高中生物新苏教版必修二3.2 基因突变和基因重组 课件 (共37张PPT)
文档属性
| 名称 | 高中生物新苏教版必修二3.2 基因突变和基因重组 课件 (共37张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 29.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-09-18 21:21:29 | ||
图片预览
文档简介
(共37张PPT)
第2节
基因突变和基因重组
必
修
二
发展核电对于减少化石性燃料的使用、降低CO2排放量、解决人类社会的能源短缺问题等，具有深远意义，但也存在一定的安全隐患。2011年3月11日，在大地震中受损的日本福岛核电站发生严重核泄漏事故，引起全球恐慌（左图）。在日本核电站周围检测到的放射性物质包括131I和137Cs。其中， 131I如果被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。类似的核泄漏事件其实还发生过几次，核污染的辐射作用可直接造成人体损伤，并诱发基因突变。基因突变的本质是什么？对生物体会造成什么样的影响？
什么叫“生物的变异”？
生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。
红花的后代 变成了蓝紫色
遗传物质发生了改变。
蓝紫色花的 后代仍是蓝紫色
如果环境相同，上述变异性状的后代为何仍然开蓝紫色花呢？
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
有，不能。变异是由环境因素引起的 ，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。
表现型
基因型
环境
（不可遗传的变异）
诱因
（改变）
（改变）
（改变）
基因重组
染色体变异
基因突变
（遗传物质未发生改变）
（遗传物质发生改变）
（可遗传的变异）
基因突变
不可遗传的变异
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）
（遗传物质的改变）
一、生物变异的类型
航天育种技术的原理
【资料1】随着科学技术的发展，人类探索外部世界的活动由陆地延伸到海洋、拓展到太空。太空环境的特点是高洁净、高真空、微重力、多种宇宙射线等（图3-2-1)。
【资料2】 2006年9月9日15时，我国自行研制的“实践八号”航天育种卫星，由“长征二号丙”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国第一颗专门服务于农业科技、应用于航天育种的卫星。卫星上装载水稻、麦类、玉米、棉麻、油料、蔬菜、林果、花卉、微生物菌种等多种材料。
分析讨论：1.太空中什么因素可能会影响农作物种子的遗传特性？
2.基因突变与航天育种技术的应用有关系吗？
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
[资料1] 1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细胞不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。
二、基因突变的实例
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
[资料2]1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。
[资料3]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。
二、基因突变的实例
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
二、基因突变的实例
G
A
A
G
U
A
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
（2）直接原因是：蛋白质质空间结构改变
（1）镰刀型细胞贫血症根本原因是：基因突变（碱基对替换）
病因分析:
病因：镰刀型细胞贫血症是由_________引起的一种遗传病，是由于基因的_________发生了改变产生的。
基因突变
碱基序列
二、基因突变的实例
ATCCGTAGGC
缺失
（正常基因片段）
替换
增添
AACCGTTGGC
ATTCCGTAAGGC
A CCG
T GGC
1 2 3 4 5
ATCCGTAGGC
缺失
（正常基因片段）
替换
增添
AACCGTTGGC
ATTCCGTAAGGC
1 2 3 4 5
比较一下
ACCG TGGC
2. 基因突变的定义
DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。
二、基因突变的实例
1. 基因突变的外因
物理因素
化学因素
生物因素
提高突变频率
X射线、激光等
亚硝酸、碱基类似物等
病毒、某些细菌等
2. 基因突变的内因
DNA复制偶发性错误等等
三、基因突变的原因和特点
细菌 无抗药性——抗药性
棉花 正常枝——短果枝
果蝇 红眼——白眼 长翅——残翅
家鸽 羽毛白色——灰红色
人 正常色觉——色盲
正常肤色——白化病
常见突变性状：
在生物界普遍存在—普遍性
玉米白化苗
人类多指
短腿安康羊（中）
三、基因突变的原因和特点
上述资料说明基因突变有何特点？
三、基因突变的原因和特点
在果蝇的眼色遗传中，野生型红眼果蝇的红眼基因向着不同的方向发生突变，出现了许多眼色的等位基因（如下图）。
上述资料说明基因突变有何特点？
三、基因突变的原因和特点
生物 基因决定的性状 突变频率 生物 基因决定的性状 突变频率
玉米 皱粒种子 1.0×10-6 人 血友病 2.0×10-5
紫色种子 1.0×10-5 视网膜色素瘤 2.0×10-5
无色种子 1.0×10-5 软骨发育不全 5.0×10-5
下表是人和玉米部分基因突变和频率：
上述资料说明基因突变有何特点？
有害的基因突变 多
畸形的雏鸭
人类的多指
人类的并指
镰刀形红细胞
三、基因突变的原因和特点
