2019_2020学年高中生物第5章第1节基因突变和基因重组课件新人教版必修2.pptx

1、第1节基因突变和基因重组,一、基因突变 1.概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。 2.实例:镰刀型细胞贫血症。,(1)直接原因:血红蛋白分子的一个谷氨酸被替换成缬氨酸。 3.对后代的影响 (1)基因突变若发生在配子中,将遵循遗传规律传递给后代。 (2)基因突变若发生在体细胞中,一般不能遗传;但有些植物的体细胞发生基因突变,可通过无性繁殖传递。 4.基因突变的原因 (1)外因连一连,(2)内因:DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。,5.基因突变的主要特点:普遍性、随机性、不定向性、低频性。 6.基因突变的意义 (1)新基因产生的途径。 (2

2、)生物变异的根本来源。 (3)生物进化的原始材料。,预习反馈 判断正误。 (1)基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因。( ) (2)突变基因指导合成的蛋白质的结构一定改变。( ) (3)体细胞中发生的基因突变,一定不能传递给后代。( ) (4)诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向。( ) (5)DNA复制时,最容易发生基因突变。( ) (6)基因突变能产生新基因。( ),二、基因重组 1.概念:在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。 2.发生时期及类型 下图甲、乙为减数第一次分裂不同时期的细胞图像,两者都发生了基因重组。 (1)发生时间 图甲:四分体

3、时期。 图乙:减数第一次分裂后期。 (2)类型 位于同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换,导致染色单体上的基因重组(图甲)。 非同源染色体上的非等位基因自由组合(图乙)。,3.结果:产生新的基因型,导致重组性状出现。 4.意义:基因重组是生物变异的来源之一,对生物的进化也具有重要意义。,预习反馈 判断正误。 (1)受精过程中可进行基因重组。( ) (2)亲子代之间的差异主要是由基因重组造成的。( ) (3)减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重 组。( ) (4)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合,导致基因重组。( ) (5)高茎豌豆自交后

4、代出现高茎豌豆和矮茎豌豆,这属于基因重组。( ) (6)基因重组为生物进化提供了最根本的原材料。( ) (7)基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状。( ),探究点一,探究点二,基因突变 问题情景 结合基因突变的概念完善下列图解,并回答下列问题。,探究点一,探究点二,1.基因突变的类型有哪些?基因突变是否一定改变生物的性状? 提示:根据不同的标准可以分为不同类型。(1)根据对性状类型的影响,可将基因突变分为两类,即显性突变,如aA,该突变一旦发生即可表现相应性状;隐性突变,如Aa,突变性状一旦在生物体表现出来,即可稳定遗传。(2)根据基因突变的来源,可将基因突变分为两类,自

5、然突变,即在自然状态下发生的基因突变;诱发突变,即在人工条件下诱发的基因突变。 基因突变不一定改变生物性状。亲代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因,并将该隐性基因传给子代,子代为杂合子,则隐性性状不会表现出来。由于密码子具有简并性,有可能突变前后编码出的氨基酸相同。性状表现是遗传物质和环境因素共同作用的结果,因而在某些环境条件下,基因改变其对应的性状可能不会改变。,探究点一,探究点二,2.基因突变的随机性和不定向性怎么理解? 提示:(1)基因突变的随机性 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期; 基因突变可以发生在同一生物个体的不同部位; 基因突变可以发生在某一细胞内的不同DNA

6、分子上,可以发生在某一DNA分子的不同部位。 (2)基因突变的不定向性 一个基因可以向不同方向发生突变,产生一个以上的等位基因,如基因A可以突变成a1、a2、a3,它们之间也可以相互突变,它们互称为等位基因。,探究点一,探究点二,归纳提升 1.基因突变对蛋白质的影响,探究点一,探究点二,2.基因突变类型的判断 (1)确定突变的形式:若只是一个氨基酸发生改变,则一般为碱基对的替换;若氨基酸序列发生大的变化,则一般为碱基对的增添或缺失。 (2)确定替换的碱基对:一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断,若只有一个碱基不同,则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。,探究点一,探究点二,3.基因

7、突变的“一定”和“不一定” (1)基因突变一定会引起基因结构的改变,即基因中碱基排列顺序的改变。 (2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。 (3)基因突变不一定都产生等位基因。 病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,病毒和原核生物基因突变产生的是一个新基因,而不是等位基因。 (4)基因突变不一定都能遗传给后代。 基因突变如果发生在有丝分裂过程中,一般不遗传,但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。 如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。,探究点一,探究点二,典例剖析 下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意

