2020-2021学年高一下学期生物人教版必修二5.1基因突变和基因重组课件（44张）

(共44张PPT)
第五章《基因突变及其他变异》
第一节
《基因突变和基因重组》
镰刀型贫血症是一种遗传病。正常人的红细胞是中凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却成弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂引起溶血性贫血，甚至造成死亡。
正常型红细胞
镰刀型红细胞
什么原因导致这种症状的产生的呢？
一、基因突变
实例：镰刀型细胞贫血症
为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢？
　　　
1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。
正常
异常
…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—…
…－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸
—…
［1］
［3］
GUA
［2］
GAA
CTT
GAA
谷氨酸
缬氨酸
正常
异常
GTA
CAT
1.镰刀型细胞贫血症病因：
TC
AG
AG
谷
正
1.直接原因：
2.根本原因：
过程［1］_______。
过程［2］_______。
过程［3］_______。
DNA复制
转录
翻译
DNA
(基因)
RNA
氨基酸
血红蛋白
谷氨酸
缬氨酸
基因中的碱基发生替换
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯┯
ＡＴＡＧＣ
ＴＡＴＣＧ
┷┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯
ＡＧＣ
ＴＣＧ
┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＣＧＣ
ＴＧＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
增添
缺失
替换
DNA分子中发生碱基对的
、
和
，而引起的
的改变。
增添
缺失
替换
基因结构
2、基因突变的概念
想一想:
1、基因突变一定能引起生物性状的改变吗?
2、碱基对的“替换”与“增添”、“缺失”，对生物
影响较小的是?
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAU
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAG
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTC
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAG
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
终止
谷氨
酰胺
正常基因
突变基因
替换情况1：
肽链的一个氨基酸排列发生改变
DNA分子中发生碱基对的替换是否一定会导致氨基酸的改变？
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAU
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAC
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTG
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAC
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
终止
组
正常基因
突变基因
替换情况2：
思考：DNA分子中发生碱基对的替换是否一定会导致氨基酸的改变？
不一定。
因为一个氨基酸可以由多个密码子决定。
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAU
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
ACG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TGC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
ACG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAT
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
正常基因
突变基因
替换情况3：
不能合成肽链
起始？
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAU
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
ATG
CCA
TAC
TAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
ATC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
UAG
GCC
CAT
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
正常基因
突变基因
替换情况4：
终止
肽链缩短
知识点3
基因突变的概念理解
1．基因结构的改变除了碱基对的替换外，还会有哪些情况呢？
碱基对的增添或缺失
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAU
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
AGC
CCA
UUA
G
起始
脯
酪
谷
丝
脯
亮
正常基因
突变基因
A
T
增添：
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
GCC
CAU
UAG
起始
脯
酪
谷
丙
组
终止
ATG
CCA
TAC
GAG
GCC
CAT
TAG
TAC
GGT
ATG
CTC
CGG
GTA
ATC
①
②
转录
AUG
CCA
UAC
GAG
CCC
AUU
AG
起始
脯
酪
谷
脯
异亮氨酸
正常基因
突变基因
缺失：
2．基因突变的方式中，对肽链结构影响最小的是哪一种？简述理由。
碱基对的替换，由于替换没有导致后面的碱基序列改变，而增添和缺失都会导致后面碱基序列的改变
1.DNA分子中碱基对的改变一定是基因突变
吗？
概念分析:
-------没有遗传效应的片段(不属于基因结构)
2.基因突变会导致基因数量的改变吗？
基因突变改变了基因的“质”，但没有改变
基因的“量”，光学显微镜下观察不到。
二、基因突变的原因和特点
2、原因
物理因素：如紫外线、X射线及其他辐射
化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等
生物因素：如病毒等
A.有丝分裂间期
B.减数第一次分裂前的间期
体细胞
生殖细胞
1、时间：间期
（主要）
想一想：基因突变一定能遗传给后代吗？
（1）外因
（诱发因素)
（2）内因：自发产生
A
A
A
a
A
a
a
a
a
A
A
a隐性突变
a
A显性突变
（4）基因突变的结果
一个基因突变后产生的是它的
。
等位基因
3、特点：
（1）
普遍性
短腿安康羊（中）
玉米白化苗
基因突变的结果：
产生新基因（等位基因）
低等生物
高等生物
判一判：病毒、细菌不会发生基因突变。
×
胚
幼苗
分化出花芽的植株
受精卵
2
基因突变是随机发生的——随机性
花芽在分化时发生基因突变
可以发生在个体发育的
；
可以发生在细胞内
上；
可以发生在DNA分子的
。
任何时期
任何DNA分子
任何部位
如老鼠灰毛基因A+突变
AY
(黄毛)
a
(黑毛)
灰老鼠
黑老鼠
黄老鼠
3
基因突变的不定向性
【突变的方向与环境也没有明确因果关系】
基
因
突变率
大肠杆菌组氨酸缺陷型基因
2×10－６
果蝇的白眼基因
4×10－5
果蝇的褐眼基因
3×10－5
玉米的皱缩基因
1×10－６
小鼠的白化基因
1×10－5
人类色盲基因
3×10－5
小资料
4
突变率低——低频性
自然状态下，基因突变的频率是很低的。
白化苗
5
大多数突变是有害的——多害少利性
白化病
为什么呢？
任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们
与环境取得了高度的协调。
基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？
有害的基因突变
畸形的雏鸭
人类的多指
人类的并指
镰刀型红细胞
高产大豆　　　　
　　高产青霉菌株
有利的基因突变
有利的基因突变
白化苗
（5）多害少利性
白化病
判一判：
1、基因突变要么是有利突变,要么是有害突变
2、害虫抗药性增强是有害突变
×
有些基因突变既无利也无害
×
（6）.基因突变的意义
△新基因产生的途径。
△生物变异的根本来源。
△为生物进化提供原始材料。
（选择填空）某生物发生了基因突变后,
遗传信息
；
基因结构
；　　
基因数量
；
性状
.
