5.1基因突变和基因重组-课件（29张ppt）2022-2023学年高一生物同步教学 （人教版2019必修2）

(共29张PPT)
第5章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
例：以下几种变异是如何形成的？可以遗传么？
1.水毛茛叶片在水中和空气中相差很大。
2.将长翅果蝇幼虫放在35℃-37℃环境中6-24小时后，得到一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍为长翅果蝇。
3.由于水肥充足，小麦出现粒大穗多的性状。
4.晒太阳使皮肤变黑。
由于环境改变后造成了性状的改变，遗传物质未改变，不能将改变的性状传递给后代。
5.白化病、色盲、镰刀型血细胞贫血症
遗传物质改变，改变的性状可以传递给后代。
变异
可遗传变异
不可遗传变异
基因重组
染色体变异
基因突变
由环境引起，遗传物质没有改变，不能遗传给后代。
遗传物质发生了改变，能遗传给后代
来源
是DNA中碱基对替换引起的，从而基因的结构发生了改变。
性状
谷氨酸
… …
C
T
T
G
A
A
…
…
…
…
DNA
G
A
A
…
…
mRNA
蛋白质
G
U
A
…
…
… …
缬氨酸
C
A
T
G
T
A
…
…
…
…
…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—…
…－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…
一、基因突变的实例
复制
某种原因
正常基因
突变基因
镰状细胞贫血
突变后的DNA复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传给后代。
ATCCGTAGGC
缺失
（正常DNA片段）
替换
增添
AACCGTTGGC
ATTCCGTAAGGC
A　CCG
T GGC
1 2 3 4 5
DNA中碱基对的增添、缺失或替换，引起基因结构的改变。
－－基因突变
基因突变可以是在DNA分子水平上的改变，导致性状的改变。
Ａ
Ａ
甲 乙 丙 丁
生物性状不一定改变
结论:
发生基因突变后，一定会引起生物性状的改变么？
模板
一种氨基酸可以由多个密码子决定。
原因:
细胞的癌变
结肠癌
结肠癌是常见的发生于结肠部位的消化道恶性肿瘤，结肠癌与人们食用红肉（如牛肉）有着很大的相关性，主要与高脂肪和低纤维素饮食有关。好发于直肠与乙状结肠交界处。
结肠癌发生的原因
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么？
3.与正常细胞相比，癌细胞具有哪些特点？
从基因角度看，结肠癌发生的原因是相关基因（抑癌基因I、原癌基因、抑癌基因II、抑癌基因III）发生了突变。
健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因。
无限增殖
形态结构发生显著变化
细胞膜上糖蛋白等物质减少
细胞之间黏着性显著降低
容易在体内分散和转移等。
图为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。
结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
4.什么是原癌基因和抑癌基因？对癌的形成有什么影响？
原癌基因和抑癌基因都是在细胞生长、增殖调控中起重要作用的基因。
正常情况下，存在于基因组中的原癌基因处于低表达或不表达状态，并发挥重要的生理功能。一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质激性增强，就可能引起癌变。
原癌基因存在于正常细胞中，可调节细胞周期，能控制细胞分裂和细胞生长，维持正常的细胞功能。原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的。
抑癌基因是阻止细胞不正常增殖。抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡。一旦突变导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
基因突变又可以是在基因水平上的改变，导致性状的改变。
基因突变的本质是：
基因结构改变，产生了新基因和新性状，产生了新的基因型和表现型。
通常会引起生物性状的改变
发生基因突变的原因
物理因素
化学因素
生物因素
X射线、激光等损伤DNA
亚硝酸、碱基类似物等改变核酸的碱基
病毒、某些细菌等的遗传物质影响细胞的DNA
内因：
自然条件下，在没有外来因素影响时，DNA复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。
外因：
基因突变的特点
（1）普遍性
（2）随机性
棉花的短果枝、水稻的矮杆、糯性，果蝇的白眼、残翅，人的色盲、白化病。
