高中生物 5_1 基因突变和重组课件 新人教版必修21

问题1、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、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。,太空椒,水肥充足,再种下去,表现型 基因型 环境条件,可遗传的变异,不能遗传的变异,基因突变 基因重组 染色体变异,来源,（改变）,（改变）,（改变）,基因型,环境条件,第1节 基因突变和基因重组,科学史一,1910年赫里克医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 细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型 细胞贫血症。,正常 异常,1928年，人们发现这种病能遗传给下一代。,1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中 血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。 1956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，有一处的谷氨酸被 缬氨酸取代。,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：,（1） 是 过程，发生于细 胞 中；是 过程， 发生于细胞 中。,（2）是发生了差错的 过程， 即突变。此过程发生在细胞 分裂的 期。,（3）的碱基序列为 ； 的名称为 。,（5）造成镰刀型细胞贫血症的根本 原因是DNA中碱基由 被替换为 。,思考讨论,（4）镰刀型贫血症是血红蛋白中的 哪个氨基酸发生了改变？,转录,核,翻译,质,复制,间,GUA,缬氨酸,AT,TA,碱基对替换,思考与讨论（P81）,谷氨酸,缬氨酸,正常,异常,_原因,_原因,根本,直接,病因：,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。,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是什么改变？,氨基酸的种类的改变，是密码子改变。 密码子的排列是由DNA分子决定。 所以实质是DNA分子发生了改变。,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.,第1节 基因突变和基因重组,问题探讨,原句：THE CAT SAT ON THE MAT,抄写：1.THE CAT SAT ON THE MAT,2.THE HAT SAT ON THE MAT,4.THE CAT ON THE MAT,与原句比较，意思发生了哪些变化？,意思不变、变化不大和完全改变,假如在DNA分子复制过程中，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？可能对生物体产生什么影响？,3.THE CAT SAT ON THE MAT,问题探讨,假如在DNA分子复制过程中，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？可能对生物体产生什么影响？,DNA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，DNA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。,一、基因突变的实例,正常型红细胞 镰刀型红细胞,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,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？,请查阅密码子表，完成以下图解,GAA,CTT,谷氨酸,缬氨酸,DNA,mRNA,氨基酸,蛋白质,正常,异常,G A,G A,G A,C T,突变,直接原因,根本原因,A,A,T,U,原句：THE CAT SAT ON THE MAT,错句 (1)THE KAT SAT ON THE MAT (2)THE HAT SAT ON THE MAT (3)THE CAT ON THE MAT,进行比较,1)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,（2）如果DNA分子复制时发生类似的错误，DNA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样的影响？,对生物体有的有害，有的有利，有的既无害也无利,（3）如果DNA分子中含遗传信息的碱基对发生变化则意味着_发生了改变，我们称这种变化为_,基因,基因突变,原句：THE CAT SAT ON THE MAT,错句 (1)THE KAT SAT ON THE MAT (2)THE HAT SAT ON THE MAT (3)THE CAT ON THE MAT,思考：基因结构改变有哪些方式？, , , , , , ,增添,缺失,替换,DNA分子中发生碱基对的 、 和 ，而引起的 的改变。,替换,增添,缺失,基因结构,基因突变的概念：,物理因素,化学因素,生物因素：,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,DNA复制时，碱基配对偶尔发生错误 碱基组成改变,内部因素,外部因素,3、基因突变的原因,某些病毒,什么是基因突变？,基因突变是包括碱基对的替换、增添和缺失三种情况。, , , , ,增添,替换,缺失,请思考：,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: 一个氨基酸有多个密码子； 一些DNA片段不携带遗传信息；,思考： DNA碱基对的改变一定会引起生物的性状改变吗？,缺失,（正常基因片段）,替换,增添,1 2 3 4 5,比一比,1、基因突变的概念:,一、基因突变,指发生在基因水平上的变异。是由于DNA分子 中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因 结构的改变。,若DNA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：,？,基因结构的改变，产生 了新基因，出现新性状。