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第1节基因突变和基因重组第5章基因突变及其他变异我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研究：将作物种子带入太空，利用天空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后再地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，却得了极大的经济效益。问题探讨：思考:航天育种的生物学原理是什么？一、导入新课基因突变进行有性生殖的生物，在形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质是遗传物质DNA的复制。碱基互补配对原则能保证DNA复制的准确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。亲兄弟遗传信息复制的过程会不会出错呢？第1节基因突变和基因重组二、讲授新课1、实例-------镰状细胞贫血镰状细胞贫血是一种常染色体隐性遗传病。患者红细胞是弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血。该病主要发生在黑色人种中，在非洲黑人中的发病率最高。正常红细胞镰状红细胞一、基因突变二、讲授新课1.基因突变的实例这种病是怎样形成的呢？血红蛋白分子的部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列1、图中氨基酸发生了什么变化？血红蛋白中一个氨基酸发生替换（直接原因）2、谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？AT替换TA碱基对的替换二、讲授新课1.基因突变的实例思考：这种变化能遗传吗？如何遗传？1、基因突变若发生在配子中（减数分裂时产生），将遵循遗传规律传递给后代。2、若发生在体细胞（有丝分裂），一般不能遗传。有些植物体细胞发生基因突变，可以通过无性繁殖传递。二、讲授新课血红蛋白结构的改变思考：除了碱基的替换，还有什么情况可能导致基因结构的改变？CCTGAGGTCGGACTCCAGCCTGTGGTCGGACACCAGCCTGACGGTCGGACTGCCAGCCTGGGTCGGACCCAG替换增添缺失DNA一、基因突变二、讲授新课一、基因突变血红蛋白结构的改变1．概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。注意：1、突变产生的新基因（等位基因），若为显性基因，则为显性突变若为隐性基因，则为隐性突变。2、基因的种类发生改变，数量不变，位置不变。3、只要是基因内部的变化，不管是1个还是多个碱基的改变，都属于基因突变。思考：DNA分子上发生碱基的增添、缺少或替换，是否一定属于基因突变？为什么？一个DNA分子上基因与基因之间的区域，属于基因间区，若碱基的改变发生在基因内部，则属于基因突变，若发生在基因间区，则不属于基因突变。不一定。二、讲授新课一、基因突变血红蛋白结构的改变思考：基因突变一定会导致蛋白质的结构改变吗？DNA···AUCCGC······AUUCGC···异亮氨酸精氨酸异亮氨酸mRNA···ATCCGC······TAGGCG···正常···TAAGCG······ATTCGC···碱基替换精氨酸密码子具有简并性，突变前后的密码子可能编码同一种氨基酸。二、讲授新课血红蛋白结构的改变②显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa）基因突变一定会导致基因结构改变，但蛋白质结构、性状不一定改变。※基因突变不一定改变生物体的性状：小节：①一种氨基酸可能有几种密码子（密码子的简并性）二、讲授新课DNA···AUCCGC···异亮氨酸精氨酸mRNA···ATCCGC······TAGGCG···正常一、基因突变···ACCGC···苏氨酸丙氨酸···ACCGC······TGGCG···碱基缺失1、1个碱基对的插入（或缺失），往往不改变插入（或缺失）位置前的氨基酸序列，但改变了插入（或缺失）位置后的氨基酸序列。小节：碱基变化对生物性状的影响2、碱基的替换对生物性状的影响最小3、一个碱基对的替换，可能不改变所编码的氨基酸序列，也可能改变一个氨基酸或者造成翻译的提前（延后）终止。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小试牛刀二、讲授新课一、基因突变2．时间注意：基因突变不只发生在间期主要发生在分裂间期有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期思考:DNA分子在什么时候不稳定？