5.1基因突變和基因重組課件-2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

高中生物必修二第五章第一節(jié)基因突變與基因重組本節(jié)目標(biāo)基因突變的概念、原因、意義細(xì)胞癌變?cè)蚣疤攸c(diǎn)基因重組CONTENT我國(guó)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(guó)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。情境導(dǎo)入討論：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。變異變異是指親、子代間或子代之間存在性狀差異的現(xiàn)象。可遺傳的變異不可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變變異1910年赫里克醫(yī)生接診了一位黑人貧血病患者。所有治療貧血病的藥物對(duì)他無效。鏡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)其紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之鐮刀型細(xì)胞貧血癥。鐮狀細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。這種病的病因是什么呢？探究任務(wù)一探究任務(wù)一鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因分析蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸正常蘇氨酸脯氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸異常直接原因發(fā)生了氨基酸的替換（血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)改變）根本原因是什么？探究任務(wù)一DNA

mRNA

氨基酸→蛋白質(zhì)→紅細(xì)胞→臨床表現(xiàn)轉(zhuǎn)錄翻譯TAAU根本原因DNA堿基發(fā)生了替換基因突變概念：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?；駻基因B非基因片段思考：發(fā)生在非基因片段的堿基替換、增添、缺失屬于基因突變嗎？不屬于TACAGTCGTTTCDNAmRNAAUGUCAGCAAAG蛋白質(zhì)甲硫氨酸絲氨酸丙氨酸賴氨酸若發(fā)生堿基的替換會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.改變一個(gè)氨基酸3.提前終止翻譯2.不發(fā)生改變（密碼子的簡(jiǎn)并性）CG脯氨酸GC絲氨酸UA終止探究任務(wù)二TACAGDNAmRNAAUGUCTACGTTTCGCAAAG蛋白質(zhì)甲硫氨酸絲氨酸丙氨酸賴氨酸若發(fā)生堿基的增添會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.氨基酸序列依次改變GC絲氨酸絲氨酸天冬氨酸探究任務(wù)二TACAGDNAmRNAAUGUCTACGTGCATTCAAG蛋白質(zhì)甲硫氨酸絲氨酸丙氨酸賴氨酸若發(fā)生堿基的增添會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.氨基酸序列依次改變2.提前終止翻譯AU終止探究任務(wù)二TACDNAmRNAAUGCGTGCA蛋白質(zhì)甲硫氨酸AGUCTA絲氨酸丙氨酸TTCAAG賴氨酸若發(fā)生堿基的增添會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.氨基酸序列依次改變3.增添一或多個(gè)氨基酸2.提前終止翻譯AGUCTA絲氨酸探究任務(wù)二TACDNAmRNAAUG蛋白質(zhì)甲硫氨酸AGUCTA絲氨酸丙氨酸CGTGCATTCAAG賴氨酸若發(fā)生堿基的缺失會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.氨基酸序列依次改變絲氨酸谷氨酰胺探究任務(wù)二TACDNAmRNAAUG蛋白質(zhì)甲硫氨酸AUGC絲氨酸丙氨酸CGTGCATATTCAAG賴氨酸若發(fā)生堿基的增添會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.氨基酸序列依次改變2.提前終止翻譯終止探究任務(wù)二TACDNAmRNAAUG蛋白質(zhì)甲硫氨酸AGUCTA絲氨酸CGTGCA丙氨酸TTCAAG賴氨酸若發(fā)生堿基的增添會(huì)導(dǎo)致什么情況？1.氨基酸序列依次改變3.減少一或多個(gè)氨基酸2.提前終止翻譯探究任務(wù)二基因突變特點(diǎn)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(huì)自發(fā)產(chǎn)生，因此，基因突變?cè)谏锝缡瞧毡榇嬖诘?。在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計(jì)，在高等生物中，105~108個(gè)生殖細(xì)胞中，才會(huì)有1個(gè)生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變。2.低頻率性3.隨機(jī)性基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期;可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上，以及同一個(gè)DNA分子的不同部位。4.不定向性一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。1.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么?2.原癌基因、抑癌基因分別有什么作用？3.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎?探究任務(wù)三任務(wù)探究三表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長(zhǎng)和增殖所必需的原癌基因抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡突變細(xì)胞癌變2.原癌基因、抑癌基因的作用3.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎?健康人細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因癌細(xì)胞有什么特點(diǎn)？任務(wù)探究三癌細(xì)胞的特點(diǎn)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)移正常的成纖維細(xì)胞癌變后的成纖維細(xì)胞(球形)基因突變?cè)蛉缒承┎《镜倪z傳物質(zhì)等物理因素如紫外線、X射線等化學(xué)因素如亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素【資料1】二戰(zhàn)時(shí)，美國(guó)在日本的廣島、長(zhǎng)崎投下兩顆原子彈，導(dǎo)致以后大量畸形胎兒出生，畸形生物出現(xiàn)?！举Y料2】蘇丹紅的致癌原理：蘇丹紅進(jìn)入人體后，在過氧化物酶的作用下形成苯和萘環(huán)羥基衍生物，進(jìn)一步生成自由基，自由基可以與DNA、RNA等結(jié)合，從而產(chǎn)生致癌作用。【資料3】乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝細(xì)胞的基因，使肝細(xì)胞發(fā)生變異。肝臟炎癥的不斷刺激，使肝細(xì)胞進(jìn)一步變異，肝細(xì)胞不凋亡，而且不斷地再生，就形成了腫瘤。探究任務(wù)三如某些病毒的遺傳物質(zhì)等物理因素如紫外線、X射線等化學(xué)因素如亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素目前治療癌癥的主要方法是放療和化療（對(duì)機(jī)體細(xì)胞無差別攻擊），也可以切除病灶（如肝癌早期），現(xiàn)代科技發(fā)展背景下，對(duì)癌癥治療的疫苗也正在研發(fā)。那么我們平時(shí)能夠做的是積極預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)早治療。其實(shí)，正常人的身體中也會(huì)有少量癌細(xì)胞，機(jī)體會(huì)及時(shí)對(duì)他們進(jìn)行處理，但如果癌細(xì)胞數(shù)量多，聚集于某處，則會(huì)形成癌癥?；蛲蛔儜?yīng)用利用物理因素(如紫外線、X射線等)或化學(xué)因素(如亞硝酸鹽等)處理生物，使生物發(fā)生基因突變，可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。例如：用輻射方法處理大豆，選育出含油量高的大豆品種。輻射種植收獲篩選油多黃豆誘變育種基因突變意義形成新性狀基因突變生物變異的根本來源產(chǎn)生新基因生物進(jìn)化的原始材料對(duì)生物體來說，基因突變有的是有害的，有的是有利的，還有的是中性的。(等位基因的來源）是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，生物進(jìn)化的原始材料。基因重組概念：在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。類型一：減Ⅰ后期，非同源染色體自由組合類型二：減Ⅰ前期，同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生染色體互換基因重組意義意義：基因重組產(chǎn)生新的基因型，是生物變異的來源之一，是生物多樣性的原因之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要意義。應(yīng)用：雜交育種波爾山羊(生長(zhǎng)快、體型大)黑山羊(肉質(zhì)好、廋肉率高)雜交波爾山羊(生長(zhǎng)快、體型大、肉質(zhì)好、廋肉率高)×小結(jié)1.基因突變：DNA分子中發(fā)生堿基的

，而引起的

的改變。2.癌細(xì)胞的特點(diǎn)：

、

、

。3.基因重組包括

、

。4.基因突變產(chǎn)生

，基因重組產(chǎn)生

。5.基因突變的應(yīng)用：