高中生物人教版（2019）必修2 -5.1基因突变和基因重组(课件共35张PPT)

(共35张PPT)
想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？这种变异性状能遗传给子代吗？为什么
分析：是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变。
甘蓝
3.5kg
7kg
拉萨
3.5kg
北京
资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。
上述变异性状的后代
为何仍然是蓝紫色花呢？
分析：遗传物质发生了改变
蓝紫色花的后代仍是蓝紫色
红花的后代变成了蓝紫色
变异类型
遗传的变异：
不可遗传的变异：
基因突变
染色体变异
基因重组
仅仅由环境不同引起，遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。
由遗传物质改变引起的变异,可传给下一代。
生物变异的类型
基因型（改变）+
不可遗传变异
可遗传变异
环 境（改变）
表现型（改变）
进一步思考：可遗传变异一定可以遗传给后代吗？
X
下面叙述的变异现象，可遗传的是（ ）　
A．由于水肥充足而造成的小麦粒大粒多性状
B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状
C．用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无籽。（生长素促进子房发育成果实）
D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花
D
5.1 基因突变和基因重组
问题探讨
三位同学在抄写英文句子“THE CAT SAT ON THE MAT”（猫坐在草席上）时，分别抄成了
“THE KAT SAT ON THE MAT”
“THE HAT SAT ON THE MAT”
“THE CAT ON THE MAT”
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？这些变化可能对生物体产生什么影响？
一、基因突变的实例
镰刀型细胞贫血症
正常人的红细胞是中间微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易发生破裂，使人患溶血性贫血，严重时甚至会导致死亡。
C T
镰刀型细胞贫血症的病因 P81思考与讨论
血红蛋白
氨基酸
谷氨酸
缬氨酸
mRNA
DNA
G A
G A
C T
G A
G A
A
T
U
A
正常
异常
直接原因：
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分子的DNA的碱基序列发生了改变。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。
血红蛋白分子的氨基酸的种类的改变
DNA分子的碱基对替换导致基因结构改变
（A—T替换为T—A）
T
A
根本原因：
碱基对除了替换，还有哪些变化可以引起基因突变？
A
T
A
G
A
C
T
A
T
C
T
G
A
T
A
T
A
G
A
C
T
A
T
C
T
G
A
A
C
A
T
G
T
T
G
T
A
C
A
T
A
A
T
A
G
A
C
T
T
A
T
C
T
G
替换
增添
缺失
T
A
DNA分子
基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的 、____、____，而引起的 的改变。
替换
增添
缺失
基因结构
(一般地，基因突变后变成其等位基因)
基因突变:
1.基因突变发生在什么时候？
2.基因突变一定能遗传吗
细胞周期中的分裂间期
A.有丝分裂间期
B.减数第一次分裂间期
DNA在进行复制时解旋成单链，易发生错误或由于某种原因断裂后进行修复时发生错误。
若发生在生殖细胞中，将遵循遗传规律传递给后代；
若发生在体细胞中，一般不遗传，但有些植物可通过无性繁殖传递。
基因突变:
3.碱基对的改变，是否一定引起生物性状的改变？为什么
①密码子简并性
②突变成的隐性基因在杂合体中不引起性状的改变，如AA→Aa
③不直接编码氨基酸的基因片段(DNA片段)发生改变
④性状表现是遗传物质和环境因素共同作用的结果
类型 影响范围 对氨基酸序列的影响
替换
增添
缺失
4.哪一种基因突变对生物性状的影响最小？
基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对生物性状的影响大小
小
大
大
改变1个氨基酸或不改变
插入位置前不影响，影响插入位置后序列
缺失位置前不影响，影响缺失位置后序列
5.基因突变的结果是什么？
a
a
a
a
A
一个基因突变后产生的是它的新的等位基因，DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，染色体上基因的数目和位置并未改变。
A→a隐性突变
a→A显性突变
A
A
A
a
A
5.基因突变的原因是什么？
物理因素：
化学因素：
生物因素：
X射线、γ射线、紫外线、激光等。
亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，秋水仙素等
包括病毒和某些细菌等。
外因
内因：
DNA分子复制偶尔发生错误，DNA碱基组成发生改变等原因自发产生。
6.基因突变的特点是什么？
①普遍性—在生物界普遍存在
常见突变性状：
玉米白化苗
人类多指
②随机性——基因突变是随机发生的
开花结果的植株
胚
幼苗
具根茎叶的植株
分化出花芽的植株
受精卵
花芽在分化时发生基因突变
（1）个体发育的任何时期；
（2）可以分裂的任何细胞中；
（3）细胞内任何一个DNA分子上；
（4）DNA分子的任何部位。
③不定向性——向不同的方向发生突变
含义:一个基因可向“不同方向”发生变异，从而产生不同的基因(如图)，这些基因之间的关系是_______________.
