5.1基因突變與基因重組課件-高一下學(xué)期生物人教版必修2

基因突變與基因重組（一）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。通過航天育種，我國(guó)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1.航天育種的生物學(xué)原理是什么?2.如何看待基因突變所造成的結(jié)果?航天育種成果展一、基因突變的實(shí)例1.鐮狀細(xì)胞貧血鐮狀細(xì)胞貧血(也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥)是一種遺傳病?；颊呒t細(xì)胞呈彎曲的鐮刀狀，這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。正常紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，鐮狀細(xì)胞貧血患者的血紅蛋白在肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換病因分析直接原因:血紅蛋白分子中谷氨酸替換為纈氨酸，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變。根本原因:基因中堿基對(duì)A-T替換為T-A,導(dǎo)致遺傳信息改變。DNA（基因）mRNA氨基酸蛋白質(zhì)（血紅蛋白）紅細(xì)胞形態(tài)

T

A

A

U堿基對(duì)替換基因的改變蛋白質(zhì)異常2.基因突變的概念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●基因突變中堿基對(duì)的替換對(duì)氨基酸序列影響范圍小，堿基對(duì)的增添或缺失影響大?！癞?dāng)堿基發(fā)生替換時(shí)，可能導(dǎo)致終止密碼子提前或延后，對(duì)蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量影響較大。當(dāng)增添或缺失3個(gè)或3的倍數(shù)個(gè)堿基對(duì)時(shí)，可能只增加或減少幾個(gè)或1個(gè)氨基酸。3.基因突變的遺傳性基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳。但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。不一定，原因如下:①突變部位:基因突變發(fā)生在基因的非編碼序列(如內(nèi)含子)中。②密碼子的簡(jiǎn)并性:基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。③隱性突變:若基因突變?yōu)殡[性突變，如AA→Aa,不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變。④蛋白質(zhì)功能不變:有些基因突變改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸，但該蛋白質(zhì)功能未發(fā)生變化。⑤環(huán)境影響:性狀表現(xiàn)是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，因而在某些環(huán)境條件下，基因突變可能并不會(huì)在性狀上表現(xiàn)出來?；蛲蛔円欢▽?dǎo)致生物性狀的改變嗎?精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞屬于體細(xì)胞，其發(fā)生基因突變會(huì)遺傳給后代。易錯(cuò)提醒DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的DNA堿基序列的改變，叫作基因突變()2.基因突變改變了基因的數(shù)量和位置()3.基因突變的結(jié)果是堿基序列發(fā)生改變()4.基因突變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下不可見()××√√三、基因突變的原因、時(shí)間、特點(diǎn)和意義1.基因突變的原因2.基因突變發(fā)生的時(shí)間

基因突變可發(fā)生在生物體生命活動(dòng)的任意階段，但主要發(fā)生在DNA復(fù)制過程中，如真核細(xì)胞有絲分裂前的間期或減數(shù)第一次分裂前的間期?！褚訰NA為遺傳物質(zhì)的生物，其RNA上核糖核苷酸序列發(fā)生變化，從而起基因突變。真核細(xì)胞中某RNA中堿基由于紫外線照射導(dǎo)致堿基改變是否屬于基因突變？自發(fā)突變誘發(fā)突變3.基因突變的特點(diǎn)①普遍性:各種生物都可以發(fā)生。②隨機(jī)性:時(shí)間隨機(jī)——可發(fā)生于生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期。

