5.1+基因突變和基因重組-2024-2025學(xué)年高一生物下學(xué)期課件（人教版2019必修2）VIP

5.1基因突變和基因重組我國早在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。通過航天育種，我國已在水稻、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？通過太空高輻射、微重力（或無重力）的特殊環(huán)境提高作物基因突變的頻率，從而篩選出人們需要的品種。具體而言，在太空的特殊環(huán)境中，細(xì)胞分裂進(jìn)行DNA復(fù)制時，由于受到高輻射或微重力（或無重力）的影響，配對的堿基容易出現(xiàn)差錯而發(fā)生基因突變。航天育種成果展我國早在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。通過航天育種，我國已在水稻、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。

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2、如何看待基因突變所造成的結(jié)果？

基因突變的本質(zhì)是基因的堿基序列發(fā)生改變，這種改變可以直接表現(xiàn)在性狀上，改變的性狀對生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無害也無益。航天育種成果展表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境（環(huán)境引起，不改變遺傳物質(zhì)）不可遺傳的變異可遺傳的變異（改變遺傳物質(zhì)）基因突變基因重組染色體變異進(jìn)行有性生殖的生物，在形成配子的過程中，要進(jìn)行染色體的復(fù)制，實質(zhì)是遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制。堿基互補(bǔ)配對原則能保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性，使親子間的遺傳信息保持一致。遺傳信息復(fù)制的過程中，會不會出錯呢？一、基因突變的實例（一）鐮狀細(xì)胞貧血（二）細(xì)胞的癌變（一）鐮狀細(xì)胞貧血1、鐮狀細(xì)胞貧血2、思考討論3、基因突變的概念4、基因突變的遺傳性5、基因突變的結(jié)果6、基因突變和性狀的關(guān)系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?？捎霉鈱W(xué)顯微鏡檢測是否患病。這種病因是，在組成血紅蛋白分子的肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換。鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：1、圖5-2中氨基酸發(fā)生了什么變化？圖中谷氨酸發(fā)生了改變，變成了纈氨酸。鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：2、研究發(fā)現(xiàn)，這個氨基酸的變化是編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發(fā)生改變所引起的。右圖是鐮狀細(xì)胞貧血病因的圖解，請你完成圖解。想一想這種疾病能否遺傳？怎樣遺傳？UA氨基酸蛋白質(zhì)GATGCC谷氨酸纈氨酸CCTAGGGGDNAmRNA堿基替換蛋白質(zhì)改變GG這種疾病能夠遺傳，是親代通過生殖過程把基因傳給子代的。鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：3、如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會改變？所對應(yīng)的性狀呢？如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列也會發(fā)生改變，所對應(yīng)的性狀肯定會改變。鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：4、鐮狀細(xì)胞貧血形成的直接原因和根本原因分別是什么？直接原因：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變（谷氨酸變成了纈氨酸）。根本原因：編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發(fā)生改變。3、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,叫作基因突變。4、基因突變的遺傳性基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，則可以遵循遺傳規(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。5、基因突變的結(jié)果基因突變產(chǎn)生新的等位基因，產(chǎn)生新的相對性狀。6、基因突變和性狀的關(guān)系基因突變不一定會引起生物性狀改變?；蛲蛔兛赡馨l(fā)生在非編碼區(qū)或內(nèi)含子區(qū)域上。密碼子具有簡并性?；蛲蛔?yōu)殡[性突變，如AA→Aa，不會導(dǎo)致性狀的改變。（二）細(xì)胞的癌變1、思考討論2、原癌基因和抑癌基因3、細(xì)胞癌變的原因4、癌細(xì)胞的特征鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：1、從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？從基因角度分析，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是相關(guān)基因（包括抑癌基因I、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ）發(fā)生了突變。結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請觀察并回答問題。鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：2、健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因。結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請觀察并回答問題。鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因討論：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？