基因突变和基因重组 高一下学期生物人教版必修2

第1节基因突变和基因重组

必修二第5章基因突变及其他变异问题探讨

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，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在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有出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。1.航天育种的生物学原理是什么?通过太空高辐射、微重力(或无重力)的特殊环境提高作物基因突变的频率，从而筛选出人们需要的品种。具体而言，在太空的特殊环境中，细胞分裂前进行DNA复制时，由于受到高辐射、微重力(或无重力)等的影响，配对的碱基容易出现差错而发生基因突变。2.如何看待基因突变所造成的结果?

基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接表现在性状上，改变的性状对生物的生存可能有害、有利、无害无益。1.镰状细胞贫血患者的症状是：红细胞呈___________状，容易_____，使人患

，严重时会导致死亡。2.对患者红细胞的血红蛋白分子进行分析研究发现，在组成血红蛋白分子的肽链上发生了

。弯曲的镰刀破裂溶血性贫血氨基酸的替换镰状细胞贫血的形成原因是什么呢？阅读课本P81，回答以下问题。镰刀型细胞贫血病正常血红蛋白碱基序列片段（mRNA）异常血红蛋白碱基序列片段（mRNA）GUGCACCUGAAAAAGGGGGUUCCCAAAGGGGGUGCACCUGAGUUCCCUA正常血红蛋白碱基序列片段（mRNA）异常血红蛋白碱基序列片段（mRNA）氨基酸蛋白质缬氨酸异常mRNADNA模板链谷氨酸正常1.

氨基酸发生了什么变化？2.完成图解，这种疾病能否遗传？怎样遗传？

3.归纳镰状细胞贫血的直接原因和根本原因。一个谷氨基被缬氨酸替换发生在配子中，遗传；体细胞中，不遗传。直接原因:根本原因:

血红蛋白分子中一个谷氨基被缬氨酸替换，导致蛋白质的结构改变基因中

,（A-T替换为

）T-A一对碱基的替换基因突变1二、基因突变1.概念：

DNA分子中发生碱基的

、

或

，而引起的

的改变。替换增添缺失基因碱基序列增添缺失替换AATTCGGCGATCCGGCAATTCGGCTATACGGCATAATTCGGCATCGGC1.“DNA分子结构改变”不一定是基因突变①基因片段中发生碱基序列的改变，属于基因突变，

如图中

。②非基因片段中发生碱基序列的改变，不属于基因突变，

如图中片段

。2.基因突变一定会使基因中

改变。基因突变的“一定”与“不一定”碱基序列基因1、2、3a、b2.基因突变对氨基酸序列的影响影响不影响不影响不影响影响不影响影响碱基影响范围对氨基酸序列的影响替换_______一般只改变____个氨基酸或________氨基酸序列增添_______一般不影响插入位置____的序列,而影响插入位置____的序列缺失_______一般不影响缺失位置_____的序列,而影响缺失位置____的序列小一不改变大大前前后后替换增添缺失缺失新的起点2.原因p83（1）内因:（2）外因:②化学因素：①物理因素：③生物因素：物理、化学、生物因素易诱发基因突变并

突变的频率由于DNA分子

时偶尔发生错误。二、基因突变X射线、紫外线以及其他辐射（损伤DNA）亚硝酸盐、碱基类似物（改变碱基）某些病毒的遗传物质（影响宿主细胞的DNA）复制提高3.应用

等检查利用的射线属于诱发基因突变的

，门外多放警示性标志。（1）医疗方面（避免）（2）农业方面（诱变育种）

利用物理因素或化学因素，使生物发生

，可以提高

，创造人类需要的生物新品种。二、基因突变基因突变突变率X光、胸透、CT物理因素3.特点（1）普遍性：在生物界普遍存在。无论是病毒，原核生物和真核生物都会发生基因突变。（2）随机性：（4）低频性：可以发生在生物个体发育的任何时期；任何细胞的任何DNA分子的任何部位。在自然状态下，基因突变的频率很低（105~108→1）。二、基因突变（3）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。（5）多害少利性：多数突变对生物体有害。对生物体的意义中性突变：

，如有的基因突变

导致新的性状出现。3.既无害也无益不会3.基因突变的意义形成

,基因突变生物变异的

.是

产生的途径，是生物变异的

，生物进化的

。产生

,生物进化的

,二、基因突变新基因根本来源原材料新基因新性状原材料根本来源基因突变1三、细胞癌变1.结肠癌发生的原因：正常上皮细胞早期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤癌抑癌基因Ⅰ突变原癌基因突变抑癌基因Ⅱ突变抑癌基因Ⅲ突变

发生

.原癌基因和抑癌基因基因突变1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？相关基因（包括抑癌基因Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和原癌基因）发生了突变。

