航天育種的生物學(xué)原理是什么？如何看待基因突變所造成的結(jié)果？
原理：在太空的特殊環(huán)境中，細(xì)胞分裂進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，由于受到高輻射或微重力（或無(wú)重力）的影響，配對(duì)的堿基容易出現(xiàn)差錯(cuò)而發(fā)生基因突變。
基因突變的本質(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(duì)生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無(wú)害又無(wú)利。
一、基因突變的實(shí)例（P80）
資料：1910年，一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病，檢查發(fā)現(xiàn)他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血癥，他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀，人們稱這種病為鐮狀細(xì)胞貧血。這種病患者一旦缺氧，紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型。病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂的現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。
直接原因:蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變
mRNA分子中的堿基發(fā)生變化
DNA分子中的堿基對(duì)發(fā)生變化
A
這種變化可否遺傳?如何遺傳？
親代通過(guò)生殖過(guò)程把基因傳給子代
概念：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。
基因突變發(fā)生的時(shí)間——主要在間期 A.有絲分裂間期 體細(xì)胞 （但一般不能傳給后代）B.減數(shù)第一次分裂前的間期 生殖細(xì)胞（配子） （將遵循遺傳規(guī)律通過(guò)受精作用傳遞給后代）有些植物的體細(xì)胞發(fā)生基因突變，可通過(guò)無(wú)性生殖遺傳 （如：植物組織培養(yǎng)、塊莖塊根的繁殖，扦插、嫁接等。）
　　正常細(xì)胞染色體上的原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變，導(dǎo)致正常細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂失控而變?yōu)榘┘?xì)胞。
人和動(dòng)物細(xì)胞中的DNA上本來(lái)就存在與癌變相關(guān)的基因：原癌基因和抑癌基因。
癌細(xì)胞（圖5-3)與正常細(xì)胞相比，具有以下特征：（1）能夠無(wú)限增殖，（2）形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，（3）細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞之間的黏著性顯著降低，易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移
為什么在強(qiáng)烈的日光下要涂抹防曬霜？做X射線透視的醫(yī)務(wù)人員要穿防護(hù)衣？
　　易誘發(fā)突變并提高突變頻率的因素（外因）：
DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤等原因自發(fā)產(chǎn)生。
　　（1）物理因素：紫外線、X射線及其他輻射，能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA　?。?）化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類似物，能改變核酸的堿基　?。?）生物因素：某些病毒的遺傳物質(zhì)能夠影響宿主細(xì)胞的DNA
二、基因突變的原因（P83）
基因突變的應(yīng)用:誘變育種
利用物理或化學(xué)因素，使生物發(fā)生基因突變，可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。
　?。?）不要買不新鮮或腐爛的蔬菜和水果?！　。?）咸菜、咸肉等食物中含有致癌物質(zhì)亞硝酸鹽，應(yīng)少吃。　?。?）做米飯、煮粥之前要把米淘洗干凈，以減少霉變對(duì)身體的損害?！　。?）熏烤的魚、肉、香腸等食物中含有致癌物質(zhì)，應(yīng)少吃?！　。?）發(fā)霉的食物不要吃?！　。?）炒菜時(shí)油不要放得太多。研究表明，乳腺癌、大腸癌、卵巢癌的 發(fā)生都與脂肪過(guò)量攝取有關(guān)。 （7）多吃富含纖維素的食物，如芹菜、韭菜、鮮棗、紅薯等。 （8）堅(jiān)持鍛煉身體，提高抵抗力 （9）保持積極樂(lè)觀的心態(tài)
從以下圖片，你能歸納出基因突變的什么特點(diǎn)嗎？
三、基因突變的特點(diǎn)（P83）
隨機(jī)性表現(xiàn)為：可發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期；可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的不同DNA分子上、同一DNA分子的不同部位。
由于DNA堿基組成的改變是隨機(jī)的、不定向的，因此，基因突變具有隨機(jī)性和不定向性。
不定向性表現(xiàn)為：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
四、基因突變的意義（P83）
