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1、5.1 基因突变和基因重组 教学目标：1. 举例说明基因突变的特点和原因,举例说出基因重组2. 说出基因突变和基因重组的意义教学重点：1. 基因突变的概念及特点，基因突变的原因教学难点：基因突变和基因重组的意义教学过程：引入：1910年，一位美国黑人青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血病镰刀型细胞贫血症。我们知道，正常人的红细胞是圆饼状的，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲镰刀状的。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。这种病是怎样形成的呢？一、基因突变的实例阅读以下材料并讨论：1928年，人们发现镰刀型细胞贫血症患者
2、能将这种病遗传给下一代，并且发现该病是一种常染色体上的隐性遗传病。1949年，美国化学家鲍林将正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白，分别放在一定的溶液中电泳，发现正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同，鲍林推测镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白分子的缺陷造成的。经过分析，鲍林认为镰刀型细胞贫血症是一种分子病。1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。这段有区别的肽段的氨基酸顺序参见教科书图5-2。问题：1.人们怎样理解镰刀型细胞贫血症是一种遗传病的？2.从图5-2中我们可以看出正常肽链中的一个氨基酸
3、发生了突变。氨基酸的密码子是由DNA分子决定，由此可以推测相应的DNA分子的碱基片断发生了什么样的变化？对比正常氨基酸和异常氨基酸的密码子。3.一个碱基的变化生物的性状就一定会发生变化吗？试着翻译“问题探讨”的句子。由以上我们可以看出，碱基的替换可导致基因的改变，从而引起所编码的蛋白质的改变，那么碱基的增添、缺失也可以引起编码蛋白质的改变。这种由DNA分子中发生碱基对的_、_和_，而引起的基因结构的改变，叫_。基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代，若在体细胞中，一般不能遗传。 二、基因突变的原因和特点 原因：外因1.物理因素：_ 2.化学因素：_ 3.生物因素：_ 内因：DNA复制
4、过程中基因内部脱氧核苷酸的种类、数量或排列顺序发生局部的改变，从而改变了遗传信息。特点：1._ 2._ 3._意义：基因突变是_，是生物变异的_，是生物进化的_。三、基因重组1.基因重组是指在进行_的过程中，控制不同性状的_的_。2.基因重组的原因：减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。基因重组通过有性生殖过程来实现的。有丝分裂过程不能发生基因重组。人工条件下的基因重组技术基因工程，定向的改变了生物体的基因型。3.基因重组的意义基因重组也是_的来源之一，对生物的_也具有重要的意义。记忆节节清：1. 基因突变：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改
5、变。突变原因：物理因素、化学因素、生物因素。2. 基因突变的特点：自发产生、普遍存在；随机的、不定向的；频率低。3. 基因重组：生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。4. 基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。5. 基因重组也是生物变异的来源之一，对生物进化也具有重要的意义。习题巩固：1.下列有关基因突变的说法，不正确的是（ ） A.在自然条件下，基因突变频率是很低的B.基因突变是遗传物质改变引起的C.基因突变能产生新的基因D.人工诱导的基因突变都是有利的 2.进行有性生殖的生物，下代和上代间总是存在着一定差异的主要原因是（ ） A.基因重组
6、 B.基因突变 C.可遗传的变异 D.染色体变异 3.若生物体的DNA分子增加或减少一个碱基，这种变化是（ ） A.细菌转化 B.基因的自由组合 C.基因突变 D.等位基因分离 4.基因突变常发生在细胞周期的（ ） A.分裂间期 B.分裂期前期 C.分裂期后期 D.在分裂期的各期均有可能 5.人发生镰刀型细胞贫血症的根本原因在于突变，其突变方式是（ ） A.增添或缺失某个碱基对 B.碱基发生替换改变C.缺失一小段DNA D.增添一小段DNA 6.在北京培育出的优质甘蓝品种，叶球最大的只有3.5公斤，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大，日照时间长，叶球可重达7公斤左右，但再引种回北京后，叶球又只有3
