資源簡介

(共33張PPT)
5.1
基因突變和基因重組
人教版(2019)必修2 遺傳與進(jìn)化/第5章/第1節(jié)
1.通過分析材料，逐步構(gòu)建基因突變和基因重組的概念，在相關(guān)科學(xué)事實(shí)資料分析論證過程中發(fā)展演繹與推理的科學(xué)思維。
2.在理解由基因突變、基因重組等引起的變異可以遺傳的基礎(chǔ)上，逐步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)等生命觀念，闡釋遺傳遺傳信息的改變在生物變異中的意義。
3.通過學(xué)習(xí)基因突變和基因重組與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，認(rèn)同科學(xué)、健康、文明的生活方式，并解釋其原理。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入：太空育種
太空育種（航天育種）
我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)行太空育種研究：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。
太空育種的生物學(xué)原理是什么？
基因突變
一、基因突變的實(shí)例
材料：1904年，一位美國醫(yī)生發(fā)現(xiàn)一名病情特別嚴(yán)重的貧血患者。經(jīng)檢查，與一般貧血患者不同，該患者的紅細(xì)胞呈鐮刀狀，而正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀，這種病后來被稱為鐮狀細(xì)胞貧血。缺氧不嚴(yán)重時(shí)，患者的紅細(xì)胞為鐮狀；缺氧嚴(yán)重時(shí)，紅細(xì)胞破裂，造成嚴(yán)重貧血，甚至喪失生命。
正常紅細(xì)胞
鐮刀型紅細(xì)胞
一、基因突變的實(shí)例
觀察并比較課本81頁圖5-2正常人和患者的氨基酸序列圖有何不同？
正常：- -谷氨酸-賴氨酸-
患病：- -谷氨酸-賴氨酸-
谷氨酸
纈氨酸
根據(jù)基因表達(dá)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，蛋白質(zhì)的合成需要幾個(gè)階段？每個(gè)階段的模板分別是什么？
轉(zhuǎn)錄和翻譯，轉(zhuǎn)錄的模板是DNA的一條鏈，翻譯的模板是mRNA
一、基因突變的實(shí)例
研究發(fā)現(xiàn)，患者血紅蛋白的這個(gè)氨基酸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，請完成圖解。想一想這種疾病是因?yàn)榛蛑械膲A基發(fā)生何種變化引起？這種病能否遺傳？怎樣遺傳？
G
A
G
G
G
C
T
C
C
C
G
A
G
C
C
谷氨酸
纈氨酸
T
A
U
正常
異常
DNA
mRNA
氨基酸
蛋白質(zhì)
堿基對的替換
能
減數(shù)分裂產(chǎn)生有性生殖細(xì)胞后，致病基因通過受精作用遺傳給下一代。
一、基因突變的實(shí)例
如果基因中發(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？
氨基酸序列會改變，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變，從而性狀改變。
替換
增添
缺失
一、基因突變的實(shí)例
比較：以上三種形式的基因突變，對蛋白質(zhì)的影響如何呢？
堿基對 影響范圍 對氨基酸序列的影響
替換
增添
缺失
小
只改變1個(gè)氨基酸或不改變
大
不影響插入位置前的序列，影響插入位置后的序列
大
不影響缺失位置前的序列，影響缺失位置后的序列
一、基因突變的實(shí)例
基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀的改變
主要原因：
U U A
原密碼子
U U G
突變密碼子
亮氨酸
亮氨酸
①突變可能發(fā)生在沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段上。
基因突變一定會導(dǎo)致生物性狀改變嗎？
③基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AA→Aa，不會導(dǎo)致性狀的改變。
②基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。
及時(shí)鞏固
1.關(guān)于基因突變是否可以遺傳，有下列說法，其中不正確的是（ ）A．若發(fā)生在配子形成過程中，可以通過有性生殖遺傳給后代B．若發(fā)生在體細(xì)胞中，一定不能遺傳C．若發(fā)生在人的體細(xì)胞中有可能發(fā)展為癌細(xì)胞D．人類Y染色體上的基因突變，只能傳給男性
B
2．如果一個(gè)基因的中部缺失了一個(gè)堿基對，不可能的后果是（ ）A．所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸B．翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止C．沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物D．翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化
