人教版（2019）生物必修2课件：第五章第1节 基因突变和基因重组 （19张）

(共19张PPT)
　　既然遗传物质能够稳定地传给后代，后代为什么会与亲代有一定差别？你已经知道，基因的自由组合会使后代产生变异。那么，在生物繁殖过程中，基因本身会不会改变呢？染色体的整体或局部会不会增加或减少呢？
　　　　　　　　　　　　　人类自古以来就面临着遗传病的困
　　　　　　　　　　　扰。遗传病产生的原因是什么？怎样防
　　　　　　　　　　　治遗传病？人类基因组计划将帮助人们
　　　　　　　　　　　在基因水平上认识和防治各种遗传病，
　　　　　　　　　　　使人类更好地把握自己的命运。
第5章　基因突变及其他变异
§5—1　基因突变和基因重组
【问题探讨】抄写错误
　　三位同学在抄写英语句子“THE CAT SAT ON THE MAT”(猫坐在草席上)时，分别抄成了
右图中的句子。请将抄写的句子与
原句进行比较，看看意思发生了哪
些变化？
　　·阿拉伯茶坐在草席上
　　·帽子坐在草席上
　　·猫在草席上
讨论：
　　假如在DNA分子的复制过程中，发生了类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？
思考与讨论
　　　　　　　　　　　　　　镰刀型细胞贫血症是一种遗传病。正常人的红细胞是中央微
　　　　　　　　　　　　凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲的镰刀
　　　　　　　　　　　　状。这样的红细胞易破裂，导致溶血性贫血，严重时引起死亡。
　　　　　　　　　　　　　　对患者红细胞的分析研究发现，在组成血红蛋白的多肽链上
　　　　　　　　　　　　发生了氨基酸的替换：
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—……正常
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸—……异常
　　1.图中哪一个氨基酸发生了改变？
　　2.研究发现，这个氨基酸的变化是由于控制
合成血红蛋白的　DNA　的碱基序列发生了改变。右
图是镰刀型细胞贫血症病因的图解，请查阅密码
子表，完成右栏的图解。
　　3.按图解说明镰刀型细胞贫血症的病因，想
一想它能否遗传？怎样遗传？
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　　⑴实例：
缬氨酸
谷氨酸
A
U
A
T
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　　⑴实例：
　　⑵基因突变的概念：
　　　　　　　　　　　　DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。
增添
替换
缺失
┯┯┯┯┯┯
ＡＴＣＣＧＣ
ＴＡＧＧＣＧ
┷┷┷┷┷┷
┯┯┯┯┯
ＡＣＣＧＣ
ＴＧＧＣＧ
┷┷┷┷┷
┯┯┯┯┯┯
ＡＴＣＣＧＣ
ＴＡＧＧＣＧ
┷┷┷┷┷┷
┯
Ａ
Ｔ
┷
┯┯┯┯┯┯
ＡＴＣＣＧＣ
ＴＡＧＧＣＧ
┷┷┷┷┷┷
Ａ
Ｔ
┯┯┯┯┯┯
ＡＴＣＣＧＣ
ＴＡＧＧＣＧ
┷┷┷┷┷┷
学科交叉
　　镰刀型细胞贫血症病因的发现，是现代医学史上重要的事件。它从分子水平上阐明了病因，人们在此基础上建立了分子医学。
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　　⑴实例：
　　⑵基因突变的概念：
　　⑶突变基因的遗传：
　　　①基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
　　　②若发生在体细胞中，一般不能遗传。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　诱变因素可分为：
　　　①物理因素：如紫外线、X射线、其他辐射(能损伤DNA分子)。
　　　②化学因素：亚硝酸、碱基类似物等(能改变核酸的碱基)。
　　　③生物因素：某些病毒的核酸(能影响宿主细胞的DNA)。
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　　　　　　　　指由外界因素诱发的基因突变。
相关资料
　　1927年，美国遗传学家缪勒(H.J.Muller,
1890-1967)发现，用X射线照射果蝇，后代发
生突变的个体数大大增加。
　　同年，又有科学家用X射线和γ射线照射
玉米和大麦的种子，也得到类似的结果。
　　此后，人们逐渐发现，易诱发基因突变并提高突变频率的诱变因素，还有亚硝酸、碱基类似物等物质，以及某些病毒。
浙江农科院60COγ射线种植房
缪勒
　　讨论：为什么在强烈的日光下要涂抹防晒霜，做X射线透视的医务人员要穿防护衣？
　　⑴诱发突变：
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　　⑴诱发突变：
　　⑵自发突变：
　　　　　　　　　在没有外来因素的影响时，因DNA分子偶尔发生复制错误、碱基改变等自发产生的基因突变。
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　＊特点：
　　　　　　　 由于自然界诱发基因突变的因素很多，基因突变还可以自发产生，因此，基因突变在生物界是普遍存在的。
人的红绿色盲
棉花的短果枝
水稻的矮秆
牛犊的白色皮毛
果蝇的白眼
人的白化病
　　⑴普遍性：
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　＊特点：
　　⑴普遍性：
　　⑵随机性：
　　　①可发生在个体发育的任何时期；
　　　②可发生在细胞内不同的DNA分子上；
