人教版高中生物必修二第五章第1节基因突变和基因重组名师公开课省级获奖课件

1986年4月26日，切尔诺贝利核电站第4发电机组爆炸，核反应堆全部炸毁，大量放射性物质泄漏，导致事故后3个月内有31人死亡，之后15年内有6-8万人死亡，多人死于癌症，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。为什么要疏散周围的居民？阅读思考1986年4月26日，切尔诺贝利核电站第4发电机组爆2011年福岛核污染的后果很难估计日本原本是世界上最富有的国家之一，同时也还是世界上环境最卫生、国民最长寿的国家。但通过这严重的核泄漏事故之后，即使从最乐观的结果来预测：即福岛的核泄漏现在已被迅速控制。日本整个国家经济发达、人民富有、环境优美的历史已经不再。若干年后，即使日本本岛不发生沉没，但大批癌症病人必将纷纷出现，国家慢慢进入社会负担十分沉重的时代。2011年福岛核污染的后果很难估计什么叫“生物的变异”？亲代与子代间；子代个体间的差异。什么叫“生物的变异”？亲代与子代间；子代个体间的差异。阳光、水肥充足籽粒饱满，亩产增加籽粒小，亩产低不可遗传的变异这种变异能遗传给后代吗？为什么阳光、籽粒饱满，籽粒小，不可遗传的变异这种变异能遗传给后代吗细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变。

不遗传的变异：可遗传的变异：由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。变异的类型三个来源基因突变基因重组染色体变异细胞内的遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变。不遗传的第1节基因突变和基因重组第5章基因突变及其他的变异第1节基因突变和基因重组第5章基因突变及其他的变异1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和肌肉酸痛。经过检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。后来，人们就把这种病称为镰刀型细胞贫血症。基因突变的实例1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和1.什么是镰刀型贫血病？2.镰刀型贫血症的病因是什么？（哪个氨基酸发生了改变？查阅密码子表，完成图解。）3.这种遗传信息的改变有可能发生在哪些时候？可能对生物体产生什么影响？4.镰刀型贫血症能否遗传？怎样遗传？阅读教材：P80～81，思考阅读思考1.什么是镰刀型贫血病？阅读教材：P80～81，思考阅读思考CATGTACAAGTT突变DNA氨基酸谷氨酸RNAAGA缬氨酸AGU正常型红细胞鐮刀型细胞贫血症红细胞血红蛋白正常异常CATGTACAAGTT突变DNA氨基酸谷氨酸RNAAGA缬1.什么是镰刀型细胞贫血病？控制血红蛋白的基因中的一个碱基对的改变造成了血红蛋白的一个氨基酸的改变，从而引起了血红蛋白结构的改变并最终导致镰刀型贫血症的发生。实例分析——镰刀型细胞贫血症1.什么是镰刀型细胞贫血病？控制血红蛋白的基因中的一2.这种遗传信息的改变有可能发生在哪些时候？可能对生物体产生什么影响？DNA在复制时，由于要解螺旋而使DNA的双螺旋结构变得不稳定，易受到外界各种因素的影响而出现差错，DNA分子携带的遗传信息将会发生变化，生物的性状可能会发生改变。实例分析——镰刀型细胞贫血症2.这种遗传信息的改变有可能发生在哪些DNA在复制时

能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传递给下一代。3.镰刀型贫血症能否遗传？怎样遗传？实例分析——镰刀型细胞贫血症能够遗传。突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮苏脯1.如果其中三个碱基对由AAG/TTC变成AAA/TTT,会对氨基酸序列产生什么样的影响？由AAG/TTC变成AAT/TTA,会对氨基酸序列产生什么样的影响？讨论分析3.如果是基因的某个位点增加一个碱基对，对氨基酸序列又将产生什么影响？增加2个或3个呢？

2.当决定血红蛋白基因中的碱基缺失1个碱基对时，翻译成的氨基酸序列将有何变化？缺失3个碱基对时又会对氨基酸序列产生什么样的影响？这种变化与缺失1个碱基对相比，哪种对蛋白质结构的影响较大？GCAAAGGAGTGCGGTTT精苯丙亮苏GCAAATGAGTGCGGTTTCGTTTACTCACGCCAAA精亮亮苏脯GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮苏脯1.如果其中三个碱基对由AAG/TTC变成AAA/TTT,会对氨基酸序列产生什么样的影响？由AAG/TTC变成AAT/TTA,会对氨基酸序列产生什么样的影响？GCAAAAGAGTGCGGTTTCGTTT