高产青霉菌株
有利的基因突变少
高产大豆
三、基因突变的原因和特点
三、基因突变的原因和特点
基因突变具有随机性，它可能发生在生物个体发育的任何时期，也可能发生在不同细胞内或同一细胞内的不同DNA分子上，甚至可能发生在同一DNA分子的不同部位。
3. 基因突变的特点
(1)普遍性
三、基因突变的原因和特点
(2)随机性
(3)低频性
(4)不定向性
(5)少种多害性
1. 基因突变的结果
产生新的基因
2. 基因突变的意义
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
四、基因突变的结果和意义
结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。右图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。
结肠癌发生的原因
讨论1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？3.根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？
五、基因突变可导致细胞癌变
1.与细胞癌变有关的基因
原癌基因：原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，该基因一旦发生突变或过量表达会导致相应蛋白活性过强，从而引起细胞癌变。
抑癌基因：抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，该基因一旦发生突变会导致蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
癌细胞电镜照片
（放大1000倍）
五、基因突变可导致细胞癌变
2.细胞癌变的内因
原癌基因突变或过量表达；抑癌基因突变
3.细胞癌变的外因
物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子
原癌基因
相应蛋白质活性过强
突变或过量表达
细胞癌变
抑癌基因
蛋白质活性减弱或失去活性
突变
细胞癌变
主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
主要是阻止细胞不正常的增殖
五、基因突变可导致细胞癌变
五、基因突变可导致细胞癌变
4.一种细胞癌变理论
少数癌细胞的基因组DNA序列并未发生改变，但由于DNA甲基化、组蛋白修饰等发生了变化，即表观遗传改变导致基因表达模式的改变，也会引起癌症的发生。
5.细胞癌变的特点
无限增殖、细胞形态结构发生改变、细胞膜上的糖蛋白数量减少、细胞之间的黏着性下降、容易扩散和转移等。
正常的成纤维细胞
癌变后的成纤维细胞
五、基因突变可导致细胞癌变
6.癌症三级预防体系
五、基因突变可导致细胞癌变
（1）一级预防——病因预防，即消除或减少可能致癌的因素，防止癌症的发生，降低发病率。
一级预防的具体内容包括研究各种癌症病因和危险因素，针对物理、化学、生物等致癌、促癌因素和体内外的致病条件，采取预防措施。控制危险因素是病因预防的重点。例如，接触石棉可能导致肺癌，因此，除了加强职业场所的控制和管理外，从业人员也要穿戴防护用具。
6.癌症三级预防体系
五、基因突变可导致细胞癌变
（2）二级预防——临床前预防，即防止初发疾病的发展。
二级预防的具体内容包括对癌前病变或早期肿瘤，采取“早发现、早诊断、早治疗”措施，阻止或减缓疾病的发展。例如，乳腺癌是女性发病率第一位的恶性肿瘤，通过乳腺普查，可以提高早期乳腺癌的检出率。
6.癌症三级预防体系
五、基因突变可导致细胞癌变
（3）三级预防——临床期预防，即防止病情恶化。
三级预防的具体内容包括采取多学科的综合诊断和治疗，正确选择合理的治疗方案，进行诊治后的康复，促进功能恢复，减少并发症，防止复发转移、病情恶化，提高生存率、康复率和生存质量，减轻由癌症引起的痛苦，延长生命。
7.癌症的治疗
五、基因突变可导致细胞癌变
（1）手术切除
目前治疗癌症的主要手段之一，其优点是能最快地切除癌症原发病灶。对早期病症，特别是顷放疗、化疗不敏感的癌症，如胃癌、肠癌、食道癌，手术切除的治疗效果更好。
（2）放射治疗
用放射结照射癌症病灶，杀死癌细胞，从而治疗癌症。
（3）化学治疗
指运用药物作用于癌细胞治疗癌症的方法。不仅可以作用于病灶，也可作用于扩散到全身各处的癌细胞。
（4）基因或基因组治疗
（5）免疫治疗
让人体自身的免疫系统与癌症作斗争的一种治疗方法。
（6）CAR-T细胞治疗
目前可用于治疗肿瘤细胞。
1.概念:
具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖过程时,控制不同性状的基因重新组合。
2.类型:
①基因的自由组合:
②基因的互换:
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。(交叉互换)
(减I后期）
(减I前期）
③转基因（DNA重组技术）
六、基因重组
3.意义:
是生物变异的重要来源，是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
4.结果: 产生新的基因型
因基因重组而产生的毛色变异
六、基因重组
基因突变 基因重组
本质
结果
发生时间原因
条件
意义
发生 可能
基因结构改变,产生新的基因
不同基因重新组合，产生新的基因型
主要在细胞分裂间期
由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因碱基对的替换、缺失或增添
减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换；
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。
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。
有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。
