2020-2021学年高一生物人教版必修二5.1基因突变和基因重组课件 （61张ppt）

(共61张PPT)
基因突变
和基因重组
第5章第1节
www.
表现型
基因型
+
环境条件
（改变）
（改变）
（改变）
复习:表现型与基因型的关系
引入:生物体遗传性状的改变就是生物的变异
生物界中的变异现象
生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。
什么叫“生物的变异”？
变异能否遗传？
两只青蛙相爱了,
结婚后生了一个癞蛤蟆,
公青蛙见状大怒说:贱人,怎么回事?
为什么这种变异性状不能遗传给子代？
分析：是环境因素引起的
，自身的遗传物质没有改变。
母青蛙哭着说:他爹,认识你之前我整过容.
以上都属于不可遗传的变异
www.
太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大，把其种下去后结出的仍是太空椒
可遗传的变异
www.
变异的类型
可遗传的变异：
不可遗传的变异：
基因突变
染色体变异
基因重组
仅仅由环境引起，遗传物质没有改变，不能遗传给后代。
生物变异的类型
遗传物质改变引起的变异
【例1】下列现象中属于可遗传的变异的是（
）
A、玉米由于水肥充足而长得穗大粒足
B、人由于晒太阳皮肤变黑
C、手术刀下的美女帅哥
D、人类的色盲病
D
勾画P80
基因突变的实例
第2段：这样的（镰刀型贫血症）的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致人死亡。
正常
异常
…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—…
…－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸
—…
记录P81：该病的直接原因：
一个氨基酸被替换，蛋白质结构发生改变。
填写
P81：
C
T
T
G
A
A
谷氨酸
缬氨酸
G
A
C
T
G
A
替换
G
A
DNA
mRNA
氨基酸
蛋白质
正常
异常
A
U
T
A
记录P81：该病的根本原因：
基因中一对碱基被替换
P65
密码
子表
www.
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯┯┯
ＡＴＡＧＣ
ＴＡＴＣＧ
┷┷┷┷┷
┯┯┯┯
ＡＴＧＣ
ＴＡＣＧ
┷┷┷┷
┯┯┯
ＡＧＣ
ＴＣＧ
┷┷┷
┯┯┯┯
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
（一）基因突变的概念：
┯┯┯
┷┷┷
思考：1、碱基对替换时，一定会引起蛋白质的改变吗？
当发生替换时，由于密码子的简并性，蛋白质中的氨基酸可能发生变化，也可能不发生变化
┯┯┯
┷┷┷
T
G
A
C
T
A
┯┯┯
┷┷┷
┯┯┯
┷┷┷
G
A
C
C
T
G
G
A
A
C
T
T
G
T
T
C
A
A
┷┷┷
G
A
U
┷┷┷
G
A
C
┷┷┷
G
A
A
┷┷┷
G
U
A
DNA
mRNA
氨基酸
天冬氨酸
天冬氨酸
谷氨酸
缬氨酸
a.碱基置换引起的同义突变
b.碱基置换引起的错义突变
···T
A
G
G
C
G
···
···A
U
C
C
G
C
···
···A
U
A
C
C
G　C···
mRNA
碱基对增添
异亮氨酸
脯氨酸
DNA
···A
T
C
C
G
C
···
正常
异亮氨酸
精氨酸
氨基酸
1、碱基对增添时，一定会引起蛋白质的改变吗？
···A
T
A
C
C
G
C
···
···T
A
T
G
G
C
G
···
当发生增添时，除肽链长度发生改变外，插入点以后的氨基酸一般都会发生变化。
mRNA
DNA
氨基酸
···
A
U
C
C
G
C
···
异亮氨酸
精氨酸
苏氨酸
丙氨酸
碱基对缺失
1、碱基对缺失时，一定会引起蛋白质的改变吗？
正常
···
A
T
C
C
G
C
···
···
T
A
G
G
C
G
···
mRNA
氨基酸
···
A
C
C
G
C
···
当发生缺失时，除肽链长度发生改变外，缺失点以后的氨基酸一般都会发生变化。
从以上分析可以看出，碱基对的改变不一定会引起蛋白质的改变。碱基对的替换引起蛋白质的改变最小。
A
T
C
G
A
C
A
A
C
G
A
A
C
T
T
A
G
C
T
G
T
T
G
C
T
T
G
A
DNA1
DNA2
U
A
G
C
U
G
U
U
G
C
U
U
G
A
mRNA
甲硫氨酸
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