二、讲授新课3、基因突变的原因诱发突变自发突变自然条件下DNA复制偶尔出错、DNA的碱基组成发生改变提高突变频率内因外因生物因素：某些病毒的遗传物质化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等物理因素：紫外线、X射线等原因基因突变的特点基因突变在生物界是普遍存在的。普遍性基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上、同一个DNA分子的不同部位。随机性不定向性一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因。基因突变的频率是很低的。低频性白眼血红眼象牙眼樱红眼杏红眼伊红眼浅黄色眼微色眼蜜色眼珍珠眼珊瑚色眼WWblWiWcWaWeWbWtWhWpWcoW+（红眼）4、基因突变的特点5.基因突变的应用：基因突变有的对生物有害、有的是有利、有的是既无害也无益，是中性。二、讲授新课6、基因突变的意义产生新基因1．新基因产生的途径；2．生物变异的根本原因；3．生物进化的原始材料。生物变异的根本来源生物进化的原始材料形成新性状总结2、有关基因突变叙述，正确的是（）A.基因突变就是DNA中碱基对的增添、缺失、替换和重组B.基因突变一定会导致生物性状的改变C.基因突变只能发生在真核细胞中D.基因突变是有害还是有利主要看该突变对生物生存的影响D小试牛刀二、讲授新课二、细胞的癌变资料：结肠癌发生的简化模型正常结肠上皮细胞抑癌基因Ⅰ突变原癌基因突变抑癌基因Ⅱ突变抑癌基因Ⅲ突变癌癌细胞转移1．从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？思考：原癌基因和抑癌基因突变。2．健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？存在。小节：癌症的发生并不是单一基因突变，至少在一个细胞中发生5～6个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征。（原癌基因和抑癌基因都是一类基因，不是一个基因）原癌基因和抑癌基因的作用是什么？二、讲授新课二、细胞的癌变资料：结肠癌发生的简化模型正常结肠上皮细胞抑癌基因Ⅰ突变原癌基因突变抑癌基因Ⅱ突变抑癌基因Ⅲ突变癌癌细胞转移3．根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？思考：癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移。二、讲授新课二、细胞的癌变原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的。抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。突变可能引起癌变癌变的原因二、讲授新课二、细胞的癌变癌细胞的扫描电镜照片①适宜条件下，癌细胞能够无限增殖；②癌细胞的形态结构发生显著变化；③细胞膜上的糖蛋白减少，癌细胞之间的黏着性减少，容易在机体内分散和转移。癌细胞的特征二、讲授新课三、基因重组产生等位基因（A1a1、a2……）“一母生九仔，连母十个样”这种差异怎么造成的？二、讲授新课三、基因重组1．概念：在生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的自由组合。二、讲授新课三、基因重组2．类型和时期bBBbAb和aBAB和ab①自由组合：非同源染色体上的非等位基因的自由组合。减数第一次分裂后期二、讲授新课三、基因重组2．类型和时期②交叉互换：同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部互换。减数第一次分裂前期（四分体时期）四、课堂小结比较项目基因突变基因重组本质原因时间意义发生频率产生新的基因，可能产生新性状产生新的基因型，原有性状组合内外因引起碱基对的增添、缺失、替换自由组合；交叉互换常在间期DNA复制时减数第一次分裂变异的根本来源；进化的原始材料生物变异来源之一，对生物进化有重要意义低频性有性生殖中普遍二、讲授新课三、基因重组3．意义思考：基因重组能否产生新的基因？基因重组是原有基因的重新组合，只产生新的基因型和重组性状，不能产生新基因与新性状。基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的来源之一，对生物进化也具有重要的意义。三、课堂反馈1．基因突变的本质是（）A．染色体上的DNA变成了蛋白质B．染色体上的DNA变成了RNAC．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D2．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三、课堂反馈3．癌症是当前严重威胁人类生命的疾病，是导致我国城市居民死亡的首要原因。下列有关癌细胞的叙述，错误的是（）A．具有细胞增殖失控的特点B．癌细胞只有原癌基因没有抑癌基因C．基因突变可能使正常细胞变成癌细胞D．细胞膜上糖蛋白减少，癌细胞易分散转移B再见