《高中生物 5.1 基因突变和重组课件 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 5.1 基因突变和重组课件 新人教版必修2（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、问题问题1 1、下面的图片说明了、下面的图片说明了生物的什么特性？ 生物的变异是指生物亲、子代间或子代各生物的变异是指生物亲、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。个体间存在性状差异的现象。太空椒太空椒水肥充足水肥充足再种下去再种下去表现型表现型 基因型基因型 环境条件环境条件可遗传的变异可遗传的变异不能遗传的变异不能遗传的变异基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异来源来源（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）（改变）基因型基因型环境条件环境条件第第1 1节节 基因突变和基因重组基因突变和基因重组科学史一科学史一19101910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。年赫里克医
2、生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型镰刀型细胞贫血症。细胞贫血症。正常正常 异常异常19281928年，人们发现这种病能遗传给下一代。年，人们发现这种病能遗传给下一代。正常正常异常异常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 19491949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白血红蛋白分子的分子的异常异常引起红细胞变形。引起红细胞变形。19561956年，英
3、国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处一处的的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代。取代。科学史二科学史二右图是人类镰刀型细胞贫血症病因图解，请据图回答右图是人类镰刀型细胞贫血症病因图解，请据图回答：G A AG A AC T TC T TDNADNAG G T T A AC C A A T TRNARNAG A AG A A氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸血红蛋白血红蛋白正常正常异常异常（1 1） 是是 过程，发生于细过程，发生于细 胞胞 中；中；是是 过程，过程， 发生于细胞发生于细胞 中。中。（2）是发生了差
4、错的是发生了差错的 过程，过程， 即突变。此过程发生在细胞即突变。此过程发生在细胞 分裂的分裂的 期。期。（3 3）的碱基序列为的碱基序列为 ； 的名称为的名称为 。（5 5）造成镰刀型细胞贫血症的根本）造成镰刀型细胞贫血症的根本 原因是原因是DNADNA中碱基由中碱基由 被替换为被替换为 。（4 4）镰刀型贫血症是血红蛋白中的）镰刀型贫血症是血红蛋白中的哪个氨基酸发生了改变？哪个氨基酸发生了改变？转录转录核核翻译翻译质质复制复制间间GUA缬氨酸缬氨酸ATTA碱基对替换碱基对替换 思考与讨论（思考与讨论（P P8181）CTTCTTGAAGAA谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNADNAmRNAmRN
5、A氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常GUAGUACATCATGTAGTA突变突变GAAGAA_原因原因_原因原因根本根本直接直接病因：病因： 镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症是是由由基基因因突突变变引引起起的的一一种种遗遗传传病病，是是由由于于基基因因的的分分子子结结构构发发生了改变产生的。生了改变产生的。通过英格拉姆的实验，氨基酸由通过英格拉姆的实验，氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸的改变的实质谷氨酸变成缬氨酸的改变的实质是什么改变？是什么改变？氨基酸的种类的改变，是密码子改变。氨基酸的种类的改变，是密码子改变。密码子的排列是由密码子的排列是由DNA分子决定。分子决定。所以实质是所以实质是DN
