基因突變和基因重組 高一下學(xué)期生物人教版必修2

5.1基因突變和基因重組遺傳：生物體親代和子代之間以及子代個體之間性狀的相似性。變異：生物體親代和子代之間以及子代個體之間性狀的差異性。核心素養(yǎng)運用基因在染色體上線性排列的知識，利用結(jié)構(gòu)與功能觀，理解堿基對的增添、缺失和替換只有發(fā)生在基因內(nèi)部，才會引起基因結(jié)構(gòu)的改變，才稱為基因突變。-生命觀念--生命觀念-基于減數(shù)分裂的過程，分析非同源染色體的自由組合和同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換導(dǎo)致的基因重組，進一步造成有性生殖后代遺傳物質(zhì)組成的多樣性。-社會責(zé)任-描述細胞在某些化學(xué)物質(zhì)、射線以及病毒的作用下，基因突變概率可能提高，而某些基因突變能導(dǎo)致細胞分裂失控，甚至發(fā)生癌變。課標(biāo)要求闡述基因突變的概念、原因、特點及意義。說出細胞癌變和基因突變的關(guān)系。簡述基因重組的概念、類型及意義。-01--02--03-兩只青蛙相愛了,結(jié)婚后生了一個癩蛤蟆,

公青蛙見狀大怒說:你，你……,怎么回事?

為什么這種變異性狀不能遺傳給子代？分析：是環(huán)境因素引起的，自身的遺傳物質(zhì)沒有改變。母青蛙哭著說:他爹,認識你之前我整過容.大笑話真知識這說明生物發(fā)生什么現(xiàn)象？什么是生物變異？他爹，認識你之前我整過容導(dǎo)入新課親代與子代、子代與子代個體之間的性狀的差異性表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境生物變異（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▲注意：基因中堿基序列不發(fā)生改變，有時候也可通過表觀遺傳影響下一代。

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)濟效益。我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進行航天育種研究：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)良的品種進行培育。思考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？航天育種的產(chǎn)品導(dǎo)入新課有性生殖的生物，在形成配子的過程中，要進行染色體的復(fù)制，實質(zhì)上是遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制。堿基互補配對原則能保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性，使親子代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？設(shè)置疑問基因突變的實例一一.基因突變的實例實例1：鐮狀細胞貧血（鐮刀型細胞貧血癥）一種遺傳病。正常人的紅細胞是中央微凹的圓餅狀，而鐮狀細胞貧血患者的紅細胞卻是彎曲的鐮刀狀。紅細胞容易破裂使人患溶血性貧血嚴重時會導(dǎo)致死亡這種病的病因是什么呢？1.直接原因：

鐮狀細胞貧血（又稱鐮刀型細胞貧血癥）原因蛋白質(zhì)的氨基酸發(fā)生替換異常血紅蛋白部分氨基酸序列纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸谷氨酸賴氨酸纈氨酸正常血紅蛋白部分氨基酸序列圖中氨基酸發(fā)生了什么變化？谷氨酸纈氨酸GTCAGCCTGACCTCTAGGAGGAAG正常堿基序列片段（mRNA）纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸GTCAGCCTGACCTCTUGGAGGAAG異常堿基序列片段（mRNA）纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸血紅蛋白分子的部分氨基酸序列及對應(yīng)的mRNA的堿基序列結(jié)合基因表達的過程進行分析鐮狀細胞貧血根本原因？

鐮狀細胞貧血（又稱鐮刀型細胞貧血癥）原因正常異常正常的血紅蛋白谷氨酸纈氨酸b正常mRNAA異常血紅蛋白異常血紅蛋白基因轉(zhuǎn)錄AT異常mRNA翻譯U正常血紅蛋白基因a模板鏈基因中堿基的替換2.根本原因：