C
總結(jié)：
概念
發(fā)生時(shí)間
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。
通常發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期
總結(jié)：基因突變
結(jié)果
遺傳特性
產(chǎn)生新的等位基因。
若發(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。
若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳。
特殊情況：植物體細(xì)胞發(fā)生基因突變，可通過無性生殖遺傳。
二、細(xì)胞的癌變
細(xì)胞的癌變
正常結(jié)腸上皮細(xì)胞
抑癌基因Ⅰ突變
原癌基因突變
抑癌基因Ⅱ突變
抑癌基因Ⅲ突變
癌
癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移
癌癥是威脅人類健康最嚴(yán)重的疾病之一。
結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。我們以結(jié)腸癌（如圖）為例來探討細(xì)胞的癌變。
原癌基因
相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強(qiáng)
突變或過量表達(dá)
細(xì)胞癌變
抑癌基因
蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性
突變
細(xì)胞癌變
二、細(xì)胞的癌變
原癌基因
主要負(fù)責(zé)調(diào)解細(xì)胞周期，控制細(xì)胞生長和分裂的進(jìn)程。
抑癌基因
主要是阻止細(xì)胞不正常的增殖。
癌癥/癌變機(jī)理
一系列原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結(jié)果。
二、細(xì)胞的癌變
癌細(xì)胞
有的細(xì)胞受到致癌因子的作用，細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，變成不受機(jī)體控制的，連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。
癌細(xì)胞的特點(diǎn)
①能夠無限增殖（正常細(xì)胞只能分裂50-60次）
②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。
③表面發(fā)生變化（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，易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移）
二、細(xì)胞的癌變
致癌因子
①物理致癌因子：主要指輻射，如紫外線、X射線。
②化學(xué)致癌因子：無機(jī)化合物，如石棉、砷化物、鉻化物、鎘化物等；有機(jī)化合物，如聯(lián)苯胺、烯環(huán)烴、亞硝胺、黃曲霉素等。
③病毒致癌因子：致癌病毒能夠引起細(xì)胞發(fā)生癌變，主要是因?yàn)樗鼈兒胁《景┗蛞约芭c致癌有關(guān)的核酸序列。
二、細(xì)胞的癌變
癌癥的預(yù)防與治療
①預(yù)防：遠(yuǎn)離致癌因子，保持良好的心理狀態(tài)，養(yǎng)成健康的生活方式。
②診斷：病理切片的顯微觀察、CT、核磁共振以及癌基因檢測等。
③治療：手術(shù)切除、化療和放療等。
二、細(xì)胞的癌變
及時(shí)鞏固
央視一則報(bào)道稱，孕婦防輻射服不僅不能防輻射，反而能夠聚集輻射，輻射對人的危害很大，可能導(dǎo)致基因突變。下列選項(xiàng)敘述正確的是（ ）A．基因突變可能造成某個(gè)基因的缺失B．環(huán)境所引發(fā)的變異可能為可遺傳變異C．輻射能導(dǎo)致人體遺傳物質(zhì)發(fā)生定向改變D．堿基對的替換，增添和缺失都是輻射引起的
B
三、基因突變的原因
有哪些因素可以導(dǎo)致基因突變呢？
材料：1927年，美國遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個(gè)體數(shù)大大增加。
同年，又有科學(xué)家用X射線和γ射線照射玉米和大麥的種子，也得到了類似的結(jié)論。
三、基因突變的原因
1986年4月26日凌晨，位于蘇聯(lián)烏克蘭加盟共和國首府基輔以北130公里處的切爾諾貝利核電站發(fā)生猛烈爆炸，反應(yīng)堆機(jī)房的建筑遭到毀壞，同時(shí)發(fā)生了火災(zāi)，反應(yīng)堆內(nèi)的放射物質(zhì)大量外泄，周圍環(huán)境受到嚴(yán)重污染，造成了核電史上迄今為止最嚴(yán)重的事故。有研究表示，該地區(qū)許多樹木都出現(xiàn)了十分反常的形態(tài)，畸形嬰兒的出生率升高，參與清理現(xiàn)場的工人中，有很多人殘廢，還有很多人死于癌癥。
三、基因突變的原因