6、A分子分子发生了改变。发生了改变。相应性状的改变相应性状的改变相应蛋白质的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变相应氨基酸的改变mRNAmRNA分子中的碱基发生变化分子中的碱基发生变化DNADNA分子中的碱基对发生变化分子中的碱基对发生变化具体变化过程具体变化过程: :这种变化可否遗传这种变化可否遗传? ?如何遗传？如何遗传？可以遗传可以遗传突变后的突变后的DNADNA分分子复制子复制, ,通过减通过减数分裂形成带有数分裂形成带有突变基因的生殖突变基因的生殖细胞细胞, ,并将突变并将突变基因传给基因传给下一代下一代. .原句：原句：THE CAT SAT ON THE MAT抄写：抄写：1.TH
7、E CAT SAT ON THE MAT2.THE HAT SAT ON THE MAT4.THE CAT ON THE MAT与原句比与原句比较，意思较，意思发生了哪发生了哪些变化？些变化？意思不变、意思不变、变化不大和变化不大和完全改变完全改变 假如在假如在DNA分子复制过程中，发生了类分子复制过程中，发生了类似的错误，似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？3.THE CAT SAT ON THE MAT 假如在假如在DNA分子复制过程中，发生了分子复制过程中，发生了类似的错误，类似的
8、错误，DNA分子携带的遗传信息将分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？影响？ DNA分子携带的遗传信息发生了改变。但由分子携带的遗传信息发生了改变。但由于遗传密码的简并性，于遗传密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改编码的氨基酸不一定改变。如果氨基酸发生了改变，生物体的性状可能发变。如果氨基酸发生了改变，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害，可生改变。改变的性状对生物体的生存可能有害，可能有利，也有可能既无害也无利。能有利，也有可能既无害也无利。一、基因突变的实例一、基因突变的实例正常型红细胞正常型红细胞
9、镰刀型红细胞镰刀型红细胞缬氨酸缬氨酸-组氨酸组氨酸-亮氨酸亮氨酸-苏氨酸苏氨酸-脯氨酸脯氨酸-谷氨酸谷氨酸-谷氨酸谷氨酸-赖氨酸赖氨酸- 正常正常缬氨酸缬氨酸-组氨酸组氨酸-亮氨酸亮氨酸-苏氨酸苏氨酸-脯氨酸脯氨酸-缬氨酸缬氨酸-谷氨酸谷氨酸-赖氨酸赖氨酸- 异常异常血红蛋白分子的部分氨基酸顺序血红蛋白分子的部分氨基酸顺序图中哪个氨基酸发生了改变？图中哪个氨基酸发生了改变？请查阅密码子表，完成以下图解请查阅密码子表，完成以下图解GAAGAACTTCTT谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸DNADNAmRNAmRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质正常正常异常异常G AG AG G A AG G A AC C T
10、T突变突变直接原因直接原因根本原因根本原因A AA AT TU U问题探讨问题探讨原句：原句：THE THE C CAT SAT ON THE MATAT SAT ON THE MAT错句错句 (1)(1)THE THE K KAT SAT ON THE MATAT SAT ON THE MAT (2)THE (2)THE H HAT SAT ON THE MATAT SAT ON THE MAT (3)THE CAT ON THE MAT (3)THE CAT ON THE MAT 1)1)可以看出：一个字母改变，可能句子意思不可以看出：一个字母改变，可能句子意思不变、变化不大、或完全改变变
11、、变化不大、或完全改变问题探讨问题探讨（2 2）如果）如果DNADNA分子复制时发生类似的错误，分子复制时发生类似的错误，DNADNA分子携带分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生怎的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生怎样的影响？样的影响？ 对生物体有的有害，有的有利，有的既无害对生物体有的有害，有的有利，有的既无害也无利也无利（3 3）如果）如果DNADNA分子中含遗传信息的碱基对发生变化则意分子中含遗传信息的碱基对发生变化则意味着味着_发生了改变，我们称这种变化为发生了改变，我们称这种变化为_基因基因基因突变基因突变原句：原句：THE THE C CAT SAT
12、ON THE MATAT SAT ON THE MAT错句错句 (1)(1)THE THE K KAT SAT ON THE MATAT SAT ON THE MAT (2)THE (2)THE H HAT SAT ON THE MATAT SAT ON THE MAT (3)THE CAT ON THE MAT (3)THE CAT ON THE MAT 思考：基因结构改变有哪些方式？思考：基因结构改变有哪些方式？增增添添缺缺失失替替换换DNADNA分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的 、 和和 ，而引起的，而引起的 的改变。的改变。 替换替换增添增添缺失缺失基因结构基因结构基因突变的概念：