碱基对的替换
亮氨酸
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
A
T
C
G
A
C
A
A
C
G
A
A
C
T
T
A
G
C
T
G
T
T
G
C
T
T
G
A
DNA1
DNA2
U
A
G
C
U
G
U
U
G
C
U
U
G
A
mRNA
甲硫氨酸
亮氨酸
亮氨酸
苯丙氨酸
基因中碱基对的替换，可能导致对应的氨基酸改变，也可能不变。
亮氨酸
碱基对的替换
汉水丑生侯伟作品
A
T
C
G
A
C
A
A
C
G
A
A
C
T
T
A
G
C
T
G
T
T
G
C
T
T
G
A
DNA1
DNA2
U
A
G
C
U
G
U
U
G
C
U
U
G
A
mRNA
甲硫氨酸
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
精氨酸
半胱氨酸
亮氨酸
碱基对的缺失
增添（缺失）1或2个碱基对，会导致mRNA上多个密码子发生改变，导致蛋白质中多个氨基酸发生改变。
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
A
T
C
G
A
C
A
A
C
G
A
A
C
T
T
A
G
C
T
G
T
T
G
C
T
T
G
A
DNA1
DNA2
U
A
G
C
U
G
U
U
G
C
U
U
G
A
mRNA
甲硫氨酸
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
增添（缺失）3个碱基对，可能会导致mRNA上正好少一个密码子，导致蛋白质中少一个氨基酸。对翻译的蛋白质影响较小
汉水丑生侯伟作品
2、基因突变都会遗传给后代吗？
不一定。
若发生在配子中，可遗传，
若发生在体细胞中，一般不能遗传。有些植物体细胞中的基因突变可通过无性繁殖传递。
3、生物性状的改变一定是由基因突变引起的吗？
不一定，也可能是由环境改变引起的
P81
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
www.
(二)基因突变发生的时间？
Why？
细胞周期中的分裂间期
A.有丝分裂间期
B.减数第一次分裂间期
体细胞
生殖细胞
基因在复制的时候容易出现序列的错误，因此基因突变一般发生在分裂间期。
(三)基因突变对性状的影响
1.基因突变引起性状的改变
基因突变引起密码子改变，引起部分氨基酸改变，进而改变蛋白质的结构和功能，引起生物性状的改变。
(三)基因突变对性状的影响
2.基因突变不引起性状的改变
（1）由于多个密码子可对应同一种氨基酸，则有可能突变前后编码出的氨基酸相同。
（2）基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A突变为a，此时性状也不改变。
（3）不具有遗传效应的DNA片段发生改变。
基因突变不一定会导致生物性状的改变
物理因素：
化学因素：
生物因素：
1、基因突变的原因：
如X射线、γ射线、紫外线、激光等。
亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯，
秋水仙素等
包括病毒和某些细菌等。
外因
内因：
DNA分子复制偶尔发生错误，
DNA碱基组成发生改变等
(四)基因突变的原因
www.
(五)基因突变的特点
棉花
正常枝——短果枝
果蝇
红眼——白眼
长翅——残翅
家鸽
羽毛白色——灰红色
人
正常手指——多指
正常肤色——白化病
一
、在生物界普遍存在；
常见突变性状：
以植物的个体发育为例：
开花结果的植株
胚
幼苗
具根茎叶的植株
分化出花芽的植株
受精卵
基因突变发生在生物个体发育的什么时期？
任何时期
二、在生物体内随机发生；
粉玫瑰
红玫瑰
黄玫瑰
蓝玫瑰
三、基因突变是不定向的
经诱变处理的紫色种子产生的子代种子
经诱变处理的黑色家鼠产生的子代
显性突变
隐性突变
基
因
突变率
大肠杆菌组氨酸缺陷型基因
2×10－６
果蝇的白眼基因
4×10－5
果蝇的褐眼基因
3×10－5
玉米的皱缩基因
1×10－６
小鼠的白化基因
1×10－5
人类色盲基因
3×10－5
小资料
四、
突变率低；
白化苗
五、大多数突变是有害的
白化病
为什么呢？
任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们
与环境取得了高度的协调。
有害的基因突变
畸形的雏鸭
人类的多指
人类的并指
镰刀形红细胞
高产大豆　　　　
　　高产青霉菌株
有利的基因突变
有利的基因突变
www.
