同B.患者紅細(xì)胞中血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)與正常人不同C.患者細(xì)胞中攜帶谷氨酸的tRNA與正常人不同D.此病癥可通過電子顯微鏡觀察進(jìn)行檢測√2.WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖如下。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是()A.②處堿基對A－T替換為T－AB.②處堿基對A－T替換為G－CC.④處堿基對G－C替換為U－AD.④處堿基對G－C替換為T－A√鞏固提升：1.基因突變的概念？2.基因突變發(fā)生的時期？結(jié)果？特點(diǎn)？3.DNA分子中發(fā)生堿基改變是否一定導(dǎo)致基因突變？

為什么？4.突變的基因能否遺傳給子代？5.基因突變，性狀是否發(fā)生改變？為什么？6.細(xì)胞癌變的原因？癌細(xì)胞的特點(diǎn)？

基因突變對蛋白質(zhì)的影響

基因突變的“一定”和“不一定”(1)基因突變一定會引起基因結(jié)構(gòu)的改變,即基因中堿基排列順序的改變。(2)基因突變不一定會引起生物性狀的改變。(3)基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因。(4)基因突變不一定都能遺傳給后代。歸納提升：正確看待癌癥社會責(zé)任第5章基因突變及其他變異第1節(jié)基因突變和基因重組第2課時基因重組

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.概念：2.原因：

減數(shù)第一次分裂后期中，非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合。四分體時期非姐妹染色單體的交換帶來的等位基因的交換。AaAaBbAaBb交叉互換1.基因突變和基因重組都產(chǎn)生新基因了嗎?2.細(xì)菌和豌豆都能發(fā)生基因突變和基因重組嗎?

3.與基因突變相比較，基因重組有何意義？思考：

基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因，對生物的進(jìn)化有重要的意義。提示:豌豆是能進(jìn)行有性生殖的真核生物,因此發(fā)生基因突變和基因重組,而細(xì)菌是原核生物,不能進(jìn)行有性生殖,一般情況下只發(fā)生基因突變,不發(fā)生基因重組。但在某些情況下也可能發(fā)生,如肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗中R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。提示:基因突變產(chǎn)生了新基因,基因重組只是將原有的基因進(jìn)行了重新組合,沒有產(chǎn)生新基因?；蛲蛔兓蛑亟M本質(zhì)發(fā)生時間及原因條件意義發(fā)生可能性基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新的性狀。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。不同基因的重新組合，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。減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合。四分體時期非姐妹染色單體上等位基因交換。外界條件的變化和內(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。有性生殖中非常普遍。突變頻率低，但普遍存在。小結(jié)：歸納提升：基因突變和基因重組的比較

細(xì)胞質(zhì)中的DNA。（葉綠體、線粒體）4.傳遞特點(diǎn)：線粒體DNA缺陷會引起遺傳病。細(xì)胞質(zhì)基因能進(jìn)行半自主自我復(fù)制，