13、基因突变的概念：物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素：紫外线紫外线X射线射线其它各种辐射其它各种辐射亚硝酸亚硝酸碱基类似物碱基类似物苯环类似物苯环类似物DNADNA复制时，碱基配对偶尔发生错误复制时，碱基配对偶尔发生错误碱基组成改碱基组成改变变内部因素内部因素外外部部因因素素某些病毒某些病毒某些病毒某些病毒什么是基因突变？ 基因突变是包括基因突变是包括碱基对的替换、增添和缺失碱基对的替换、增添和缺失三种情况。三种情况。增添增添替换替换缺失缺失请思考：请思考：由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？由于碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？碱基改变不一定引起生物性状的改变碱
14、基改变不一定引起生物性状的改变: 一个氨基酸有多个密码子；一个氨基酸有多个密码子； 一些一些DNA片段不携带遗传信息；片段不携带遗传信息；思思考考： DNA碱碱基基对对的的改改变变一一定定会会引引起起生生物的性状改变吗？物的性状改变吗？ATCCGTAGGC缺失缺失（正常基因片段）（正常基因片段）替换替换增添增添AACCGTTGGCATTCCGTAAGGC ACCGT GGC1 2 3 4 5比一比比一比1 1、基因突变的概念、基因突变的概念: :一、基因突变一、基因突变指发生在基因水平上的变异。是由于指发生在基因水平上的变异。是由于DNADNA分子分子中发生碱基对的中发生碱基对的替换、增添替换
15、、增添或或缺失缺失，而引起的基因，而引起的基因结构的改变。结构的改变。若若DNADNA碱基对替换，是否一定引起蛋白质结构的改变？碱基对替换，是否一定引起蛋白质结构的改变？基因突变的本质是：基因突变的本质是：？基因结构的改变，产生基因结构的改变，产生了新基因，出现新性状。了新基因，出现新性状。比一比、查一查比一比、查一查甲甲 乙乙 丙丙 丁丁DNADNA碱基对替换，碱基对替换，不一定不一定引起蛋白质结构的改变。引起蛋白质结构的改变。结论结论:议一议议一议基因突变发生时间？基因突变发生时间？ 细胞分裂间期细胞分裂间期DNADNA复制时复制时基因突变可以发生在生殖细胞，也可以发生基因突变可以发生在生
16、殖细胞，也可以发生 在体细胞在体细胞, ,那么基因突变那么基因突变都会都会遗传给后代吗？遗传给后代吗？ 前者可以；后者前者可以；后者一般一般不能。不能。某自花传粉观赏植物某自花传粉观赏植物连续几代连续几代开红花，一次开红花，一次 开出一朵白花，如何培育更多开白花的植株？开出一朵白花，如何培育更多开白花的植株？ 用无性繁殖的方法（嫁接、扦插等）。用无性繁殖的方法（嫁接、扦插等）。( (二二) )基因突变发生的时间？基因突变发生的时间？ 细胞周期中的分裂间期细胞周期中的分裂间期A.A.有丝分裂间期有丝分裂间期B.B.减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期体细胞体细胞生殖细胞生殖细胞中可以发生基因突变
17、中可以发生基因突变（但一般不能传给后代）（但一般不能传给后代）中也可以发生基因突变中也可以发生基因突变（可以通过受精作用直接传给后代）（可以通过受精作用直接传给后代）( (癌细胞）癌细胞）(三三)基因突变的原因基因突变的原因物理因素物理因素化学因素化学因素生物因素生物因素: :( (四四) )基因突变的类型基因突变的类型按来源分按来源分_与与_按突变后对生物个体的影响分按突变后对生物个体的影响分_与与_,_,对生物体个体而言，多数为对生物体个体而言，多数为_。自然突变自然突变人工诱变人工诱变有利突变有利突变有害突变有害突变有害突变有害突变紫外线紫外线X射线射线其它各种辐射其它各种辐射亚硝酸亚硝
18、酸碱基类似物碱基类似物苯环类似物苯环类似物某些病毒能影响某些病毒能影响宿主细胞宿主细胞( (五五) )基因突变的特点基因突变的特点自然界的物种中广泛存在自然界的物种中广泛存在可发生在任何时期可发生在任何时期自然界突变率很低：自然界突变率很低：10105 5- - 1010-8-8( (打破对环境的适应性打破对环境的适应性) )多数有害多数有害, ,少数有利少数有利 普遍性普遍性: :随机性随机性: :稀有性稀有性: :有害性：有害性：不定向性：不定向性： A Aa a或或A AA A( (五五) )基因突变的特点基因突变的特点自然界的物种中广泛存在自然界的物种中广泛存在可发生在任何时期可发生在
