人教版必修2高中 生物 5.1-基因突变及基因重组(47张PPT)

(共47张PPT)
龙生龙，凤生凤，这说明生物
具有______的现象。
遗传
一母生九子，连母十个样，这说
明生物具有______的现象。
变异
遗传：亲代与子代之间能保持性状的稳定性。
变异：生物体遗传性状的改变
变异能否遗传？
是否所有的变异都能遗传给后代？
表现型
基因型
+
环境条件
（改变）
（改变）
（改变）
通过美容手术（环境条件改变），纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？
不可遗传的变异
太空椒（基因改变）与普通椒相比：果实肥大
太空椒把其种下去，其后代仍是太空椒
可遗传的变异
变异的类型
表现型
==基因型
+环境条件
(1)不可遗传的变异
(2)可遗传变异
来源
基因突变
基因重组
染色体变异
变异的类型
第5章　基因突变及其他变异
第1节
基因突变和基因重组
一.基因突变
1.
实例：人类镰刀型细胞贫血症
[探究]红细胞的血红蛋白分子究竟出了什么问题？
正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸——赖氨酸——······
缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸——赖氨酸——······
血红蛋白分子的部分氨基酸顺序
正常肽链
异常肽链
[探究]第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？
氨基酸
C
T
G
A
缬氨酸
DNA
mRNA
蛋白质
谷氨酸
正常
G
A
G
A
异常
C
T
T
G
A
A
谷氨酸→缬氨酸
直接原因
根本原因
T
A
A
T
替换
碱基对的替换
A
U
A
T
相应性状的改变
相应蛋白质的改变
相应氨基酸的改变
mRNA分子中的碱基对排列顺序发生变化
DNA分子中的碱基对排列顺序发生改变
具体变化过程:
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯┯
ＡＴＡＧＣ
ＴＡＴＣＧ
┷┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯
ＡＧＣ
ＴＣＧ
┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＣＧＣ
ＴＧＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
增添
缺失
替换
2.概念
DNA分子中的碱基对还有哪几种变化，从而导致基因的改变？
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯┯
ＡＴＡＧＣ
ＴＡＴＣＧ
┷┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯
ＧＣ
ＣＧ
┷┷
┯┯┯┯
ＡＣＧＣ
ＴＧＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
增添
缺失
替换
DNA分子中发生碱基对的
、______
和
，而引起的
的改变。
增添
缺失
替换
基因结构
2.概念
排列顺序
排列顺序
数量
排列顺序
数量
种类
基因突变的实质
基因结构的改变
脱氧核苷酸(碱基)_____________________的改变
种类、数量、排列顺序
基因突变的实质：
基因结构的改变的表现：
思考：基因突变是否一定引起生物性状的改变？
碱基对替换
Ａ
Ａ
甲
乙
丙
丁
DNA碱基对替换，不一定引起蛋白质结构的改变。
结论:
DNA
A
U
C
C
G
C
···
A
C
C
G
C
···
苏氨酸
mRNA
A
T
C
C
G
C
···
T
A
G
G
C
G
···
正常
异亮氨酸
精氨酸
碱基对缺失
A
　C
C
G
C
···
T
G
G
C
G
···
碱基对缺失
A
T
A
C
C
G
C
···
T
A
G
G
C
G
···
T
A
T
G
G
C
G
···
DNA
A
T
C
C
G
C
···
A
U
C
C
G
C
···
A
U
A
C
C
G　C···
mRNA
正常
碱基对增添
异亮氨酸
精氨酸
异亮氨酸
脯氨酸
碱基对增添
思考：基因突变是否一定引起生物性状的改变？
不一定
基因突变会引起基因结构的改变，但不一定引起生物性状的改变
结论:
思考：基因突变对氨基酸序列的影响是否一样？
类别
影响程度
对氨基酸的影响（不考虑终止密码子）
替换
增添
缺失
不影响缺失位置前的序列，影响缺失位置后的序列
小
