高中生物：5《基因突变及其他变异》 课件（新人教版必修2）.ppt

新课标人教版课件系列 高中生物 必修2 第五章 基因突变及其他变异 教学目标 知识与技能目标举例说明基因突变的特点和原因 举例说出基因重组 基因突变的原因 说出染色体结构变异的基本类型说出染色体数目的变异 理解染色体组的概念 认识单倍体 二倍体和多倍体之间的关系 了解几种遗传病的法病情况 学习遗传病的监测和预防 情感态度与价值观关注染色体加倍对人类未来的发展影响 关注人类常见的遗传病 关注人类基因组计划的意义及其与人体健康的关系 课时安排第一节1课时 第二节2课时 第三节1课时 第五章 基因突变及其他变异 第一节 基因突变和基因重组 干旱 生物界中的变异现象 干旱水肥充足 不遗传变异 可遗传变异 镰刀型细胞贫血症分析 圆饼状的红细胞 镰刀状的红细胞 谷氨酸 缬氨酸 dna mrna 氨基酸 蛋白质 gua 直接原因 根本原因 替换 正常红细胞 镰刀形红细胞 思考 dna的碱基对还有可能发生什么的变化 增添 缺失 替换 dna分子中发生碱基对的 和 而引起的的改变 增添 缺失 替换 基因结构 1 基因突变的定义 发生基因突变的基因与原来基因相同吗 实质 产生新基因 3 上述时期发生的基因突变一定能遗传给后代吗 2 基因突变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 体细胞 生殖细胞 一般不能传给后代 可以通过受精作用直接传给后代 1 基因突变 是否一定会引起蛋白质的改变 思考 物理因素 x射线激光等 化学因素 亚硝酸碱基类似物等 生物因素 病毒某些细菌等 2 基因突变的原因 1 诱发突变 2 自发突变 夏季涂抹防晒霜化疗法抑制癌细胞增殖青少年少上网 少用手机不喝反复烧开的水 含亚硝酸盐 物理因素 化学因素 物理因素 化学因素 少吃烧烤和油炸食品 化学因素 分析以下情况是利用或回避了哪种因素 资料一 资料二 3 基因突变的特点 基因突变可发生在生物个体发育的任何时期 基因突变可以发生在细胞内的不同的dna分子上或同一dna分子的不同部位上 低频性 普遍性 随机性 资料三 资料四 不定向性 多害少利性 等位基因 并指 白化苗 安康羊 抗旱玉米 思考 1 基因突变能产生新的基因吗 2 这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义 有利还是有害 3 自然环境会选择哪些个体生存下来 有利还是有害 4 基因突变的意义 意义 基因突变是新基因产生的途径 是生物变异的根本来源 为生物的进化提供了原始材料 思考 为什么子二代会出现亲代没有的表现型 yyrr yyrr yyrr 基因自由组合 基因重组 是指生物体在进行有性生殖的过程中 控制不同性状的基因重新组合的过程 2 定义 1 类型 1 自由组合型 非同源染色体上非等位基因的自由组合 同源染色体非姐妹染色单体间发生等位基因的交叉互换 2 交叉互换型 4 意义 基因重组是生物变异的来源之一 对生物的进化有重要意义 思考1 基因重组中有无新的基因产生 思考2 果蝇的体细胞有4对同源染色体 根据自由组合规律计算 一只雄果蝇能产生多少种染色体不同的精子 一只雌果蝇能产生多少种染色体不同的卵细胞 非常丰富 3 特点 小结 基因突变与基因重组的比较 碱基对增添 缺失 替换引起基因结构变化 产生新基因 不产生新基因 产生新基因型 生物变异的根本来源 为生物的进化提供原始材料 有性生殖中 控制不同性状的基因重新组合的过程 普遍性 随机性 低频性 多害少利性 不定向性 非常丰富 自发突变 诱发突变 细胞分裂间期 dna复制过程中 减数第一次分裂前 后期 生物变异的来源之一 对生物的进化有重要意义 非同源染色体自由组合 交叉互换 基础检测 1 某自花传粉植物连续几年只开红花 