5.1《基因突变和基因重组》PPT课件（新人教版-必修2）

(共56张PPT)
第五章《基因突变及其他变异》
第一节
《基因突变和基因
重组》
教学目标
知识与技能
举例说出基因重组及其意义。
举例说明基因突变的特征和原因及其生物学意义。
过程与方法
采用镰刀型细胞贫血征的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突
变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化。
通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念，归纳哪些因素会导致基因突变。
情感态度与价值观
引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组做科学了解，形成正确的
科学价值观，激发学生的责任感。
教学重点难点
基因突变的概念及特点基因突变的原因
教学方法手段
类比推理法，问题情境导入法，自学，谈话法，归纳总结法
表现型
基因型
+ 环境条件
不能遗传的变异（如：晒黑的脸色）
（改变）
可遗传的变异
（如：色盲）
来源
基因突变
染色体变异
基因重组
诱因
（改变）
（改变）
思考：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？
引言
新课讲授
随堂练习
课堂小结
学习目标
退 出
课后作业
第一节 基因突变和基因重组
第五章 基因突变及其他变异
第一节 基因突变和基因重组
基 因 突 变
基 因 重 组
知识回顾：
什么叫基因？基因的分子结构如何？ 基因与染色体、DNA关系如何？
基因是具有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同
DNA是染色体的组成成分，染色体是基因的载体。
如果由于DNA分子携带的遗传信息改变，而使其所编码的氨基酸改变,生物体的性状可能发生改变，改变的性状对生物体的生存可能有利，可能有害，也可能既无害也无利。
(一)、基因突变的实例
积极思维：
镰刀型细胞贫血症的病因是什么
圆饼型的红细胞
镰刀状的红细胞
实例：镰刀型细胞贫血症
…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—…
… －脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸 —…
正常
病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？
镰刀型细胞贫血症的病因分析：
异常
CTT
GAA
谷氨酸
缬氨酸
DNA
mRNA
氨基酸
蛋白质
正常
异常
GUA
CAT
GTA
突变
GAA
直接原因
根本原因
镰刀型细胞贫血症是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。
病因：
相应性状的改变
相应蛋白质的改变
相应氨基酸的改变
mRNA分子中的碱基发生变化
DNA分子中的碱基对发生变化
具体变化过程:
这种变化可否遗传
如何遗传？
可以遗传
突变后的DNA分子复制,通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞,并将突变基因传给
下一代.
指发生在基因水平上的变异,是由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变。
（二）、基因突变的概念:
（三）、基因突变的类型:
ATCCG
TAGGC
缺失
（正常）
ATTCCG
TAAGGC
AACCG
TTGGC
A CCG
T GGC
改变
增添
（四）、基因突变发生的时期？
细胞分裂的分裂间期。
DNA在进行复制时发生错误或由于某种原因断裂后进行修复时发生错误。
A.有丝分裂间期
B.减数第一次分裂间期
体细胞
中可以发生基因突变
（但一般不能传给后代）
生殖细胞
中也可以发生基因突变
（可以通过受精作用直接传给后代）
其实基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞；突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。
请思考：
①由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？
②基因突变都会遗传给后代吗？取决于？
1、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个 碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋
白质分子相比较，差异可能为（ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变
B．长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变
C．长度不变，但顺序改变
D．A、B都有可能
2、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
3、人类能遗传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
(五)、基因突变的原因和特点
物理因素：
化学因素：
病毒因素：
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
致癌物质有：亚硝酸胺，石棉，3,4-苯并芘，黄曲霉素，苯，甲苯，二甲苯，甲醛，苏丹红，丙烯酰胺，孔雀石绿、萘、铅，硫酸钴，硝基苯，硝基甲烷等。
复制偶发错误
碱基组成改变
内部因素：
外部因素
1、引起基因突变的因素
　
A.自然突变:自然发生的突变
B.诱发突变: 在人为条件下发生的突变
如:正常绵羊突变产生短腿安康羊
如:中子照射不抗锈病的燕麦种子, 变成
抗锈病个体
(1)
按
来
源
分：
2、基因突变的种类：