(一定不变;一定改变;
可能改变)
一定改变
一定改变
可能改变
一定不变
1、诱发突变与自然突变相比，正确的是　　　
A．都是有利的
B．都是定向的
C．都是隐性突变
D．诱发突变率高
D
当堂检测
2．有关基因突变的叙述，正确的是(
)
A．不同基因突变的频率是相同的
B．基因突变的方向是由环境决定的
C．一个基因可以向多个方向突变
D．细胞分裂的中期不发生基因突变
C
（1）减数第一次分裂后期
非同源染色体上的非等位基因自由组合
A
a
b
B
A
a
B
b
Ab和aB
AB和ab
（2）基因重组发生时期
A
a
A
a
B
b
A
a
b
B
A
a
B
b
②
减数第一次分裂前期（四分体时期）
同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换
③
转基因技术
注意：基因重组至少是两对基因或两对性状
（1）自由组合型
非同源染色体上的非等位基因的组合。
（2）交叉互换型
同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换。
结果:不产生新基因，可形成新的
。
（3）基因重组的结果
基因型
(3)两个亲本的遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多。
（4）.基因重组的特点
(1)
变异概率高，几乎100%。
(2)只有通过有性生殖过程才能实现。
是生物变异的来源之一
是生物多样性的来源之一
(产生新的基因型)
对生物的进化具有重要的意义。
（5）.基因重组的意义
比较项目
基因突变
基因重组
本质
结果
类型
时期
意义
发生频率
碱基对的增添、缺失或替换引起的基因结构的改变
控制不同性状的基因的重新组合，不产生新基因
主要发生在分裂间期
减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期
自然突变、诱发突变
产生新基因
产生新的基因型
生物变异的根本来源，生物进化的原始材料
生物变异的来源之一
突变频率低，但在生物界普遍存在
有性生殖中非常普遍
基因突变和基因重组
自由组合型、交叉互换型
基因突变
生物的变异
不遗传的变异
可遗传的变异
基因重组
染色体变异
生物体内遗传物质没有改变
生殖细胞内遗传物质的改变
生物变异的类型
根据细胞分裂图来确定变异的类型
A、B图分析：
[知识拓展]
(1)病毒的可遗传变异的来源——
。
(2)原核生物可遗传变异的来源——
。
(3)真核生物可遗传变异的来源：
①进行无性生殖时——
②进行有性生殖时——
基因突变
基因突变
基因突变和染色体变异
基因突变、基因重组和染色体变异
小结：基因突变与基因重组的比较
特点
实质
意义
原因
时间
定义
基因重组
基因突变
碱基对增添|缺失|替换引起基因结构变化
产生新基因
产生新基因型
生物变异的根本来源，为生物的进化提供原始材料
有性生殖中，控制不同性状的基因重新组合
普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性。
非常丰富
外因、内因
细胞分裂间期（主要）
减数第一次分裂前、后期
生物变异的来源之一，对生物的进化有重要意义。
非同源染色体自由组合
非姐妹染色单体交叉互换
当堂检测
1、某自花传粉植物连续几年只开红花，一次开出一朵
白花，该白花植株的后代全开白花。其变异原因是
A、基因分离
B、基因重组
C、基因突变
D、环境影响
2、进行有性生殖的动物，亲代和子代之间总存在着
多多少少的差异。形成这种差异的主要原因是
A、基因分离
B、基因重组
C、基因突变
D、环境影响
√
√
3、基因重组发生在(
)
A.有丝分裂形成子细胞的过程中
B.减数分裂形成配子的过程中
C.受精作用形成受精卵的过程中
D.分裂间期，DNA复制的过程中
B
4、基因突变（
）；基因重组（
）。
A、产生新基因，不形成新基因型
B、产生新基因，形成新基因型
C、不产生新基因，形成新基因型
D、不产生新基因，不形成新基因型
B
C
5．下列关于基因突变和基因重组的说法不正确
的是
（
）
A．等位基因的出现是基因突变的结果
B．杂合体高茎豌豆的后代发生性状分离不属于
基因重组
C．细菌不可以发生基因突变
D．非同源染色体上非等位基因的自由组合属于
基因重组
C