一次开出一朵白花 该白花植株的后代全开白花 其变异原因是a 基因分离b 基因重组c 基因突变d 环境影响 2 进行有性生殖的动物 亲代和子代之间总存在着多多少少的差异 形成这种差异的主要原因是a 基因分离b 基因重组c 基因突变d 环境影响 3 人类的血管性假血友病基因位于第12号染色体上 目前该病有20多种类型 这表明基因突变具有 a 随机性b 可逆性c 不定向性d 普遍性 c 4 基因突变发生在 a dna rna的过程中b dna dna的过程中c rna 蛋白质的过程中d rna 携带氨基酸的过程中 b 基础检测 1 下列关于基因突变和基因重组的说法不正确的是 a 等位基因的出现是基因突变的结果b 基因突变可产生新的基因 是生物变异的根本来源c 细菌不可以发生基因突变d 非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组 c 能力提升 2 大肠杆菌某基因原有183对碱基 现经过突变 减为180对碱基 减少的碱基对与终止密码子无关 它指导合成的蛋白质分子与原来基因指导合成的蛋白质分子相比较 差异为 a 只差一个氨基酸 其他顺序不变b 除长度相差一个氨基酸外 其他氨基酸顺序也有改变c 长度不变 但顺序改变d a b都有可能 d 能力提升 u 天冬氨酸 uu 天冬氨酸 缬氨酸 1 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 第五章 基因突变及其他变异 第二节 染色体变异 光学显微镜下可见的染色体 一 概念 的改变 结构或数目 和基因突变的区别 基因突变 分子水平的变异 在光学显微镜下无法直接观察到 染色体变异 细胞水平的变异 可用显微镜直接观察到 染色体结构的变异染色体数目的变异 主要包括 二 类别 猫叫综合征 患儿的征状 两眼距离较远 耳位低下 存在着严重的智力障碍 患儿哭声轻 音调高 很像猫叫 野生型 卵圆眼 变异型 棒状眼 染色体结构的变异其实是基因的数目和排列顺序发生了改变 导致生物性状的改变 结论 二 染色体数目变异 1 个别染色体数目增加或减少 先天性愚型 21三体综合征 45条 xy 47 性腺发育不良 特纳氏综合征 44条 xo 45 xo 2 染色体组倍性增加或减少 1 染色体组 概念 给染色体分组 特点 a 组内都是非同源染色体 形态结构 功能各不相同 b 组内必须携带该种生物一整套遗传信息 c 存在物种特异性 2 染色体组倍性增加或减少 1 染色体组 概念 给染色体分组 特点 a 组内都是非同源染色体 形态 结构 功能各不相同 b 组内必须携带该种生物一整套遗传信息 c 存在物种特异性 甲中含有个染色体组 乙中含有个染色体组 4 3 判断细胞内染色体组数的方法 细胞内有n条相同形态的染色体 就有n个染色体组 思考 1 该细胞经减数分裂 得到的每个子细胞中有多少条染色体 2 子细胞中有没有同源染色体 3 子细胞中有几个染色体组 4 每个染色体组由几个染色体构成 5条 无 1个 5个 在细胞或生物体的基因型中 控制同一性状的基因出现几次 则有几个染色体组 如基因型为aaaabbbb的细胞内有 个染色体组 基因型为aaabbb细胞内有 个染色体组 判断细胞内染色体组数的方法 一个染色体组中无同源染色体 一个染色体组中无等位基因和相同基因 染色体组的数目等于细胞内相同形态的染色体个数 每个染色体组中的染色体数目等于细胞内不同形态染色体的个数 细胞内染色体个数 染色体组数 每个染色体组所含染色体个数 染色体组的特点 2 二倍体 概念 体细胞含有两个染色组的个体 实例 几乎全部动物 过半数的高等植物 3 多倍体 体细胞含有三个或三个以上染色体组的个体 外界条件剧变 导致有丝分裂纺缍体形成过程受阻 染色体数目加倍 茎杆粗 果种大 营养富 结实低 发育缓 