(五)基因突变的特点
所有生物，包括病毒
个体发育的任何时期
突变率很低
(打破对环境的适应性)
多数有害,少数有利
①普遍性:
②随机性:
③低频性:
④多害少利性：
一个基因可以突变一个以上的等位基因
⑤不定向性：
思考与讨论：
1．基因突变能产生新的基因吗？
2．这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）
?
3．自然环境会选择哪些个体生存下来？
4．基因突变对生物的进化有何意义？
(六)基因突变的意义
意义：基因突变是新基因产生的途径，
是生物变异的根本来源，
为生物的进化提供了原材料。
一定
1.基因突变的结果是产生了一个新的基因，该基因与原基因是什么关系？
2.基因突变染色体上基因
的数量发生改变了吗？
等位基因
没有
思考：
基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，染色体上基因的数目和位置并未改变。
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
转化发生在控制一种性状的一对等位基因之间，
故遵循分离定律
4.基因突变是生物变异的根本来源，下列有关叙述错误的是（）
A.生物体内的基因突变属于可遗传变异
B.基因突变频率很低，种群每代突变的基因数很少
C.基因突变发生后，生物的表现型可能不改变
D.基因突变的方向与环境没有明确的因果关系
B
5.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小（）
A.
置换单个碱基对
B.
增加4个碱基对
C.
缺失3个碱基对
D.
缺失4个碱基对
D
“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
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重新组合.
2、类型:
①自由组合:
②交叉互换:
减I后期，非同源染色体上的非等位基因的自由组合
减I前期（四分体时期），同源染色体上的非姐妹染色体之间发生交叉互换.
命运1
命运2
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
汉水丑生侯伟作品
命运1
精原细胞
初精母
次精母
精子细胞
汉水丑生侯伟作品
命运2
精原细胞
初精母
次精母
精子细胞
B
B
b
b
a
a
B
B
A
A
B
A
b
b
a
a
b
a
b
a
B
A
A
A
a
a
B
B
A
A
b
b
B
a
b
A
b
A
B
a
汉水丑生侯伟作品
A
a
b
B
A
a
B
b
同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换
交叉互换
汉水丑生侯伟作品
www.
3、意义:
是生物变异重要来源，
生物多样性的重要原因之一，
对生物进化有重要意义。
1、细菌和病毒存在基因重组这种变异吗？
2、基因重组能否产生新基因？
能产生新的基因型吗？
3、你能从基因重组的角度解释人群中个体性状的多种多样吗？
不存在
不能
能
①减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性,导致不同配子遗传物质的差异②受精过程中卵细胞和精子的结合的随机性
www.
基因突变和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多害少利性、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(减数分裂)
非常普遍
基因突变
基因重组
变异的实质
基因结构发生改变，产生新的基因
控制不同性状的基因重新组合
时间
主要发生在细胞分裂的间期
减I前期（四分体时期）和减I后期
原因
可能性
可能性小，突变频率低
普遍发生在有性生殖的过程中，产生的变异多
适用
范围
所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性
只发生在真核细胞的有性生殖过程中
结果
产生新的基因
产生新的基因型
意义
是变异的根本来源，为生物进化提供原始材料
是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有重要意义。
小结：基因突变和基因重组的比较
碱基对的增添、缺失、替换
基因自由组合；基因交叉互换
6、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
7、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
（1）该图为什么分裂什么时期？
（2）该细胞叫什么？
（2）分析造成B、b不同的原因？
减数第二次分裂的后期
次级精母细胞或第一极体
基因突变或交叉互换
1、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则
A.不能转录
B.不能翻译
C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变
D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变
D
精典例题
www.
2、人类能遗传给后代的基因突变常发生在
A.减数第一次分裂
B.四分体时期
C.减数第一次分裂的间期
D.有丝分裂间期
C
精典例题
www.
1、生物变异的根本来源是　　
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．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
小试牛刀
D
A
3、某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是
A．基因突变
B．基因重组
C．基因分离
D．环境影响
A
4、上眼睑下垂是一种显性遗传病,某一男性患者,其父母正常，请判断这人性状最可能是
A.伴性遗传
B.常染色体遗传
C.基因突变
D.基因重组
C
www.
5.如果将一个镰刀型细胞贫血症的患者血液,输给一个血型相同的正常人,将使正常人
B
A、
基因产生突变,使此人患病
B、无基因突变,性状不遗传给此人
C、基因重组,将病遗传给此人
D、无基因突变,此人无病,其后代患病
作业
1、熟练掌握基因突变和基因重组的概念、发生时间、产生原因和种类、特点、意义，下节上课前提问；
2、完成相应的练习题，下节课进行讲解。