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2015-2016学年高中生物人教版必修2第5章《基因突变及其他变异》 第1节《基因突变和基因重组》课件.ppt


第五章 基因突变及其他变异

...

什么叫“生物的变异”?
生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差 异性。

生物变异的类型
通过美容手术,纹成弯弯的柳叶眉, 这种柳叶眉能遗传吗?为什么?

...

不遗传的变异

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,把其种子种下去后结出的仍 是太空椒。

可遗传的变异

...
变 异 的 类 型 不遗传的变异:由环境不同引起,遗传物质没有 改变,不能进一步遗传给后代。

可遗传的变异:生殖细胞内的遗传物质发生了改 变,其后代将继承这种改变。

基因突变 三个来源 基因重组 染色体变异

...

第一节 基因突变和基因重组

...

1.说明镰刀型贫血症形成的原因 2.能够举例说明基因突变的原因及其特点 3.掌握基因突变和基因重组的区别及其意义

... 本节是生物变异内容的第一节课,所以在新授课前有必要让学生
了解什么是变异,变异的类型,以及可遗传变异的来源。利用教材“ 问题探讨”中的三名同学错抄英语句子后的语意变化,类推DNA分子复 制过程也会出现这样的错误,导入本节的课题:基因突变和基因重组. 本节的这两内容属并列层次,首先通过分析镰刀型细胞贫血症的症状、 成因等引导学生重点理解基因突变的概念,并在此基础上学习基因突变 的特点、意义;然后利用母猪哺乳幼崽的图片提问:为什么一猪生九仔 ,连母十个样呢?以此转入基因重组的学习,结合图片资料重点分析基 因重组定义、类型、意义。 在突破基因突变这一重要概念时,充分利用多媒体优势,通过动 画、图片等引导学生自主探究分析;基因突变的特点是本节难点,本 课采用资料分析方式很好突破这个难点;基因重组的类型也是本节重 难点,与减数分裂联系紧密,课堂上充分引导学生回顾以前所学,再 通过图片演示其过程,其难度自然化解。

三位同学在抄写英文句子“THE CAT SAT

...

ON THE MAT”(猫坐在草席上)时,分别抄
成了右图中的句子。

讨论:
1.想一想上述抄写的三个句子的意思还与 原句子相同吗? 2.假如在DNA分子的复制过程中,也发生了 类似的错误,DNA分子携带的遗传信息将 会发生怎样的变化?这些变化可能对生 物体产生什么影响? 让我们首了解一下基因突变吧!

一、基因突变
(一)基因突变的实例

...

镰刀型细胞贫血症

正常红细胞

镰刀型红细胞

...

镰刀型细胞贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺 氧,患者红细胞变成长镰刀型,血液的粘性增加,引 起红细胞的堆积,导致各器官血流的阻塞。而出现脾 脏肿大,四肢的骨骼、关节疼痛,血尿和肾功能衰竭 等症状,病重时,红细胞受机械损伤而破裂产生溶血 现象,引起溶血性贫血甚至造成死亡。 那是什么原因导致产生镰刀型细胞贫血症的呢?

研究发现血红蛋白分子的部分氨基酸顺序如下:

...

缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷 氨酸——赖氨酸······(正常)

缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷 氨酸——赖氨酸······(异常)

为什么血红蛋白中的谷氨酸变成了缬氨酸呢?

...
DNA
决 定 mRNA 氨基酸 蛋白质

G A A C T T
G A A 谷氨酸 正常

突变

G T A C A T G
U

_____ 根本 原因 A 替换 T A T 直接 原因 _____ 谷氨酸

A

缬氨酸 异常

缬氨酸

镰刀型细胞贫血症病因:DNA分子中碱基对的替换

(二)基因突变的概念

...

DNA分子中的碱基对有哪几种变化,从而导致基因结构的改变?
DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,引起的基因 结构的改变。(一般,基因突变后变成其新的等位基因) CCTGTGGTC GGACACCAG CCTGAGGTC GGACTCCAG CCTGACGGTC GGACTGCCAG

替换
增添

CCTG GGTC GGAC CCAG 缺失 基因突变的实质是: 基因结构的改变 。

... 基因突变的3种类型对生物性状影响的大小?
正常 DNA ···A T C C G C··· ···T A G G C G··· 碱基对替换 ···A T T C G C··· ···T A A G C G···

mRNA

···A U C C G C··· 异亮 精氨酸 氨酸

···A U U C G C··· 异亮 精氨酸 氨酸

... 基因突变的3种类型对生物性状影响的大小?
正常 DNA ···A T C C G C··· ···T A G G C G··· 碱基对增添 ···A T A C C G C··· ···T A T G G C G···

mRNA

···A U C C G C··· 异亮 精氨酸 氨酸

···A U A U C G C··· 异亮 脯氨酸 氨酸

... 基因突变的3种类型对生物性状影响的大小?
正常 DNA ···A T C C G C··· ···T A G G C G··· 碱基对缺失 ···A C C G C··· ···T G G C G···

mRNA

···A U C C G C··· 异亮 精氨酸 氨酸

···A

U C G C···

苏氨酸 丙氨酸

总的来说,碱基对的替换相对于另两种突变情 况,对生物性状的影响是最小的

... 基因突变一定会导致蛋白质结构改变而导致生物性状改变吗?
基因突变通常会引起生物性状的改变,但并不是一定引 起生物性状的改变,因为:
①一种氨基酸可能有几种密码子 ②显性纯合子突变成杂合子AA→Aa)

③突变的序列是不具遗传效应的碱基序列

...
1.(选择填空)某生物发生了基因突变后,

基因结构 一定改变
基因数量 性状
一定不变


; 。

可能改变

(填一定不变或一定改变或可能改变)

基因突变主要发生在什么时候? . . . 突变基因一定能遗传给后代吗?