,比一比、查一查,甲 乙 丙 丁,DNA碱基对替换，不一定引起蛋白质结构的改变。,结论:,议一议,基因突变发生时间？ 细胞分裂间期DNA复制时 基因突变可以发生在生殖细胞，也可以发生 在体细胞,那么基因突变都会遗传给后代吗？ 前者可以；后者一般不能。 某自花传粉观赏植物连续几代开红花，一次 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）。,(二)基因突变发生的时间？,细胞周期中的分裂间期,A.有丝分裂间期,B.减数第一次分裂间期,体细胞,生殖细胞,中可以发生基因突变,（但一般不能传给后代）,中也可以发生基因突变,（可以通过受精作用直接传给后代）,(癌细胞）,(三)基因突变的原因,物理因素,化学因素,生物因素:,(四)基因突变的类型,按来源分_与_,按突变后对生物个体的影响分_与_,对生物体个体而言，多数为_。,自然突变,人工诱变,有利突变,有害突变,有害突变,某些病毒能影响 宿主细胞,(五)基因突变的特点,自然界的物种中广泛存在,可发生在任何时期,自然界突变率很低：105- 10-8,(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利,普遍性:,随机性:,稀有性:,有害性：,不定向性： Aa或AA,(五)基因突变的特点,自然界的物种中广泛存在,可发生在任何时期,自然界突变率很低：105- 10-8,(打破对环境的适应性)多数有害,少数有利,普遍性:,随机性:,稀有性:,有害性：,不定向性：Aa1或Aa2,等位基因是如何产生的？,（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 突变? 如此的话基因突变对生物岂不是 没有意义?,产生新基因,引发生物变异,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过的性状，因此它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。,5、基因突变的意义,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 产生新基因的途径， 生物变异的根本来源， 为生物进化提供了原始的材料。,、基因突变的特点,普遍性： 随机性：不同发育阶段、不同DNA、 DAN不同部位均可发生。 多向性： 低频性：,多害性：,想一想,基因突变的低频性和普遍性矛盾吗？,不矛盾。,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。,、基因突变的意义,产生新基因 生物变异的根本来源 形成新性状 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。,正常绵羊和短腿 安康羊,自然突变,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。,人工诱变,想一想,1、基因自由组合定律中，哪些基因可以进行 重新组合呢？ 2、非等位基因伴随什么进行重新组合呢？ 3、非同源染色体在什么时期重新组合？,回顾孟德尔自由组合定律。,2、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。,1、类型：,基因自由组合：,基因交叉互换：,二、基因重组,3、意义：,生物变异的来源之一， 对生物多样性的重要意义。,“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,二、基因重组,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:,3、意义:,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,是生物多样性的重要原因之一.,基因的自由组合:,基因的互换:,例,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 自由组合,同源染色体上的非姐妹染色体之间 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?,1基因突变： 基因_改变，它_新的基因 发生时期：_ 特点：普遍性、 随机性、 _、 多数有害、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,是生物变异的根本来源,是生物变异的主要来源,变异的类型,遗传的变异：,不遗传的变异：,基因突变,染色体变异,基因重组,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。,遗传物质发生了改变，其后代将继承这种改变,非同源染色体自由组合,二、基因重组,什么叫重组性状？,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重新组合。,实现：是通过 过程实现的。,有性生殖,1、基因重组的概念,通过减数分裂产生配子，受精作用发育成个体。,同源染色体的交叉互换,非同源染色体 的自由组合,基因重组发生的时期： 减数第一次分裂前期、后期,基因的自由组合,基因的交叉互换,2、成因,意义,思考 ：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？,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。,1、基因重组有新的基因产生吗？有新的性状产生吗？,思考：,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。,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。,2、与基因突变相比较，基因重组有何意义？,基因分子结构变化，产生新基因,出现新的性状。（碱基替换、增添、缺失）,基因的重新组合，产生了新的基因型，性状重新组合,有丝分裂间期或减数分裂间期，DNA分子复制时，碱基互补配对发生错误,减数第一次分裂前期、后期， （同源染色体交叉互换、自由组合）,外界条件的剧变和内部因素的相互作用,有性生殖过程中，进行减数分裂形成生殖细胞,生物变异的根本来源，也是生物进化的原始材料。,是生物变异的重要因素，是形成生物多样性的重要原因。,突变频率低,出现频率高,