只改变1个氨基酸或不改变
大
不影响插入位置前的序列，影响插入位置后的序列
大
3.基因突变发生的时期、传递特点
DNA分子
复制时容易
发生基因突变
A.有丝分裂间期
B.减数第一次分裂前的间期
体细胞
生殖细胞
中可以发生基因突变
（一般不能遗传）
中也可以发生基因突变
（可以通过受精作用遗传给后代）
但有些植物的体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖（扦插、嫁接等）传递。
而人体某些体细胞基因的突变，有可能发展成癌细胞。
①
②
①为什么DNA分子复制时容易发生基因突变？
提示：从DNA分子空间结构特点及复制过程考虑
双螺旋结构
解旋
解旋后，DNA分子结构不稳定，
易导致碱基对的数量或排列顺序发生改变，
导致基因突变；
原癌基因
抑癌基因
正常
细胞
致癌
因子
突变
细胞癌变
②细胞为什么会癌变？
物理因素
化学因素
生物因素：
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
(1)DNA复制时偶尔发生错误
内部因素
外部因素
某些病毒
4.基因突变的原因
(2)DNA的碱基组成发生改变
突变频率低
能提高突变频率
（诱发突变）
（自然突变）
DNA
DNA
差错
内因：
碱基变化
外因：
物理因素
化学因素
生物因素
碱基对的替换、增添、缺失
基因结构发生改变
遗传信息改变
产生新基因
（A1
a1、a2……）　
复制
引起
5.基因突变的特点
生物界的各种生物中都可发生
可发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上、同一DNA分子的不同部位
极少数的变异可能增强大肠杆菌的生存能力(如获得抗生素抗性)
①普遍性
②随机性
④低频性(自然状态)
⑤多害少利性
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
③不定向性
突变方向与环境的关系？
高等生物中，大约105-108个生殖细胞中，才会有1个生殖细胞发生基因突变
对人类有益的基因突变
就是有利变异么？
基因突变的结果：
产生了新基因，
一般为它的等位基因。
判断:自然状态下，基因突变频率很低，
那么就意味着产生的突变数量很少
×
大肠杆菌DNA复制的错误率约为10-9
即在复制时每连接109个核苷酸才可能发生一个错误
适宜条件，生长1-2d的大肠杆菌浓度为109个细胞/ml
1个大肠杆菌含有1个DNA分子，长度约为4.7
106个核苷酸
1ml上述大肠杆菌培养液，仅由于DNA复制的差错导致的突变可能有多少个？
109个细胞
4.7
106
10-9
=
几百万个突变
虽然基因突变的频率很低，但是当一个种群内有许多个体时，就有可能产生各种各样的随机突变，足以提供丰富的可遗传变异；
结论
6.
基因突变的意义
1）对自身
破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物______；
可使生物产生___________，以适应改变的环境；
还有些基因突变对生物体________________；
有害
新的性状
既无害也无益
2）对生物进化
_________产生的途径；
___________的根本来源；
___________的原始材料；
新基因
生物变异
生物进化
基因突变的结果：产生了新基因，
一般为它的等位基因。
基因突变改变了原有的基因结构，
产生了的新的基因，
为生物变异奠定了基础；
原基因和新基因所表达的性状，
为自然环境提供了选择的材料；
　这种说法不正确。
1）对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的；但一个物种是由许多个体组成，就整个物种来看产生的突变还是很多的；
2）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。
1.基因突变的概念
(1)
(2)结果：_____________的改变。
⊙点拨　基因突变有碱基对的增添、缺失和替换等几种类
型。基因突变不会导致基因数量的改变。
增添
缺失
基因结构
2．传递特点、发生时期
(1)若发生在___________中，将遵循遗传规律传递给后代。
(2)若发生在_____________中，一般不遗传，但有些植物的
体细胞发生基因突变，可通过无性繁殖传递。
3．原因
(1)外因：物理因素、化学因素和_____________。
(2)内因：______________偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。