亞硝酸鹽是亞硝胺類化合物的前體物質(zhì)。亞硝酸鹽廣泛存在于自然界環(huán)境中，尤其是在食物中。例如蔬菜中亞硝酸鹽的平均含量大約為4毫克/千克，肉類約為3毫克/千克，蛋類約為5毫克/千克，而豆粉的平均含量可達(dá)10毫克/千克，咸菜中的平均含量也在7毫克/千克以上。在人們?nèi)粘Ｉ攀持校^大部分亞硝酸鹽在人體內(nèi)像“過客”一樣隨尿排出體外，只是在特定條件下才轉(zhuǎn)化成亞硝胺。所謂特定條件，包括酸堿度、微生物和溫度。所以，通常條件下膳食中的亞硝酸鹽不會對人體健康造成危害，只有過量攝取，體內(nèi)又缺乏維生素C的情況下，才會對人體引起危害。此外，長期食用亞硝酸鹽含量高的食品，有可能誘發(fā)癌癥。大量的動物實(shí)驗(yàn)已確認(rèn)，亞硝胺是強(qiáng)致癌物，并能通過胎盤和乳汁引發(fā)后代腫瘤。同時(shí)，亞硝胺還有致畸和致突變作用。人群中流行病學(xué)調(diào)查表明，人類某些癌癥，如胃癌、食道癌、肝癌、結(jié)腸癌和膀胱癌等可能與亞硝胺有關(guān)。由不致癌性的亞硝酸與二級胺在ph2－4的正常胃酸條件下生成亞硝酸胺。亞硝酸胺可以在人體中合成，是一種很難完全避開的致癌物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，維生素C有抑制亞硝酸胺合成的功能。與上皮細(xì)胞分化密切相關(guān)的維生素C亦有抑癌作用，因此每天多吃胡蘿卜和西紅柿是非常有益的。
總結(jié)
自發(fā)突變：自然條件下，由于DNA復(fù)制發(fā)生錯(cuò)誤而自發(fā)產(chǎn)生。
誘發(fā)突變（提高突變頻率）
①物理因素：X射線，激光等
②化學(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物等
③生物因素：病毒、某些細(xì)菌等
基因突變的產(chǎn)生原因
四、基因突變的特點(diǎn)
1、普遍性：在生物界普遍存在。無論是病毒，原核生物和真核生物都會發(fā)生基因突變。
2、隨機(jī)性：可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期；可以發(fā)生在不同的DNA分子，也可以發(fā)生在同一個(gè)DNA分子的不同部位。
3、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。
4、低頻性：在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很低（105~108→1）。
5、多害少利性：多數(shù)突變對生物體有害。
及時(shí)鞏固
下列關(guān)于基因突變特點(diǎn)的說法中，正確的是（ ）①對某種生物而言，在自然狀態(tài)下基因突變的頻率是很低的②基因突變在生物界中是普遍存在的③所有的基因突變對生物體都是有害的④基因突變是不定向的⑤基因突變只發(fā)生在某些特定的條件下A．①②③ B．③④⑤ C．①②④ D．②③⑤
C
五、基因突變的意義
基因突變對生物體的關(guān)系
①有害突變：破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。
②有利突變：比如抗病性突變、耐寒性突變、抗藥性突變等。
③中性突變：不會導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)。
基因突變的意義
①基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑。
②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。
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。
發(fā)生時(shí)期：
減數(shù)分裂時(shí)期（減Ⅰ）
貓由于基因重組而產(chǎn)生的毛色變異
六、基因重組
類型一：基因的自由組合
發(fā)生時(shí)期：減數(shù)第一次分裂后期
現(xiàn)象：非同源染色體自由組合
結(jié)果：非等位基因自由組合
六、基因重組
類型二：基因的交叉互換
發(fā)生時(shí)期：減數(shù)第一次分裂前期
現(xiàn)象：同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換
結(jié)果：等位基因之間發(fā)生交叉互換
六、基因重組
基因重組的特點(diǎn)：
①只產(chǎn)生新的基因型，并未產(chǎn)生新的基因→無新蛋白質(zhì)→無新性狀產(chǎn)生。
②發(fā)生在有性生殖的遺傳中。
③親本雜合度越高→遺傳物質(zhì)相差越大→基因重組類型越多→后代類型越多
六、基因重組
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(gè)無法預(yù)測將會發(fā)生什么變化的環(huán)境中生存。
意義：基因重組是生物變異的來源之一，是生物多樣性的原因之一，對生物的進(jìn)化具有重要意義。
六、基因重組
及時(shí)鞏固
1.下列有關(guān)基因重組的敘述中，正確的是（ ）A．基因型為Aa的個(gè)體自交，因基因重組而導(dǎo)致子代性狀分離B．基因重組是生物變異的根本來源C．同源染色體的非姐妹染色單體間的互換可能導(dǎo)致基因重組D．造成同卵雙生姐妹間性狀上差異的主要原因是基因重組
C
2.下面有關(guān)基因重組的說法中，不正確的是（ ）A．基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中B．基因重組產(chǎn)生原來沒有的新基因C．基因重組是生物變異的主要來源D．基因重組能產(chǎn)生原來沒有的新性狀
B

展開更多......

收起↑