【课件】基因突变和基因重组课件-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2 (1)

1、 两只青蛙相爱了, 结婚后生了一个癞蛤蟆, 公青蛙见状大怒说:你，你,怎么回事? 为什么这种变异性状不能遗传给子代？分析：分析：是环是环境境因素引起的因素引起的 ，自身的遗传物，自身的遗传物质没有改变。质没有改变。母青蛙哭着说:他爹,认识你之前我整过容. 大大笑话笑话真真知识知识这说明生物发生什么现象？什么是生物变异？第五章 基因突变及其他变异第1节 基因突变和基因重组25.1基因突变和基因重组一.基因突变的实例二.基因突变的原因、特点及意义三.基因重组4探究一：生物变异的概念、类型生物变异的概念、类型资料一：俗话说“一母生九子，子子各不同，连母十个样”。这描述的是一种什么生物现象？变异是指亲

2、子代间或子代个体间存在性状差异的现象。资料资料2 2：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG3.5KG，当引种到，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、照时间长、光照强，叶球可重达拉萨后，由于昼夜温差大、照时间长、光照强，叶球可重达7KG7KG左左右。但再引回北京后，叶球又只有右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG3.5KG。为什么会这样呢？。为什么会这样呢？3.5kg3.5kg7kg7kg3.5kg3.5kg甘蓝甘蓝拉萨拉萨北京北京这种变异性状这种变异性状是环境因素引起的，是环境因素引起的，不能遗传给子代不能遗传给子代基因突变基因突变染色体变异染

3、色体变异基因重组基因重组表型表型基因型基因型环境环境（改变）（改变）（改变）（改变）（遗传物质发生改变）（遗传物质发生改变）（可遗传的变异）（可遗传的变异）（不遗传的变异）（不遗传的变异）（改变）（改变）（遗传物质未发生改变）（遗传物质未发生改变）（改变）（改变）资料三：这种变异性状能遗传给子代这种变异性状能遗传给子代红花后代变成蓝紫花蓝紫花的后代仍开蓝紫花注意：基因中碱基序列不发生改变，有时候也可通过表观遗传影响下一代。 6（一）镰状细胞贫血学生活动学生活动: :阅读课本阅读课本p80-81p80-81页，结合思考与讨论，回答：页，结合思考与讨论，回答：1、镰状细胞贫血也叫_,是一种_。镰刀

4、型细胞贫血症遗传病红细胞由正常的圆饼状圆饼状变成镰刀镰刀状状，这样的红细胞容容易易破裂破裂，造成溶溶血性血性贫血，严重时会导致死亡死亡。2、症状：一、基因突变的实例正常正常碱基序列片段碱基序列片段mRNA异常异常碱基序列片段碱基序列片段mRNA3、镰状细胞贫血症的病因？（ 1 1 ） 比 较比 较 两 种两 种 血 细 胞血 细 胞 血 红 蛋 白 分 子 中 氨 基 酸 序血 红 蛋 白 分 子 中 氨 基 酸 序列 的列 的 差 异差 异 ， 你 发 生 现 了 什 么 变 化 ？， 你 发 生 现 了 什 么 变 化 ？血红蛋白上一个氨基酸发生替换，由谷氨酸变血红蛋白上一个氨基酸发生替换

5、，由谷氨酸变成缬氨酸，导致蛋白质结构改变。成缬氨酸，导致蛋白质结构改变。直接原因直接原因: :根本原因是什么？根本原因是什么？TA A Uu 基因突变的实例-镰状细胞贫血DNA分子中的一个碱基对发生了替换根本原因：_原因原因_原因原因谷氨酸被缬氨酸取代根本根本直接直接 21种氨基酸的密码子表 U U天冬氨酸天冬氨酸 C C天冬氨酸天冬氨酸 U U U U缬氨酸缬氨酸当基因的当基因的碱基对碱基对发生发生替换替换时，蛋白质的结构一定发时，蛋白质的结构一定发生改变吗？生改变吗？例：例：编码蛋白质的基因序列发生碱基的替换，不一定引起蛋白质结构的改变（密码子的简并性）。A U C C G C A U A

6、 C C GC mRNADNA 氨基酸氨基酸A T A C C G C T A T G G C G 当发生当发生增添增添时，除肽链时，除肽链长度发生改变长度发生改变外，外，增添：插入位置前不影响，影响插入位置后的系列。增添：插入位置前不影响，影响插入位置后的系列。 T A G G C G A T C C G C 若基因发生若基因发生1 1个碱基的个碱基的增添增添或或缺失缺失，氨基酸序列是否，氨基酸序列是否也会改变？也会改变？所对应的性状呢所对应的性状呢？异亮氨酸异亮氨酸精氨酸精氨酸正常碱基对增添碱基对增添异异亮亮氨酸氨酸脯脯氨酸氨酸mRNADNA氨基酸氨基酸 A U C C G C 异亮氨酸异

