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1、第5章第1节 基因突变和基因重组,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、和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。,讨论1.航天育种的生物学原理是什么？,2.如何看待基因突变所造成的的结果？,第5章第1节 基因突变和基因重组,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、
2、番茄、南瓜、和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。,讨论1.航天育种的生物学原理是什么？,2.如何看待基因突变所造成的的结果？,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。,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，可能有利，也可能既无害也无利。,进行有性生殖的生物，在形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质是遗传物质DNA的复制。碱基互补配对原则能保证DNA复制的准确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。遗传信息复制的过程中，会不会出错呢？,一、基因突变的实例,1.
3、镰状细胞贫血镰状细胞贫血（也叫镰刀型细胞贫血症）是一种遗传病。正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。,正常红细胞 镰状红细胞,这种病的病因是什么呢？,这种病的病因是什么呢？,对患者红细胞的血红蛋白分子的分析研究发现，在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换。,结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。原因是相关基因（包括抑癌基因、原癌基因、抑癌基因、抑癌基因）在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；如何看待基因突变所造成的的结果？癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。右图是解释结
4、肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。吸烟能诱发癌症的原因是什么？材料1 1927年，美国遗传学家缪勒发现，用X射线照射果蝇，后代发生突变的个体数大大增加。霉变的粮食为什么能够诱发癌症？细胞的癌变与基因突变有关吗？细胞的癌变与基因突变有关吗？这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？,思考讨论 镰状细胞贫血形成的原因,1.图5-2中氨基酸发生了什么变化？,2.研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解，请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传？怎样遗传？,3.如果这个
5、基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？所对应的的性状呢？,思考讨论 镰状细胞贫血形成的原因,1.图5-2中氨基酸发生了什么变化？,2.研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解，请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传？怎样遗传？,3.如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？所对应的的性状呢？,图中氨基酸发生了改变，变成了缬氨酸,A,U,A,T,能够遗传，是亲代通过生殖过程把基因传递给子代的。,如果发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列也会发生改变，所对应的的性状肯定会改变。,DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失
6、，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。,2.基因突变概念,3.基因突变是否可以遗传,基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。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了基因突变，可以通过无性生殖遗传。,二、细胞的癌变,癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。细胞的癌变与基因突变有关吗？,思考讨论 结肠癌发生的原因,结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。右图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。,抑癌基因突变,1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？,2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？,3.根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？,二、细胞
7、的癌变,癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。细胞的癌变与基因突变有关吗？,思考讨论 结肠癌发生的原因,结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。右图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。,抑癌基因突变,1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？,2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？,3.根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？,原因是相关基因（包括抑癌基因、原癌基因、抑癌基因、抑癌基因）发生了突变。,存在原癌基因和抑癌基因,具有的特点是呈球形、增殖快、容易发生转移等。,人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变有关的基因：原癌基因和抑癌基因,原癌基因：表达的蛋白质是细胞正
8、常的生长和增殖所必需的。,抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或促进细胞凋亡。,癌变的原因：,原癌基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。抑癌基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。,癌细胞的特征：,能够无限增殖，细胞结构发生显著变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的粘着性显著降低，容易在体内分散和转移，等等。,与社会的联系,在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生，致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康
9、的生活方式，请思考致癌因子有哪些？,三、基因突变的原因,材料1 1927年，美国遗传学家缪勒发现，用X射线照射果蝇，后代发生突变的个体数大大增加。同年，又有科学家用X射线和射线照射玉米和大麦的种子，也得到了类似的结果。,引起果蝇和玉米大麦突变的原因是什么？,材料2 为什么一些吸烟者的癌症发病率较高？日本研究人员参与的一项研究显示，对全球数千名癌症患者的基因数据分析发现，吸烟越多、烟龄越长，越容易引起与癌症相关的基因突变。研究人员认为烟草中的化学物质会直接引起或诱发基因突变，且计算显示，每天抽一盒烟的人，一年内会引起与肺癌、喉头癌、口腔癌相关的基因突变数量平均分别为150个、97个、23个。,吸
10、烟能诱发癌症的原因是什么？,材料3 生活中常见的花生等粮食上的黄曲霉所产生的黄曲霉素，具有非常强的诱变作用，被认为是肝癌发生的重要因素之一。,霉变的粮食为什么能够诱发癌症？,三、基因突变的原因,材料1 1927年，美国遗传学家缪勒发现，用X射线照射果蝇，后代发生突变的个体数大大增加。同年，又有科学家用X射线和射线照射玉米和大麦的种子，也得到了类似的结果。,引起果蝇和玉米大麦突变的原因是什么？,材料2 为什么一些吸烟者的癌症发病率较高？日本研究人员参与的一项研究显示，对全球数千名癌症患者的基因数据分析发现，吸烟越多、烟龄越长，越容易引起与癌症相关的基因突变。研究人员认为烟草中的化学物质会直接引起
11、或诱发基因突变，且计算显示，每天抽一盒烟的人，一年内会引起与肺癌、喉头癌、口腔癌相关的基因突变数量平均分别为150个、97个、23个。,吸烟能诱发癌症的原因是什么？,物理因素,化学因素,材料3 生活中常见的花生等粮食上的黄曲霉所产生的黄曲霉素，具有非常强的诱变作用，被认为是肝癌发生的重要因素之一。,霉变的粮食为什么能够诱发癌症？,生物因素,外因,内因,自发突变：DNA复制偶尔发生错误,1.基因突变的原因,2.基因突变的特点,三、基因突变的意义,1.基因突变的结果,研究发现:人类正常基因A突变成a，出现了白化病；果蝇红眼基因W突变,形成白眼基因w；豌豆圆粒基因R突变成r，出现皱粒。,A,A,a,
12、a,突变,A,A,a1,a1,基因突变的结果：产生一个以上的等位基因，基因的数量和位置不发生改变。,A基因与a基因为等位基因,突变后：A基因与a1基因也是等位基因,2.基因突变的意义,基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了原材料。,纯种黄色圆粒豌豆,纯种绿色皱粒豌豆,黄色圆粒豌豆,U,P,F1,F2,黄色圆粒,绿色圆粒,黄色皱粒,绿色皱粒,出现两种新的类型,重组型,四、基因重组,吸烟能诱发癌症的原因是什么？引起果蝇和玉米大麦突变的原因是什么？碱基对的增添、缺失、替换在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；如何看待基因突变所造成的的结果？结肠癌
13、是一种常见的消化道恶性肿瘤。想一想这种疾病能否遗传？怎样遗传？抑癌基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。细胞的癌变与基因突变有关吗？如何看待基因突变所造成的的结果？是指在生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因重新组合。健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。,1、基因重组概念:,是指在生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因重新组合。,2、类型:,（1）自由组合型：同源染色体分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合,（减I后期）,（2）交叉互换型：同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换,四分体时期,A,a,
14、B,b,A,a,b,B,4、意义:,生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义。,3、结果:,产生新的基因型，不产生新基因,产生新的基因,产生新的基因型,碱基对的增添、缺失、替换,基因自由组合；基因交叉互换等,间期DNA复制时,减数第一次分裂,变异的根本来源；进化的原材料,变异的来源之一，生物多样性重要原因,低频但普遍,有性生殖中普遍,比较基因突变和基因重组,小结,课后习题,一、概念检测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。（1）bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因突变导致的。（）（2）bZIP73蛋白质的1个氨基酸的差异是由基因重组导致的。（）（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。（）,
