高中生物必修二課件10：5-1 基因突變和基因重組

基因突變和基因重組1910年，一個黑人青年到醫(yī)院看病，他的癥狀是發(fā)燒和肌肉酸痛。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時人們尚未認(rèn)識的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。后來，人們就把這種病稱為鐮刀型細(xì)胞貧血癥?；蛲蛔兊膶嵗?.什么是鐮刀型貧血病？2.鐮刀型貧血癥的病因是什么？（哪個氨基酸發(fā)生了改變？查閱密碼子表，完成圖解。）3.這種遺傳信息的改變有可能發(fā)生在哪些時候？可能對生物體產(chǎn)生什么影響？4.鐮刀型貧血癥能否遺傳？怎樣遺傳？閱讀教材：P80～81，思考閱讀思考CATGTACAAGTT突變DNA氨基酸谷氨酸RNAAGA纈氨酸AGU正常型紅細(xì)胞鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞血紅蛋白正常異常1.什么是鐮刀型細(xì)胞貧血?。靠刂蒲t蛋白的基因中的一個堿基對的改變造成了血紅蛋白的一個氨基酸的改變，從而引起了血紅蛋白結(jié)構(gòu)的改變并最終導(dǎo)致鐮刀型貧血癥的發(fā)生。實例分析——鐮刀型細(xì)胞貧血癥2.這種遺傳信息的改變有可能發(fā)生在哪些時候？可能對生物體產(chǎn)生什么影響？DNA在復(fù)制時，由于要解螺旋而使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，易受到外界各種因素的影響而出現(xiàn)差錯，DNA分子攜帶的遺傳信息將會發(fā)生變化，生物的性狀可能會發(fā)生改變。實例分析——鐮刀型細(xì)胞貧血癥能夠遺傳。突變后的DNA分子復(fù)制，通過減數(shù)分裂形成帶有突變基因的生殖細(xì)胞，并將突變基因傳遞給下一代。3.鐮刀型貧血癥能否遺傳？怎樣遺傳？實例分析——鐮刀型細(xì)胞貧血癥GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯1.如果其中三個堿基對由AAG/TTC變成AAA/TTT,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？由AAG/TTC變成AAT/TTA,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？討論分析3.如果是基因的某個位點增加一個堿基對，對氨基酸序列又將產(chǎn)生什么影響？增加2個或3個呢？

2.當(dāng)決定血紅蛋白基因中的堿基缺失1個堿基對時，翻譯成的氨基酸序列將有何變化？缺失3個堿基對時又會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？這種變化與缺失1個堿基對相比，哪種對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響較大？GCAAATGAGTGCGGTTTCGTTTACTCACGCCAAA精亮亮蘇脯GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯1.如果其中三個堿基對由AAG/TTC變成AAA/TTT,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？由AAG/TTC變成AAT/TTA,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？GCAAAAGAGTGCGGTTTCGTTT

TCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯討論分析1GCAAATGAGTGCGGTTTCGTTTACTCACGCCAAA精亮亮蘇脯GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯1.如果其中三個堿基對由AAG/TTC變成AAA/TTT,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？由AAG/TTC變成AAT/TTA,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？GCAAAAGAGTGCGGTTTCGTTT

TCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯討論分析1GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯2.當(dāng)決定血紅蛋白基因中的堿基缺失1個堿基對時，翻譯成的氨基酸序列將有何變化？缺失3個堿基對時又會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？這種變化與缺失1個堿基對相比，哪種對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響較大？GCAAGGAGTGCGGTTTCGTTCCTCACGCCAAA精絲絲精谷氨酰胺GCAGAGTGCGGTTTCGTCTCACGCCAAA精亮蘇脯討論分析2GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯3.如果是基因的某個位點增加一個堿基對，對氨基酸序列又將產(chǎn)生什么影響？增加2個或3個呢？GCAAAGTGAGTGCGGTTTCGTTTCACTCACGCCAAA精苯丙蘇組丙賴GCAAAGTTGAGTGCGGTTTCGTTTCAACTCACGCCAAA精苯丙天冬

絲精谷氨精苯丙亮蘇脯GCAAAGTTTGAGTGCGGTTTCGTTTCAAACTCACGCCAAA討論分析3GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯3.如果是基因的某個位點增加一個堿基對，對氨基酸序列又將產(chǎn)生什么影響？增加2個或3個呢？GCAAAGTGAGTGCGGTTTCGTTTCACTCACGCCAAA精苯丙蘇組丙賴GCAAAGTTGAGTGCGGTTTCGTTTCAACTCACGCCAAA精苯丙天冬