TCTCACGCCAAA精苯丙亮苏脯讨论分析1GCAAATGAGTGCGGTTT精亮亮苏GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮苏脯2.当决定血红蛋白基因中的碱基缺失1个碱基对时，翻译成的氨基酸序列将有何变化？缺失3个碱基对时又会对氨基酸序列产生什么样的影响？这种变化与缺失1个碱基对相比，哪种对蛋白质结构的影响较大？GCAAGGAGTGCGGTTTCGTTCCTCACGCCAAA精丝丝精谷氨酰胺GCAGAGTGCGGTTTCGTCTCACGCCAAA精亮苏脯讨论分析2GCAAAGGAGTGCGGTTT精苯丙亮GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮苏脯3.如果是基因的某个位点增加一个碱基对，对氨基酸序列又将产生什么影响？增加2个或3个呢？GCAAAGTGAGTGCGGTTTCGTTTCACTCACGCCAAA精苯丙苏组丙赖GCAAAGTTGAGTGCGGTTTCGTTTCAACTCACGCCAAA精苯丙天冬

丝精谷氨精苯丙亮苏脯GCAAAGTTTGAGTGCGGTTTCGTTTCAAACTCACGCCAAA讨论分析3GCAAAGGAGTGCGGTTT精苯丙亮①若碱基发生改变时，编码的氨基酸没有变化，原因是一个氨基酸可以由多个密码子来共同决定。②若编码蛋白质的DNA的碱基序列中的碱基缺失也会导致蛋白质的结构改变；缺失1个碱基比缺失3个碱基的影响大。③若编码蛋白质的DNA中的碱基增添了，也会导致蛋白质结构的改变。结论①若碱基发生改变时，编码的氨基酸没有变化，原因是一个氨基酸可基因突变的概念：由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。一、基因突变基因突变的概念：由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺引起基因突变的因素有哪些？物理因素：X射线、激光、紫外线化学因素：亚硝酸、碱基类似物、吖啶类染料生物因素：病毒和某些细菌DNA的自我复制错误引起突变的产生。外部因素内部因素：问题思考引起基因突变的因素有哪些？物理因素：X射线、激光、紫外线DN1.基因突变有什么特点？2.举出生活中的基因突变的实例？3.基因突变大多有害，能否为生物进化提供原材料？阅读教材P82：基因突变的特点、意义阅读思考1.基因突变有什么特点？阅读教材P82：基因突变的特点、意义⑴基因突变在生物界中是普遍存在的。⑵基因突变是随机发生的、不定向的。⑶在自然的状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的。（但是由于环境的恶化，基因突变的频率越来越高）1.基因突变的特点归纳小结⑴基因突变在生物界中是普遍存在的。1.基因突变的特点归纳小结由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是：产生新基因的途径；生物变异的根本来源；为生物进化提供了原始的材料。归纳小结2.基因突变的意义由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它1.基因重组的概念？2.基因重组发生在什么时候？3.基因重组有什么意义？阅读教材P83，思考：在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。非同源染色体上的非等位基因自由组合（减Ⅰ后期）；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉交换（四分体时期）。二、基因重组1.基因重组的概念？阅读教材P83，思考：在生物体进1.人的体细胞中有23对染色体，请你计算，一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子，一位母亲可能产生多少种染色体组成不同的卵细胞?3.你能从基因重组的角度解释人群中个体性状的多种多样吗?（提示：可以从染色体上基因的多样性、减数分裂过程中配子形成的过程以及基因重组等角度思考。）2.即使不考虑基因突变，如果要保证子女中有两个所有基因完全相同的个体，子女的数量至少应是多少？223种精子；223种卵细胞需要有246+1个个体思考讨论1.人的体细胞中有23对染色体，请你计算，一位父亲可能产生多由于减数分裂形成的配子中染色体组成具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子的结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。从基因重组的角度解释人群中个体性状的多种多样：对性状多样性的解释由于减数分裂形成的配子中染色体组成具有多样性，导致不基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。基因重组的意义基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果两个亲本的杂2009年10月，日本研发出转基因蓝玫瑰。科学家从蓝三叶草中提取蓝色素基因，用基因重组技术改变玫瑰花遗传因子排列，成功地让翠雀花素单独显色，培植出蓝玫瑰。这株玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色，纯度接近100%。这种蓝玫瑰的基因还可以传给下一代。日本公司利用转基因技术培育出真正蓝玫瑰实践运用2009年10月，日本研发出转基因蓝玫瑰。日本公司利基因突变基因重组本质基因分子结构发生变化产生新基因（碱基替换/增添/缺失）并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合发生时间细胞分裂间期，DNA复制过程中减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）条件外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素有性生殖过程中减数分裂意义为生物的进化提供原始材料形成生物多样性的重要原因之一可能性突变频率低，但普遍存在，变异不定向有性生殖中非常普遍对比分析基因突变基因重组本质基因分子结构发生变化产生新基因（碱基替换

