5.1 基因突变和基因重组 高中生物人教版2019必修二课件(共33张PPT)

(共33张PPT)
第四章第2节
基因突变和基因重组
复习：表现型与基因型的关系
表现型 — 基因型 + 环境条件
(改变) (改变) (改变)
相比普通虎，白虎的一个色素基因—SLC4A2发生了突
变，抑制了背景毛色黑色素的合成，但不影响条纹部分黑 色素的另一条合成通路。
变异是指亲子代间或子代个体间存在性状差异的现象。
生物变异的类型
不可遗传的变异：
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。
基因突变
可遗传的变异： 遗传物质发生 了改变
基因重组
染色体变异
变 异
的 类
型
通过太空高辐射、微重力(或无重力)的特殊环境提高作物基因突变的频率， 从而筛选出人们需要的品种。
2.如何看待基因突变所造成的结果
基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接表现在性状上，改 变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无益。
我国早在1987年就利用返回式卫星 进行航天育种研究：将作物种子带入 太空，利用太空中的特殊环境诱导基 因发生突变，然后在地面选择优良的 品种进行培育。
讨论
1.航天育种的生物学原理是什么
问题探讨
一、基因突变的实例
实 例：镰刀形细胞贫血是一种遗传病。正常人的红 细胞是中间微凹的圆饼状，而镰刀形细胞贫血症的红细 胞是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂，使人患溶 血性贫血，严重时会导致死亡。
图5-1 正常红细胞(左)和镰刀形红细胞(右)
缬氨酸 组氨酸 亮氨酸
异常碱基序列片段mRNA
缬氨酸 组氨酸 亮氨酸
而红蛋自特定应置上发生了氨基酸的替换，谷氨酸
被缬氨酸取代。
--镰状细胞贫血
根本原因
病因分析
正常碱基序列片段mRNA
谷氨酸
谷氨酸
赖氨酸
赖氨酸
谷氨酸
缬氨酸
苏氨酸
苏氨酸
脯氨酸
脯氨酸
直接原因
蛋白质
氨基酸
A GUA
CT T 根本原 因
G A A
异常
缬氨酸
正常
谷氨酸
mRNA
DNA
突变
(一)基因突变的概念
DNA 分子中发生碱基对的替换、增 添和缺 失，
而引起的基因结构的改变.
A CCG
T GGC
ATTCCG
TAAGGC
ATCCG
TAGGC
(正常)
AACCG
TTGGC
缺失
增添
替换
思考与讨论
1.基因突变一定会引起性状的改变吗
2.基因中碱基对的替换、增添和缺失哪一 个的影响更大
3.基因突变主要发生在什么时候 基因突 变一定会遗传给后代吗
正常
DNA…A T CC G C.
G G C G.
mRNA .A U C C G C...
异亮氨酸 精氨酸
碱基对替换
..A T T C G C...
...T A G C G..
.A U U C G C..
异亮氨酸 精氨酸
结论：不一定。
一 种氨基酸可能有几种密码子(密码子简并性)
1.基因突变一定会引起性状的改变吗
多肽链 甲硫氨酸-天冬氨酸-异亮氨酸-亮氨酸-甘氨酸-终止密码子
(1)若将第6位的T-A 替换为G-C, 写出改变之后编码的氨基酸 序列。
(2)若在第3位的G-C 和第4位的G-C 之间插入G-C, 写出改变 之后编码的氨基酸序列。
..AT G G ATATCCTC G G G TA
A...
DNA
...TA C CTATA G G A G CCCAT
T...
2.基因中碱基对的替换、增添和缺失哪一个的影 响更大
mRNA
.AU G G AUAU CCU C G G GUA A...
2.基因中碱基对的替换、增添和缺失哪一个的影
响更大
..AT G GA G ATCCTC G G G TA A.
DNA
...TA CCTCTA G G A G CCCATT...
mRNA
..AU G G A G AUCCUC G G GUA A …
γ γ— γ— γ γ
多 肽 链 甲硫氨酸-谷氨酸-异亮氨酸-亮氨酸-甘氨酸-终止密码子
替换
mRNA
..AU G G G AUAUCCUC G G GUA A..
γ γ γ— γ γ γ
多肽链甲硫氨酸- 甘氨酸-酪氨酸-脯氨酸-精氨酸-缬氨酸
结论：基因突变中碱基对的增添或缺失对生 物的影响较大。
2.基因中碱基对的替换、增添和缺失哪一个的影
响更大 增添
..AT G G G ATATCCTC G G G TA A...