絲精谷氨精苯丙亮蘇脯GCAAAGTTTGAGTGCGGTTTCGTTTCAAACTCACGCCAAA討論分析3①若堿基發(fā)生改變時，編碼的氨基酸沒有變化，原因是一個氨基酸可以由多個密碼子來共同決定。②若編碼蛋白質(zhì)的DNA的堿基序列中的堿基缺失也會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變；缺失1個堿基比缺失3個堿基的影響大。③若編碼蛋白質(zhì)的DNA中的堿基增添了，也會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變。結(jié)論基因突變的概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。一、基因突變基因突變的概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。一、基因突變引起基因突變的因素有哪些？物理因素：X射線、激光、紫外線化學(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物、吖啶類染料生物因素：病毒和某些細(xì)菌DNA的自我復(fù)制錯誤引起突變的產(chǎn)生。外部因素內(nèi)部因素：問題思考1.基因突變有什么特點？2.舉出生活中的基因突變的實例？3.基因突變大多有害，能否為生物進化提供原材料？閱讀教材P82：基因突變的特點、意義閱讀思考⑴基因突變在生物界中是普遍存在的。⑵基因突變是隨機發(fā)生的、不定向的。⑶在自然的狀態(tài)下，對一種生物來說，基因突變的頻率是很低的。（但是由于環(huán)境的惡化，基因突變的頻率越來越高）1.基因突變的特點歸納小結(jié)⑴基因突變在生物界中是普遍存在的。⑵基因突變是隨機發(fā)生的、不定向的。⑶在自然的狀態(tài)下，對一種生物來說，基因突變的頻率是很低的。（但是由于環(huán)境的惡化，基因突變的頻率越來越高）1.基因突變的特點歸納小結(jié)由于基因突變產(chǎn)生的新性狀是生物從未有過的性狀，因此它是：產(chǎn)生新基因的途徑；生物變異的根本來源；為生物進化提供了原始的材料。歸納小結(jié)2.基因突變的意義1.基因重組的概念？2.基因重組發(fā)生在什么時候？3.基因重組有什么意義？閱讀教材P83，思考：在生物體進行有性生殖的過程中,控制不同性狀的基因的重新組合。非同源染色體上的非等位基因自由組合（減Ⅰ后期）；同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉交換（四分體時期）。二、基因重組1.人的體細(xì)胞中有23對染色體，請你計算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的精子，一位母親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的卵細(xì)胞?3.你能從基因重組的角度解釋人群中個體性狀的多種多樣嗎?（提示：可以從染色體上基因的多樣性、減數(shù)分裂過程中配子形成的過程以及基因重組等角度思考。）2.即使不考慮基因突變，如果要保證子女中有兩個所有基因完全相同的個體，子女的數(shù)量至少應(yīng)是多少？223種精子；223種卵細(xì)胞需要有246+1個個體思考討論由于減數(shù)分裂形成的配子中染色體組成具有多樣性，導(dǎo)致不同配子遺傳物質(zhì)的差異，加上受精過程中卵細(xì)胞和精子的結(jié)合的隨機性，同一雙親的后代必然呈現(xiàn)多樣性。從基因重組的角度解釋人群中個體性狀的多種多樣：對性狀多樣性的解釋基因重組是通過有性生殖過程來實現(xiàn)的，如果兩個親本的雜合性越高、遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類型就越多，后代產(chǎn)生的變異就越多。因而基因重組為生物的變異提供了極其豐富的來源，是形成生物多樣性的重要原因之一，對生物進化具有十分重要的意義?；蛑亟M的意義2009年10月，日本研發(fā)出轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰?？茖W(xué)家從藍(lán)三葉草中提取藍(lán)色素基因，用基因重組技術(shù)改變玫瑰花遺傳因子排列，成功地讓翠雀花素單獨顯色，培植出藍(lán)玫瑰。這株玫瑰的花瓣中所含的色素為藍(lán)色，純度接近100%。這種藍(lán)玫瑰的基因還可以傳給下一代。日本公司利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出真正藍(lán)玫瑰實踐運用基因突變基因重組本質(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化產(chǎn)生新基因（堿基替換/增添/缺失）并不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀發(fā)生組合發(fā)生時間細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制過程中減數(shù)分裂第一次分裂后期（非同源染色體自由組合|交叉互換）條件外界環(huán)境條件（物理、化學(xué)、生物因素）或內(nèi)部因素有性生殖過程中減數(shù)分裂意義為生物的進化提供原始材料形成生物多樣性的重要原因之一可能性突變頻率低，但普遍存在，變異不定向有性生殖中非常普遍對比分析

