高中生物必修二第五章第一節基因突變與基因重組本節目標基因突變的概念、原因、意義細胞癌變原因及特點基因重組CONTENT我國早在1987年就利用返回式衛星進行航天育種研究:將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環境誘導基因發生突變，然后在地面選擇優良的品種進行培育。通過航天育種，我國已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優質品種，取得了極大的經濟效益。情境導入討論：航天育種的生物學原理是什么?通過太空高輻射、微重力(或無重力)的特殊環境提高作物基因突變的頻率,從而篩選出人們需要的品種。變異變異是指親、子代間或子代之間存在性狀差異的現象。可遺傳的變異不可遺傳的變異基因突變染色體變異基因重組突變變異1910年赫里克醫生接診了一位黑人貧血病患者。所有治療貧血病的藥物對他無效。鏡檢時發現其紅細胞不是正常的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之鐮刀型細胞貧血癥。鐮狀細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死亡。這種病的病因是什么呢？探究任務一探究任務一鐮刀型細胞貧血癥病因分析蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸正常蘇氨酸脯氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸異常直接原因發生了氨基酸的替換（血紅蛋白空間結構改變）根本原因是什么？探究任務一DNA

mRNA

氨基酸→蛋白質→紅細胞→臨床表現轉錄翻譯TAAU根本原因DNA堿基發生了替換基因突變概念：DNA分子中發生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因堿基序列的改變，叫作基因突變。基因A基因B非基因片段思考：發生在非基因片段的堿基替換、增添、缺失屬于基因突變嗎？不屬于TACAGTCGTTTCDNAmRNAAUGUCAGCAAAG蛋白質甲硫氨酸絲氨酸丙氨酸賴氨酸若發生堿基的替換會導致什么情況？1.改變一個氨基酸3.提前終止翻譯2.不發生改變（密碼子的簡并性）CG脯氨酸GC絲氨酸UA終止探究任務二TACAGDNAmRNAAUGUCTACGTTTCGCAAAG蛋白質甲硫氨酸絲氨酸丙氨酸賴氨酸若發生堿基的增添會導致什么情況？1.氨基酸序列依次改變GC絲氨酸絲氨酸天冬氨酸探究任務二TACAGDNAmRNAAUGUCTACGTGCATTCAAG蛋白質甲硫氨酸絲氨酸丙氨酸賴氨酸若發生堿基的增添會導致什么情況？1.氨基酸序列依次改變2.提前終止翻譯AU終止探究任務二TACDNAmRNAAUGCGTGCA蛋白質甲硫氨酸AGUCTA絲氨酸丙氨酸TTCAAG賴氨酸若發生堿基的增添會導致什么情況？1.氨基酸序列依次改變3.增添一或多個氨基酸2.提前終止翻譯AGUCTA絲氨酸探究任務二TACDNAmRNAAUG蛋白質甲硫氨酸AGUCTA絲氨酸丙氨酸CGTGCATTCAAG賴氨酸若發生堿基的缺失會導致什么情況？1.氨基酸序列依次改變絲氨酸谷氨酰胺探究任務二TACDNAmRNAAUG蛋白質甲硫氨酸AUGC絲氨酸丙氨酸CGTGCATATTCAAG賴氨酸若發生堿基的增添會導致什么情況？1.氨基酸序列依次改變2.提前終止翻譯終止探究任務二TACDNAmRNAAUG蛋白質甲硫氨酸AGUCTA絲氨酸CGTGCA丙氨酸TTCAAG賴氨酸若發生堿基的增添會導致什么情況？1.氨基酸序列依次改變3.減少一或多個氨基酸2.提前終止翻譯探究任務二基因突變特點1.普遍性自然界中誘發基因突變的因素很多，而且基因突變也會自發產生，因此，基因突變在生物界是普遍存在的。在自然狀態下，基因突變的頻率是很低的。據估計，在高等生物中，105~108個生殖細胞中，才會有1個生殖細胞發生基因突變。2.低頻率性3.隨機性基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期;可以發生在細胞內不同的DNA分子上，以及同一個DNA分子的不同部位。4.不定向性一個基因可以發生不同的突變，產生一個以上的等位基因。1.從基因角度看，結腸癌發生的原因是什么?2.原癌基因、抑癌基因分別有什么作用？3.健康人的細胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎?探究任務三任務探究三表達的蛋白質是細胞正常的生長和增殖所必需的原癌基因抑癌基因表達的蛋白質能抑制細胞的生長和增殖，或者促進細胞凋亡突變細胞癌變2.原癌基因、抑癌基因的作用3.健康人的細胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎?健康人細胞中存在原癌基因和抑癌基因癌細胞有什么特點？任務探究三癌細胞的特點①能夠無限增殖②形態結構發生顯著變化③細胞膜上的糖蛋白等物質減少→細胞之間的黏著性顯著降低→容易在體內分散和轉移正常的成纖維細胞癌變后的成纖維細胞(球形)基因突變原因如某些病毒的遺傳物質等物理因素如紫外線、X射線等化學因素如亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素【資料1】二戰時，美國在日本的廣島、長崎投下兩顆原子彈，導致以后大量畸形胎兒出生，畸形生物出現。【資料2】蘇丹紅的致癌原理：蘇丹紅進入人體后，在過氧化物酶的作用下形成苯和萘環羥基衍生物，進一步生成自由基，自由基可以與DNA、RNA等結合，從而產生致癌作用。【資料3】乙肝病毒的致癌原理：肝炎病毒的基因融合于肝細胞的基因，使肝細胞發生變異。肝臟炎癥的不斷刺激，使肝細胞進一步變異，肝細胞不凋亡，而且不斷地再生，就形成了腫瘤。探究任務三如某些病毒的遺傳物質等物理因素如紫外線、X射線等化學因素如亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素目前治療癌癥的主要方法是放療和化療（對機體細胞無差別攻擊），也可以切除病灶（如肝癌早期），現代科技發展背景下，對癌癥治療的疫苗也正在研發。那么我們平時能夠做的是積極預防、早發現早治療。其實，正常人的身體中也會有少量癌細胞，機體會及時對他們進行處理，但如果癌細胞數量多，聚集于某處，則會形成癌癥。基因突變應用利用物理因素(如紫外線、X射線等)或化學因素(如亞硝酸鹽等)處理生物，使生物發生基因突變，可以提高突變率，創造人類需要的生物新品種。例如：用輻射方法處理大豆，選育出含油量高的大豆品種。輻射種植收獲篩選油多黃豆誘變育種基因突變意義形成新性狀基因突變生物變異的根本來源產生新基因生物進化的原始材料對生物體來說，基因突變有的是有害的，有的是有利的，還有的是中性的。(等位基因的來源）是新基因產生的途徑，是生物變異的根本來源，生物進化的原始材料。基因重組概念：在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。類型一：減Ⅰ后期，非同源染色體自由組合類型二：減Ⅰ前期，同源染色體的非姐妹染色單體之間發生染色體互換基因重組意義意義：基因重組產生新的基因型，是生物變異的來源之一，是生物多樣性的原因之一，對生物的進化具有重要意義。應用：雜交育種波爾山羊(生長快、體型大)黑山羊(肉質好、廋肉率高)雜交波爾山羊(生長快、體型大、肉質好、廋肉率高)×小結1.基因突變：DNA分子中發生堿基的

，而引起的

的改變。2.癌細胞的特點：

、

、

。3.基因重組包括

、

。4.基因突變產生

，基因重組產生

。5.基因突變的應用：