成因 特点 概念 多倍体产生的主要原因 处于有丝分裂前期的细胞 外界环境剧变 不能形成纺锤体 细胞分裂停止 外界环境适宜 细胞重新开始进入分裂间期 染色体数目加倍 注 减数分裂不正常也可产生数目加倍的配子 从而产生染色体加倍的植株 染色体数目加倍后的草莓 上 野生状态下的草莓 下 人工诱导多倍体育种 方法 低温处理 秋水仙素处理萌发的种子和幼苗等 作用原理 抑制纺锤体的形成 导致染色体不能移向细胞两极 从而引起细胞内染色体数目加倍 例 三倍体无子西瓜的培育 4 单倍体 概念 体细胞含有本物种配子染色体数目的个体 成因 由配子直接发育 特点 植株弱小 高度不育 例1 蜜蜂家族中有雄蜂 蜂王 工蜂 工蜂 蜂王都是由受精卵发育而成的 而雄蜂是由卵细胞直接发育而成的 问 雄蜂体细胞内的染色体组数和蜂王体细胞内的染色体组数的关系是怎样的 雄蜂的染色体组数是蜂王的一半 与蜂王产生的卵细胞同 例2 普通小麦成熟花粉粒中含有三个染色体组 用这种花粉粒培育成的植株是a 单倍体b 二倍体c 六倍体d 三倍体例3 某品种水稻的体细胞中含有48条染色体 具有四个染色体组 则此品种水稻属于a 四倍体b 三倍体c 二倍体d 单倍体 a a 例4 单倍体生物的体细胞内a 只有一个染色体b 只有一个染色体组c 染色体组数目成单d 与本物种配子的染色体数同 d 单倍体育种 方法 花药离体培养法 原理 花药中的花粉属于配子 其细胞内含有植物体的全套遗传信息 能发育成完整植株 过程 单倍体育种过程 普通植株 减数分裂 花粉 花药离体培养 单倍体幼苗 秋水仙素处理 纯合子幼苗 筛选所需的品种 ddtt ddtt 花药离体培养 dtdtdtdt幼苗 秋水仙素处理 ddttddttddttddtt 筛选所需的品种 ddtt dtdtdtdt 单倍体育种在生产上的应用 三考点落实 育种 实验设计 多倍体育种 单倍体育种 1原理 染色体变异 染色体变异 2方法 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养法 3过程 2n 人工诱导 染色体加倍 新个体 n f1花粉 个体 花药离体 培养 单倍体 纯种 人工诱导 染色体加倍 优点 营养丰富 明显缩短育种年限 策略 该育种方法常用于植物育种 有时需杂交育种配合 该育种方法只适用于植物 有时需杂交育种配合 需组织培养技术手段的支持 普通西瓜的幼苗 或萌发的种子 秋水仙素处理 幼苗 染色体加倍 4n 生长 四倍体植株 四倍体植株 二倍体植株 4n瓜肉 3n胚 三倍体植株 二倍体植株的花粉 3n瓜肉 多倍体育种 杂交育种 巩固训练 一选择题 1 下列变异中不属于染色体结构变异的是a染色体缺失了某一片段b染色体增加了某一片段c染色体中dna的一个碱基对发生了改变d染色体某一片段的位置颠倒了1800 c 2 把普通小麦 六倍体 的花药和一部分体细胞通过组织培养 分别培育成两种小麦植株 它们分别是a单倍体六倍体b三倍体六倍体c六倍体六倍体d六倍体单倍体 a 4 大麦的一个染色体组有7条染色体 在四倍体大麦根尖细胞有丝分裂后期能观察到染色体数是a7条b56条c28条d14条 3 2001年广东河南 据调查统计近年来我国青少年的平均身高有所增加 与此现象有直接关系关的是a基因突变b营养供给充分c食入生长激素较多d染色体变异 b b 二 材料分析题 粮食是人类生存的基本条件 随着人口增加 耕地面积减少 提高单位面积的粮食产量质量自然成了人们解决粮食问题的主攻方向 为提高农作物的单产量 获抗倒伏 抗病等性状的植物 请根据下面所提供的材料 设计一套育种方案 培育出农民所需新品种 生物材料 a小麦的高杆 显性 抗锈病 显性 纯种 b小麦的矮杆不抗锈病纯种 非生物材料根据需要自选 2 写出育种的简要过程 单倍体 高抗x矮病 秋水仙素处理 高病矮抗 