5.1基因突变和基因重组课件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适配最新人教版高中生物必修二遗传与进化第五章·基因突变及其他变异导入新课我国早在1987年就开始利用返回式卫星进行航天育种，取得了不错成绩。通过太空的微重力，高辐射的环境，诱导作物基因发生改变，对育种来说，是很有帮助的。自然界，让一个作物发生自然变异，是很难的。用卫星携带大批量植物种子，用太空环境诱导变异，能一次性得到很多种子；然后经过地面选种培育，新的作物品种很容易培育出来。一、生物变异的概述1.变异的概念：亲代与子代、子代个体间的性状差异2.变异的分类不可遗传变异：仅由环境引起，遗传物质未改变（举例：拉萨引种甘蓝叶球变大）可遗传变异：遗传物质改变引起，包含三类：基因突变、基因重组、染色体变异二、基因突变1.基因突变的实例与概念经典实例：镰刀型细胞贫血症直接原因：血红蛋白中谷氨酸→缬氨酸，蛋白质结构改变根本原因：DNA分子中碱基对‌替换‌，基因碱基序列改变2.基因突变定义：‌DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，引起的基因碱基序列的改变.易错提示：只有基因片段内的碱基改变才属于基因突变，基因间区改变不属于。3.基因突变的诱因易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。例如，紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA；亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基；某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA，等等。但是，在没有这些外来因素的影响时，基因突变也会由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。4.基因突变的特点‌普遍性‌：所有生物都可能发生‌随机性‌：可发生在任何时期、任何DNA分子的任何部位‌不定向性‌：一个基因可突变为多个等位基因‌低频性‌：自然状态下突变频率很低‌多害少利性‌：多数突变对生物体有害，少数有利5基因突变的意义与影响意义：产生新基因的途径，生物变异的根本来源，为生物进化提供原始材料基因突变与性状的关系多数中性突变不改变性状（密码子简并性）改变氨基酸序列，引发性状改变（如镰刀型贫血）特殊情况：细胞癌变——原癌基因/抑癌基因突变导致细胞癌变6.常见类型与实例点突变（碱基替换）：镰刀型细胞贫血症插入突变：亨廷顿舞蹈症（CAG序列异常扩增）缺失突变：囊性纤维化（CFTR基因3碱基缺失）移码突变：非3倍数碱基插入/缺失，改变后续所有阅读框，引发严重性状异常三、基因重组1.基因重组的概念与类型（1）概念：生物体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合（2）自然发生的类型减数分裂Ⅰ前期：同源染色体非姐妹染色单体交叉互换减数分裂Ⅰ后期：非同源染色体自由组合（3）人工/特殊类型细菌转化：R型菌吸收S型菌DNA发生重组基因工程：外源基因导入受体细胞实现重组基因重组的意义不产生新基因，仅产生新的基因型和表现型生物变异的重要来源，对生物进化具有重要意义生产应用：杂交育种（如袁隆平杂交水稻，利用基因重组组合优良性状）四、知识点对比与易错辨析1.基因突变和基因重组的核心区别2.高频易错点误区1：“DNA中碱基对的增添缺失一定是基因突变”→错，只有改变基因碱基序列才属于误区2：“雌雄配子随机结合属于基因重组”→错，仅受精作用，无基因重新组合误区3：“基因突变都可以遗传给后代”→错，体细胞突变一般不遗传，配子突变才可遗传五、小结课堂核心总结基因突变：碱基改变，产新基因，变异根本来源基因重组：基因重排，产新基因型，变异重要来源二者都是可遗传变异，为生物进化提供原材料六、课堂演练题目1.下列关于基因突变和基因重组的叙述，正确的是（）A.DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，即为基因突变B.基因型为Aa的个体自交，子代出现性状分离是基因重组的结果C.减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换可导致基因重组D.基因突变一定会导致生物性状改变，基因重组不能产生新的基因型答案与解析正确答案：C‌选项A错误‌：基因突变指‌基因中‌发生碱基对的替换、增添和缺失，从而引起基因结构的改变。若碱基对的改变发生在DNA的非基因片段，不会引起基因结构改变，不属于基因突变。选项B错误‌：基因型Aa的个体仅涉及一对等位基因，自交出现性状分离是等位基因分离的结果，基因重组需要涉及两对及以上非等位基因，因此不属于基因重组。选项C正确‌：基因重组有两种类型，减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合、减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体非姐妹染色单体交叉互换，都会导致基因重组。选项D错误‌：由于密码子具有简并性、隐性突变等原因，基因突变不一定会导致生物性状改变；基因重组可以产生新的基因型，是生物变异的重要来源。题目2：水稻的粳性与糯性是一对相对性状，由等位基因A、a控制。粳性花粉遇碘呈蓝紫色，糯性花粉遇碘呈红褐色，这一性状表现可直接通过显微镜观察花粉染色结果区分。某科研小组用纯种粳稻种子经⁶⁰Co辐射诱变后种植，获得了一株糯性变异的水稻，请回答下列问题：（1）该糯性变异若由基因突变产生，则该突变属于______（填“显性突变”或“隐性突变”），基因突变是指______________________________________________。（3分）（2）请你利用上述材料设计简单实验，验证该变异为基因突变，而非染色体结构变异或不遗传的变异，请写出实验思路、预期结果及结论。（6分）（3）若该突变确实为基因突变，该变异水稻自交后代中出现了一定比例的粳性，说明该突变体为杂合子，请推测该变异水稻产生花粉时，基因A与a发生分离的时期是_________________________________，取该变异水稻的花粉滴加碘液后，预期观察到的结果是_________________________________。（3分）参考答案（1）‌显性突变；原纯种粳稻基因型为AA，A控制粳性、a控制糯性，诱变获得的糯性变异植株为杂合子Aa，自交后代出现粳性性状分离，说明糯性为显性性状，该突变为显性突变（2）‌实验思路‌：方法一：取该变异水稻的花粉，滴加碘液后用显微镜观察花粉的颜色及比例，统计并记录结果。