1.在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。

2.太空椒（普通青椒种子遨游过太空后培育而成）与普通青椒对比，果实明显增大，将太空椒的种子种植下去，仍然是肥大果实。想一想：1.甘蓝和太空椒是否都发生了变异？2.甘蓝和太空椒的遗传物质是否都发生了变化？3.甘蓝和太空椒的变异是否都能遗传给它们的后代？资料分析1.在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG变异（表现型）＝基因型（遗传物质）＋环境条件不可遗传改变改变可遗传改变改变基因突变基因重组染色体变异归纳总结变异（表现型）＝基因型（遗传物质）＋环境条件不可遗传改变改变课堂练习1．下列关于基因突变的叙述中，正确的是()

A.基因突变发生在DNA的复制过程中

B.基因突变都是有害的，不利于生物进化

C.只有细胞核中的基因才会发生基因突变

D.同源染色体上的成对基因往往同时突变A课堂练习1．下列关于基因突变的叙述中，正确的是()2．下列属于基因突变的是()

A．外祖父色盲、母亲正常，孩子色盲

B．纯种红眼果蝇的后代出现白眼

C．杂种红番茄的后代出现黄番茄

D．因肥水充足农作物出现穗大粒多B课堂练习2．下列属于基因突变的是()B课堂练习3．镰刀型细胞贫血症的根本原因是()

A.正常血红蛋白变成了异常血红蛋白

B.血红蛋白中的谷氨酸变成了缬氨酸

C.信使RNA中的GAA变成了GUA

D.DNA中的一个碱基对发生了改变D课堂练习3．镰刀型细胞贫血症的根本原因是()D课堂练习4．基因重组发生在()

A．减数分裂形成配子的过程中

B．受精作用形成受精卵的过程中

C．有丝分裂形成子细胞的过程中

D．通过嫁接、砧木和接穗愈合的过程中课堂练习A4．基因重组发生在()课堂练习A染色体变异染色体变异问题探讨甲同学：因为卵细胞没有受精。无子西瓜是怎样形成的？乙同学：因为受精卵没有正常发育。你的推测呢？问题探讨甲同学：无子西瓜是怎样形成的？乙同学：你的推测呢？温故知新GATCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCATAGTCAGTCAGTC基因DNA非基因片段蛋白质染色体基因突变是指：碱基对的

、

或

。替换增添缺失

是DNA的主要载体，1个DNA有

个基因。基因在染色体上呈

排列。染色体线性许多1个碱基对1个染色体片段？温故知新GATCAGTCAGTCAGTCAGTCAGTCAG一、染色体结构的变异阅读教材P85～

86相关内容，思考：

1.什么是染色体结构变异？

2.染色体结构变异有哪几种类型？

3.染色体变异对生物有什么影响？阅读思考一、染色体结构的变异阅读教材P85～86相关内容，思考：片段缺失片段增加非同源染色体间片段移接片段位置颠倒1.片段缺失2.片段增加4.非同源染色体间片段移接3.片段位置颠倒染色体结构变异基因数目或排列顺序改变性状改变大多有害少数有利一、染色体结构的变异片段缺失片段增加非同源染色体间片段移接片段位置颠倒1.片段缺1.染色体结构变异中的缺失或增加跟基因突变中碱基对的增添或缺失有何区别？思维拓展不一样，染色体缺失或增添一个片段，会缺失或增添很多个碱基对。2.染色体间交换片段导致的染色体结构变异，跟交叉互换导致的基因重组有何区别？同源染色体非姐妹染色单体交叉互换→基因重组非同源染色体间移接片段→染色体变异1.染色体结构变异中的缺失或增加跟基因突变中碱基对的二、染色体数目的变异（一）个别染色体的增加或减少21三体综合症性腺发育不良阅读教材，分析实例：