對(duì)生物體來(lái)說(shuō)，基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，而對(duì)生物體有害。但有些基因突變對(duì)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(wú)害也無(wú)益，是中性的。例如，有的基因突變不會(huì)導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)，就屬于中性突變。 基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑。對(duì)生物界的種族繁衍和進(jìn)化來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生了新基因的生物有可能更好地適應(yīng)壞境的變化，開辟新的生存空間，從而出現(xiàn)新的生物類型。因此，基因突變是生物變異的根本來(lái)源，為生物的進(jìn)化提供了豐富的原材料。
基因突變一定會(huì)使性狀改變嗎？
基因中增添一個(gè)堿基、兩個(gè)堿基、三個(gè)堿基…會(huì)出現(xiàn)什么情況？若缺失呢？
只改變一個(gè)氨基酸或不變
不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列
不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列
基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀的改變，原因：
（1）基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸
與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)
（2）突變可能發(fā)生在基因的非編碼蛋白質(zhì)區(qū)域（非編碼區(qū)、內(nèi)含子）
（3）基因突變后若為隱性突變，如AA→Aa，不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變
1、有關(guān)基因突變的敘述，正確的是（ ） A．不同基因突變的頻率是相同的 B．基因突變的方向是由環(huán)境決定的 C．一個(gè)基因可以向多個(gè)方向突變 D．細(xì)胞分裂的中期不發(fā)生基因突變
2、某基因上的一個(gè)堿基發(fā)生了改變，不會(huì)出現(xiàn)的情況是（ ）A.該基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA上的部分密碼子的堿基排列順序發(fā)生改變B.該基因控制合成的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變C.該基因在染色體上的位置發(fā)生了改變D.該基因控制合成的蛋白質(zhì)的肽鏈縮短
3、如圖所示為結(jié)腸癌發(fā)病過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)和部分染色體上基因的變化。下列表述正確的是 (　　)A．圖示中與結(jié)腸癌有關(guān)的基因互為等位基因B．結(jié)腸癌的發(fā)生是多個(gè)基因突變累積的結(jié)果C．圖中染色體上基因的變化說(shuō)明基因突變是隨機(jī)和定向的D．上述基因突變可傳遞給子代細(xì)胞，從而一定傳給子代個(gè)體
五、基因重組（P84）
減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體上的非等位基因自由組合
減數(shù)分裂I前期（四分體時(shí)期）同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組
在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中,控制不同性狀的基因的重新組合.
（1）減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體上的非等位基因自由組合
（2）減數(shù)分裂I前期（四分體時(shí)期）同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組
（3）基因工程（P76）：把一種生物的某個(gè)基因提取出來(lái)，加以改造，轉(zhuǎn)移到另一種生物的細(xì)胞里，創(chuàng)造出符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化
控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型
有性生殖減數(shù)分裂過(guò)程中。（減數(shù)分裂I前期和后期）
基因重組也是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物進(jìn)化具有重要意義。
我國(guó)是最早養(yǎng)殖和培育金魚的國(guó)家。金魚的祖先是野生鯽魚。在飼養(yǎng)過(guò)程中，野生鯽魚產(chǎn)生基因突變，人們選擇喜歡的品種培養(yǎng)，并進(jìn)行人工雜交。例如，將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到了五花魚；將朝天眼和水泡眼的金魚雜交，得到了朝天泡眼。正是因?yàn)榛蛲蛔?、基因重組以及人工選擇，才會(huì)出現(xiàn)色彩斑斕、形態(tài)各異的金魚，極大地豐富了人們的生活。
雜交育種：原理——基因重組
堿基對(duì)的增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變
有性生殖過(guò)程中，控制不同性狀的基因重新組合
基因突變和基因重組的比較

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

第1節(jié) 基因突變和基因重組

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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