根據(jù)圖示可以推測，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，所具有的特點是呈球形、增殖快、容易發(fā)生轉(zhuǎn)移等。結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請觀察并回答問題。2、原癌基因和抑癌基因原癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必需的，該基因一旦發(fā)生突變或過量表達(dá)會導(dǎo)致相應(yīng)蛋白活性過強(qiáng)，從而引起細(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，該基因一旦發(fā)生突變會導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性，也可能引起細(xì)胞癌變。3、細(xì)胞癌變的原因原癌基因和抑癌基因突變，不是一個基因發(fā)生突變，多個基因同時突變才能癌變。4、癌細(xì)胞的特征①能夠無限增殖；②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化；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，等等。與社會的聯(lián)系在癌癥發(fā)生的早期，患者往往不表現(xiàn)出任何癥狀，因而難以及時發(fā)現(xiàn)；而對于癌癥晚期的患者，目前還缺少有效的治療手段，因此，要避免癌癥的發(fā)生。致癌因子是導(dǎo)致癌癥的重要因素。在日常生活中應(yīng)遠(yuǎn)離致癌因子，選擇健康的生活方式。致癌因子原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變細(xì)胞癌變引起積累二、基因突變的原因1、基因突變的原因2、基因突變的特點1、基因突變的原因外因物理因素紫外線，X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA?；瘜W(xué)因素亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基。生物因素某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞DNA。1、基因突變的原因內(nèi)因DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤等原因?qū)е伦园l(fā)突變。2、基因突變的特點①普遍性自然界中誘發(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低頻率性在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計，在高等生物中，105~108個生殖細(xì)胞中，才會有1個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變?；蛲蛔円装l(fā)生的時期：一般是細(xì)胞分裂前的間期，DNA復(fù)制過程中。2、基因突變的特點③隨機(jī)性基因突變可以發(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)不同的DNA分子上，以及同一個DNA分子的不同部位。④不定向性一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。三、基因突變的意義1、基因突變的利與弊2、基因突變的意義1、基因突變的利與弊對生物體來說，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，而對生物體有害。但有些基因突變對生物體是有利的，如植物的抗病性突變、耐旱性突變，微生物的抗藥性突變等。還有些基因突變既無害也無益，是中性的。例如，有的基因突變不會導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)，就屬于中性突變。2、基因突變的意義基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑。對生物界的種族繁衍和進(jìn)化來說，產(chǎn)生了新基因的生物有可能更好地適應(yīng)環(huán)境的變化，開辟新的生存空間，從而出現(xiàn)新的生物類型。因此，基因突變是生物變異的根本來源，為生物的進(jìn)化提供了豐富的原材料。四、基因重組1、概念2、類型3、意義1、概念在生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。2、類型①非同源染色體上的非等位基因自由組合（減Ⅰ后期）②同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體的互換而發(fā)生互換（減Ⅰ前期），導(dǎo)致姐妹染色單體上的非等位基因重組。3、意義有性生殖過程中的基因重組使產(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，其中一些子代可能會含有適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合，因此有利于物種在一個無法預(yù)測將會發(fā)生什么變化的環(huán)境中生存?；蛑亟M也是生物變異的來源之一，是進(jìn)化的原材料，對生物的進(jìn)化具有重要意義?；蛑亟M只能產(chǎn)生新的基因型和新的性狀組合，不能產(chǎn)生新基因和新性狀。分析相關(guān)性某研究團(tuán)隊調(diào)查了4家醫(yī)院2006-2013年確診的肺癌患者1303人，其中吸煙的有823人，占患者總數(shù)的63.16%；同時，它們調(diào)查健康人作為對照，在1303名健康人中，吸煙的有509人，占39.06%?；谠撜{(diào)查結(jié)果，甲乙兩人得出了不同的結(jié)論。甲認(rèn)為吸煙與肺癌患病率之間存在因果關(guān)系，吸煙會使肺癌患病率升高。乙認(rèn)為上述調(diào)查不足以說明吸煙與肺癌患病率之間有因果關(guān)系，只能說明二者之間具有較高的相關(guān)性。乙在同甲辯論時說：“吸煙的人平時都攜帶打火機(jī)，你能說明打火機(jī)與患肺癌之間有因果關(guān)系嗎？”討論:1、你認(rèn)為能否從該調(diào)查中得出吸煙會導(dǎo)致肺癌患病率升高的結(jié)論？如果能，對不吸煙人群中仍有少數(shù)人患肺癌如何解釋？如果不能，對吸煙與肺癌患病率的高相關(guān)性該如何解釋？在“確診的肺癌患者1303人，其中吸煙的有823人，占患者總數(shù)的63.16%”，這說明吸煙和肺癌患病率之間存在很高的相關(guān)性