(2)按突变后对生物个体的影响分 与 ,对生物体而言，多数____________。
有利突变
有害突变
有害突变
3、基因突变的特点
①普遍性:自然界的物种中广泛存在(所有生物都可能发生)
②随机性:可发生在任何时期
③突变率低:自然界突变率很低：10－ 5- 10-8
④有害性:(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利
⑤不定向性：A＝a1或A＝ a2
基因突变的结果：
产生它的等位基因
1、基因突变的普遍性与低频率性是否矛盾？
2、基因突变的随机性与“基因突变发生在DNA分子复制时”是否矛盾？
思考与讨论
（六）、基因突变的意义
基因突变在生物进化中有重要意义。是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。
原因：
基因突变能够产生前所未有的新基因，从而出现前所未有的新性状。
①打破对环境的适应性
为何基因突变对生物体而言，多数为有害突变 如此的话基因突变对生物岂不是没有意义
②产生新基因
引发生物变异
为进化提供原始材料
化学因素：有亚硝酸、硫酸二乙酯等。
（1）人工诱导基因突变常用方法：
物理因素：包括X射线、紫外线、激光等；
生物因素：病毒、细菌等。
（七）、人工诱变在育种上的应用
（4）诱变意义:
是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法（举例）
（七）、人工诱变在育种上的应用
①成功率低,有利变异个体往往不多，处理的材料量大（育种规模大）
②诱变的各种因素都是致癌因素，如有泄漏将造成人体伤害或环境污染
（2）优点：
①提高突变率，创造新类型，缩短育种周期
②大副度改良某些性状
（3）缺点:
据报载：十几年来，我国从航天搭载的60多种、500多个品种的植物种子中，筛选培育出了多个在农业生产上发挥作用的新品种。据不完全统计，空间诱变育成的高产、优质新品种（品系），在全国种植的面积已超过100万亩。与此同时太空动物的培育也取得了初步的成效。
“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的
二 基因重组
（一）、概念:
是指在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。
二、基因重组
（二）、类型:
①基因的自由组合:减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的组合，非等位基因也自由组合。
例子
②基因的互换:减数分裂的四分体时期，同源染色体上的等位基因随姐妹染色单体之间发生局部互换而互换，导致基因重组。
例子
发生时期：
减数分裂四分体时期
减数第一次分裂后期
两个亲本的杂合性越高，遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。基因重组是通过有性生殖过程实现的。
产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供丰富的来源，是生物变异来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要意义。
（三）、特点:
（四）、意义:
优点：使不同个体的优良性状集中到
一个个体上。
缺点：育种年限长。
（五）、应用：杂交育种:
基因重组能否产生新的基因？
基因突变和基因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多数有害、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
非常丰富
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生
时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生
时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生
时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生
时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生
时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
对比基因突变与基因重组：
基因突变 基因重组
本质 基因分子结构变化，产生新基因（碱基替换|增添|缺失） 并不产生新基因，产生新的基因型，使不同性状发生组合
发生
时间 细胞分裂间期，DNA复制过程中 减数分裂第一次分裂后期（非同源染色体自由组合|交叉互换）
条件 外界环境条件（物理、化学、生物因素）或内部因素 有性生殖过程中减数分裂
意义 为生物的进化提供原始材料 形成生物多样性的重要原因之一
可能性 突变频率低，但普遍存在，变异不定向 有性生殖中非常普遍
（四）旁栏思考题
因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。
（五）批判性思维
这种看法不正确。对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。
练习
基础题
1.（1）√；（2）×；（3）×。2.C。3.B。4.A。
拓展题
1.放疗或化疗的作用是通过一定量的辐射或化学药剂干扰肿瘤细胞和癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。放疗的射线或化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，放疗或化疗后病人的身体是非常虚弱的。
2.镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明，在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一方面。虽然这个突变体的纯合体对生存不利，但其杂合体却有利于当地人的生存。
课堂练习：?