1.在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的有3.5KG，引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時間長、光照強，葉球可重達(dá)7KG左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5KG。

2.太空椒（普通青椒種子遨游過太空后培育而成）與普通青椒對比，果實明顯增大，將太空椒的種子種植下去，仍然是肥大果實。想一想：1.甘藍(lán)和太空椒是否都發(fā)生了變異？2.甘藍(lán)和太空椒的遺傳物質(zhì)是否都發(fā)生了變化？3.甘藍(lán)和太空椒的變異是否都能遺傳給它們的后代？資料分析變異（表現(xiàn)型）＝基因型（遺傳物質(zhì)）＋環(huán)境條件不可遺傳改變改變可遺傳改變改變基因突變基因重組染色體變異歸納總結(jié)課堂練習(xí)1．下列關(guān)于基因突變的敘述中，正確的是()

A.基因突變發(fā)生在DNA的復(fù)制過程中

B.基因突變都是有害的，不利于生物進化

C.只有細(xì)胞核中的基因才會發(fā)生基因突變

D.同源染色體上的成對基因往往同時突變A2．下列屬于基因突變的是()

A．外祖父色盲、母親正常，孩子色盲

B．純種紅眼果蠅的后代出現(xiàn)白眼

C．雜種紅番茄的后代出現(xiàn)黃番茄

D．因肥水充足農(nóng)作物出現(xiàn)穗大粒多B課堂練習(xí)3．鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是()

A.正常血紅蛋白變成了異常血紅蛋白

B.血紅蛋白中的谷氨酸變成了纈氨酸

C.信使RNA中的GAA變成了GUA

D.DNA中的一個堿基對發(fā)生了改變D課堂練習(xí)4．基因重組發(fā)生在()

A．減數(shù)分裂形成配子的過程中

B．受精作用形成受精卵的過程中

C．有絲分裂形成子細(xì)胞的過程中

D．通過嫁接、砧木和接穗愈合的過程中課堂練習(xí)A2．下列屬于基因突變的是()

A．外祖父色盲、母親正常，孩子色盲

B．純種紅眼果蠅的后代出現(xiàn)白眼

C．雜種紅番茄的后代出現(xiàn)黃番茄

D．因肥水充足農(nóng)作物出現(xiàn)穗大粒多B課堂練習(xí)變異（表現(xiàn)型）＝基因型（遺傳物質(zhì)）＋環(huán)境條件不可遺傳改變改變可遺傳改變改變基因突變基因重組染色體變異歸納總結(jié)GCAAAGGAGTGCGGTTTCGTTTCCTCACGCCAAA精苯丙亮蘇脯1.如果其中三個堿基對由AAG/TTC變成AAA/TTT,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？由AAG/TTC變成AAT/TTA,會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？討論分析3.如果是基因的某個位點增加一個堿基對，對氨基酸序列又將產(chǎn)生什么影響？增加2個或3個呢？

2.當(dāng)決定血紅蛋白基因中的堿基缺失1個堿基對時，翻譯成的氨基酸序列將有何變化？缺失3個堿基對時又會對氨基酸序列產(chǎn)生什么樣的影響？這種變化與缺失1個堿基對相比，哪種對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響較大？2.這種遺傳信息的改變有可能發(fā)生在哪些時候？可能對生物體產(chǎn)生什么影響？DNA在復(fù)制時，由于要解螺旋而使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，易受到外界各種因素的影響而出現(xiàn)差錯，DNA分子攜帶的遺傳信息將會發(fā)生變化，生物的性狀可能會發(fā)生改變。實例分析——鐮刀型細(xì)胞貧血癥1910年，一個黑人青年到醫(yī)院看病，他的癥狀是發(fā)燒和肌肉酸痛。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時人們尚未認(rèn)識的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。后來，人們就把這種病稱為鐮刀型細(xì)胞貧血癥?；蛲蛔兊膶嵗?.什么是鐮刀型細(xì)胞貧血?。靠刂蒲t蛋白的基因中的一個堿基對的改變造成了血紅蛋白的一個氨基酸的改變，從而引起了血紅蛋白結(jié)構(gòu)的改變并最終導(dǎo)致鐮刀型貧血癥的發(fā)生。實例分析——鐮刀型細(xì)胞貧血癥GCAAAGGAGTGCGGTT