高中生物必修二 课件 基因突变和基因重组

正常肤色——白化病
讨论与思考
你认为突变有什么特点？
一
在生物界普遍存在；
高产青霉菌株 四 脚 鸭 人 类 的 多 指
太空椒
以植物的个体发育为例：
具根茎叶 胚 幼苗 受精卵 的植株 分化出花 开花结果 芽的植株 的植株 任何时期 基因突变发生在生物个体发育的什么时期？ 哪些细胞能发生基因突变？分裂间期的细胞 基因突变发生的时期与突变性状在生物体 的表现部位及范围大小有没有关系？ 有 有什么关系？ 突变发生的时间越早，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。
什么叫“生物的变异”？
是指亲子间和子代个体间的差异。
变异能否遗传？
是否所有的变异都能遗传给后代？
变异的类型
不遗传变异 环境因素影响而造成的 可遗传变异 生殖细胞内遗传物质 发生改变而引起的 基因突变 基因重组 染色体变异
可遗传变异的三种来源:
一、基因突变的实例---镰刀型细胞贫血症
镰刀型细胞贫血症的病因分析
b
B
思考：
1、细菌和病毒存在基因重组这种变异吗？ 不存在 2、基因重组能否产生新基因？ 不能 能产生新的基因型吗？ 能 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？
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
跟踪训练
氨基酸
正常
异亮氨酸 精氨酸
碱基对缺失
DNA
mRNA 氨基酸
·· ·A ··T · ·· ·A
C C G C ·· · G G C G ·· · C C G C ·· · 丙氨酸
苏氨酸
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
思考：
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。
碱基对增添
·· T A C C G C ·· ·A · ·· A T G G C G ·· ·T · ·· U A C C G ·A C·· ·
异亮氨酸 脯氨酸
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。
1、碱基对的几种改变方式，一定会 引起蛋白质的改变吗？ 思考：
当发生缺失时，除肽 · · · 链长度发生改变外， · DNA · A T C C G C · ··T A G G C G ·· 缺失点以后的氨基酸 · · mRNA · A U C C G C · · · · 一般都会发生变化。 ·
思考： 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？
等位基因
染色体上基因的数量发生改变了吗？
没有
３．基因突变的意义：
是新基因产生的途径，是生物变异的
根本来源,是生物的进化的原材料。 基因
突变
新基因（等位基因） 基因型（改变） 表现型（改变）
生物进化
思考：
既然自然状态下基因突变率很低，而且大多数 基因突变对生物体是有害的，为什么还能为生 物进化提供原材料呢？
③自然突变率低；
⑤大多数突变是有害的
白化苗
为 什 么 呢 ？ 白化病
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。
基因突变的特点
①普遍性:自然界的物种中广泛存在 ②随机性:可发生在任何时期 ③稀有性: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＝a或A＝A＋
┯┯┯┯ ＡＴＧＣ ＴＡＣＧ ┷┷┷┷ ┯┯┯┯ ＡＣＧＣ ＴＧＣＧ ┷┷┷┷ ┯┯┯┯ ＡＴＧＣ ＴＡＣＧ ┷┷┷┷ ┯┯┯┯ ＡＴＧＣ ＴＡＣＧ ┷┷┷┷ ┯┯┯ ＡＧＣ ＴＣＧ ┷┷┷
替 换
增 添
缺 失
┯┯┯┯┯ ＡＴＡＧＣ ＴＡＴＣＧ ┷┷┷┷┷
思考：
1、碱基对的几种改变方式，一定会引起蛋白质 的改变吗？
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
跟踪训练一
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
二、在生物体内随机发生；
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
三、基因突变 是不定向的
小资料
基 因 突变率
大肠杆菌组氨酸缺陷型基因
果蝇的白眼基因
2×10－６
4×10－5
果蝇的褐眼基因
玉米的皱缩基因 小鼠的白化基因 人类色盲基因
3×10－5
1×10－６ 1×10－5 3×10－5
1、概念:在生物进行有性生殖过程中,控制 不同性状的基因的自由组合. 2、类型: ①自由组合:在减数第一次分裂后期，非同源染 色体上的非等位基因的自由组合 ②交叉互换: 四分体时期，同源染色体上的非姐 妹染色体之间发生局部互换. 3、意义： 生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重 要意义。