1、人工诱变是创造生物新类型的重要方法，这是因为人工诱变( )
A?易得大量有利个体
B?可按计划定向改良
C?变异频率高，有利变异较易稳定
D?以上都对
C
2、进行有性生殖的生物，其亲子代之间总是存在着一定的差异的主要原因是( )
A?基因重组 B?基因突变
C?染色体变异 D?生活条件改变
A
3、在田间选择穗大粒多的变异植株的种子播种后，子代植株有的保持了穗大粒多的特点，有的却不能。原因是( )
A?上述穗大粒多的变异是不遗传的变异
B?上述穗大粒多的变异是可遗传的变异
C?上述穗大粒多的变异有的是可遗传的，有的是不可遗传
D?上述穗大粒多的变异在播种后又发生了新的变异
C
4、某种自花授粉植物连续几代只开红花，一次开出一朵白花，该花的自交子代全开白花，其原因是( )
A?基因突变 B?基因分离
C?基因互换 D?基因重组
5、生物变异的根本来源和为生物进化提供了最初的原材料的是（ ）
A 基因重组 B 基因突变
C 染色体结构变异 D 染色体数目变异
A
B
6、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
7、如果基因中的一个脱氧核苷酸发生了改变，
那么这种变化最终可能引起（ ）
A.遗传性状改变 B.遗传密码改变
C.遗传信息改变 D.遗传规律改变
8、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
9、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
10、观察肿瘤切片，下列有关其中细胞的叙述
中，正确的是（ ）
A.所有细胞经减数分裂增殖
B.所有细胞中都可见到基因突变
C.所有细胞都能合成蛋白质
D.所有细胞中DNA含量都相同
11、诱发突变与自然突变相比，正确的是（ ）　　　　　　　　　　　　　　　
A．都是有利的 B．都是定向的
C．都是隐性突变 D．诱发突变率高
12、下列关于自然突变的叙述错误的是（ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．自然突变的频率低
B．自然突变只产生在个别生物个别基因
C．自然突变是不定向的，一般是有害的
D．基因突变是变异的主要来源，是生物进
化的重要因素之一
13、生物界是千姿百态，多种多样的，这都要建立在生
物丰富变异的基础上。生物丰富的变异主要来源于
A.基因重组 B.基因突变 C.染色体变异 D.环境变化
14、若一对夫妇所生育子女中，性状差异甚多，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
15、下面叙述的变异现象，可遗传的是　
A．由于水肥充足而造成的小麦粒大粒多性状
B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状
C．用激素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无籽
D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花
16、基因突变的原因是（ ）
A.染色体上的DNA变成了蛋白质 B.染色体上的DNA变成了RNA C.染色体上的DNA减少了或增多了 D.染色体上的DNA结构发生了局部改变
正常绵羊和短腿安康羊（中）
在太空突变的真菌
(普遍性)
基因突变既可发生在植物的种子期,也可发生在幼苗期,还可发生在开花期；既能在动物体的体细胞中发生，也能在动物体的生殖细胞中发生。
（随机性）
这里的“随机”是针对生物个体而言的,指的是可随机发生在生物体的不同生长(生活)时段;但是对细胞来说,却只能发生在正进行DNA分子复制的细胞中.
一个正常基因A可能突变成a1也可能突变成a2或a3。如小鼠毛色的灰色基因可突变为黄色基因或黑色基因
（不定向性）
太空南瓜
太空南瓜王
这种太空南瓜王最大能长到200多公斤，
在生长繁殖期高峰时，南瓜每天能增大5公斤。
神奇的太空育种(八两)
普通青椒
非同源染色体自由组合
（三）思考与讨论二
1.223种精子；223种卵细胞。
3.提示：可以从染色体上基因的多样性、减数分裂过程中配子形成的过程以及基因重组等角度思考。
生物体的性状是由基因控制的。在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。所以，人群中个体性状是多种多样的。
同源染色体的非姐妹染色单体间发生交换现象。