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1、第5章第1節(jié) 基因突變和基因重組問題探討我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)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(huán)境誘導(dǎo)基因發(fā)生突變，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)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(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。討論1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？2.如何看待基因突變所造成的的結(jié)果？第5章第1節(jié) 基因突變和基因重組問題探討我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)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(huán)境誘導(dǎo)基因發(fā)生突變，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。通過航天育種，我國已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜
2、、和青椒等作物上培育出一系列優(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。討論1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？2.如何看待基因突變所造成的的結(jié)果？通過太空高輻射、微重力（或無重力）的特殊環(huán)境提高作物基因突變的頻率，從而篩選出人們需要的品種?；蛲蛔兊谋举|(zhì)是基因的堿基序列發(fā)生改變，這種改變可以直接表現(xiàn)在性狀上，改變的性狀對生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無害也無利。進(jìn)行有性生殖的生物，在形成配子的過程中，要進(jìn)行染色體的復(fù)制，實質(zhì)是遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制。堿基互補(bǔ)配對原則能保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性，使親子代間的遺傳信息保持一致。遺傳信息復(fù)制的過程中，會不會出錯呢？一、基因突變的實例1.鐮狀細(xì)胞貧血鐮狀細(xì)胞貧血
3、（也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥）是一種遺傳病。正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀，而鐮狀細(xì)胞貧血患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。正常紅細(xì)胞 鐮狀紅細(xì)胞這種病的病因是什么呢？這種病的病因是什么呢？對患者紅細(xì)胞的血紅蛋白分子的分析研究發(fā)現(xiàn)，在組成血紅蛋白分子的肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換。結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。原因是相關(guān)基因（包括抑癌基因、原癌基因、抑癌基因、抑癌基因）在癌癥發(fā)生的早期，患者往往不表現(xiàn)出任何癥狀，因而難以及時發(fā)現(xiàn)；如何看待基因突變所造成的的結(jié)果？癌癥是威脅人類健康最嚴(yán)重的疾病之一。右圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請觀察并回答問
4、題。吸煙能誘發(fā)癌癥的原因是什么？材料1 1927年，美國遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個體數(shù)大大增加。霉變的糧食為什么能夠誘發(fā)癌癥？細(xì)胞的癌變與基因突變有關(guān)嗎？細(xì)胞的癌變與基因突變有關(guān)嗎？這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特點？思考討論 鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因1.圖5-2中氨基酸發(fā)生了什么變化？2.研究發(fā)現(xiàn)，這個氨基酸的變化是編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發(fā)生改變所引起的。右圖是鐮狀細(xì)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？3.如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也
5、會改變？所對應(yīng)的的性狀呢？思考討論 鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因1.圖5-2中氨基酸發(fā)生了什么變化？2.研究發(fā)現(xiàn)，這個氨基酸的變化是編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發(fā)生改變所引起的。右圖是鐮狀細(xì)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？3.如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會改變？所對應(yīng)的的性狀呢？圖中氨基酸發(fā)生了改變，變成了纈氨酸AUAT能夠遺傳，是親代通過生殖過程把基因傳遞給子代的。如果發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列也會發(fā)生改變，所對應(yīng)的的性狀肯定會改變。DNA分子中發(fā)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。2.基因突變概念3.基
6、因突變是否可以遺傳基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不能遺傳。但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。二、細(xì)胞的癌變癌癥是威脅人類健康最嚴(yán)重的疾病之一。細(xì)胞的癌變與基因突變有關(guān)嗎？思考討論 結(jié)腸癌發(fā)生的原因結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。右圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請觀察并回答問題。抑癌基因突變1.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？3.根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特點？二、細(xì)胞的癌變癌癥是威脅人類健康最嚴(yán)重的疾病之一。細(xì)胞的癌變與基因突變有關(guān)嗎？思考討論 結(jié)腸癌發(fā)生
7、的原因結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。右圖是解釋結(jié)腸癌發(fā)生的簡化模型，請觀察并回答問題。抑癌基因突變1.從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么？2.健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？3.根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特點？原因是相關(guān)基因（包括抑癌基因、原癌基因、抑癌基因、抑癌基因）發(fā)生了突變。存在原癌基因和抑癌基因具有的特點是呈球形、增殖快、容易發(fā)生轉(zhuǎn)移等。人和動物細(xì)胞中的DNA上本來就存在與癌變有關(guān)的基因：原癌基因和抑癌基因原癌基因：表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必需的。抑癌基因：表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長和增殖，或促進(jìn)細(xì)胞凋亡。癌變的原因：原癌基因一旦突變
