基因突变和基因重组 高一下学期生物人教版必修2

5.1基因突变和基因重组遗传：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的相似性。变异：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。核心素养运用基因在染色体上线性排列的知识，利用结构与功能观，理解碱基对的增添、缺失和替换只有发生在基因内部，才会引起基因结构的改变，才称为基因突变。-生命观念--生命观念-基于减数分裂的过程，分析非同源染色体的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换导致的基因重组，进一步造成有性生殖后代遗传物质组成的多样性。-社会责任-描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。课标要求阐述基因突变的概念、原因、特点及意义。说出细胞癌变和基因突变的关系。简述基因重组的概念、类型及意义。-01--02--03-两只青蛙相爱了,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：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。母青蛙哭着说:他爹,认识你之前我整过容.大笑话真知识这说明生物发生什么现象？什么是生物变异？他爹，认识你之前我整过容导入新课亲代与子代、子代与子代个体之间的性状的差异性表现型=基因型+环境生物变异（环境引起，不改变遗传物质）不可遗传的变异可遗传的变异（改变遗传物质）基因突变基因重组染色体变异▲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。

通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研究：将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。思考1.航天育种的生物学原理是什么？2.如何看待基因突变所造成的结果？航天育种的产品导入新课有性生殖的生物，在形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质上是遗传物质DNA的复制。碱基互补配对原则能保证DNA复制的准确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。遗传信息复制的过程中，会不会出错呢？设置疑问基因突变的实例一一.基因突变的实例实例1：镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）一种遗传病。正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状。红细胞容易破裂使人患溶血性贫血严重时会导致死亡这种病的病因是什么呢？1.直接原因：

镰状细胞贫血（又称镰刀型细胞贫血症）原因蛋白质的氨基酸发生替换异常血红蛋白部分氨基酸序列缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸赖氨酸缬氨酸正常血红蛋白部分氨基酸序列图中氨基酸发生了什么变化？谷氨酸缬氨酸GTCAGCCTGACCTCTAGGAGGAAG正常碱基序列片段（mRNA）缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸GTCAGCCTGACCTCTUGGAGGAAG异常碱基序列片段（mRNA）缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸缬氨酸谷氨酸赖氨酸血红蛋白分子的部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列结合基因表达的过程进行分析镰状细胞贫血根本原因？

镰状细胞贫血（又称镰刀型细胞贫血症）原因正常异常正常的血红蛋白谷氨酸缬氨酸b正常mRNAA异常血红蛋白异常血红蛋白基因转录AT异常mRNA翻译U正常血红蛋白基因a模板链基因中碱基的替换2.根本原因：

镰状细胞贫血（又称镰刀型细胞贫血症）原因c

镰状细胞贫血（又称镰刀型细胞贫血症）原因DNA氨基酸血红蛋白红细胞谷氨酸缬氨酸正常异常mRNA总结：镰状细胞贫血症的发病原因根本原因：直接原因：DNA（基因）中碱基发生替换蛋白质中氨基酸发生替换思考CCTGTGGTCGGACACCAG替换CCTGACGGTCGGACTGCCAG增添CCTGAGGTCGGACTCCAGDNA

片段缺失CCTGGGTCGGACCCAG如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列也会发生改变，从而蛋白质结构发生改变，对生物性状可能造成影响。基因突变根据前面的学习，请总结一下基因突变的概念。概念DNA分子中发生碱基的

、

或

，而引起的基因

序列的改变，叫做基因突变。替换增添缺失碱基思考：基因突变中碱基的替换增添和缺失谁的影响大？谁的影响小？基因突变的三种方式哪一种对生物性状的影响最小？碱基影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列增添大不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列基因突变影响基因突变碱基的增添、缺失对所对应的蛋白质氨基酸序列及性状有什么影响呢？基因突变碱基的增添、缺失对所对应的蛋白质氨基酸序列及性状有什么影响呢？以增添为例；插入一个碱基对后的mRNA后续氨基酸全部打乱，可能使终止密码子提前出现，肽链缩短基因突变碱基的增添、缺失对所对应的蛋白质氨基酸序列及性状有什么影响呢？以增添为例；插入三个碱基对后的mRNA插入一个氨基酸，后续氨基酸顺序不变，肽链变长基因突变的三种方式哪一种对生物性状的影响最小？碱基影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列增添大不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列基因突变影响基因突变基因突变一定会导致基因结构改变，但蛋白质结构、性状不一定改变。碱基替换AU

