5.1基因突變和基因重組我國早在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。

討論

1、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。具體而言，在太空的特殊環境中，細胞分裂進行DNA復制時，由于受到高輻射或微重力（或無重力）的影響，配對的堿基容易出現差錯而發生基因突變。航天育種成果展我國早在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。

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2、如何看待基因突變所造成的結果？

基因突變的本質是基因的堿基序列發生改變，這種改變可以直接表現在性狀上，改變的性狀對生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無害也無益。航天育種成果展表現型=基因型+環境（環境引起，不改變遺傳物質）不可遺傳的變異可遺傳的變異（改變遺傳物質）基因突變基因重組染色體變異進行有性生殖的生物，在形成配子的過程中，要進行染色體的復制，實質是遺傳物質DNA的復制。堿基互補配對原則能保證DNA復制的準確性，使親子間的遺傳信息保持一致。遺傳信息復制的過程中，會不會出錯呢？一、基因突變的實例（一）鐮狀細胞貧血（二）細胞的癌變（一）鐮狀細胞貧血1、鐮狀細胞貧血2、思考討論3、基因突變的概念4、基因突變的遺傳性5、基因突變的結果6、基因突變和性狀的關系1、鐮狀細胞貧血鐮狀細胞貧血，也叫鐮刀型細胞貧血癥，是一種遺傳病。可用光學顯微鏡檢測是否患病。這種病因是，在組成血紅蛋白分子的肽鏈上，發生了氨基酸的替換。鐮狀細胞貧血形成的原因討論：1、圖5-2中氨基酸發生了什么變化？圖中谷氨酸發生了改變，變成了纈氨酸。鐮狀細胞貧血形成的原因討論：2、研究發現，這個氨基酸的變化是編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發生改變所引起的。右圖是鐮狀細胞貧血病因的圖解，請你完成圖解。想一想這種疾病能否遺傳？怎樣遺傳？UA氨基酸蛋白質GATGCC谷氨酸纈氨酸CCTAGGGGDNAmRNA堿基替換蛋白質改變GG這種疾病能夠遺傳，是親代通過生殖過程把基因傳給子代的。鐮狀細胞貧血形成的原因討論：3、如果這個基因發生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會改變？所對應的性狀呢？如果這個基因發生堿基的增添或缺失，氨基酸序列也會發生改變，所對應的性狀肯定會改變。鐮狀細胞貧血形成的原因討論：4、鐮狀細胞貧血形成的直接原因和根本原因分別是什么？直接原因：蛋白質結構改變（谷氨酸變成了纈氨酸）。根本原因：編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發生改變。3、基因突變的概念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。4、基因突變的遺傳性基因突變若發生在配子中，則可以遵循遺傳規律傳遞給后代。若發生在體細胞中，一般不能遺傳。但有些植物的體細胞發生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。5、基因突變的結果基因突變產生新的等位基因，產生新的相對性狀。6、基因突變和性狀的關系基因突變不一定會引起生物性狀改變。基因突變可能發生在非編碼區或內含子區域上。密碼子具有簡并性。基因突變為隱性突變，如AA→Aa，不會導致性狀的改變。（二）細胞的癌變1、思考討論2、原癌基因和抑癌基因3、細胞癌變的原因4、癌細胞的特征鐮狀細胞貧血形成的原因討論：1、從基因角度看，結腸癌發生的原因是什么？從基因角度分析，結腸癌發生的原因是相關基因（包括抑癌基因I、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ）發生了突變。結腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結腸癌發生的簡化模型，請觀察并回答問題。鐮狀細胞貧血形成的原因討論：2、健康人的細胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？健康人的細胞中存在原癌基因和抑癌基因。結腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結腸癌發生的簡化模型，請觀察并回答問題。