高抗矮病 高抗 花药离体培养 单倍体植株 纯合体 1 最佳育种名称 育种 f1 f1 染色体加倍 思考 1 该细胞内有几个染色体组 2 该细胞经减数分裂生成的配子中有多少条染色体 3 具有此体细胞的生物一般有后代吗 3 不确定 因此该生物基本上是不育的 没有 思考 1 该细胞经减数分裂 得到的每个子细胞中有多少条染色体 2 该子细胞中有没有同源染色体 3 该子细胞中有几个染色体组 4 每个染色体组由几条染色体构成 10条 有 2个 5个 第五章 基因突变及其他变异 第三节 人类遗传病 一 人类的疾病 禽流感 非典 艾滋病 癌症 冠心病 色盲 坏血病 肝炎 大脖子病 白化病 狂犬病 佝偻病 小儿麻痹症 流行性感冒 近年来 随着医疗卫生事业的发展 人类的传染病已逐渐得到控制 而人类的遗传性疾病却有逐年增高的趋势 遗传病已成为威胁人类健康的一个重要因素 我国遗传病的发病状况 统计表明 我国人口中有1 5到1 4的人患有危害轻重不同的遗传病 每年新出生的儿童中 有先天性缺陷的约1 3 其中70 以上是遗传因素所致 在15岁以下死亡的儿童中 大约40 是由于各种遗传病或其他先天性疾病所致 在自然流产儿中 约50 是染色体异常引起的 我国人口中患先天性愚型的人就在100万以上 每年出生的患儿就高达2万人 二 人类的遗传病 1 遗传病的概念 由于遗传物质改变而引起的人类疾病 2 遗传病的类型 人类遗传病 单基因遗传病 多基因遗传病 染色体异常遗传病 显性遗传病 隐性遗传病 常染色体 x染色体 白化病 常染色体上的隐性遗传病 缺少酪氨酸酶 不能将酪氨酸转化为黑色素 表现出毛发白色 皮肤呈淡红色 畏光等症状 2004上海 某男子是白化病基因携带者 其细胞中可能不含该致病基因的是 a 神经细胞b 精原细胞c 淋巴细胞d 精细胞 d 一对肤色正常的夫妇生了一个白化女儿 他们再生一个白化男孩的概率是多少 生一个白化男孩的概率是1 8 生一个男孩白化的概率是1 4 一对肤色正常的夫妇生了一个白化女儿 他们再生一个白化男孩的概率是多少 生一个男孩白化的概率是多少 多指 常染色体上的显性遗传病 进行性肌营养不良 x染色体上的隐性遗传病 肌肉萎缩无力 行走困难 患者后期双侧腓肠肌呈假性肥大 一般于4 5岁发病 20岁前死亡 唇裂 多基因遗传病 苯丙酮尿症 常染色体上的隐性遗传病 缺少正常基因p 体细胞缺少一种酶 智力低下 60 患儿有脑电图异常 头发细黄 皮肤色浅和虹膜淡黄色 惊厥 尿有 发霉 臭味或鼠尿味 外耳道多毛症 y染色体上的遗传病 先天性愚型 染色体异常遗传病 21三体综合征 体细胞内多了一条21号染色体 智力特别低下 身体发育缓慢且常表现出特殊面容 眼距宽 外眼角上斜 口常半张 舌常伸出口外 约半数同时患有先天性心脏病 部分在胚胎期夭折 2004北京 人类21三体综合症的成因是在生殖细胞形成的过程中 第21号染色体没有分离 若女患者与正常人结婚后可以生育 其子女患该病的概率是 a 0b 1 4c 1 2d 1 c 1999上海 在下列人类生殖细胞中 哪两种生殖细胞的结合会产生先天愚型的男性患儿 23a x 22a x 21a y 22a ya 和 b 和 c 和 d 和 c 抗维生素d佝偻病 x染色体上的显性遗传病 x型 或o型 腿 骨骼发育畸形 如鸡胸 生长缓慢等症状 多指 并指 软骨发育不全 通常为代代相传 男女发病概率相等 白化病 先天性聋哑 苯丙酮尿症 通常为隔代遗传 男女发病概率相等 色盲 血友病 进行性肌营养不良 通常为隔代遗传和交叉遗传 男患者多于女患者 抗维生素d佝偻病 通常为代代遗传 男患者少于女患者 外耳道多毛症 后代只有男性患者 且代代发病 单基因遗传病的类型 判断下列遗传病的类型 常染色体显性遗传病 x染色体隐性遗传病 人类单基因遗传病类型的判断 多基因遗传病 由多对等位基因控制 