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第1节
第2课时 细胞的癌变和基因重组
人教版必修2·第5章
2020年全球新发癌症病例1929万例，其中中国457万，美国228万，印度132万，日本103万，德国63万，巴西59万，俄罗斯59万，法国47万，英国46万，意大利42万。
细胞癌变与基因突变有关吗？
抑癌基因Ⅰ突变
原癌基因突变
抑癌基因Ⅱ突变
抑癌基因Ⅲ突变
癌
癌细胞转移
正常结肠上皮细胞
结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。下图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。
思考：
1. 从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？
2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？
3.与正常细胞相比，癌细胞有哪些特点？
原癌基因和抑癌基因发生基因突变
正常细胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因
一、 癌细胞的特征
①能够无限增殖
来自名叫海拉的女性宫颈癌症患者。这位患者已在1951年死去，但从她身上取下的癌细胞却在实验室一代代地传了下来。
②形态结构发生显著变化
正常的成纤维细胞
癌变后的成纤维细胞(球形)
③细胞膜上的糖蛋白等物质减少→细胞之间的黏着性显著降低→容易在体内分散和转移。
分裂能力改变
形态结构改变
细胞膜成分改变
原癌基因和抑癌基因突变。
人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因
相应蛋白质活性减弱或失去活性
表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需
正常
突变或
过量表达
相应的蛋白质活性过强
可能引起细胞癌变
表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡
正常
突变
原癌基因
抑癌基因
二、 癌变的原因
清淡饮食，多吃新鲜蔬菜水果，不吃垃圾食品，少吃油炸和腌渍食品
作息规律且正常，不抽烟、不酗酒，远离致癌因子
适当参加体育运动，保持心情愉悦
合理饮食
科学诊断
生活习惯
如何才能预防癌症的发生呢？
定期体检，病理切片显微观察，CT、核磁共振，癌基因检测
纯种黄色圆粒豌豆
纯种绿色皱粒豌豆
×
黄色圆粒豌豆
P
F1
F2
黄色圆粒
绿色圆粒
黄色皱粒
绿色皱粒
重组性状
除了基因突变还有什么方式会导致性状的差异呢？
“一母生九子，九子各不同”这种差异怎么造成的？
（1）什么是基因重组？基因重组发生在什么时期？有哪些类型？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P80-81，小组合作思考讨论完成问题。
（2）基因重组的结果是什么？有什么意义？
（3）在我们日常生活中基因重组的运用有哪些？请举例
（4）请列表比较基因突变与基因重组的异同。
1.概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
前提
本质
有性生殖：由亲本产生生殖细胞(配子)，经过两性生殖细胞的结合，成为受精卵，再发育成为新的个体的生殖方式。
控制不同性状基因：非等位基因
范围：真核生物
R
r
Y
D
y
d
非同源染色体
非等位基因
同源染色体
非等位基因
2. 时期：减数分裂（减Ⅰ）
一、 基因重组的概念
1. 自由组合型
时间：减数分裂Ⅰ后期
实质：随着非同源染色体的自由组合，非等位基因发生自由组合。
A
D
a
d
Ad和aD
AD和ad
A
D
a
d
结果：非等位基因自由组合
二、 基因重组的类型
A
A
B
a
a
b
b
B
可产生的配子类型：AB、ab
重组后新增的配子类型：AB、Ab、ab、aB
2. 互换型
时间：减数分裂Ⅰ前期
实质：同源染色体上的非姐妹染色单体的交换
A
A
B
a
a
b
B
b
结果：等位基因之间发生互换，导致染色单体上的非等位基因重组。
1. 四分体时期，通过同源染色体的非姐妹染色单体的互换，实现了同源染色体上的非等位基因的重组。
2. 减数分裂Ⅰ后期，通过非同源染色体的自由组合，实现了非同源染色体上的非等位基因的重组。
3. 雌雄配子的随机结合不是基因重组。
4. 一对等位基因不存在基因重组。
5. 原核细胞、病毒自然情况下不能发生基因重组
注意事项
姐妹染色单体含有等位基因，你知道是什么原因吗？
01
若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的。
02
若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或互换(减数分裂Ⅰ)。
例：如图是基因型为AABb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答：
（1）图中形成B、b现象的原因是什么？
（2）图中形成B、b现象的原因可能是什么？
（3）若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？
基因突变
基因突变或基因重组(互换)
基因突变
图1
图2
3. 不同个体或物种间基因的重组
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
