【2012优化方案 精品课件】北师大版 生物 必修2 第5章第1节遗传信息的改变

(共35张PPT)
第5章 遗传信息的改变
第1节　基因突变
课标领航
1．举例说明基因突变的因素和特点。
2．理解并表述基因突变的原理。
3．了解人工诱变在育种方面的应用。
情景导引
很多同学都见到过白皮小麦、红皮小
麦，但很少有人见过彩色小麦。然而
，彩色小麦确实已经问世了。这就是
由河南省农科院小麦育种专家周中普
父子运用突变育种法，经过多年的研究和实践，于近年成功培育出的棕色、褐色、绿色等多种颜色的小麦。彩色小麦不仅含有丰富的蛋白质和赖氨酸，而且含有丰富的锌、硒、碘等微量元素。他们培育彩色小麦的原料之一就是卫星或宇宙飞船等搭载过的普通小麦种子。
思考：普通小麦种子变为彩色小麦种子的根本原因很可能是什么？
提示：被航天器搭载过的普通小麦在宇宙射线等太空因素的作用下发生了基因突变。
核心要点突破
基础自主梳理
知能过关演练
第1节
基础自主梳理
一、基因突变的特点和原因
1．特点：普遍性、___________、有害性、随机性、多向性和可逆性。
2．原因——以镰刀型细胞贫血症为例
(1)症状：患者红细胞由正常中央微凹的圆饼状变为_________________，易发生红细胞_______，使人患溶血性贫血。
低频性
弯曲的镰刀状
破裂
(2)病因：
①直接原因：组成血红蛋白分子的一个____________被替换。
②根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个______________改变。
(3)结论：镰刀型细胞贫血症是由于基因的__________改变而产生的一种遗传病。
氨基酸
碱基对
结构
3．实质：DNA分子中发生碱基对的_______________________，而引起的_______________的改变。
4．结果：产生了_____________，可能会引起______________某种程度地改变。
替换、增添和缺失
基因结构
等位基因
表现型
5．意义
(1)基因突变对自身的影响
①一般会破坏生物与现有环境的协调关系，而对生物是有害的。
②可能使生物_____________________，而适应新环境。
③有些基因突变(中性突变)既无害也无益。
产生新的性状
(2)基因突变对自然界生物进化的意义
①新基因产生的途径。
②______________的根本来源。
③_____________的原始材料。
生物变异
生物进化
二、引起基因突变的因素及其在育种方面的应用
1．基因突变的类型：______________和_______________。
2．诱发基因突变的因素：_____________、化学因素和______________。
3．人工诱变在育种上的应用
(1)优点：增加_______________，提高育种效率。
(2)应用：主要体现在_____________和微生物育种等方面。
自然突变
诱发突变
物理因素
生物因素
突变的频率
作物育种
核心要点突破
基因突变的特点及原因
1．基因突变的特点
(1)普遍性：基因突变在生物界中是普遍存在的：病毒、原核生物、真核生物均可发生。
(2)低频性：自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率很低。例如生殖细胞的突变率为10－8～10－5。
(3)一般有害，但有潜在的进化性：现存的生物都是长期进化过程的产物，这些生物的形态、结构和生理特性都是与现有的环境条件相适应的，对生物的生存是有利的。基因突变是在生物具有这些优良性状的基础上发生的变异，所以这些变异一般都不适应现有的环境，即一般都是有害的。但当环境发生变化时，有些突变产生的变异能使生物适应变化的环境，对生物进化有利。
(4)随机性：基因突变是随机发生的。不论是对于个体、细胞、基因或对于所影响的性状来讲，突变的发生都是一个随机事件。
(5)不定向性：如图 ，但是A与a1，a2，a3…都位于同源染色体上，互称等位基因。
(6)可逆性：A??a
特别提醒
(1)基因突变是随机发生的，可以发生在个体发育的任何时期，但一般发生在细胞周期的间期(DNA的复制期)，发生基因突变时，只是突变成它的等位基因。
(2)在生物的个体发育中，基因突变发生的时间越早，生物体突变的部分越大，发生的时间越迟，生物体突变的部分越小。