空間隨機(jī)——可發(fā)生于不同細(xì)胞中;可發(fā)生于不同的DNA分子上；也可以發(fā)生于同一DNA分子的不同位點(diǎn)。

過程隨機(jī)——可發(fā)生于有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂等過程。③不定向性:一個(gè)基因可發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因（通常情況）。④低頻性:在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很低。4.基因突變的意義①基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑。（唯一）②基因突變是生物變異的根本來源。③基因突變?yōu)樯锏倪M(jìn)化提供了豐富的原材料。點(diǎn)石成金基因突變對(duì)生物體的影響①對(duì)生物體有害:基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，而對(duì)生物體有害。②對(duì)生物體有利:如植物的抗病性突變、耐旱性突變，微生物的抗藥性突變等。③對(duì)生物既無害也無利:如有的基因突變不會(huì)導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)，屬于中性突變?；蛲蛔儗?duì)生物體有利還是有害取決于生物生存的環(huán)境。利害不確定性、多害少利性5.基因突變?cè)谟N上的應(yīng)用——誘變育種點(diǎn)石成金基因突變的“一定”和“不一定①基因突變一定能引起基因中堿基排列順序的改變。②基因突變不一定能引起生物性狀的改變。③基因突變不一定都能產(chǎn)生等位基因。④基因突變不一定都能遺傳給后代。⑤基因突變不一定發(fā)生在間期，也能發(fā)生在其他時(shí)期。易錯(cuò)提醒1.一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變的隨機(jī)性()2.病毒、大腸桿菌及動(dòng)、植物都可發(fā)生基因突變()3.誘變因素可以提高突變頻率并決定基因突變的方向()4.基因突變一定會(huì)導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變()×√×√總了個(gè)結(jié)基因突變與基因重組（二）結(jié)腸癌發(fā)生的簡(jiǎn)化模型正常結(jié)腸上皮細(xì)胞一、細(xì)胞的癌變1.細(xì)胞癌變的原因①內(nèi)因：原癌基因突變或過量表達(dá)、抑癌基因突變②外因：致癌因子的影響2.癌細(xì)胞的特征癌細(xì)胞在適宜條件下能夠無限增殖，其形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的變化，細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞之間的黏著性降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移等。癌細(xì)胞掃描電鏡照片點(diǎn)石成金(1)原癌基因和抑癌基因都是一類基因，而不是一個(gè)基因。(2)正常細(xì)胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。(3)原癌基因和抑癌基因共同對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖起調(diào)節(jié)作用。(4)癌癥是多個(gè)原癌基因與抑癌基因突變累積的結(jié)果。(5)細(xì)胞癌變是細(xì)胞異常分化的結(jié)果。易錯(cuò)提醒1.癌細(xì)胞表面糖蛋白減少，使得細(xì)胞容易擴(kuò)散并無限增殖()2.與癌變有關(guān)的基因，只存在于癌細(xì)胞中()3.只要一個(gè)原癌基因或抑癌基因發(fā)生了基因突變，就一定產(chǎn)生了癌細(xì)胞()×××易錯(cuò)提醒1.原癌基因和抑癌基因都是一類基因，而不是一個(gè)基因。（）2.正常細(xì)胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。（）3.原癌基因和抑癌基因共同對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖起調(diào)節(jié)作用。（）4.癌癥是多個(gè)原癌基因與抑癌基因突變累積的結(jié)果。（）5.細(xì)胞癌變是細(xì)胞異常分化的結(jié)果。（）√√√√√二、基因重組1.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。2.常見類型（狹義）(1)互換型在減數(shù)分裂過程中的四分體時(shí)期(減數(shù)分裂I前期)，位于同源染色體上的等位基因有時(shí)會(huì)隨著非姐妹染色單體之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色體上的基因重組。(2)自由組合型生物體通過減數(shù)分裂形成的配子時(shí)(減數(shù)分裂I后期)，隨著非同源染色體的自由組合，非同源染色體上的非等位基因也自由組合。3.意義有性生殖過程中的基因重組能夠使產(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，也是生物變異的來源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要意義。轉(zhuǎn)基因技術(shù)（抗蟲棉）肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（R型轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌）與基因突變區(qū)分開！基因突變產(chǎn)生新基因，基因重組是利用現(xiàn)有的基因進(jìn)行重新組合基因突變是生物變異的根本來源“一母生九子，九子各不同”是基因突變導(dǎo)致的嗎？不是基因突變具有低頻性后代的不同是由于親本產(chǎn)生了不同種類的配子，且雌雄配子之間能夠隨機(jī)結(jié)合即學(xué)即練點(diǎn)石成金項(xiàng)目基因突變基因重組變異實(shí)質(zhì)基因堿基序列發(fā)生改變控制不同性狀的基因重新組合時(shí)間發(fā)生在任意階段，主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期DNA復(fù)制時(shí)減數(shù)分裂I四分體時(shí)期和減數(shù)分裂I后期原因在外界因素或自身因素的作用下，引起基因中堿基的改變（替換、增添或缺失）同源染色體的非姐妹染色單體間的互換，以及非同源染色體之間的自由組合可能性突變頻率低普遍發(fā)生在有性生殖過程適用范圍所有生物通常發(fā)生于有性生殖的真核生物結(jié)果產(chǎn)生新的基因及基因型產(chǎn)生新的性狀組合意義產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料是生物變異的來源之一，對(duì)生物進(jìn)化有重要意義易錯(cuò)提醒1.基因型為Aa的個(gè)體自交后代出現(xiàn)性狀分離與基因重組有關(guān)()2.一對(duì)同源染色體可能存在基因重組()3.基因重組一定會(huì)產(chǎn)生新的性狀()4.有絲分裂和減數(shù)分裂過程中均可發(fā)生非同源染色體之間的自由組合()×√××即學(xué)即練我國(guó)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(duì)