互为等位基因
注意：【突变的方向与环境没有明确因果关系】
经诱变处理的紫色种子产生的子代种子
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
④自然状态下，基因突变的频率很低——低频性
注意：虽然每个基因的突变率很低，但每个种群有很多个体，每个个体有很多基因，所以突变的基因总数很大。
白化苗
⑤大多数突变是有害的—多害少利性
白化病
所有生物都是长期进化过程的产物，基因突变可能破坏生物与现有环境的协调关系。
大多数突变是有害的，这是为什么呢？
①普遍性:自然界的物种中广泛存在
②随机性:可发生在任何时期，任何部位
③不定向性：1个基因可以突变成1个以上的等位基因
④低频性：自然状态下突变率低:
⑤多害少利性：(打破对环境的适应性)
基因突变的特点：
既然自然条件下基因突变率很低，而且大多数对生物体是有害的，那基因突变有什么意义呢？
7.基因突变的意义？
①产生新基因的途径
②生物进化的原始材料
③生物变异的根本来源
基因
新基因（等位基因）
基因型（改变）
表现型（改变）
引发生物变异
突变
P82：批判性思维
这种说法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但一个物种是由很多个体组成，且经漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要的意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。
8.人工诱变在育种上的应用
这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。
实例:“黑农五号”大豆
高产青霉菌株
太空椒
创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法。
人工诱变能引起基因发生定向突变吗
不能
1.实例：镰刀型细胞贫血症（直接原因和根本原因）
2.概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添、缺失而引起基因结构的改变，叫基因突变
3.原因：外部因素（物理、化学、生物因素)内部因素
4.特点：①普遍性； ②随机性； ③不定向性（基因突变的结果是产生等位基因；等位基因的产生是基因突变的结果）；④低频性； ⑤有害性
5.意义：①新基因产生的途径②生物变异的根本来源③生物进化的原始材料
基因突变不一定会引起生物性状的改变；但基因突变一定会产生新基因，一定会导致基因型的改变.
基因突变只改变基因的“质”，不改变基因的“量”
隐性突变：A a 显性突变： a A
基因突变小结
下图表示基因突变的一种情况，其中a、b是核酸链，c是肽链。下列说法正确的是(　　)
A.a→b→c表示基因的复制和转录
B.图中由于氨基酸没有改变，所以没有发生基因突变
C.图中氨基酸没有改变的原因是密码子具有简并性
D.除图示情况外，基因突变还包括染色体片段的缺失和增添
C
1.赖氨酸的密码子有如下几种：UUA、UUG、CUU、CUA、CUG，当某基因片段中的GAC突变为AAC时，这种突变的结果对该生物的影响是（ ）
A．一定是有害的 B．一定是有利的
C．有害的概率大于有利的概率 D．既无利也无害
D
2.下列有关基因突变的说法，不正确的是( )
A. 自然条件下，一种生物的突变率是很低的
B. 生物所发生的基因突变一般都是有利的
C. 基因突变在自然界的中广泛存在
D. 基因突变可产生新的基因，是生物变异的主要来源
B
3.人类能遗传给后代的基因突变常发生在( )
A.减数第一次分裂 B.四分体时期
C.减数第一次分裂的间期 D.有丝分裂间期
C
二、基因重组
在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
1.基因重组的概念：
2.基因重组类型:
非同源染色体上的非等位基因的自由组合
同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换.
在分子水平上，把一种生物的基因分离出来，再转移到另一生物体内，定向地改变生物的基因型
①基因的自由组合:
②交叉互换:
③DNA重组技术（基因工程）（了解）
细菌和病毒能自然发生存在基因重组这种变异吗？
不能
类型①自由组合型
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(以AaBb为例）
A
a
b
B
A
a
B
b
Ab和aB
AB和ab
或
A
a
A
a
B
b
A
a
b
B
A
a
B
b
类型②：交叉互换型
发生在四分体时期（MⅠ前期），同源染色体非姐妹染色单体之间交换片段。
3.基因重组的意义:
通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源，是生物多样性的重要原因之一，对生物进化有重要意义。
基因重组是原有基因的重新组合，只产生新的基因型，不产生新的基因，不产生新的性状，只是原有亲代性状的重新组合。
思考：基因重组中有无新的基因产生？有无新的基因型和表现型形成？
基因重组未改变基因的“质”和“量”
基因突变和重组引起的变异有什么区别
基因突变 基因重组
发生时期
结果
产生原因
意义
出现频率
新基因产生的途径，生物变异的根本来源, 生物进化的原始材料。
生物变异的重要来源，形成生物多样性的重要原因，对生物的进化也具有重要的意义
突变频率低，但普遍存在
出现频率高
产生了新基因，出现了新性状。
不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。
有丝分裂间期，减一间期
减数第一次分裂前期、后期
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。
DNA碱基对替换、增添、缺失
有性生殖过程中，进行减数分裂形成生殖细胞。非同源染色体上的非等位基因自由组合；同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换导致染色单体上的基因重组。
小结：
1.如图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像，其中能够体现基因重组的是(　　)
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
B
2.某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。若以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是(　　)
A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B
B.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离
C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合
D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换
D