癌症的发生并不是单一基因突变，至少在一个细胞中发生

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）2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？正常细胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因。思考.讨论5～6原癌基因：原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的

所必需的，该基因一旦发生

会导致相应蛋白活性

，从而引起细胞癌变。抑癌基因：抑癌基因表达的蛋白质能

细胞的生长和增殖，或者

，该基因一旦发生突变会导致蛋白质活性

，也可能引起细胞癌变。三、细胞癌变2.细胞癌变的原因：

使原癌基因和抑癌基因发生

.生长和增殖突变或过量表达过强抑制促进细胞凋亡致癌因子减弱或失去活性基因突变3.致癌因子③病毒致癌因子：主要指

，如

等。如

等。指的是能使细胞发生癌变的

。①物理致癌因子：②化学致癌因子：4.癌症的预防与治疗①预防：远离致癌因子，保持良好的心理状态，养成健康的生活方式。②诊断：病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测等。③治疗：手术切除、化疗和放疗等。三、细胞癌变紫外线，X射线辐射石棉、砷化物、亚硝胺、黄曲霉素病毒5.细胞癌变的特点正常的成纤维细胞癌变后的成纤维细胞①②③三、细胞癌变细胞膜上的

等物质减少，细胞之间的

，易在体内

。能够

；不死

发生显著变化；变形扩散无限增殖形态结构糖蛋白黏着性显著降低分散和转移1.概念：基因重组是指生物体进行__________的过程中，______________的基因的重新组合。有性生殖控制不同性状2.类型1）自由组合型：减数第一次分裂后期，由于_____________的自由组合，使________________上的________________自由组合。2）交换型：减数分裂的四分体时期（减数第一次分裂前期），由于同源染色体上的等位基因随着_____________________之间的互换而发生交换，导致__________上的基因重组。非同源染色体非同源染色体非等位基因非姐妹染色单体染色单体2非等位基因（1）自由组合型①发生时期：②现象：③结果：减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合非等位基因自由组合2.类型减数第一次分裂

期，同源染色体上

的片段（等位基因）互换位于同源染色体上的非等位基因重新组合产生的配子类型：

。2.类型2.（2）片段互换型非姐妹染色单体前AD、Ad、aD、ad3.类型（3）

.S型细菌荚膜控制荚膜形成的X基因加热杀死被破坏的S型细菌X基因吸附在R型细菌表面X基因进入R型细菌重组R型细菌转化成S型细菌肺炎链球菌R型细菌转化为S型细菌（4）

.基因工程的基因重组4.结果：不产生新的基因，只产生新的

，导致

性状出现。基因型重组5.意义①是生物

的来源之一；②为

提供材料；

③是形成

的重要原因之一。变异生物进化生物多样性6.适用范围：主要是进行

生殖的真核生物；广义还包括：细菌

实验；

。有性转化7.应用:常用于

育种。杂交基因重组2基因工程的基因重组我国金鱼约有315个品种,都起源于野生鲫鱼蛋种金鱼水泡眼金鱼草金鱼

我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。正是因为

、

以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富人们的生活。基因突变基因重组(2)bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因重组导致的。（）1.我国大面积栽培的水稻有粳稻（主要种植在北方）和籼稻（主要种植在南方）。研究发现，粳稻的bZIP73基因通过一系列作用，增强了粳稻对低温的耐受性，与粳稻相比，籼稻的bZIP73基因中有1个脱氧核苷酸不同，从而导致两种水稻的相应蛋白质存在1个氨基酸的差异。判断下列表述是否正确。一、概念检测✓(1)bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因突变导致的。（）(3)基因的碱基序列改变一定会导致表达的蛋白质失去活性（）✘✘1

镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰状细胞贫血的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。二、拓展应用(1)这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例较其他地方的高，为什么？

杂合子能同时合成正常和异常的血红蛋白，相比只能合成正常血红蛋白的纯合子，杂合子对疟疾具有较强的抵抗力，在疟疾高发地区，他们生存的机会更多，从而能将自己的基因传递下去。因此，这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例更高。(2)为什么某些看起来对生物生存不利的基因，历经漫长的进化历程依然“顽固”地存在？请结合这个例子阐明原因并分析如何辩证地认识基因突变与生物的利害关系。这说明在易患疟疾的地区，镰状细胞贫血突变基因具有有利于当地人生存的一面。虽然该突变体的纯合子对生存不利，但其杂合子却有利于当地人的生存。变异的有害还是有利，与生存的环境有关。基因突变和基因重组重组类型基因突变基因重组实质

发生改变，产生新的

。控制不同性状的基因

。时间主要发生在细胞的分裂