　　　③可发生在同一DNA分子的不同部位。
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　＊特点：
　　⑴普遍性：
　　⑵随机性：
　　⑶不定向性：
　　　　　　　　　表现为一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。且突变方向与环境间没有明确的因果关系。
A＋(灰色)
Aγ(黄色)
a　(黑色)
基因突变
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　＊特点：
　　⑴普遍性：
　　⑵随机性：
　　⑶不定向性：
　　⑷低频性：
　　　　　　　在自然状态下，基因突变的频率是很低的。
相关资料
　　在自然状态下，基因突变的频率是很低的。据估计，在高等生物中，大约105～108个生殖细胞中，才会有一个发生基
因突变。
　　虽然基因突变的频率
很低，但是当一个种群内
有许多个体时，就有可能
产生各种各样随机突变，
足以提供丰富的可遗传的变异：例如，在适宜条件下，生长了1～2d的大肠杆菌培养物中，约有细胞109个/mL。即使DNA复制的错误率只有10-9(每连接109个核苷酸才可能发生一个错误)，但在整个群体中，仅仅由于DNA复制的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。
　　这些变异有可能影响大肠杆菌的生存，但也有极少数可能增强大肠杆菌的生存能力，如获得对某些抗生素的抗性。
与众不同的白化绿海龟
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　＊特点：
　　⑴普遍性：
　　⑵随机性：
　　⑶不定向性：
　　⑷低频性：
　　⑸多害性：
　　　　　　　大多数基因突变对生物体是有害的。
批判性思维
　　有人认为，自然条件下基因突变的频率很低，而且大多数基因突变对生物体是有害的，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
　＊基因突变的实例：
　＊发生原因：
　＊特点：
　＊意义：
　　①基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源。
　　②是生物进化的原始材料。
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
·基因重组
　＊基因重组：
　　　　　　　　是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因(非等位基因)的重新组合。
　　⑴自由组合：在通过减数分裂形成配子时(减Ⅰ后期)，位于非同源染色
　　　　　　　　体上的非等位基因自由组合。
　　⑵交叉互换：在通过减数分裂形成配子时(减Ⅰ前期，四分体时期)，位
　　　　　　　　于同源染色体上的等位基因，有时会随非姐妹染色单体的
　　　　　　　　交换而交换，导致染色单体上的基因重组。
C
C
c
c
A
A
B
b
a
a
B
b
ABC
ABc
abC
abc
AbC
Abc
aBC
aBc
配子：
减数分裂
A
A
B
B
a
a
b
b
C
C
c
c
ABC
ABc
abC
abc
配子：
减数分裂
思考与讨论
　　1.人的体细胞中有23对染色体，请你根据自由组合定律计算，一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子，一位母亲可能产生多少种染色体组成不同的卵细胞？。
　　2.即使不考虑基因突变，如果要保证
子女中有两个所有基因完全相同的个体，
子女的数量至少应是多少？
　　3.你能从基因重组的角度解释人群中
个体性状的多样性吗？
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
·基因重组
　＊基因重组：
　＊影响：
　　　　　使子代个体具有多样性。
猫由于基因重组而产生的毛色变异
§5—1　基因突变和基因重组
·基因突变
·基因重组
　＊基因重组：
　＊影响：
　＊意义：
　　　　　也是生物变异的来源之一，对生物进化也具有重要的意义(有助于物种在一个无法预测将会发生什么变化的环境中生存)。
§5—1　基因突变和基因重组
　　【基础2】下列属于可遗传的变异的是　(　)
　　A．由于水肥充足，小麦出现穗多粒大的性状
　　B．紫外线照射使人患皮肤癌
　　C．在棕色猕猴的自然种群中出现了白色的猕猴
　　D．人由于晒太阳而使皮肤变黑
C
　　【基础1】判断下列表述是否正确。
　　⑴基因突变是广泛存在的，并且对生物自身大多是有害的　(　)
　　⑵基因突变一定能够改变生物的表现型　　　　　　　　　(　)
　　⑶基因重组可以产生新的性状　　　　　　　　　　　　　(　)
√
×
×
§5—1　基因突变和基因重组
　　【基础3】同无性生殖相比，有性生殖产生的后代具有更大的变异性，其根本原因是　(　)
　　A．基因突变频率更高
　　B．产生新的基因组合机会多
　　C．产生许多新的基因
　　D．更容易受环境影响而发生变异
B
　　【基础4】下列关于基因重组的说法，不正确的是　(　)
　　A．基因重组是生物变异的根本来源
　　B．基因重组能够产生多种基因型
　　C．基因重组发生在有性生殖是过程中
　　D．非同源染色体上的非等位基因可以发生重组
A
§5—1　基因突变和基因重组
　　【拓展1】癌细胞的特点之一是能进行无限增殖，医学上通常使用一定剂量的辐射或化学药剂对癌症病人进行放疗或化疗。请分析这种治疗方法的原理及可能产生的副作用。
　　【拓展2】具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区，请根据这一事实探讨基因突变对当地人生存的影响。