8、图。已知WNK4基因发生了一种突变,导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是() A.处插入碱基对GC B.处碱基对AT被替换为GC C.处缺失碱基对AT D.处碱基对GC被替换为AT,探究点一,探究点二,解析:根据图中1 168位的甘氨酸的密码子为GGG,可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的,那么1 169位的赖氨酸的密码子是AAG,因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG,由此可推知该基因发生的突变是处碱基对AT被替换为GC,故正确选项为B。 答案:B,探究点一,探究点二,活学活练 1.下图表示基因突变的一种情况,其中a、b是核酸链

9、,c是肽链。下列说法正确的是() A.abc表示基因的复制和转录 B.图中由于氨基酸没有改变,所以没有发生基因突变 C.图中氨基酸没有改变的原因是不同的密码子可决定相同的氨基酸 D.除图示情况外,基因突变还包括染色体片段的缺失和增添 答案:C,探究点一,探究点二,2.一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变,使野生型(一般为纯合子)变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交,F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断,该雌鼠的突变为() A.显性突变 B.隐性突变 C.Y染色体上的基因突变 D.X染色体上的基因突变 解析:由于这只野生型雄鼠为纯合子,而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变,F1

10、的雌、雄鼠中出现性状分离,所以该突变基因为显性基因,即该突变为显性突变,突变基因可能在常染色体上,也可能在X染色体上。 答案:A,探究点一,探究点二,基因重组 问题情景 以下是减数分裂过程中某时期的示意图,回答下列问题。,图1,图2,探究点一,探究点二,1.判断图1和图2各处于什么时期? 图1:减数第一次分裂后期。 图2:减数第一次分裂前期。 2.图1和图2是否都发生了基因重组?请说明理由。 提示:都发生了基因重组。图1中非同源染色体与、与分别组合后会导致其上的非等位基因自由组合,图2中发生交叉互换的染色单体上控制不同性状的基因重新组合,即发生了基因重组。 3.基因突变和基因重组都产生新基因了

11、吗? 提示:基因突变产生了新基因,基因重组只是将原有的基因进行了重新组合,没有产生新基因。 4.细菌和豌豆都能发生基因突变和基因重组吗? 提示:豌豆能发生基因突变和基因重组,而细菌是原核生物,一般情况下,只能发生基因突变,不能自身发生基因重组。,探究点一,探究点二,归纳提升 基因突变和基因重组的比较,探究点一,探究点二,探究点一,探究点二,典例剖析 下图是某种高等动物的细胞分裂示意图(数字代表染色体,字母代表染色体上的基因)。下列相关说法错误的是() A.图甲细胞表明该动物发生了基因重组 B.图乙细胞为完成DNA复制解开双螺旋,容易发生基因突变 C.图丙细胞中1与2的部分片段交换属于基因重组

12、D.图丙细胞表示发生了基因的自由组合,探究点一,探究点二,解析:图甲细胞中着丝点已分开,而且有同源染色体,表示有丝分裂,造成两条相同染色体上基因不同的原因是基因突变,基因重组通常发生在减数分裂过程中。图乙细胞处于分裂间期,DNA复制时,易发生基因突变。图丙细胞中同源染色体正在分离,细胞处于减数第一次分裂后期,1与2的部分片段交换,属于同源染色体上非姐妹染色单体间发生的交叉互换,属于基因重组。图丙细胞中同源染色体分离,非同源染色体上的非等位基因发生了自由组合。 答案:A,探究点一,探究点二,活学活练 1.下列有关基因突变和基因重组的叙述,正确的是() A.获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的原理是基因

13、突变 B.非同源染色体片段之间局部交换可导致基因重组 C.同源染色体上的基因也可能发生基因重组 D.发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代 解析:获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的过程是基因工程,依据的原理是基因重组;非同源染色体片段之间局部交换不是基因重组;在减数第一次分裂的四分体时期,同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换属于基因重组;发生在水稻花药中的变异比发生在根尖内的变异更容易遗传给后代,基因重组只发生在减数分裂过程中,水稻根尖内不能发生基因重组。 答案:C,探究点一,探究点二,2.(2018全国理综)某大肠杆菌能在基本培养基上生长。其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断,下列说法不合理的是() A.突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失 B.突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的 C.突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X D.突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移,探究点一,探究点二,解析:由题意知,大肠杆菌M和N是由大肠杆菌X突变而来,大肠杆菌X既可以自身产生氨基酸甲,也可以产生氨基酸乙,而突变