b
B
4、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 5、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
思考：
1、基因突变发生在信息流动的哪个环节中？
DNA→DNA
2、基因突变一般发生在细胞分裂的那一时期？
有丝分裂间期或减数第一次分裂间期 DNA复制时
3、未分化的细胞和高度分化的细胞相比，哪一类 细胞发生基因突变的可能性更大呢？
未分化的细胞
合作探究2、基因突变的概念：
和
增添 DNA分子中发生碱基对的 替换 、＿＿＿ 缺失 ，而引起的 基因结构 的改变。
类型
结果 意义 适用范围
所有生物
真核生物的有性生殖
【课堂自我检测】 1、（1）√（2）×（3）× 2、A 3、B 4、A
【课后延伸训练】 A案 1-5、D B C B C 6-7、 B D 8、（1）细胞分裂间期 (2)CAT GUA (3)常 隐 (4)BB或Bb 1/8 BB (5)不会，因为翻译形成的氨基酸没变， 所以生物性状不变
对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很 低的。但一个物种是由很多个体组成，且经漫长的 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的意义。因此， 基因突变能够为生物进化提供原材料。
①打破对环境的适应性
②产生新基因 引发生物变异 为进化提供原始材料
跟踪训练
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
D
跟踪训练
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
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
合作探究四、基因重组
D
合作探究3、基因突变的原因和特点
1、基因突变的原因：
物理因素： 如X射线、γ射线、紫外线、激光等。
外 化学因素： 亚硝酸、碱基类似物，硫酸二乙酯， 因 秋水仙素等
生物因素： 包括病毒和某些细菌等。
内因： DNA分子复制偶尔发生错误，
DNA碱基组成发生改变等
1986年4月26日，前苏联（现乌 克兰境内）的切尔诺贝利核电站 4号机组发生爆炸，8吨多强辐射 物质倾泻而出，使5万多平方公 里的土地受到污染，320多万人 遭受核辐射的侵害。事故发生后， 发生爆炸的4号机组被用钢筋混 凝土封起来，电站30公里以内的 地区被定为“禁入区”。 玛林 娜是自愿回到曾经遭受核污染的 切尔诺贝利地区生活的老人之一。 乌克兰政府规定“禁入区”内不 准人居住，但一些老人想在故土 安度晚年，便偷偷返回居住地。 他们在“禁入区”内种菜、捕鱼 和饲养家畜，但产品只能供自己 食用。目前“禁入区”内生活着 约600名老人。
B
A
小结：基因突变和基因重组的比较
比较项目
定义
基因突变
碱基对的增添、缺 失或改变而引起的 控制不同性状的基 因重新组合
时期
分裂间期DNA复制时 减数第一次分裂 自然突变、诱发突变 自由组合、交叉互换 产生新基因 产生新的基因型
新基因产生的途径,生物 变异的根本来源,生物进 化的原始材料 生物变异的来源之一,对 生物的进化有重要意义
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。
正常绵羊和短腿安康（左）
2、基因突变的特点 常见突变性状：
细菌 无抗药性——抗药性
短腿安康羊（中）
棉花
果蝇 家鸽 人
正常枝——短果枝
红眼——白眼 长翅——残翅 羽毛白色——灰红色 正常色觉——色盲
玉米白化苗 人类多指
病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？
正常
…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—…
异常 … －脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸 —…
蛋白质
正常
异常
氨基酸
mRNA
谷氨酸
G__A A
缬氨酸
直接原因
谷氨酸→缬氨酸
U G__A A C__T
G__ A A T
T
根本 _____原因
替换
DNA
CT T
GAA
突变
T
A
病因：镰刀型细胞贫血症是由 DNA分子中碱基对替换 引 起的一种遗传病。
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
思考：
1、碱基对的几种改变方式，一定会引起蛋白质 的改变吗？
正常
·· T C C G C ·· ·A · DNA ·· A G G C G ·· ·T ·
·· · mRNA·A U C C G C ·· 氨基酸 异亮氨酸 精氨酸