19、任何时期自然界突变率很低：自然界突变率很低：10105 5- - 1010-8-8( (打破对环境的适应性打破对环境的适应性) )多数有害多数有害, ,少数有利少数有利 普遍性普遍性: :随机性随机性: :稀有性稀有性: :有害性：有害性：不定向性：不定向性：A Aa a1 1或或A Aa a2 2等位基因是如何产生的？等位基因是如何产生的？（六）基因突变的意义：（六）基因突变的意义：为何基因突变对生物体而言，多数为有害为何基因突变对生物体而言，多数为有害突变突变? ? 如此的话基因突变对生物岂不是如此的话基因突变对生物岂不是没有意义没有意义? ?产生新基因产生新基因引发生物变异引发生物变异为
20、进化提供原始材料为进化提供原始材料由于基因突变产生的新性状是生物从未有由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也也为为生物进化提供了最初的原材料生物进化提供了最初的原材料。由于基因突变产生的新性状是生由于基因突变产生的新性状是生由于基因突变产生的新性状是生由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是物从未有过的性状，因此它是物从未有过的性状，因此它是物从未有过的性状，因此它是产生新基因的产生新基因的途径途径，生物变异的生物变异的根本来源根本来源，为生物进化提供了原始的材为生物进化提供了原始的材料料。、基因突变的特
21、点、基因突变的特点普遍性：普遍性：随机性：随机性：不同发育阶段、不同不同发育阶段、不同DNADNA、 DANDAN不同部位均可发生。不同部位均可发生。多向性：多向性：低频性：低频性：多害性：多害性：想一想想一想基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？如老鼠灰毛基因如老鼠灰毛基因A+突变突变AY (黄毛黄毛)a (黑毛黑毛) 不矛盾。不矛盾。因为一个基因的突变频率虽然很低，但一个种群因为一个基因的突变频率虽然很低，但一个种群中个体数可以很多，一个细胞中也有许多基因。中个体数可以很多，一个细胞中也有许多基因。、基因突变的意义、基因突变的意义产生新基因产生新基因 生物变异的根
22、本来源生物变异的根本来源形成新性状形成新性状生物进化的原始材料生物进化的原始材料 对于生物个体而言，发生自然突变的频对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但一个物种是由率是很低的。但一个物种是由很多个体很多个体组成，组成，且经且经漫长的进化历程漫长的进化历程中产生的突变还是很多中产生的突变还是很多的，其中有的，其中有不少突变是有利突变不少突变是有利突变，对生物的，对生物的进化有重要的意义。进化有重要的意义。正常绵羊和短腿正常绵羊和短腿安康羊安康羊自然突变自然突变这种太空南瓜王最大能长这种太空南瓜王最大能长到到200200多公斤，多公斤，在生长繁殖期高峰时，南在生长繁殖期高峰时，南瓜每天
23、能增大瓜每天能增大5 5公斤。公斤。人工诱变人工诱变想一想想一想1 1、基因、基因自由组合定律中自由组合定律中，哪些基因哪些基因可以进行可以进行 重新组合呢？重新组合呢？ 2 2、非等位基因、非等位基因伴随什么伴随什么进行重新组合呢？进行重新组合呢？ 3 3、非同源染色体在、非同源染色体在什么时期什么时期重新组合？重新组合？回顾孟德尔自由组合定律。回顾孟德尔自由组合定律。 2 2、概念：、概念：在生物进行在生物进行有性生殖有性生殖过程中，控制过程中，控制不同性状的基因不同性状的基因的自由组合。的自由组合。1 1、类型：、类型：基因自由组合：基因自由组合：基因交叉互换：基因交叉互换：二、基因重组
24、二、基因重组3 3、意义：、意义： 生物变异的来源之一，生物变异的来源之一，对生物多样性的重要意义。对生物多样性的重要意义。“一母生九仔，连母十个样一母生九仔，连母十个样”，这种个，这种个体的差异，主要是什么原因产生的体的差异，主要是什么原因产生的? ?基因重组基因重组二、基因重组二、基因重组1 1、概念、概念: : 在生物进行有性生殖过程中在生物进行有性生殖过程中, ,控制不同控制不同性状的基因的自由组合性状的基因的自由组合. .2 2、类型、类型: :3 3、意义、意义: :通过有性生殖实现基因重组为生物变异通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源提供了极其丰富的来源, ,是
25、生物多样性的是生物多样性的重要原因之一重要原因之一. .基因的自由组合基因的自由组合: :基因的互换基因的互换: :例例基因重组能否产生新的基因？基因重组能否产生新的基因？非同源染色体上的非等位基因的非同源染色体上的非等位基因的自由组合自由组合同源染色体上的非姐妹染色体之间同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换发生局部互换. .基因突变和基因重组引起的变异有什么区别基因突变和基因重组引起的变异有什么区别? ?1 1基因突变：基因突变： 基因基因_改变，它改变，它_新的基因新的基因 发生时期：发生时期：_ 特点：特点：普遍性、普遍性、 随机性、随机性、 _、 多数有害、多数有害、不定向性。不