预期结果及结论‌：若花粉中出现蓝紫色和红褐色两种颜色，且比例接近1:1，说明该变异为基因突变；若花粉全为蓝紫色，则该变异不是基因突变。

方法二：让该糯性变异水稻与纯种粳稻杂交，获得F₁，F₁自交获得F₂，观察统计F₂的性状分离比。

预期结果及结论‌：若F₂中粳性:糯性接近3:1，说明该变异为可遗传的基因突变；若后代全为粳性，则该变异不是基因突变。

（3）‌减数第一次分裂后期‌

；‌花粉中蓝紫色与红褐色的比例约为1:1‌3.材料分析题我国是农业大国，水稻是主要粮食作物之一。当前我国多个育种团队通过诱变育种与杂交育种结合的方式，培育出了高产、抗倒伏、抗稻瘟病的优质水稻新品种，有效保障了我国粮食安全。请结合基因突变与基因重组的相关知识，回答下列问题：（1）诱变育种过程中，一般会利用物理射线或化学诱变剂处理萌发的种子或幼苗，请说明选择该材料的原因，并指出诱变育种依据的主要变异原理是什么。（2）现有两种纯合水稻，一种纯种表现为抗病高秆（AABB），另一种纯种表现为感病矮秆（aabb），两对基因独立遗传。若想通过杂交育种获得能稳定遗传的抗病矮秆（AAbb）新品种，请简述育种的基本流程。（3）杂交育种和诱变育种都能为水稻育种提供原材料，请从变异来源和变异频率的角度，说明这两种育种方式所利用的变异有什么不同。参考答案（1）原因：萌发的种子或幼苗细胞分裂旺盛，DNA复制活跃，更容易发生基因突变（4分）；原理：基因突变（2分）。2.①将抗病高秆纯合水稻与感病矮秆纯合水稻杂交，获得F₁（AaBb）；（2分）

②将F₁自交，从F₂中筛选出抗病矮秆个体；（2分）

③将筛选得到的抗病矮秆个体连续多代自交，直到不发生性状分离，即可得到稳定遗传的AAbb新品种。（2分）①变异来源不同：杂交育种依据的可遗传变异是基因重组，来源于减数分裂形成配子过