是生物变异的重要来源，是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
有性生殖中非常普遍
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。
七、比较基因突变和基因重组
谢谢观看
第2节
基因突变和基因重组
必
修
二
发展核电对于减少化石性燃料的使用、降低CO2排放量、解决人类社会的能源短缺问题等，具有深远意义，但也存在一定的安全隐患。2011年3月11日，在大地震中受损的日本福岛核电站发生严重核泄漏事故，引起全球恐慌（左图）。在日本核电站周围检测到的放射性物质包括131I和137Cs。其中， 131I如果被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。类似的核泄漏事件其实还发生过几次，核污染的辐射作用可直接造成人体损伤，并诱发基因突变。基因突变的本质是什么？对生物体会造成什么样的影响？
什么叫“生物的变异”？
生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。
红花的后代 变成了蓝紫色
遗传物质发生了改变。
蓝紫色花的 后代仍是蓝紫色
如果环境相同，上述变异性状的后代为何仍然开蓝紫色花呢？
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
有，不能。变异是由环境因素引起的 ，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。
表现型
基因型
环境
（不可遗传的变异）
诱因
（改变）
（改变）
（改变）
基因重组
染色体变异
基因突变
（遗传物质未发生改变）
（遗传物质发生改变）
（可遗传的变异）
基因突变
不可遗传的变异
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）
（遗传物质的改变）
一、生物变异的类型
航天育种技术的原理
【资料1】随着科学技术的发展，人类探索外部世界的活动由陆地延伸到海洋、拓展到太空。太空环境的特点是高洁净、高真空、微重力、多种宇宙射线等（图3-2-1)。
【资料2】 2006年9月9日15时，我国自行研制的“实践八号”航天育种卫星，由“长征二号丙”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国第一颗专门服务于农业科技、应用于航天育种的卫星。卫星上装载水稻、麦类、玉米、棉麻、油料、蔬菜、林果、花卉、微生物菌种等多种材料。
分析讨论：1.太空中什么因素可能会影响农作物种子的遗传特性？
2.基因突变与航天育种技术的应用有关系吗？
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
[资料1] 1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细胞不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。
二、基因突变的实例
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
[资料2]1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。
[资料3]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。
二、基因突变的实例
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
二、基因突变的实例
G
A
A
G
U
A
1. 镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）
（2）直接原因是：蛋白质质空间结构改变
（1）镰刀型细胞贫血症根本原因是：基因突变（碱基对替换）
病因分析:
病因：镰刀型细胞贫血症是由_________引起的一种遗传病，是由于基因的_________发生了改变产生的。
基因突变
碱基序列
二、基因突变的实例
ATCCGTAGGC
缺失
（正常基因片段）
替换
增添
AACCGTTGGC
ATTCCGTAAGGC
A CCG
T GGC
1 2 3 4 5
ATCCGTAGGC
缺失
（正常基因片段）
替换
增添
AACCGTTGGC
ATTCCGTAAGGC
1 2 3 4 5
比较一下
ACCG TGGC
2. 基因突变的定义
DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。
二、基因突变的实例
1. 基因突变的外因
物理因素
化学因素
生物因素
提高突变频率
X射线、激光等
亚硝酸、碱基类似物等
病毒、某些细菌等
2. 基因突变的内因
DNA复制偶发性错误等等
三、基因突变的原因和特点
细菌 无抗药性——抗药性
棉花 正常枝——短果枝
果蝇 红眼——白眼 长翅——残翅
家鸽 羽毛白色——灰红色
人 正常色觉——色盲
正常肤色——白化病
常见突变性状：
在生物界普遍存在—普遍性
玉米白化苗
人类多指
短腿安康羊（中）
三、基因突变的原因和特点
上述资料说明基因突变有何特点？
三、基因突变的原因和特点
在果蝇的眼色遗传中，野生型红眼果蝇的红眼基因向着不同的方向发生突变，出现了许多眼色的等位基因（如下图）。
上述资料说明基因突变有何特点？
三、基因突变的原因和特点
生物 基因决定的性状 突变频率 生物 基因决定的性状 突变频率
玉米 皱粒种子 1.0×10-6 人 血友病 2.0×10-5
紫色种子 1.0×10-5 视网膜色素瘤 2.0×10-5
无色种子 1.0×10-5 软骨发育不全 5.0×10-5
下表是人和玉米部分基因突变和频率：
上述资料说明基因突变有何特点？
有害的基因突变 多
畸形的雏鸭
人类的多指
人类的并指
镰刀形红细胞
三、基因突变的原因和特点
高产青霉菌株
有利的基因突变少
高产大豆
三、基因突变的原因和特点
三、基因突变的原因和特点
基因突变具有随机性，它可能发生在生物个体发育的任何时期，也可能发生在不同细胞内或同一细胞内的不同DNA分子上，甚至可能发生在同一DNA分子的不同部位。
