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)發(fā)生基因突變，然后進(jìn)行地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。
討論：1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？2.基因突變是如何產(chǎn)生的？
這些變化可能對生物體產(chǎn)生什么影響?
在太空的特殊環(huán)境中，細(xì)胞分裂前的間期進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，因受到高輻射或微重力（或無重力）影響，配對的堿基容易出現(xiàn)差錯(cuò)而發(fā)生基因突變。
1、鐮狀細(xì)胞貧血（鐮刀型細(xì)胞貧血癥）
1910年赫里克醫(yī)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(shí)發(fā)現(xiàn)其紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是鐮刀形，后稱之鐮刀型細(xì)胞貧血癥。
這種病的病因是什么呢？
正常堿基序列片段mRNA
異常堿基序列片段mRNA
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。
正常血紅蛋白部分氨基酸序列
異常血紅蛋白部分氨基酸序列
發(fā)生了一個(gè)氨基酸的替換
谷氨酸為什么會(huì)換成了纈氨酸？
mRNA上的密碼子發(fā)生了改變
mRNA上的密碼子又為什么會(huì)改變？
鐮狀細(xì)胞貧血形成的原因
由于編碼血紅蛋白的基因的堿基對發(fā)生______，導(dǎo)致基因的堿基序列的改變，從而引起性狀的改變。
圖中谷氨酸發(fā)生了改變，變成了纈氨酸。
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(gè)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。
3.THE CAT ON THE MAT.
1.THE KAT SAT ON THE MAT.
2.THE HAT SAT ON THE MAT.
幾位同學(xué)在抄寫英語句子“THE CAT SAT ON THE MAT”（貓坐在草席上）時(shí)，分別抄成了下圖中的句子。請將抄寫的句子與原句進(jìn)行比較，看看意思發(fā)生了哪些變化?
THE CAT SAT ON THE MAT.
4.THE LITTLE CAT SAT ON THE MAT.
DNA復(fù)制時(shí)，如果發(fā)生類似錯(cuò)誤，DNA攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？
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。
堿基對替換一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變嗎？
結(jié)論：一個(gè)堿基對的替換可引起一個(gè)氨基酸的改變或不引起氨基酸改變
[探究2]若基因發(fā)生一個(gè)堿基的增添或缺失，多肽的氨基酸序列 是否也會(huì)發(fā)生改變？肽鏈長度呢？性狀呢？
結(jié)論：轉(zhuǎn)錄時(shí)造成插入或缺失點(diǎn)以后的堿基序列發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致多肽的長度以及氨基酸序列發(fā)生改變。
思考：基因突變在光學(xué)顯微鏡下是否可見？怎么知道基因發(fā)生突變了呢？
可參考書P62DNA雜交技術(shù)
[探究3]基因突變使基因的“位置”或“數(shù)目”發(fā)生改變嘛？
基因突變僅改變了基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了新基因，并未改變基因位置，也未改變基因數(shù)量，基因猶在，只是“以舊換新”，并非“基因缺失”。
產(chǎn)生了新基因，與原基因互為等位基因。
基因突變的時(shí)間呢？突變的基因如何傳給子代？
主要發(fā)生在分裂間期（DNA復(fù)制時(shí)）
有些植物可通過無性繁殖
討論：（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？它們的作用是什么？（3）根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞和正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特征？
相關(guān)基因（包括抑癌基因Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和原癌基因）發(fā)生了突變，導(dǎo)致細(xì)胞分裂失控
◆癌癥的發(fā)生是多個(gè)基因突變的累計(jì)效應(yīng)
調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，控制細(xì)胞正常生長增殖
阻止細(xì)胞不正常的增殖/促進(jìn)細(xì)胞凋亡
特別提醒：癌癥發(fā)生常需要多個(gè)基因的突變或表觀遺傳修飾（也有些癌癥的發(fā)生只涉及一個(gè)基因的突變），因此癌癥多發(fā)于老年人，且有家族聚集現(xiàn)象。家族中有癌癥病例時(shí)更需要關(guān)注癌癥的預(yù)防。
物理致癌因子：化學(xué)致癌因子：病毒致癌因子：
主要指輻射，如紫外線，X射線等。
種類眾多，無機(jī)化合物如石棉、砷化物等；有機(jī)化合物如亞硝胺（亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化而來）、黃曲霉素等。
指的是能使細(xì)胞發(fā)生癌變的病毒。如Rus肉瘤病毒，可以將自身的致癌核酸序列整合進(jìn)入人的基因組，從而誘發(fā)人的細(xì)胞癌變。
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(shí)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。
堅(jiān)持健康的生活方式，遠(yuǎn)離致癌因子。合理的膳食和作息，愉快的情緒，不吸煙、不酗酒。
致癌食物：發(fā)霉的、熏制的、燒烤食品中含較高致癌物質(zhì)
食物中的防癌物質(zhì)：大豆、動(dòng)物肝臟——含有的大量維生素A；蔬菜水果——富含的維生素C，維生素E，胡蘿卜素；綠茶——富含多元酚
⑴細(xì)胞分裂失控，從而能無限增殖 ⑵形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生改變⑶細(xì)胞膜上糖蛋白減少，細(xì)胞間黏著性降低，易轉(zhuǎn)移擴(kuò)散
說一說：癌細(xì)胞的定義與特征？
有的細(xì)胞受致癌因子的影響，細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，變成不受機(jī)體控制、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。
如某些病毒的遺傳物質(zhì)等（影響宿主細(xì)胞的DNA）
如紫外線、X射線等（損傷DNA）
如亞硝酸鹽、堿基類似物等（改變堿基）
DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤等
細(xì)菌： 無抗藥性——抗藥性棉花： 正常枝——短果枝 果蠅： 紅眼——白眼 長翅——?dú)埑峒银潱? 羽毛白色——灰紅色人 ： 正常色覺——色盲 正常膚色——白化病