U

CGC异亮氨酸精氨酸AT

T

CGC

TA

A

GCG基因突变DNAmRNAAU

C

CGC异亮氨酸精氨酸AT

C

CGC

TA

G

GCG正常碱基缺失ACCGC.苏氨酸丙氨酸A

C

CGC…T

G

GCG…基因突变DNAmRNAAU

C

CGC异亮氨酸精氨酸AT

C

CGC

TA

G

GCG正常基因突变思考①密码子的简并性。②发生隐性突变：（AA→Aa）③发生在基因的非编码区1.基因突变，但未改变生物性状的原因有哪些？基因突变思考2.基因突变主要发生在哪个时期？基因突变一般只影响当代，不能遗传。但是有些植物可通过无性繁殖传递。①

发生在体细胞进行有丝分裂的间期②发生在减数第一次分裂间期遵循遗传规律随配子传递给后代。主要发生在DNA复制时期。（细胞分裂前的间期）3.基因突变一定遗传给后代吗？细胞的癌变1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？3.根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？原癌基因和抑癌基因突变。存在。癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移。细胞的癌变癌细胞的特征癌细胞的扫描电镜照片③细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在机体内分散和转移。①在适宜条件下，能够无限增殖。②形态结构发生显著变化。细胞的癌变人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因抑癌基因+表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的。表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。基因突变的原因二基因突变的原因讨论阅读教材P83，讨论基因突变的原因和特点有哪些。自发突变自然条件下DNA复制偶尔出错、DNA的碱基组成发生改变提高突变频率生物因素：某些病毒的遗传物质化学因素：亚硝酸盐酸、碱基类似物等物理因素：紫外线、X射线等注意：基因突变不只发生在间期。基因突变的原因诱发突变(外因)(内因)基因突变的特点普遍性基因突变在生物界是普遍存在的。基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上、同一个DNA分子的不同部位。基因突变具有不定向性，表现为一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。基因突变的频率是很低的。随机性不定向性低频性多害少利性多数突变对生物体有害基因突变是有害、有利还是中性与谁有关？生存的环境意义基因突变的意义生物变异的根本来源生物进化的原始材料产生新基因形成新性状基因突变1.新基因产生的途径。2.生物变异的根本原因。3.生物进化的原始材料。基因突变对性状的影响基因突变基因碱基序列一定改变

一定产生新的基因一定不一定生物的表现型不一定发生改变由于密码子具有简并性，基因突变前后，对应的密码子可能编码同一种氨基酸。显性纯合子中发生一个基因的隐性突变。（AA→Aa）突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段上。原因①②③UUA亮氨酸UUG突变密码子亮氨酸原始密码子基因重组三从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻，到1975年，他研究出来的新品种就已经在全国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的大米可以多养活6000万人。杂交水稻之父·袁隆平你知道培育杂交水稻的原理吗？思考基因重组在生物进行

的过程中，控制不同性状的基因的

。概念有性生殖重新组合猫由于基因重组而产生的毛色变异会有哪些变化的表现？基因重组有哪些类型？发生在什么时候？基因重组自由组合型类型一非同源染色体上的非等位基因的自由组合。减数第一次分裂后期AaBbAabB交叉互换型类型二同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换。减数第一次分裂前期（四分体时期）基因重组意义基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的来源之一，对生物进化也具有重要的意义。基因重组能否产生新的基因？基因重组是原有基因的重新组合，只产生新的基因型和重组性状，不能产生新基因与新性状。思考总结基因突变与基因重组基因突变基因重组结果类型时间意义普遍性产生新基因产生新基因型碱基的替换、增添、缺失基因的交叉互换基因的自由组合细胞分裂间期(主要)MⅠ前期、MⅠ后期变异的根本来源进化的原始材料生物变异的来源之一，形成生物多样性的原因普遍但低频率有性生殖中普遍1．我国大面积栽培的水稻有粳稻（主要种植在北方）和籼稻（主要种植在南方）。研究发现，粳稻的bZIP73基因通过一系列作用，增强了粳稻对低温的耐受性。与粳稻相比，籼稻的bZIP73基因中有1个脱氧核苷酸不同，从而导致两种水稻的相应蛋白质存在1个氨基酸的差异。判断下列表述是否正确。（1）bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因突变导致的。（）（2）bZIP73蛋白质的1个氨基酸的差异是由基因重组导致的。（）（3）基因的碱基序列改变，一定会导致表达的蛋白质失去活性。（）X√课堂练习X2．对基因突变的叙述，错误的是()A．基因突变在生物界