7、亮氨酸 精氨酸精氨酸苏氨酸苏氨酸丙氨酸丙氨酸碱基对缺失碱基对缺失正常正常 A T C C G C T A G G C G A C C G C T G G C G A C C G C 当发生当发生缺失缺失时，除肽链时，除肽链长度发生改变长度发生改变外，外，缺失：缺失位置前不影响，影响缺失位置后的系列。缺失：缺失位置前不影响，影响缺失位置后的系列。碱基对的替换碱基对的替换 对生物性状的影响最小对生物性状的影响最小小结：基因对蛋白质结构的影响引起引起蛋白质的结构改变原因是：编码该蛋白的蛋白质的结构改变原因是：编码该蛋白的基基因碱基序列因碱基序列的的改变改变。碱基对 影响范围对氨基酸序列的影响替换增添

8、缺失小只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列大不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列大不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列增添缺失替换DNA分子中发生碱基的 、 和 ，而引起的 的改变。 增添缺失替换基因结构u 基因突变的概念相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变mRNA分子中的碱基发生变化DNA分子中的碱基对发生变化具体变化过程具体变化过程: :基因突变对性状的影响基因突变对性状的影响基因突变若为基因突变若为隐性突变，如隐性突变，如AAAa，不会导致性状的改，不会导致性状的改变。变。原密码子原密码子亮氨酸亮氨酸UUA突变密码子突变密码子UUG基因突变一定会导致基因突变一

9、定会导致基因结构改变基因结构改变，但，但蛋白质结构、性状蛋白质结构、性状不一定改变。不一定改变。主要原因：主要原因：细胞中不进行表达的基因细胞中不进行表达的基因（非编码区）（非编码区）发生了突变，如胰发生了突变，如胰岛细胞中的血红蛋白基因发生了突变等。岛细胞中的血红蛋白基因发生了突变等。基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸同一种氨基酸。（密码子的简并性（密码子的简并性)u 基因突变的时间易发生于分裂间期 DNA复制时因为DNA复制时会解旋,DNA结构不稳定,容易发生基因突变A.有丝分裂间期（形成体细胞）B.减数第一次分裂前的间期（形成生殖

10、细胞）一般不能通过体细胞传给后代，但是有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。可以通过受精作用传给后代基因突变若发生在形成配子时，则可以传给下一代。基因突变都会遗传给后代吗？取决于？基因突变都会遗传给后代吗？取决于？u 基因突变的实例-细胞的癌变癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。细胞的癌变与基因突变有关吗？下面以结肠癌为例来探讨。结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。下图是解释结肠癌发生的简化模式图。正常结肠上皮细胞抑癌基因突变原癌基因突变抑癌基因突变抑癌基因突变癌细胞转移癌癌原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的。表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的。主要负责调

11、节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡。表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡。抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。原癌基因原癌基因抑癌基因抑癌基因相应蛋白质相应蛋白质活性过强活性过强相应蛋白质活性相应蛋白质活性减弱或失去活性减弱或失去活性突变突变过量过量表达表达突变突变正常细胞正常细胞癌细胞癌细胞不受机体控制，恶性增殖不受机体控制，恶性增殖致癌因子的作用致癌因子的作用1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？ 相关基因（包括抑癌基因、和原癌

12、基因）发生了突变。 癌症的发生并不是单一基因突变，至少在一个细胞中发生56个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征。（原癌基因和抑癌基因都是一类基因，不是一个基因）2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？存在u 思考*讨论 3.癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？ 无限增殖 形态结构发生显著变化细胞膜上糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，容易分散和转移正常的成纤维细胞 癌变的成纤维细胞 二、基因突变的原因、特点及意义1. 基因突变的原因外因外因内因内因: :自然条件自然条件下下DNADNA复制出错复制出错自发产生突变自发产生突变物理因素物理因素: :紫外线，X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA

13、；化学因素化学因素: :亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基；生物因素生物因素: :某些病毒如Rous肉瘤病毒的遗传物质能影响宿主细胞DNA；医疗方面（避免）医疗方面（避免） X X光、胸透、光、胸透、CTCT等检查利用的射线属于诱发基因等检查利用的射线属于诱发基因突变的物理因素，门外多放警示性标志。突变的物理因素，门外多放警示性标志。农业方面（诱变育种）农业方面（诱变育种） 利用物理因素或化学因素，使生物发生基因突利用物理因素或化学因素，使生物发生基因突变，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。变，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。 例如：用辐射方法处理大豆，选育出含油量高例如

14、：用辐射方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种。的大豆品种。 与社会的联系二、基因突变的原因、特点及意义2. 基因突变的特点（1）普遍性： 基因突变在生物界是普遍存在的。（2）随机性：时间随机：生物个体发育的任何时期。部位随机：不同DNA分子上及同一DNA分子的不同部位。（3）不定向性：一个基因可发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。（4）低频性： 自然状态下，基因突变频率很低。105-108个生殖细胞中，才有一个生殖细胞发生基因突变。二、基因突变的原因、特点及意义3. 基因突变的意义（1）对生物体的意义（2）对进化的意义有害有害突变突变：可能破坏生物体与现有环境的协调关系。：可能破坏生物体

15、与现有环境的协调关系。有利有利突变突变：如抗病性突变、耐旱性突变等。：如抗病性突变、耐旱性突变等。中性突变中性突变：不会导致新的性状出现。：不会导致新的性状出现。产生新基因形成新性状生物进化的原始材料基因突变生物变异的根本来源小结定义定义结果原因是否遗传发生时间特点意义DNADNA分子中发生碱基对替换增添和缺失，导致碱基序列改变分子中发生碱基对替换增添和缺失，导致碱基序列改变产生新的基因，不一定产生新的性状（有利、有害、中性）产生新的基因，不一定产生新的性状（有利、有害、中性）内因（自发突变）、外因（诱发突变）内因（自发突变）、外因（诱发突变）配子（可遗传），体细胞（不一定）配子（可遗传），体

16、细胞（不一定）生物个体发育的任何时期生物个体发育的任何时期普遍性、随机性、低频性、不定向性普遍性、随机性、低频性、不定向性新基因产生的途径；生物变异的根本来源；进化的原始材料新基因产生的途径；生物变异的根本来源；进化的原始材料 (1)基因突变基因突变一定一定会引起基因结构的改变会引起基因结构的改变,即基因中碱基排列顺序即基因中碱基排列顺序的改变。的改变。 (2)基因突变基因突变不一定不一定会引起生物性状的改变。会引起生物性状的改变。 (3)基因突变基因突变不一定不一定都产生等位基因。都产生等位基因。 病毒和原核生物的基因组结构简单病毒和原核生物的基因组结构简单,基因数目少基因数目少,而且一般是

17、单而且一般是单个存在的个存在的,不存在等位基因。因此不存在等位基因。因此,病毒和原核生物基因突变产生的病毒和原核生物基因突变产生的是一个新基因是一个新基因,而不是等位基因。而不是等位基因。 (4)基因突变基因突变不一定不一定都能遗传给后代。都能遗传给后代。 如果基因突变发生在有丝分裂过程中如果基因突变发生在有丝分裂过程中,一般不遗传给后代一般不遗传给后代,但但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。有些植物可以通过无性生殖传递给后代。 如果基因突变发生在减数分裂过程中如果基因突变发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给可以通过配子传递给后代。后代。深化探究：基因突变的“一定”和“不一定”三、基因重

18、组1. 概念 指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因(非等位基因)的重新组合。三、基因重组2. 基因重组类型(1)自由组合型a. 时间：减数分裂后期B.位于非同源染色体上的 非等位基因自由组合三、基因重组2. 基因重组类型(2)互换型a. 时间：减数分裂前期B.位于同源染色体上的 等位基因互换，导致染色单体上的非等位基因重组。三、基因重组2. （广义）基因重组类型(3)转基因（DNA重组技术）三、基因重组3. 基因重组的意义（1）基因重组是生物变异的主要来源（3）基因重组为生物进化提供了原材料（2）基因重组是形成生物多样性的重要原因有性生殖亲本多样化配子多样化个体受精卵不同环境减数分裂受精作用发育适应项目基因突变基因重组变异本质发生时间适用范围结果意义联系基因分子结构发生改变原有基因的重新组合通常在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂的后期所有生物主要是进行有性生殖的真核生物产生新基因，可能产生新性状产生新基因型，产生新的性状组合生物变异的根本来源，为生物进化提供原始材料生物变异的来源之一，是产生生物多样性的重要原因基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，都属于可遗传的变异（1）基因型为基因型为Aa