染色体数目的变异有哪些类型？二、染色体数目的变异（一）个别染色体的增加或减少21三体综合雄蜂的染色体比蜂王和工蜂少一半！（二）以染色体组的形式成倍的增加或减少卵细胞直接发育受精卵发育二、染色体数目的变异受精卵发育想一想：这三种蜂在染色体组成上有什么区别？雄蜂的染色体比蜂王和工蜂少一半！（二）以染色体组的形式成倍的二、染色体数目的变异（二）以染色体组的形式成倍的增加或减少染色体加倍后的草莓野生草莓二、染色体数目的变异（二）以染色体组的形式成倍的增加或减少染雄果蝇体细胞染色体图雄果蝇产生的配子染色体图解(1)果蝇体细胞有几条染色体？几对常染色体？(2)Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系？Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系？(3)雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？同源染色体；非同源染色体Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ，X和Y8条；3对讨论分析雄果蝇体细胞染色体图雄果蝇产生的配子染色体图解(1)果蝇体细(4)果蝇的精子中有哪几条染色体？这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？②这些染色体在形态、大小和功能上各不相同；①Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y；③它们是非同源染色体；讨论分析雄果蝇体细胞染色体图雄果蝇产生的配子染色体图解(5)如果将果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体？两组(4)果蝇的精子中有哪几条染色体？这些染色体在形态、大小和功细胞中的一组完整的非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。雄果蝇体细胞染色体图雄果蝇产生的配子染色体图解1.染色体组染色体组概念细胞中的一组完整的非同源染色体，在形态和功能上判断染色体组的方法据染色体形态判断：细胞内形态大小相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。据基因型判断：细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因有几个，则有几个染色体组。

个染色体组

个染色体组图中所示细胞基因型为

,共

个染色体组。基因型为AaaBBb的细胞，含

个染色体组，基因型为AbCdE的细胞含

个染色体组。3AAbbCc223

个染色体组11判断染色体组的方法据染色体形态判断：细胞内形态大小相同的染色1.二倍体：例如：几乎全部动物和大多数高等植物2.多倍体:•••三倍体••••四倍体2.二倍体和多倍体由受精卵发育而成的个体,体细胞中有3个或3个以上染色体组.由受精卵发育而成的个体,体细胞中有2个染色体组.1.二倍体：例如：几乎全部动物和大多数高等植物2.多倍体:•多倍体植株有哪些优缺点？各个器官都比较大，营养物质含量增加。缺点：观察思考优点缺点发育迟缓，结实率较低。多倍体植株有哪些优缺点？各个器官都比较大，营养物质含量增加。3.单倍体（1）概念：由配子直接发育而来，体细胞含有本物种配子染色体数目的个体。将八倍体小黑麦的花粉直接培育成一个植株个体，则该植株是几倍体？因为花粉含的是精子细胞，故属于单倍体。（2）如何区分单倍体、二倍体和多倍体？受精卵→个体配子→个体→不管几个染色体组→单倍体2个染色体组→二倍体3个或3个以上染色体组→多倍体3.单倍体（1）概念：由配子直接发育而来，体细胞含有本物种配下列有关单倍体的叙述中，不正确的是（）①未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体③单倍体就是只有一个染色体组的生物体④含有奇数染色体组的个体一定是单倍体⑤基因型是Abcd的生物体可以是单倍体⑥基因型是aaaBBBCcc的植物一定是单倍体

A．①③④⑤B．②③④⑤C．①③④⑥D．②③④⑥D例题分析下列有关单倍体的叙述中，不正确的是（）D例题分析与二倍体和多倍体比较，单倍体植株有哪些优缺点？缺点：植株弱小，高度不育。单倍体为什么高度不育？是否等于不育？请分析说明。①奇数染色体组的单倍体→减数分裂同源染色体联会紊乱→配子异常→不能有性生殖②偶数染色体组的单倍体→减数分裂同源染色体联会正常→配子正常→能有性生殖③单倍体→无性生殖(组织培养、扦插、嫁接)分析思考与二倍体和多倍体比较，单倍体植株有哪些优缺点？缺点：植株弱小单倍体育种方法与过程组织培养花药单倍体植株秋水仙素处理纯合二倍体或多倍体植株自交种子(新品种)优点：1.单倍体育种，明显缩短育种年限。个体1个体2杂交个体3分析思考问题：单倍体育种为什么能缩短育种年限？优点：2.自交后代不会发生性状分离。单倍体育种方法与过程组织培养花药单倍体植株秋水仙素处理纯合二亲本基因型为AABB和aabb的小麦杂交，取F1大量的花药离体培养，再用秋水仙素处理,使其长成植株。试问：⑴花药离体培养必须用

技术，得到的个体是

体。⑵秋水仙素的作用是：

，秋水仙素作用于细胞分裂的

期，作用后遗传物质加倍的时期是

期。⑶这些植株的基因型可能是

；⑷这样培养出来的植株与杂交育种后代不同的是：它们都是

体，自交后代

，因此，单倍体育种的优点是：

。明显缩短育种年限抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍AABB、AAbb、aaBB、aabb不发生性状分离纯合二倍组织培养单倍前后例题分析亲本基因型为AABB和aabb