鐮狀細胞貧血（又稱鐮刀型細胞貧血癥）原因c

鐮狀細胞貧血（又稱鐮刀型細胞貧血癥）原因DNA氨基酸血紅蛋白紅細胞谷氨酸纈氨酸正常異常mRNA總結(jié)：鐮狀細胞貧血癥的發(fā)病原因根本原因：直接原因：DNA（基因）中堿基發(fā)生替換蛋白質(zhì)中氨基酸發(fā)生替換思考CCTGTGGTCGGACACCAG替換CCTGACGGTCGGACTGCCAG增添CCTGAGGTCGGACTCCAGDNA

片段缺失CCTGGGTCGGACCCAG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？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，從而蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，對生物性狀可能造成影響?；蛲蛔兏鶕?jù)前面的學(xué)習(xí)，請總結(jié)一下基因突變的概念。概念DNA分子中發(fā)生堿基的

、

或

，而引起的基因

序列的改變，叫做基因突變。替換增添缺失堿基思考：基因突變中堿基的替換增添和缺失誰的影響大？誰的影響?。炕蛲蛔兊娜N方式哪一種對生物性狀的影響最??？堿基影響范圍對氨基酸序列的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變氨基酸序列增添大不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列基因突變影響基因突變堿基的增添、缺失對所對應(yīng)的蛋白質(zhì)氨基酸序列及性狀有什么影響呢？基因突變堿基的增添、缺失對所對應(yīng)的蛋白質(zhì)氨基酸序列及性狀有什么影響呢？以增添為例；插入一個堿基對后的mRNA后續(xù)氨基酸全部打亂，可能使終止密碼子提前出現(xiàn)，肽鏈縮短基因突變堿基的增添、缺失對所對應(yīng)的蛋白質(zhì)氨基酸序列及性狀有什么影響呢？以增添為例；插入三個堿基對后的mRNA插入一個氨基酸，后續(xù)氨基酸順序不變，肽鏈變長基因突變的三種方式哪一種對生物性狀的影響最?。繅A基影響范圍對氨基酸序列的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變氨基酸序列增添大不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列基因突變影響基因突變基因突變一定會導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)改變，但蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、性狀不一定改變。堿基替換AU

U

CGC異亮氨酸精氨酸AT

T

CGC

TA

A

GCG基因突變DNAmRNAAU

C

CGC異亮氨酸精氨酸AT

C

CGC

TA

G

GCG正常堿基缺失ACCGC.蘇氨酸丙氨酸A

C

CGC…T

G

GCG…基因突變DNAmRNAAU

C

CGC異亮氨酸精氨酸AT

C

CGC

TA

G

GCG正?；蛲蛔兯伎饥倜艽a子的簡并性。②發(fā)生隱性突變：（AA→Aa）③發(fā)生在基因的非編碼區(qū)1.基因突變，但未改變生物性狀的原因有哪些？基因突變思考2.基因突變主要發(fā)生在哪個時期？基因突變一般只影響當(dāng)代，不能遺傳。但是有些植物可通過無性繁殖傳遞。①