26、定向性。2 2基因重组：基因重组： 控制不同性状的控制不同性状的_，_新基因，可新基因，可形成新的形成新的_。 发生时期：发生时期：_ 特点：特点：_内部结构内部结构能产生能产生细胞分裂间期（细胞分裂间期（DNADNA复制时）复制时）突变率低突变率低基因重新组合基因重新组合不产生不产生基因型基因型有性生殖过程中有性生殖过程中非常丰富非常丰富是生物变异的根本来源是生物变异的根本来源是生物变异的主要来源是生物变异的主要来源变异的变异的类型类型遗传的变异：遗传的变异：不遗传的变异：不遗传的变异：基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组由环境不同引起，遗传物质没有改由环境不同引起，遗传物质
27、没有改变，不能进一步遗传给后代。变，不能进一步遗传给后代。遗传物质发遗传物质发生了改变，生了改变，其后代将继其后代将继承这种改变承这种改变非同源染色体非同源染色体自由组合自由组合二、基因重组二、基因重组什么叫重组性状？什么叫重组性状？什么叫重组性状？什么叫重组性状？ 概念：概念：是指在生物体进行是指在生物体进行有性生殖有性生殖的过程的过程中，控制不同性状的中，控制不同性状的基因重新组合基因重新组合。实现实现：是通过：是通过 过程实现的。过程实现的。有性生殖有性生殖通过减数分裂产生通过减数分裂产生配子，受精作用发配子，受精作用发育成个体。育成个体。 同源染色体的交叉互换同源染色体的交叉互换 非同
28、源染色体非同源染色体 的自由组合的自由组合基因重组发生的基因重组发生的时期时期：减数第一次分裂前期、后期减数第一次分裂前期、后期基因的自由组合基因的自由组合基因的交叉互换基因的交叉互换意义意义思考思考 ：基因重组中有无新的基因产生？：基因重组中有无新的基因产生？ 有无新的基因型和表现型形成？有无新的基因型和表现型形成？是是生物变异生物变异的来源之一，的来源之一，是是生物多样性生物多样性的来源之一，的来源之一，对对生物的进化生物的进化具有重要的意义。具有重要的意义。1 1、基因重组有新的基因产生吗？有新的性状产生吗？、基因重组有新的基因产生吗？有新的性状产生吗？思考：思考：没有新的基因产生，也没
29、有新的性状产生。没有新的基因产生，也没有新的性状产生。只是控制不同性状的基因重新组合。只是控制不同性状的基因重新组合。 基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化有重要的意义。样性的重要原因，对生物的进化有重要的意义。2 2、与基因突变相比较，基因重组有何意义？、与基因突变相比较，基因重组有何意义？基因突变基因突变基因重组基因重组本质本质发生时期发生时期及原因及原因条件条件意义意义出现频率出现频率基因分子结构变化，产生新基基因分子结构变化，产生新基因因,出现新的性状。出现新的性状。（碱基替换、（碱基替换、增添、缺失）增添、缺
30、失）基因的基因的重新组合重新组合，产生了新的，产生了新的基因型，性状重新组合基因型，性状重新组合有丝分裂间期或减数分裂间有丝分裂间期或减数分裂间期，期，DNA分子复制时，碱基分子复制时，碱基互补配对发生错误互补配对发生错误减数第一次分裂前期、后减数第一次分裂前期、后期，期， （同源染色体交叉（同源染色体交叉互换、自由组合）互换、自由组合）外界条件的剧变和内部外界条件的剧变和内部因素的相互作用因素的相互作用有性生殖过程中，进行有性生殖过程中，进行减数分裂形成生殖细胞减数分裂形成生殖细胞生物变异的生物变异的根本来源根本来源，也是，也是生物进化的原始材料。生物进化的原始材料。是生物变异的重要因素，是
31、生物变异的重要因素，是形成生物多样性的重要是形成生物多样性的重要原因。原因。突变频率低突变频率低出现频率高出现频率高1.223种精子；种精子； 223种卵细胞种卵细胞2.（246+1）个个体。）个个体。3.人的性状是由基因决定的。人的基因约有人的性状是由基因决定的。人的基因约有3万多个，在万多个，在减数分裂形成生殖细胞的过程中，减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着非同源染色体及非等位基因的随着非同源染色体及非等位基因的自由组合自由组合、四分体时期非姐妹染色单体的交换带来的等位基因的四分体时期非姐妹染色单体的交换带来的等位基因的交换交换， 所以形成的生殖细胞的类型非常多，由生殖细胞通过所以形成的生殖细胞的类型非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精作用形成的受精卵的类型也就非常多受精卵的类型也就非常多。故人群中个。故人群中个体性状是多种多样的体性状是多种多样的。 U U天冬氨酸天冬氨酸 U U U U天冬氨酸天冬氨酸缬氨酸缬氨酸（1）基因突变，是否一定会引起蛋白质的改变？基因突变，是否一定会引起蛋白质的改变？同源染色体之间交换示意图同源染色体之间交换示意图