8、或過量表達(dá)而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強(qiáng)，就可能引起細(xì)胞癌變。抑癌基因一旦突變而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性，也可能引起細(xì)胞癌變。癌細(xì)胞的特征：能夠無限增殖，細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞之間的粘著性顯著降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移，等等。與社會的聯(lián)系在癌癥發(fā)生的早期，患者往往不表現(xiàn)出任何癥狀，因而難以及時發(fā)現(xiàn)；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(fā)生，致癌因子是導(dǎo)致癌癥的重要因素，在日常生活中應(yīng)遠(yuǎn)離致癌因子，選擇健康的生活方式，請思考致癌因子有哪些？三、基因突變的原因材料1 1927年，美國遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個
9、體數(shù)大大增加。同年，又有科學(xué)家用X射線和射線照射玉米和大麥的種子，也得到了類似的結(jié)果。引起果蠅和玉米大麥突變的原因是什么？材料2 為什么一些吸煙者的癌癥發(fā)病率較高？日本研究人員參與的一項研究顯示，對全球數(shù)千名癌癥患者的基因數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，吸煙越多、煙齡越長，越容易引起與癌癥相關(guān)的基因突變。研究人員認(rèn)為煙草中的化學(xué)物質(zhì)會直接引起或誘發(fā)基因突變，且計算顯示，每天抽一盒煙的人，一年內(nèi)會引起與肺癌、喉頭癌、口腔癌相關(guān)的基因突變數(shù)量平均分別為150個、97個、23個。吸煙能誘發(fā)癌癥的原因是什么？材料3 生活中常見的花生等糧食上的黃曲霉所產(chǎn)生的黃曲霉素，具有非常強(qiáng)的誘變作用，被認(rèn)為是肝癌發(fā)生的重要因素之一。
10、霉變的糧食為什么能夠誘發(fā)癌癥？三、基因突變的原因材料1 1927年，美國遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個體數(shù)大大增加。同年，又有科學(xué)家用X射線和射線照射玉米和大麥的種子，也得到了類似的結(jié)果。引起果蠅和玉米大麥突變的原因是什么？材料2 為什么一些吸煙者的癌癥發(fā)病率較高？日本研究人員參與的一項研究顯示，對全球數(shù)千名癌癥患者的基因數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，吸煙越多、煙齡越長，越容易引起與癌癥相關(guān)的基因突變。研究人員認(rèn)為煙草中的化學(xué)物質(zhì)會直接引起或誘發(fā)基因突變，且計算顯示，每天抽一盒煙的人，一年內(nèi)會引起與肺癌、喉頭癌、口腔癌相關(guān)的基因突變數(shù)量平均分別為150個、97個、23個。吸煙能誘發(fā)癌癥的
11、原因是什么？物理因素化學(xué)因素材料3 生活中常見的花生等糧食上的黃曲霉所產(chǎn)生的黃曲霉素，具有非常強(qiáng)的誘變作用，被認(rèn)為是肝癌發(fā)生的重要因素之一。霉變的糧食為什么能夠誘發(fā)癌癥？生物因素外因內(nèi)因自發(fā)突變：DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤1.基因突變的原因2.基因突變的特點三、基因突變的意義1.基因突變的結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn):人類正常基因人類正?；駻 A突變成突變成a a，出現(xiàn)了白化??；果蠅紅眼基因，出現(xiàn)了白化病；果蠅紅眼基因W W突變突變,形成白眼基因形成白眼基因w w；豌豆圓粒基因；豌豆圓?；騌 R突變成突變成r r，出現(xiàn)皺粒。，出現(xiàn)皺粒。A AA Aa aa a突變A AA Aa1a1a1a1基因突變的
12、結(jié)果：產(chǎn)生一個以上的等位基因，基因的數(shù)量和位置不發(fā)生改變。A基因與a基因為等位基因突變后：A基因與a1基因也是等位基因2.基因突變的意義基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的根本來源，為生物的進(jìn)化提供了原材料。純種黃色圓粒豌豆純種綠色皺粒豌豆 黃色圓粒豌豆 UUPF1F2黃色圓粒綠色圓粒 黃色皺粒綠色皺粒出現(xiàn)兩種新的類型重組型四、基因重組吸煙能誘發(fā)癌癥的原因是什么？引起果蠅和玉米大麥突變的原因是什么？堿基對的增添、缺失、替換在癌癥發(fā)生的早期，患者往往不表現(xiàn)出任何癥狀，因而難以及時發(fā)現(xiàn)；如何看待基因突變所造成的的結(jié)果？結(jié)腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。想一想這種疾病能否遺傳？怎樣遺傳？抑癌基因
13、一旦突變而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性，也可能引起細(xì)胞癌變。細(xì)胞的癌變與基因突變有關(guān)嗎？如何看待基因突變所造成的的結(jié)果？是指在生物體進(jìn)行有性生殖過程中,控制不同性狀的基因重新組合。健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。1、基因重組概念:是指在生物體進(jìn)行有性生殖過程中,控制不同性狀的基因重新組合。2、類型:（1）自由組合型：同源染色體分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合（減I后期）（2 2）交叉互換型交叉互換型：同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換：同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換四分體時期四分體時期AaBbAabB4、意義:生物變
14、異的來源之一，對生物進(jìn)化有重要意義。3、結(jié)果:產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生新基因 基因突變基因突變 基因重組基因重組本質(zhì)本質(zhì)原因原因時間時間意義意義發(fā)生可能發(fā)生可能性性產(chǎn)生新的基因產(chǎn)生新的基因型堿基對的增添、缺失、替換基因自由組合；基因交叉互換等間期DNA復(fù)制時減數(shù)第一次分裂變異的根本來源；進(jìn)化的原材料變異的來源之一，生物多樣性重要原因低頻但普遍有性生殖中普遍比較基因突變和基因重組小結(jié)課后習(xí)題一、概念檢測我國大面積栽培的水稻有粳稻（主要種植在北方）和秈稻（主要種植在南方），研究發(fā)現(xiàn)，粳稻的bZIP73基因通過一系列作用，增強(qiáng)了粳稻對低溫的耐受性。與粳稻相比，秈稻的bZIP73基因中有1個脫氧核苷酸不同，從而導(dǎo)致兩種水稻的相應(yīng)蛋白質(zhì)存在1個氨基酸的差異。判斷下列表述是否正確。（1）bZIP73基因的1個核苷酸的差異是由基因突變導(dǎo)致的。（）（2）bZIP73蛋白質(zhì)的1個氨基酸的差異是由基因重組導(dǎo)致的。（）（3）基因的堿基序列改變，一定會導(dǎo)致表達(dá)的蛋白質(zhì)失去活性。（）
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