病毒、原核和真核生物均能發(fā)生
所有生物均可發(fā)生基因突變。
發(fā)生時(shí)間：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生。
發(fā)生部位：任何細(xì)胞的任何DNA分子的任何部位。
一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因；
突變的方向與環(huán)境也沒有明確因果關(guān)系。一個(gè)基因可以向不同方向發(fā)生突變產(chǎn)生新基因，是原來基因的等位基因，還可能發(fā)生回復(fù)突變。
提醒：基因突變未改變基因的數(shù)目和在染色體上的位置，只改變基因堿基序列，產(chǎn)生新的基因。
大多數(shù)基因突變對生物體是有害的，只有少數(shù)是有利的，有些既無害也無益。
自然狀態(tài)下，基因突變頻率很低。
不改變基因在染色體上的位置和基因的數(shù)量。
Q2.基因突變一定會(huì)引起遺傳信息的改變嗎？
Q3.堿基對改變一定會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變嗎？
Q1.基因突變會(huì)改變基因在染色體上的位置和染色體上基因的數(shù)量嗎？
Q4.基因突變一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變嗎？
基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀改變
(1)基因突變發(fā)生在非編碼序列部分
(2)基因突變后對應(yīng)的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。
(3)基因突變?yōu)殡[性突變，如AA→Aa，不導(dǎo)致性狀的改變。
產(chǎn)生新的等位基因，可以產(chǎn)生新性狀
思考：基因突變改變的是什么？不變的是什么？可能改變的是什么？
①產(chǎn)生新基因的途徑②生物變異的根本來源③生物進(jìn)化的原始材料
1. 下列細(xì)胞或生物中容易發(fā)生基因突變的是（ ） ①洋蔥根尖生長點(diǎn)細(xì)胞 ②洋蔥表皮細(xì)胞 ③硝化細(xì)菌 ④T2噬菌體 ⑤人的神經(jīng)細(xì)胞 ⑥人的骨髓細(xì)胞 ⑦藍(lán)藻 ⑧人的精原細(xì)胞 A.①②③⑤⑥⑦ B.①③④⑥⑦⑧ C.①③④⑤⑥⑧ D.①②④⑤⑧
2. 原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個(gè)堿基對。在插入位點(diǎn)的附近，再發(fā)生下列哪種情況，有可能對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最小( )
A.置換1個(gè)堿基對 B.增加1個(gè)堿基對C.缺失3個(gè)堿基對 D.缺失4個(gè)堿基對
3. 口腔癌好發(fā)于舌頭、牙齦、頰等部位，其發(fā)生常與p16NK4a等多個(gè)阻止細(xì)胞不正常增殖的基因中片段缺失導(dǎo)致的功能缺陷直接相關(guān)。癌細(xì)胞在氧充足的條件下主要還是通過無氧呼吸獲取能量。下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是（　　?。?br/>　 A. 正常細(xì)胞與癌細(xì)胞的遺傳物質(zhì)相同，但表達(dá)的基因不完全相同　　B. 癌細(xì)胞的細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的載體蛋白的數(shù)量明顯多于正常細(xì)胞　　C. p16NK4a 基因?qū)儆谝职┗颉　. 長期食用發(fā)霉食品、焦慮的情緒等都會(huì)增加患癌風(fēng)險(xiǎn)
我們和我們的父母有很大的不同,這種變異是怎么產(chǎn)生的?全是基因突變的結(jié)果嗎?
1、概念：生物體在有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合。
控制不同性狀的基因自由組合
非同源染色體上的非等位基因自由組合(減I后期）
產(chǎn)生的配子種類及比例：YR : yr : Yr : yR = 1：1：1：1
可產(chǎn)生的配子類型：___和___
發(fā)生交叉互換后，可產(chǎn)生的配子類型為：_______、_______、_______、_______、
__________上的___________隨_______________之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組
由此可見，基因重組發(fā)生于能進(jìn)行有性生殖的生物中，并且僅發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，有絲分裂不存在基因重組；
溫馨提示：以上是狹義的基因重組，認(rèn)為原核生物不可能存在基因重組；但是廣義上的基因重組，還包括肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化（R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌）以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)
是原有基因的重新組合，只能產(chǎn)生新的基因型和重組性狀，不能產(chǎn)生新基因和新性狀
生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因，對生物的進(jìn)化也具有重要的意義。
基因結(jié)構(gòu)改變,產(chǎn)生新的基因
不同基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型
主要在細(xì)胞分裂間期由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因堿基對的替換、缺失或增添
減數(shù)第一次分裂前期的四分體時(shí)期的交叉互換；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用
有性生殖過程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞
新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源,是生物進(jìn)化的原始材料。
是生物變異的重要來源，是形成生物多樣性的重要原因，對生物的進(jìn)化也具有重要的意義
突變頻率低，但普遍存在
產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新性狀
不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合
從1964年起，袁隆平就開始研究雜交水稻，到1975年，他研究出來的新品種就已經(jīng)在全國推廣，并取得了非同凡響的成果。此后十年內(nèi)中國雜交水稻累計(jì)增產(chǎn)超億噸，每年增產(chǎn)的大米可以多養(yǎng)活6000萬人。
雜交水稻之父 · 袁隆平
你知道培育雜交水稻的原理嗎？
基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。
你能根據(jù)基因工程的概念說出它所依據(jù)的原理嗎？
　　1.下列過程中存在基因重組的是（　　?。?br/>　　A. ③④　　　B. ①③　　　C. ①⑤　　　D. ②⑤

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