常表现出家族性聚集现象 且比较容易受环境影响 较常见的有唇裂 俗称兔唇 无脑儿 原发性高血压 青少年型糖尿病等 染色体异常遗传病 患者大多寿命短暂 甚至在胚胎期就死亡造成流产 较常见的有21三体综合征 先天性愚型 和turner综合征 性腺发育不良 等 达尔文 30岁时与表姐埃玛结婚 生了10个孩子 其中3个早年夭折 视为掌上明珠的大女儿安妮也只活到十岁 其余孩子活下来了 但都患有程度不同的精神病 以致三女儿一辈子未出嫁 二女儿埃蒂 大儿子威廉和四儿子伦拜德终生不育 五儿子霍勒斯依赖母亲的照顾过着半病人的生活 既然近亲繁殖可以培育出最好的马和狗 难道这个原理就不适用于人类吗 大自然讨厌近亲婚姻 3 人类的遗传病的预防 3 人类的遗传病的预防 优生的措施 1 禁止近亲结婚 我国婚姻法规定 直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚 科学家推算出 每人都携带有5 6个隐性的致病基因 在非近亲结婚时由于夫妻双方携带不同的致病基因 生有遗传病小孩的机率很低 若近亲结婚 因双方很可能携带相同的致病基因 生有遗传病小孩的机率增大许多倍 如 表兄妹结婚生苯丙酮尿症患儿的机率增大8 5倍 生白化病患儿的机率增大13 5倍 最简单有效的措施 下列哪些是自己的近亲 爸爸 舅妈 哥哥 叔叔 表姐 姑父 妹妹 外甥 姐夫 自己 兄弟姐妹 父亲 母亲 祖父母 外祖父母 叔 伯 姑 舅 姨 叔伯姑的子女 叔伯姑孙子女或外孙子女 叔伯姑曾孙子女或曾外孙子女 舅姨的子女 舅姨的孙子女或外孙子女 舅姨的曾孙子女或曾外孙子女 兄弟姐妹的子女 兄弟姐妹的孙子女或外孙子女 子女 孙子女或外孙子女 自己 兄弟姐妹 父亲 母亲 祖父母 外祖父母 叔 伯 姑 舅 姨 叔伯姑的子女 叔伯姑孙子女或外孙子女 叔伯姑曾孙子女或曾外孙子女 舅姨的子女 舅姨的孙子女或外孙子女 舅姨的曾孙子女或曾外孙子女 兄弟姐妹的子女 兄弟姐妹的孙子女或外孙子女 子女 孙子女或外孙子女 3 人类遗传病的预防 优生的措施 2 进行遗传咨询 医生对咨询对象进行身体检查 了解家庭病史 在此基础上作出遗传诊断 分析判断咨询者子女可能患什么遗传病及风险的大小 机率 为咨询者提出防治相应遗传病的对策 方法和建议 解答咨询者提出的其他疑问 1996上海 某男同学在体检时被发现是红绿色盲患者 医生在询问家属病史时得悉该生的母亲既是色盲又是血友病患者 而父亲性状正常 医生在未对该生做任何检查情况下就在体检单上记录了患有血友病 这是因为 a 血友病为x染色体上的隐性基因控制b 血友病为x染色体上的显性基因控制c 父亲是血友病基因携带者d 血友病由常染色体上的显性基因控制 a 2005广东 下表是四种人类遗传病的亲本组合及优生指导 不正确的是 b 3 人类遗传病的预防 优生的措施 3 提倡 适龄生育 生殖医学表明女子生育的最适年龄为25到29岁 过早生育由于女子自身发育尚未完成 所生子女发病率高 统计表明 20岁以下女子生育 孩子先天性疾病发病率比适龄女子高出50 过晚生育则由于体内积累的致突变因素增多 生患病小孩的风险也相应增大 资料表明40岁以上女子生育的子女中 患21三体综合症的机率比25 34岁女子所生子女高出10倍 3 人类遗传病的预防 优生的措施 4 产前诊断 概念 胎儿出生前 医生用专门的检测手段对孕妇进行检查 以便确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病 方法 羊水检查 b超检查 孕妇血细胞检查 基因诊断等 优点 能在怀孕早期及时确定胎儿是否患有遗传病或其它先天性疾病 避免这样的胎儿出生 三 能力培养 1 遗传病类型的判断 2 遗传病致病基因来源的判断 3 遗传病有关概率的计算 4 优生的措施 5 综合运用 1995上海 下图是