...TA CCCTATA G G A G CCCATT...
DNA
主要发生时期：DNA复制时
A.有丝分裂间期 (体细胞)
(但一般不能传给后代)
B.减数第一次分裂间期 (生殖细胞)
(可以通过受精作用直接传给后代)
3.基因突变主要发生在什么时候 基因突变一定会遗传 给后代吗
(二) 细胞的癌变 (P82思考 . 讨论)
结肠癌是常见的发生于结肠部位的消化道恶 性肿瘤。早期可以没有任何症状，中晚期可表现 为腹胀、消化不良，而后出现排便习惯改变，腹 痛，黏液便或黏血便。右图是解释结肠癌发生的 简化模型，请观察并回答问题。
正常结肠上 皮 细 胞
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
癌细胞转移
癌
相关基因(包括抑癌基因I、Ⅱ、Ⅲ 和原癌基因)发生了突变。
3、癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点
①无限增殖
② 形态结构发生显著变化
③细胞膜上糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，容易分散和转移
(二)细胞的癌变 (P82思考.讨论)
1、从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么
(二)细胞的癌变
细胞的癌变是由基因突变引起的。
DNA 上存在与癌变有关的基因：原癌基因和抑癌基因
突变或过量表达导致
相应蛋白质活性过强
细包癌变
突变导致相应蛋白质 活性减弱或失去活性
表达细胞正常的生长和
增殖所必需的蛋白质
表达抑制细胞的生长和 繁殖，或促进细胞凋亡 的蛋白质
原癌基因
抑痛基因
(二)细胞的癌变
1.癌细胞的特征：
(1)能够无限增殖
(2)形态结构发生显著变化
(3)细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低， 容易在体内分散和转移。
化学致癌因
无机化合物，如石棉；有 机化合物，如黄曲霉素
(二)细胞的癌变 2.致癌因子
物理致癌因子
致癌病毒含有病毒癌基因以 及与致癌有关的核酸序列
主要指辐射，如紫外 线 、X 射线
当心电离辐射
Caution,ionizing radiation
病毒致癌因
紫外线
X射线
其它各种辐射
亚硝酸
碱基类似物 苯环类似物
物理因素
化学因素
复制偶发错误 碱基组成改变
二、基因突变的原因
引起基因突变的因素
生物因素： 病毒
内部因素：
外 部 國 素
(1) 普 遍 性：基因突变在生物界普遍存在。
(2) 随机性 :基因突变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。在高等生物中， 10 -108个生殖细胞中，才有1个发生突变。
(5) 多害少利性 :多数基因突变会破坏生物体与现有环境的协调关系， 而对生物体有害，少数基因突变是有利的，还有些基因突变既无害也无利， 属于中性突变。
基因突变的特点
三 、基因突变的意义
1 .产生新基因
2.生物变异的根本来源。 3.生物进化的原始材料
“一母生九仔，连母十个样”,这种个 体的差异，主要是什么原因产生的
基因重组
四、基因重组
1、概念：在生物进行有性生殖过程中，控制不同性
状的基因的重新组合。
2、类型：
①自由组合型：非同源染色体上的非等位基因的 自由组合
②交叉互换型： 四分体时期，同源染色体上的非姐 妹染色体之间发生局部互换.
3.发生时期：减数第一次分裂时
非同源染色体上的
非等位基因自由组合
AB
和
ab
Ab
和
aB
同源染色体的非姐妹染色单体
之间的局部交换
不能。控制不同性状的基因重新
组 合 ，不产生新基因，可形成新的 基因型。
基因重组能否产生新的基因
4.基因重组的意义
生物变异的来源之一，对于生物的进 化也具有重要的意义。
是生物多样性的重要原因之一。
基因突变
基因重组
本质 产生新的基因
产生新的基因型
原因 碱基对的替 换 、 增添、缺失
基因自 由 组 合 ； 基因交叉互换等
时间 间期DNA复制时
减数第一次分裂
意义 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
发生频 率 低频但普遍
有性生殖中普遍
基因突变与基因重组的比较
课堂巩固
1、生物变异的根本来源是 D
A. 基因重组 B. 染色体数目变异
C. 染色体结构变异 D. 基因突变
2、基因重组发生在 A
A. 减数分裂形成配子的过程中
B. 受精作用形成受精卵的过程中
C. 有丝分裂形成子细胞的过程中
D. 通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中
甚多，这种变异主要来自
A.基因突变
B.基因重组
C.环境影响
D.染色体变异
3、一对夫妇所生育子女中，性状差异
B