發(fā)生在體細胞進行有絲分裂的間期②發(fā)生在減數(shù)第一次分裂間期遵循遺傳規(guī)律隨配子傳遞給后代。主要發(fā)生在DNA復(fù)制時期。（細胞分裂前的間期）3.基因突變一定遺傳給后代嗎？細胞的癌變1.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？2.健康人的細胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？3.根據(jù)圖示推測，癌細胞與正常細胞相比，具有哪些明顯的特點？原癌基因和抑癌基因突變。存在。癌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。細胞的癌變癌細胞的特征癌細胞的掃描電鏡照片③細胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細胞之間的黏著性顯著降低，容易在機體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。①在適宜條件下，能夠無限增殖。②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。細胞的癌變?nèi)撕蛣游锛毎械腄NA上本來就存在與癌變相關(guān)的基因：原癌基因抑癌基因+表達的蛋白質(zhì)是細胞正常的生長和增殖所必需的。表達的蛋白質(zhì)能抑制細胞的生長和增殖，或者促進細胞凋亡。一旦突變而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性，也可能引起細胞癌變。一旦突變或過量表達而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強，就可能引起細胞癌變?；蛲蛔兊脑蚨蛲蛔兊脑蛴懻撻喿x教材P83，討論基因突變的原因和特點有哪些。自發(fā)突變自然條件下DNA復(fù)制偶爾出錯、DNA的堿基組成發(fā)生改變提高突變頻率生物因素：某些病毒的遺傳物質(zhì)化學(xué)因素：亞硝酸鹽酸、堿基類似物等物理因素：紫外線、X射線等注意：基因突變不只發(fā)生在間期?；蛲蛔兊脑蛘T發(fā)突變(外因)(內(nèi)因)基因突變的特點普遍性基因突變在生物界是普遍存在的?；蛲蛔兛梢园l(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期、細胞內(nèi)不同的DNA分子上、同一個DNA分子的不同部位?；蛲蛔兙哂胁欢ㄏ蛐?，表現(xiàn)為一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因?；蛲蛔兊念l率是很低的。隨機性不定向性低頻性多害少利性多數(shù)突變對生物體有害基因突變是有害、有利還是中性與誰有關(guān)？生存的環(huán)境意義基因突變的意義生物變異的根本來源生物進化的原始材料產(chǎn)生新基因形成新性狀基因突變1.新基因產(chǎn)生的途徑。2.生物變異的根本原因。3.生物進化的原始材料?；蛲蛔儗π誀畹挠绊懟蛲蛔兓驂A基序列一定改變

一定產(chǎn)生新的基因一定不一定生物的表現(xiàn)型不一定發(fā)生改變由于密碼子具有簡并性，基因突變前后，對應(yīng)的密碼子可能編碼同一種氨基酸。顯性純合子中發(fā)生一個基因的隱性突變。（AA→Aa）突變可能發(fā)生在沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段上。原因①②③UUA亮氨酸UUG突變密碼子亮氨酸原始密碼子基因重組三從1964年起，袁隆平就開始研究雜交水稻，到1975年，他研究出來的新品種就已經(jīng)在全國推廣，并取得了非同凡響的成果。此后十年內(nèi)中國雜交水稻累計增產(chǎn)超億噸，每年增產(chǎn)的大米可以多養(yǎng)活6000萬人。雜交水稻之父·袁隆平你知道培育雜交水稻的原理嗎？思考基因重組在生物進行

的過程中，控制不同性狀的基因的

。概念有性生殖重新組合貓由于基因重組而產(chǎn)生的毛色變異會有哪些變化的表現(xiàn)？基因重組有哪些類型？發(fā)生在什么時候？基因重組自由組合型類型一非同源染色體上的非等位基因的自由組合。減數(shù)第一次分裂后期AaBbAabB交叉互換型類型二同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部互換。減數(shù)第一次分裂前期（四分體時期）基因重組意義基因重組是生物變異的來源之一，是生物多樣性的來源之一，對生物進化也具有重要的意義?；蛑亟M能否產(chǎn)生新的基因？基因重組是原有基因的重新組合，只產(chǎn)生新的基因型和重組性狀，不能產(chǎn)生新基因與新性狀。思考總結(jié)基因突變與基因重組基因突變基因重組結(jié)果類型時間意義普遍性產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因型堿基的替換、增添、缺失基因的交叉互換基因的自由組合細胞分裂間期(主要)MⅠ前期、MⅠ后期變異的根本來源進化的原始材料生物變異的來源之一，形成生物多樣性的原因普遍但低頻率有性生殖中普遍1．我國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，增強了粳稻對低溫的耐受性。與粳稻相比，秈稻的bZIP73基因中有1個脫氧核苷酸不同，從而導(dǎo)致兩種水稻的相應(yīng)蛋白質(zhì)存在1個氨基酸的差異。判斷下列表述是否正確。（1）bZIP73基因的1個核苷酸的差異是由基因突變導(dǎo)致的。（）（2）bZIP73蛋白質(zhì)的1個氨基酸的差異是由基因重組導(dǎo)致的。（）（3）基因的堿基序列改變，一定會導(dǎo)致表達的蛋白質(zhì)失去活性。（）X√課堂練習(xí)X2．對基因突變的敘述，錯誤的是()A．基因突變在生物界