分 裂 间 期

有丝分裂间期 体细胞发生的基因突变可以传给后代吗? 体细胞可以发生基因突变吗? 体细胞可以发生基因突变,且有可能发展为癌细胞 (但一般不能传给后代) 生殖细胞发生的基因突变可以传 减数第一次分裂的间期 生殖细胞可以发生基因突变吗? 给后代吗? 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)

“神七” 带一批种子上天进行育种,选择 的是“干种子”还是“萌动的种子”?

(三)基因突变的原因
自发突变 自然条件下DNA偶尔复制错误

...

例如:果蝇的白眼,水稻的矮秆等。

诱发突变
物理因素 X射线、激光等 提高突 变频率

化学因素 亚硝酸、碱基类似物等 生物因素 病毒、某些细菌等

(四)基因突变有何特点
(1)在生物界普遍存在—普遍性

...

常见突变性状: 细菌 棉花 无抗药性——抗药性 正常枝——短果枝

短腿安康羊(中)

果蝇
家鸽

红眼——白眼
长翅——残翅 羽毛白色——灰红色
玉米白化苗



正常色觉——色盲
正常肤色——白化病
人类多指

... (2)生物个体发育的任何时期都可能发生—随机性
基因突变发生在生物个体发育的什么时期? ① ② ⑤ ③ 幼苗 任何时期

受精卵 ④



具根茎叶 的植株

分化出花 芽的植株

开花结果的 植株

也可以发生在细胞内不同的DNA分子上; 同一DNA分子的不同部位。

(3) 基因突变是不定向的 AY (黄毛) 老鼠灰毛基 因A+突变 a (黑毛) 黑 老 鼠 灰 老 鼠

...

经诱变处理 的种子产生 的多种颜色 的子代种子

黄 老 鼠

(4)突变频率低—低频性
基 果蝇的白眼基因 果蝇的褐眼基因 因

...
突变率

大肠杆菌组氨酸缺陷型基因

2×10-6
4×10-5 3×10-5

玉米的皱缩基因
小鼠的白化基因 人类色盲基因

1×10-6
1×10-5 3×10-5

自然状态下,基因突变的频率是很低的。

(5)大多数突变是有害的—多害性

...

基因突变中,有利突变多,还是有害突变多?

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。

...
畸 形 的 雏 鸭

人 类 的 多 指

有 害 的 基 因 突 变

人 类 的 并 指

镰 刀 形 红 细 胞

...
高产葡萄

高产大豆

有 利 的 基 因 突 变

高产青霉菌株

基因突变的特点

...

①普遍性: 自然界的物种中广泛存在 如:人正常色觉——色盲 ②随机性: 可发生在任何时期----个体发育的任何时期和部位 ③低频性: 自然界突变率很低:10-5- 10-8 ④多害性:(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 ----产生一个以上的等位基因

(五)基因突变的意义

...

(1)基因突变能产生新基因吗? 新基因的产生对生物 生存有意义吗? (2)自然环境过程中,具有何种变异的个体容易存活 下来?基因突变对生物进化有何意义?

产生新基因 生物变异的根本来源 生物进化的原始材料
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。

基因突变
DNA(基因A或a) 复 制 导致 碱基对替换、增添和缺失 碱基对数目、排列顺序改变 DNA(基因a或A) 氨基酸序列不一定改变 基因突变 生物性状不一定改变 意义 是新基因产生的途径; 是生物变异的根本来源; 是生物进化的原始材料。

...
外界诱因
自身原因 普遍性 随机性 不定向性 低频性 多害少利性

特点

...
“一母生九仔,连母十个样”这种差异怎么造成的?

二、基因重组
1.基因重组的概念

...

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。
2.基因重组的类型 (1)减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自 由组合

A

b

A

B

a
Ab和aB

B

a AB和ab

b

. . . (2)减数第一次分裂前期(四分体时期)同源染色体上
的非姐妹染色单体之间的交叉互换

B B

b b

B B

b b

B b

B b

...
基因重组能否产生新的基因?其实质是什么? 并不产生新的基因,只是原有基因的重新组合。 实质: 结果: 产生新的基因型和表现型。

3.基因重组的意义

...

是生物变异的来源之一;
是生物多样性的来源之一; 对生物的进化具有重要的意义。
意义 减一后期:自由组合 基因重组

减一前期:交叉互换

控制不同性状的 基因重新组合 导致 精 卵 配 随 子 机 多 结 样 合 性 子代性状多样性

基因突变和基因重组 . . .
比较项目 本质 基因突变
碱基对的增添、缺失或替 换引起的基因结构的改变 产生新基因 自然突变、诱发突变 分裂间期 生物变异的根本来源, 生物进化的原材料

基因重组
控制不同性状的基因的重新组 合,不产生新基因 产生新的基因型 自由组合型、交叉互换型 有性生殖过程 生物变异的来源之一, 形成生物多样性的重要 原因

结果
类型

时期
意义

发生频率 突变频率低,但在生物界
普遍存在

有性生殖中非常普遍

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



2.若某基因原为303对碱基,现经过突变,成为 300对碱 基,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 ( D ) 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

3.基因A与a1、a2、a3之间 的关系如图,该图不能表明 ... 的是( D ) A、基因突变是不定向的 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


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