7、.5公斤，从甘蓝引种过程可以看出（ ） A.甘蓝具有遗传性，而不具有变异型 B.仅由环境条件引起的变异不能遗传C.环境的改变可引起生物产生可遗传的变异 D.甘蓝在生殖过程中无基因重组发生7.一株世代都是开红花的植物，在一次突然性冰冻后，有一个枝条上出现一朵白花，白花授粉后代所结的种子在种下去长成的植株都开白花。试分析该白花是来自于_，其原因是_，使发育成该花芽的细胞在_时发生差错，从而使_的分子结构发生了改变。（2005年浙江题） 8.将生物随飞船带入太空，可进行多项科学研究。如植物种子经太空返回地面后种植，往往能得到新的变异特性。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_辐射后，其_发生变异。
8、现一般把这种育种方式称为_。试举出这种育种方式的一个优点：_。 9.人类血红蛋白由574个氨基酸按一定顺序、一定结构组成特定的蛋白质，而镰刀型细胞贫血症病人的血红蛋白中有573个氨基酸与正常人一样，只有第四条肽链蛋白质 正常 异常 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸mRNA GAA ()DNA CTT () GAA GTA上的第六个氨基酸谷氨酸被缬氨酸所代替，从而改变了血红蛋白的结构和特征缺氧时红细胞由圆饼状变为镰刀状。试分析右图并回答：（1）图中的代表_，的碱基组成是_，缬氨酸的密码子是_。（2）DNA由正常变为异常是由于在_过程中，可能由于各种原因发生差错，使_发生局部改变，从而改变了_。（3）经科学
9、家研究，镰刀型细胞贫血症是常染色体隐性基因所致。设正常人的基因型为HH，则患者的基因型为_，H基因的碱基组成中有_，h基因的碱基组成中则是_。患者和正常人婚配生了个正常后代，其基因型是_。（4）通过以上图解和分析，充分说明了DNA分子上_就会导致生物的_改变。（5）目前对人类遗传病还没有有效的治疗手段，人们寄希望于21世纪生物技术的突破来解决，你认为要治疗人类镰刀型细胞贫血症主要依赖下面哪项生物工程？（ ）A基因工程 B细胞工程 C发酵工程 D酶工程知识拓展： 1.基因重组与基因突变的区别：基因重组是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。只能产生新的基因型，不能产生新的基
10、因。而基因突变产生的是新基因。基因突变导致原来的基因变为它的等位基因。基因突变如果发生在性细胞，突变基因就会通过受精作用而传给下一代，如果发生在体细胞中，则只影响当代，不向下一代传递。基因突变是生物变异的根本来源和生物进化的重要因素。2.人工诱变育种在育种上的应用基因突变能产生新的基因，从而提供可供选择的新的性状。利用基因突变育种是改造生物的重要途径。（1）诱变育种是改造生物性状变异的重要途径。目前常用的有：一用各种射线照射动植物或微生物，使生物发生基因突变。二运用秋水仙素、硫酸二乙酯等化学药剂处理生物，也诱发基因突变，得到生物变异类型，这种称化学诱变。（2）诱发基因突变是创造动植物新品种和微
11、生物新类型的重要方法。诱变育种的优点：提高变异频率，后代变异稳定且快，能够加速育种过程。缺点是：产生的有害个体较多，需大量处理原始实验材料。5.2 染色体变异教学目标：1. 说出染色体结构变异的基本类型和染色体数目变异的变异。2. 进行低温诱导染色体数目变化的实验。教学重点：染色体数目的变异。教学难点：1. 染色体组的概念2. 二倍体、单倍体、多倍体的概念及联系3. 低温诱导染色体数目变化的实验。教学过程：复习引入：能遗传的变异主要来源有几种？基因重组：非等位基因自由组合引起的 能遗传的变异 基因突变：基因的结构改变引起的染色体变异：染色体结构和数目变异讲授新课：一、染色体结构的变异：主要有4
12、种型：_、_、_、_。二、染色体数目的变异：在染色体变异中，对生物新类型产生起很大作用的是染色体数目的改变，其中又以成倍增加或成倍减少较为普遍，那么，是怎样成倍增减的呢？这就要理解染色体组的概念。1、染色体组果蝇的体细胞中有对染色体，（对常染色体，对性染色体）经减数分裂形成的精子或卵细胞中含有个染色体，这个染色体各不相同，即对染色体分为两组，每组形成个染色体组。生殖细胞中的这样一组染色体叫做一个染色体组。2、二倍体进行有性生殖的生物，经受精作用形成的受精卵细胞，又含有两个染色体组。象这样，体细胞中含有两个染色体组的的个体叫做二倍体。3、多倍体有些生物，体细胞中含有三个以上染色体组，这叫多倍体。含三个染色体组的，叫三倍体。含四个染色体组的叫四倍体例如：香蕉为三倍体，马铃薯为四倍体，普通小麦是六倍体。多倍体形成的原因：染色体已复制，但细胞分裂过程受阻，则细胞内的染色
