【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高一生物必修二 5.1基因突变和基因重组 课件（32张PPT）

生物（人教版）
高中生物 必修二
第五章
基因突变及其他变异
问题探讨
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。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。
1.航天育种的生物学原理是什么？
2.如何看待基因突变所造成的结果？
问题探讨
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。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。
1.航天育种的生物学原理是什么？
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。具体而言，在太空的特殊环境中，细胞分裂进行DNA复制时，由于受到高辐射或微重力（或无重力）的影响，配对的碱基容易出现差错而发生基因突变。
问题探讨
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。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。
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。
第1节 基因突变和基因重组
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}教学目标
核心素养
1、基因突变的原因。(重、难点)
2、细胞癌变的原因。(重点)
3、基因突变和基因重组的意义。(难点)
生命观念：基因突变和基因重组。
科学思维：相关性思维。
科学探究：致癌因子的探究。
社会责任：基因编辑治疗疾病。
一、基因突变的实例
虽然DNA复制通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是，DNA平均每复制109个碱基对，就会产生一个错误。
1、镰状细胞贫血（也叫：镰刀型细胞贫血症）
正常红细胞
镰状红细胞
一、基因突变的实例
一、基因突变的实例
P81.思考.讨论：镰状细胞贫血形成的原因
1）图5-2中氨基酸发生了什么变化？
T
A
A U
组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换
2）这种疾病能否遗传？如何遗传？
能够遗传，是亲代通过生殖过程把基因传给子代的。
一、基因突变的实例
2、基因突变的定义
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，叫作基因突变。
基因若发生在配子中，将遵循规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
一、基因突变的实例
替换：一般影响小，甚至无影响
1）碱基对的替换、增添和缺失对性状的影响谁最大？
增添、缺失：一般影响大，±3N个碱基对 影响可减小
2）基因突变一定能改变生物的性状吗？
性状不一定改变
基因有不转录的序列
mRNA有不翻译的序列
密码子具有简并性
隐性基因可不表现
不一定遗传
3）突变产生的致病基因一定会遗传给后代吗？
若发生在生殖细胞的突变，可遗传给后代；
若发生在体细胞，一般不遗传，某些植物可无性繁殖遗传给后代。
二、基因的癌变
1、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？
答：从基因角度分析，结肠癌发生的原因是相关基因（包括抑癌基因I、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ）发生了突变。
二、基因的癌变
1、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？
答：原癌基因：一般，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增值所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。
二、基因的癌变
1、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？
答：抑癌基因：一般，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增值，或者促进细胞凋亡，这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，就可能引起细胞癌变。
二、基因的癌变
1、结肠癌发生的原因
2）健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？
答：健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因。
二、基因的癌变
1、结肠癌发生的原因
3）根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？
答：（1）能够无限增值；
（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；
（4）细胞之间的粘着性显著降低；
（5）容易在体内分散和转移。
二、基因的癌变
2、健康生活的提示
（1）不要买不新鲜或腐烂的蔬菜和水果。
（2）咸菜、咸肉等食物中含有致癌物质亚硝酸盐，应少吃。
（3）做米饭、煮粥之前要把米淘洗干净，以减少霉变对身体的损害。
（4）熏烤的鱼、肉、香肠等食物中含有致癌物质，应少吃。
（5）多吃富含纤维素的食物，如芹菜、韭菜、鲜枣、红薯等。
（6）炒菜时油不要放得太多。研究表明，乳腺癌、大肠癌、卵巢癌的发生都与脂肪过量摄取有关。
三、基因突变的原因
1、诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素：
1）物理因素：
紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA
2）化学因素：
亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基
3）生物因素：
某些病毒的遗产物质能影响宿主细胞的DNA
2、自发产生（内因）。
三、基因突变的原因
3、基因突变的特点
1）普遍性
2）随机性
3）不定向性
4）低频性
5）多害少利性
6）中性
三、基因突变的原因
4、基因突变发生时间（一般）
时间：主要发生在间期
A. 有丝分裂前间期
B. 减数第一次分裂前间期
生殖细胞
中可以发生基因突变
（但一般不能传给后代）
中也可以发生基因突变
（可以通过受精作用直接传给后代）
体细胞
三、基因突变的原因
5、基因突变的意义
基因突变是产生新基因的途径，基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原材料。
2018年9月8日，获得“未来科学大奖”生命科学奖；2018年12月18日，党中央、国务院授予袁隆平改革先锋称号，颁授改革先锋奖章，获评杂交水稻研究的开创者。2019年9月17日，国家主席习近平签署主席令，授予袁隆平“共和国勋章”。2020年11月28日，当选2020中国经济新闻人物。
杂交水稻之父 · 袁隆平
首届国家最高科学技术奖得主
从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻，到1975年，他研究出来的新品种就已经在全国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的大米可以多养活6000万人。
杂交水稻之父 · 袁隆平
首届国家最高科学技术奖得主
你知道培育杂交水稻的原理吗？
四、基因重组
1、基因重组的概念
基因重组就是指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。
2、基因重组的类型
①交叉互换型
四、基因重组
A A
a a
B B
b b
A A
a a
B b
B b
无交叉互换
配子
A
B
a
b
有交叉互换
A
B
a
b
A
b
a
B
重组类型
MⅠ前期（四分体时期），位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的交叉互换而发生交换，导致染色单体上的基因发生重组。
四、基因重组
2、基因重组的类型
①交叉互换型
②自由组合型
MⅠ后期，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因发生自由组合。
或
不形成新的基因，而是形成新的基因型
四、基因重组
2、基因重组的类型
①交叉互换型：染色体水平
②自由组合型：染色体水平
③基因工程对DNA的剪切、拼接：分子水平
④动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模基因重组：细胞水平
四、基因重组
3、基因重组的意义
(1)是__________的来源之一（不是根本来源）；
(2)为__________提供材料（产生多种基因型的个体供选择)
(3)是形成 的
重要原因之一。
生物变异
生物进化
生物多样性
四、基因重组
基因重组的应用
我国是最早养殖和培育金鱼的国家，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到五花鱼；将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交得到朝水泡眼。正因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大丰富了人们的生活。
猫科动物的斑纹同样因为基因重组而各有差异。
杂交育种
四、基因重组
基因重组的应用
基因工程
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
四、基因重组
表现型＝
基因型＋环境条件
不可遗传的变异
（改变）
（改变）
（改变）
基因突变
基因重组
染色体变异
可遗传的变异
小结