A、可发生于生物体的任何细胞和生物个体发育的任何时期。
B、可发生在不同的DNA上或同一DNA不同部位。
C、常常发生在细胞分裂间期DNA复制时。
D、在个体发育过程中，基因突变发生时期越迟，生物体表现突变的部分越少；如：花芽和叶芽
E、突变发生在生殖细胞，可能通过受精作用遗传给后代，导致后代产生突变；若发生在体细胞，一般不能传递给后代，但可以通过无性繁殖传给后代。
（3）不定向性
一个基因可以向多个方向发生突变，产生一个以上的等位基因。
A+ 灰色
AY 黄色
a 黑色
黑老鼠
灰老鼠
黄老鼠
（4）低频性
生物的基因突变率很低，是对单个基因而言。
一个种群是由许多个体所组成，每个个体细胞中都会有成千
上万个基因，所以在一个种群中出现基因突变的数目也是很
大的。这些变异影响生物的生存。
所以，低频性和普遍性并不矛盾
高产大豆　 高产青霉菌株 太空椒
有利的基因突变
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。
正常绵羊和短腿安康羊（中）
在一户农民家的羊群里，发现了一只背长腿短略弯曲的雄绵羊。由于腿短，跳不过羊圈篱笆，易于圈养。
有害的基因突变
白化玉米苗
畸形的雏鸭
人类的多指
白化病患者
既无害也无益的的基因突变（中性突变）
有的发生基因突变后，不会产生新的性状
花的颜色，过去是红花 ，突变成了粉花，对花的生存没有影响，就叫中性突变。
（5）多害少利性
原因：任何生物都是长期进化过程的产物。如果发生
基因突变，就有可能破坏这种协调关系。
如：白化苗
镰刀型血细胞贫血症与疟疾抵抗力（P85 拓展应用）
基因突变的利和弊是相对的，取决于生物生存的环境
基因突变的意义
基因突变
产生新基因
产生新性状
生物进化的原材料
生物变异的根本来源
诱变育种
概念：
利用物理因素（如X射线，紫外线，激光等）或化学因素（如亚硝酸等）处理生物，使生物发生基因突变。
例1 自然界中青霉菌分泌青
霉素的量是很少的，产量仅有
20单位/ML。后来生物科学工
作者对青霉菌多次进行X射线
照射及综合处理，终于培育出
青霉素高产菌株，青霉素的产
量达到5000—10000单位/ML。
例2 卫星搭载水稻种子，返回地面后种植，培育出的水稻,穗长粒大，亩产达600kg，最高达750kg，蛋白质含量增加8%-20%，生长期平均缩短10天。
例3 太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种技术。
原理：
方法：
优点：
缺点：
应用：
基因突变
先用物理或化学方法处理生物，再选择符合要求的变异类型
提高了突变率，产生新基因；缩短育种年限；创造新品种；改良生物性状。
具有不定向性，难以控制突变方向；具有低频性和多害少利性，需大量处理实验材料
太空作物的培育、黑农五号、青霉菌的选育等。
二、基因重组
1．概念:
在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合.
2．类型:
①减数第一次分裂前期
（四分体时期）
非同源染色体上的非等位基因的自由组合
1 3
2 4
1 4
2 3
②减数第一次分裂后期
同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换.
3.本质：
是生物变异的重要来源。
4．意义:
基因结构不变，不产生新基因和新性状，产生了新的基因型和新的表现型
形成生物多样性的重要原因之一。
金鱼
基因突变、基因重组、人工选择
基因突变 基因重组
本质
原因
时间
意义
可能性
产生新的基因
产生新的基因型
碱基对的增添、
缺失、改变
基因自由组合；
基因交叉互换等
间期DNA复制时
减数第一次分裂
变异的根本来源；进化的原材料
生物变异来源之一
生物多样性重要原因
低频但普遍
有性生殖中普遍
基因突变----基因重组
小结：
基因突变和基因重组引起的变异有什么区别
1．基因突变：
基因_________改变，它________新的基因
发生时期：________________________
特点：①普遍性、 ②随机性、 ③___________、
④多数有害、⑤不定向性。
2．基因重组：
控制不同性状的_____________，_______新基因，可形成新的________。
发生时期：___________________
特点：__________
内部结构
能产生
细胞分裂间期（DNA复制时）
突变率低
基因重新组合
不产生
基因型
有性生殖过程中
非常丰富
是生物变异的根本来源
是生物变异的主要来源
1、若某基因原为303对碱基，现经过突变，相邻3个
碱基对缺失，它合成的蛋白质分子与原来基因合成
的蛋白质分子相比较，差异可能为　　　　　
　A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变
　B．长度相差一个氨基酸外，氨基酸顺序有改变
　C．长度不变，但顺序改变
　D．A、B都有可能