鐮狀細胞貧血形成的原因討論：3、根據圖示推測，癌細胞與正常細胞相比，具有哪些明顯的特點？根據圖示可以推測，癌細胞與正常細胞相比，所具有的特點是呈球形、增殖快、容易發生轉移等。結腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，下圖是解釋結腸癌發生的簡化模型，請觀察并回答問題。2、原癌基因和抑癌基因原癌基因表達的蛋白質是細胞正常的生長和增殖所必需的，該基因一旦發生突變或過量表達會導致相應蛋白活性過強，從而引起細胞癌變。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，該基因一旦發生突變會導致蛋白質活性減弱或失去活性，也可能引起細胞癌變。3、細胞癌變的原因原癌基因和抑癌基因突變，不是一個基因發生突變，多個基因同時突變才能癌變。4、癌細胞的特征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，等等。與社會的聯系在癌癥發生的早期，患者往往不表現出任何癥狀，因而難以及時發現；而對于癌癥晚期的患者，目前還缺少有效的治療手段，因此，要避免癌癥的發生。致癌因子是導致癌癥的重要因素。在日常生活中應遠離致癌因子，選擇健康的生活方式。致癌因子原癌基因和抑癌基因發生突變細胞癌變引起積累二、基因突變的原因1、基因突變的原因2、基因突變的特點1、基因突變的原因外因物理因素紫外線，X射線及其他輻射能損傷細胞內的DNA。化學因素亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基。生物因素某些病毒的遺傳物質能影響宿主細胞DNA。1、基因突變的原因內因DNA復制偶爾發生錯誤等原因導致自發突變。2、基因突變的特點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。②低頻率性在自然狀態下，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。基因突變易發生的時期：一般是細胞分裂前的間期，DNA復制過程中。2、基因突變的特點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。三、基因突變的意義1、基因突變的利與弊2、基因突變的意義1、基因突變的利與弊對生物體來說，基因突變可能破壞生物體與現有環境的協調關系，而對生物體有害。但有些基因突變對生物體是有利的，如植物的抗病性突變、耐旱性突變，微生物的抗藥性突變等。還有些基因突變既無害也無益，是中性的。例如，有的基因突變不會導致新的性狀出現，就屬于中性突變。2、基因突變的意義基因突變是產生新基因的途徑。對生物界的種族繁衍和進化來說，產生了新基因的生物有可能更好地適應環境的變化，開辟新的生存空間，從而出現新的生物類型。因此，基因突變是生物變異的根本來源，為生物的進化提供了豐富的原材料。四、基因重組1、概念2、類型3、意義1、概念在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。2、類型①非同源染色體上的非等位基因自由組合（減Ⅰ后期）②同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體的互換而發生互換（減Ⅰ前期），導致姐妹染色單體上的非等位基因重組。3、意義有性生殖過程中的基因重組使產生的配子種類多樣化，進而產生基因組合多樣化的子代，其中一些子代可能會含有適應某種變化的、生存所必需的基因組合，因此有利于物種在一個無法預測將會發生什么變化的環境中生存。基因重組也是生物變異的來源之一，是進化的原材料，對生物的進化具有重要意義。基因重組只能產生新的基因型和新的性狀組合，不能產生新基因和新性狀。分析相關性某研究團隊調查了4家醫院2006-2013年確診的肺癌患者1303人，其中吸煙的有823人，占患者總數的63.16%；同時，它們調查健康人作為對照，在1303名健康人中，吸煙的有509人，占39.06%。基于該調查結果，甲乙兩人得出了不同的結論。甲認為吸煙與肺癌患病率之間存在因果關系，吸煙會使肺癌患病率升高。乙認為上述調查不足以說明吸煙與肺癌患病率之間有因果關系，只能說明二者之間具有較高的相關性。乙在同甲辯論時說：“吸煙的人平時都攜帶打火機，你能說明打火機與患肺癌之間有因果關系嗎？”討論:1、你認為能否從該調查中得出吸煙會導致肺癌患病率升高的結論？如果能，對不吸煙人群中仍有少數人患肺癌如何解釋？如果不能，對吸煙與肺癌患病率的高相關性該如何解釋？在“確診的肺癌患者1303人，其中吸煙的有823人，占患者總數的63.16%”，這說明吸煙和肺癌患病率之間存在很高的相關性