转基因荧光鼠
还记得我吗？
基因工程
基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
3. 不同个体或物种间基因的重组
①只产生新的基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状产生。
②发生在有性生殖的遗传中。
③亲本杂合度越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多
三、 基因重组的特点
有性生殖亲本
多样化配子
多样化个体
受精卵
不同环境
减数分裂
受精作用
发育
适应
（1）生物变异的来源之一；
（2）形成生物多样性的重要原因；
（3）对生物进化有重要意义。
四、 基因重组的意义
上个世纪，美国经济学家布朗提出过一个疑问：“21世纪谁来养活中国？”他的意思是说，凭着当时的粮食产量，完全无法养活基数庞大并且还在继续增多的中国人口。
五、 基因重组的应用
从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻，到1975年，他研究出来的新品种就已经在全国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的大米可以多养活6000万人。
杂交水稻之父 · 袁隆平
你知道培育杂交水稻的原理吗？
基因重组
矮杆抗病
DDTT
ddtt
高秆抗病
矮秆不抗病
ddRR
1. 杂交育种
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经选择和培育，获得新品种。
P
DDTT
ddtt
×
DdTt
F1
高秆抗病
矮秆不抗病
矮秆抗病
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
后代全为
矮秆抗病
后代出现
性状分离
操作简单，目的性强；集不同品种的优良性状于一身。
不足：
育种年限长，过程繁琐；
只能利用已有的基因重组，不能产生新的基因。
优点：
将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经选择和培育，获得新品种。
概念：
1. 杂交育种
实例1：金鱼的培育
我国是最早养殖和培育金鱼的国家。金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。
比较项目 基因突变 基因重组
时间 主要发生在细胞分裂前的间期 减数分裂Ⅰ四分体时期
减数分裂Ⅰ后期
原因 基因中的碱基的替换、增添或缺失 同源染色体的非姐妹染色单体间互换，
以及非同源染色体之间自由组合
可能性 突变频率很低 普遍发生在有性生殖过程中
适用范围 普遍性（所有生物都可发生） 通常发生在真核生物的有性生殖过程中
结果 产生新的基因和基因型 产生新的基因型
六、 基因突变和基因重组的比较
比较项目 基因突变 基因重组
意义 是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供了丰富的原材料 是生物变异的来源之一，对生物进化
具有重要意义
联系 ①皆为可遗传变异；②进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产生新的基因型，可能产生新的表型 注：基因重组的两种特殊类型
（1）肺炎链球菌的转化。肺炎链球菌为原核生物，R型细菌转化为S型细菌属于基因重组。
（2）基因工程。利用基因工程将外源基因导入受体细胞，使其表达产生特定的性状
属于基因重组。
续表
基因重组
基因突变
DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变
普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性
概念
特点
意义
原因
外因：诱发突变（物理因素、化学因素、生物因素）
内因：自发突变（DNA分子复制时偶尔发生错误）
是生物变异的根本来源，是产生新基因的途径，为生物的进化提供了丰富的原材料
在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合
概念
类型
意义
自由组合、互换
是生物变异的来源之一，提供进化的原材料
诱变育种
杂交育种
1. 下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于(　　)
A. 基因重组，不可遗传变异 B. 基因重组，基因突变
C. 基因突变，不可遗传变异 D. 基因突变，基因重组
D
2. 以下有关基因重组的叙述，正确的是( )
A. 基因重组所产生的新基因型不一定会表现出新的性状
B. 姐妹染色单体间相同片段的互换导致基因重组
C. 基因重组导致纯合子自交后代出现性状分离
D. 同卵双生兄弟间的性状差异是由基因重组导致的
A
3. 下列有关基因重组的说法，不正确的是（ ）
A. 基因重组可以产生新的基因
B. 基因重组是生物变异的来源之一
C. 基因重组可以产生新的基因型
D. 基因重组能产生新的性状组合
A
4. 如图是某动物(AABb)的几个细胞分裂示意图,据图分析不正确的是 (　　)
A. 甲图表明该动物发生了基因突变
B. 乙图表明该动物在减数分裂过程中发生了基因突变
C. 丙图表明该动物在减数分裂过程中发生了基因重组
D. 甲、乙、丙所产生的变异一定会遗传给后代
D
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