3. 基因突变的特点
(1)普遍性
三、基因突变的原因和特点
(2)随机性
(3)低频性
(4)不定向性
(5)少种多害性
1. 基因突变的结果
产生新的基因
2. 基因突变的意义
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
四、基因突变的结果和意义
结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。右图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。
结肠癌发生的原因
讨论1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？3.根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？
五、基因突变可导致细胞癌变
1.与细胞癌变有关的基因
原癌基因：原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，该基因一旦发生突变或过量表达会导致相应蛋白活性过强，从而引起细胞癌变。
抑癌基因：抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，该基因一旦发生突变会导致蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
癌细胞电镜照片
（放大1000倍）
五、基因突变可导致细胞癌变
2.细胞癌变的内因
原癌基因突变或过量表达；抑癌基因突变
3.细胞癌变的外因
物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子
原癌基因
相应蛋白质活性过强
突变或过量表达
细胞癌变
抑癌基因
蛋白质活性减弱或失去活性
突变
细胞癌变
主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
主要是阻止细胞不正常的增殖
五、基因突变可导致细胞癌变
五、基因突变可导致细胞癌变
4.一种细胞癌变理论
少数癌细胞的基因组DNA序列并未发生改变，但由于DNA甲基化、组蛋白修饰等发生了变化，即表观遗传改变导致基因表达模式的改变，也会引起癌症的发生。
5.细胞癌变的特点
无限增殖、细胞形态结构发生改变、细胞膜上的糖蛋白数量减少、细胞之间的黏着性下降、容易扩散和转移等。
正常的成纤维细胞
癌变后的成纤维细胞
五、基因突变可导致细胞癌变
6.癌症三级预防体系
五、基因突变可导致细胞癌变
（1）一级预防——病因预防，即消除或减少可能致癌的因素，防止癌症的发生，降低发病率。
一级预防的具体内容包括研究各种癌症病因和危险因素，针对物理、化学、生物等致癌、促癌因素和体内外的致病条件，采取预防措施。控制危险因素是病因预防的重点。例如，接触石棉可能导致肺癌，因此，除了加强职业场所的控制和管理外，从业人员也要穿戴防护用具。
6.癌症三级预防体系
五、基因突变可导致细胞癌变
（2）二级预防——临床前预防，即防止初发疾病的发展。
二级预防的具体内容包括对癌前病变或早期肿瘤，采取“早发现、早诊断、早治疗”措施，阻止或减缓疾病的发展。例如，乳腺癌是女性发病率第一位的恶性肿瘤，通过乳腺普查，可以提高早期乳腺癌的检出率。
6.癌症三级预防体系
五、基因突变可导致细胞癌变
（3）三级预防——临床期预防，即防止病情恶化。
三级预防的具体内容包括采取多学科的综合诊断和治疗，正确选择合理的治疗方案，进行诊治后的康复，促进功能恢复，减少并发症，防止复发转移、病情恶化，提高生存率、康复率和生存质量，减轻由癌症引起的痛苦，延长生命。
7.癌症的治疗
五、基因突变可导致细胞癌变
（1）手术切除
目前治疗癌症的主要手段之一，其优点是能最快地切除癌症原发病灶。对早期病症，特别是顷放疗、化疗不敏感的癌症，如胃癌、肠癌、食道癌，手术切除的治疗效果更好。
（2）放射治疗
用放射结照射癌症病灶，杀死癌细胞，从而治疗癌症。
（3）化学治疗
指运用药物作用于癌细胞治疗癌症的方法。不仅可以作用于病灶，也可作用于扩散到全身各处的癌细胞。
（4）基因或基因组治疗
（5）免疫治疗
让人体自身的免疫系统与癌症作斗争的一种治疗方法。
（6）CAR-T细胞治疗
目前可用于治疗肿瘤细胞。
1.概念:
具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖过程时,控制不同性状的基因重新组合。
2.类型:
①基因的自由组合:
②基因的互换:
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。(交叉互换)
(减I后期）
(减I前期）
③转基因（DNA重组技术）
六、基因重组
3.意义:
是生物变异的重要来源，是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
4.结果: 产生新的基因型
因基因重组而产生的毛色变异
六、基因重组
基因突变 基因重组
本质
结果
发生时间原因
条件
意义
发生 可能
基因结构改变,产生新的基因
不同基因重新组合，产生新的基因型
主要在细胞分裂间期
由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因碱基对的替换、缺失或增添
减数第一次分裂前期的四分体时期的交叉互换；
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。
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。
有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。
是生物变异的重要来源，是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
有性生殖中非常普遍
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。
七、比较基因突变和基因重组
谢谢观看