(3)生殖细胞的突变，可以通过受精作用遗传给后代，导致后代产生变异；体细胞中的突变一般不传递给后代，但植物可以通过营养繁殖使突变保留下来。
(4)自然状态下的基因突变频率很低，要提高生物的基因突变率，需要用诱导剂(物理的、化学的、生物的诱导剂)进行诱发基因突变，即人工诱变。
2．基因突变对性状的影响
(1)过程图示
特别提醒
(1)基因突变是分子水平上的变化，不改变染色体上基因的数量及所处位置，只改变其结构及表现形式。
(2)基因突变一定导致所携带的遗传信息改变，但其控制合成的蛋白质和性状不一定改变。
(2)基因突变的效应
①基因突变对肽链的影响
a．发生碱基对替换
一般情况下，由于基因中脱氧核苷酸数量未改变，控制合成的肽链长度也不会改变，但可导致mRNA中密码子发生变化，由于密码子的简并性，肽链氨基酸种类可能发生变化，也可能不发生变化。
特殊情况下，替换时，有可能会使mRNA上的终止密码子提前，从而使肽链变短。
b．发生碱基对的增添和缺失
由于密码子的阅读是连续的，由突变部位开始所控制合成的mRNA发生改变，除可能导致肽链长度改变外，还会导致肽链中氨基酸的序列改变。
②显、隐性突变与性状关系
a．隐性突变：如BB→Bb　性状不变；Bb→bb　性状改变。
b．显性突变：如dd→Dd　性状改变；Dd→DD　性状不变。
例1
【尝试解答】　B
【解析】　正常情况下雄犊一定携带X染色体，这不是矮生的原因；雄犊营养不良、发生了基因突变、双亲都是矮生基因的携带者而使后代出现了性状分离都可能是矮生的原因。
(2011年江苏常州一中高一学情调查)有关基因突变的叙述，正确的是(　　)
A．不同基因突变的频率是相同的
B．基因突变的方向是由环境决定的
C．一个基因可以向多个方向突变
D．细胞分裂的中期不发生基因突变
例2
【尝试解答】　C
【解析】　基因突变是指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。具有低频性、普遍性、有害性、随机性和不定向性等特点。基因突变主要发生在DNA分子复制的过程中。在题目给出的选项中，不同基因的突变频率不相同；基因突变的方向不受环境条件的影响；细胞分裂中期，也可以产生基因突变。
解析：选D。图示是等位基因间的相互关系，自由组合规律是描述减数分裂中非同源染色体上的非等位基因变化规律的。
引起基因突变的因素及其在育种方面的应用
1．诱发基因突变的各种因素作用机理的分析
(1)物理因素：多种射线能破坏DNA分子中的某些化学键，使DNA长链发生断裂或空间立体结构发生改变，从而引起突变。
(2)化学因素：①有些化合物的结构式与某些碱基很类似，在DNA复制时发生替换，导致基因结构改变。
②有些化学性质很活泼的化合物(如亚硝胺)可能对核苷酸上的碱基进行化学修饰，导致突变发生。
(3)生物因素：某些病毒将其DNA嵌入宿主染色体DNA中而引起基因突变。
2．诱变育种的原理、优点及不足
(1)原理：基因突变。
(2)优点：①提高变异频率。
②大幅度改良某些性状。
③加速育种进程。
(3)不足：①有利变异少。
②需要处理大量试验材料。
③具有不确定性。
特别提醒
诱变育种中要选择合适的处理方法和适宜的诱变剂量，否则会杀死生物而得不到所需变异。
2011年3月11日发生于日本东京地区的特大地震致使日本福岛核电站遭到严重破坏，随后泄漏的核物质随海流和空气向附近国家的海域和上空扩散，引起了韩国、朝鲜和我国人民的高度警觉。很多居民都担心，这些核物质的辐射会引发一些遗传病。由此可知核物质形成的核辐射属于
(　　)
A．诱发基因突变的物理因素
B．诱发基因突变的化学因素
C．诱发基因突变的生物因素
D．造成遗传病的根源
例3
【尝试解答】　A
【解析】　核物质释放的射线均属于物理因子，故A符合题意。
跟踪训练　长期接触X射线的人群，后代遗传病的发病率明显提高的原因是(　　)
A．生殖细胞发生了基因突变
B．体细胞发生了基因突变
C．生殖细胞发生了基因的自由组合
D．体细胞发生了自由组合
解析：选A。长期接触X射线的人易发生基因突变，体细胞发生的突变一般不会传给下一代。所以是生殖细胞发生了基因突变。
知能过关演练
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