5.1 基因突变和基因重组(共26张PPT)-2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修二课件

(共26张PPT)
基因突变和基因重组
问题探讨
1.航天育种的生物学原理是什么？
2.如何看待基因突变的结果？
航天育种的生物学原理是利用太空的特殊环境，诱导基因发生突变。
基因突变后会产生新的基因，新的基因会控制新的性状，因为基因突变的结果是形成的新的性状。
正常红细胞
功能正常
镰刀状红细胞
易破裂,使人患溶血性贫血
实例1：镰状细胞贫血
正常→
缬氨酸-组氨酸-亮氨酸-苏氨酸-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸-赖氨酸-……
异常→
缬氨酸-组氨酸-亮氨酸-苏氨酸-脯氨酸-缬氨酸-谷氨酸-赖氨酸-……
红细胞β珠蛋白第六位谷氨酸被缬氨酸替代，形成异常的血红蛋白
直接原因
基因突变
正常碱基序列片段mRNA
异常碱基序列片段mRNA
基因突变
镰刀型贫血形成的原因
思考·讨论
G
C
C
G
DNA
G
G
mRNA
氨基酸
缬氨酸
蛋白质
异常
镰状细胞贫血形成的原因：编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变，使翻译出来的氨基酸出现改变。
基因突变
基因突变
概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。
发生时间：通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
增添
缺失
替换
A
A
T
T
C
G
G
C
G
A
T
C
C
G
G
C
A
A
T
T
C
G
G
C
T
A
T
A
C
G
G
C
A
T
A
A
T
T
C
G
G
C
A
T
C
G
G
C
基因突变对性状的影响
主要原因：
①突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段上。
②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。
③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。
原密码子
亮氨酸
U
U
A
突变密码子
U
U
G
基因突变不一定导致生物性状的改变
基因突变
碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响
替换 小 只改变1个氨基酸或不改变
增添 大 不影响插入位置前的序列，影响插入位置后的序列
缺失 大 不影响缺失位置前的序列，影响缺失位置后的序列
基因突变对蛋白质的影响
基因突变
基因突变对后代的影响
结果：产生新的等位基因。
遗传特性：
若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。
若发生在体细胞中，一般不能遗传。
特殊情况：植物体细胞发生基因突变，可通过无性生殖遗传。
基因突变
实例2：细胞癌变
抑癌基因Ⅰ突变
原癌基因突变
抑癌基因Ⅱ突变
抑癌基因Ⅲ突变
癌
癌细胞转移
正常结肠上皮细胞
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？它们的作用是什么？
（3）根据图示推测，癌细胞和正常细胞相比，具有哪些明显的特征？
原癌基因和抑癌基因突变。
存在。
癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移。
基因突变
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
主要负责调解细胞周期，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
细胞癌变的原因
基因突变
细胞癌变的特点
不死：无限增殖。
变态：形态结构发生显著变化。
易扩散：糖蛋白含量减少，黏着性降低。
活跃：代谢旺盛。
基因突变
无机化合物，如石棉；有机化合物，如黄曲霉素
物理致癌因子
主要指辐射，如紫外线、X射线
病毒致癌因子
化学致癌因子
致癌病毒含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列
HPV病毒
致癌因子
基因突变
自然突变：自然条件下，由于DNA复制发生错误而自发产生。
诱发突变（提高突变频率）
①物理因素：X射线，激光等
②化学因素：亚硝酸、碱基类似物等
③生物因素：病毒、某些细菌等
基因突变的原因
(1)普遍性：在生物界普遍存在。无论是病毒，原核生物和真核生物都会发生基因突变。
(2)随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在不同的DNA分子，也可以发生在同一个DNA分子的不同部位。
(3)不定向性：一个基因可以发生不同的突变,产生一个以上的等位基因。
(4)低频性：在自然状态下，基因突变的频率很低（105~108→1）。
(5)多害少利性：多数突变对生物体有害。
基因突变的特点
①有害突变：
②有利突变：
③中性突变：
基因突变的原因
基因突变的原因
形成新性状
基因突变
生物变异的根本来源
是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料。
产生新基因
生物进化的原始材料
对生物体来说，基因突变有的是有害的，有的是有利的，还有的是中性的。
(等位基因的来源）
基因突变的意义
“一母生九子，九子各不同”这种差异怎么造成的？
什么时候发生基因重组？为什么会发生基因重组？
F2中为什么会出现黄色皱粒和绿色圆粒？
什么不是基因重组？
①杂合高茎豌豆（Dd）自交，子代出现高茎和矮茎
②精子和卵细胞结合形成受精卵
基因重组
基因重组
概念：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。
发生时期：减数分裂时期（减Ⅰ）
类型：
基因的自由组合
基因的交叉互换
转基因（DNA重组技术）
“一母生九子，九子各不同”这种差异怎么造成的？
非同源染色体上的非等位基因自由组合
B
a
A
b
a
B
A
b
aB
Ab
ab
AB
ab
AB
基因重组
同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换
A
a
A
a
B
b
A
a
b
B
A
a
B
b
二、基因重组
基因重组
自由组合型
交叉互换型
基因重组的结果
结果:产生新的性状吗？
结果: 不产生新基因，可形成新的基因型
不产生新性状，可形成新的表型
基因重组
基因重组的特点：
①只产生新的基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状产生。
②发生在有性生殖的遗传中。
③亲本杂合度越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多
意义：基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的原因之一，对生物的进化具有重要意义。
基因重组
应用：杂交育种
原理：基因重组
优点：将不同个体的优良性状集中到一个个体上，操作简便
缺点：育种年限长，不能克服远缘杂交不亲和的障碍
YYRR
yyR_
yyrr
Y_rr
基因重组
即时训练
判断正误
1.碱基互补配对原则能保证DNA复制的准确性,使亲子代间的遗传信息保持一致。( )
2.基因突变改变了基因的数量和位置。( )
3.DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的DNA碱基序列的改变,叫作基因突变。( )
4.细胞癌变是因为细胞中含有原癌基因。( )
5.癌细胞表面糖蛋白减少,使得细胞容易扩散并无限增殖。( )
√
×
×
×
×
6. 造成基因突变的因素有外因,也有内因。( )
7. 基因突变都是有害的。( )
8. 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,这体现了基因突变的随机性。（ ）
9. 生物有性生殖过程中,不同基因型的雌雄配子随机结合现象属于基因重组。( )
10. 基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状。( )
√
×
×
×
√
即时训练