4．特点：普遍性、随机性、_____________性、低频性、
_____________性等。
配子
体细胞
生物因素
DNA分子复制
不定向
多害少利
有害的
产生新性状
新基因
生物变异
生物进化
5．意义
判断
(1)镰刀型细胞贫血症是由于基因中碱基对的缺失引起的。
(
)
(2)基因突变包括碱基对的替换、缺失和改变。(
)
(3)基因突变和基因重组都能使生物产生可遗传的变异。
(
)
(4)基因突变的随机性是指发生时期是随机的。(
)
×
×
√
×
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
跟踪训练一
D
2、关于基因突变的下列叙述中，错误的是
（
）
A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变
B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的
C．基因突变可以在一定的外界环境条件或者生物内部因素的作用下引起
D．基因突变的突变率是很低的，并且都是有害的
跟踪训练
D
3、基因A与a1、a2、a3之间的关系如图，该图不能表明的是（　）
A
基因突变是不定向
B．等位基因的出现是基因突变的结果
C．正常基因与致病基因可以通过突变而转化
D．这些基因的转化遵循自由组合定律
跟踪训练
D
变异的类型
表现型
==基因型
+环境条件
(1)不可遗传的变异
(2)可遗传变异
来源
基因突变
基因重组
染色体变异
变异的类型
二、基因重组
1.概念
是指在生物体进行__________的
过程中，________________基因的
重新组合。
通过减数分裂产生配子，受精作用发育成个体。
有性生殖
控制不同性状的
二、基因重组
1.概念
理解
是指在生物体进行__________的
过程中，________________基因的重新组合。
有性生殖
①高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆；
控制不同性状的
②黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆和绿皱豌豆；
③病毒和原核生物可遗传变异的来源是否有基因重组？
不属于，配子形成过程中只是控制同一性状（茎的高度）的等位基因（D和d）分离；
后代高茎和矮茎形成原因的是：精卵细胞随机结合，并非基因重组导致；
属于，配子形成过程中，控制两种性状（粒色、粒形）的非等位基因
（Y与R、r，y与R、r）重新组合的结果
判断：①②两种现象产生的原因是否属于基因重组
否，因为它们不进行有性生殖
同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而交换
非同源染色体上的非等位基因的自由组合
2、类型
1）自由组合型
发生的时期：
减数第一次分裂__________
2）交叉互换型
发生的时期：
减数第一次分裂___________
后期
前期
1.非同源染色体（如1和3）上的非等位基因（如A和b）的自由组合
同源染色体：1和2、3和4
等位基因：A和a、B和b
非同源染色体：
1和3、1和4
2和4、2和3
非等位基因：
A和b、A和B
a和B、a和b
2.同源染色体（1和2）上的等位基因（B和b）随着非姐妹染色单体（4和5）的交换而交换
同源染色体：1和2
等位基因：A和a、B和b
姐妹染色单体：
3和4、5和6
非姐妹染色单体：
3和5，3和6
4和5、4和6
4种配子
思考：基因突变产生新基因，
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？
是否产生了新的性状？
基因重组只是将原有基因进行重新组合，没有新的基因产生，但会产生新的基因型和表现型。
基因重组使控制不同性状的基因重新组合，原有的不同性状进行了重新组合，因此并不会产生新的性状。
3.意义
是生物变异来源之一，
形成生物多样性的重要原因，
对生物进化有重要意义。
判断：
一对表现正常的夫妇生下了一个患白化病的孩子，这是基因重组的结果。
跟踪训练
错误，基因重组发生在减数分裂形成配子过程中，
而题干中生下白化孩子是因为精卵细胞的随机结合
1、下面有关基因重组的说法不正确的是（
）
A．基因重组发生在减数分裂过程中
B．基因重组产生原来没有的新基因
C．基因重组是生物变异的重要来源
D．基因重组能产生原来没有的新性状组合
2、袁隆平培育的杂交水稻闻名世界，从遗传角度看，和普通水稻相比，杂交水稻增产的原因是（
）
A、基因重组
B、染色体结构改变
C、基因突变
D、人工诱变
跟踪训练
B
A