第1節(jié)基因突變和基因重組教案一.教學(xué)目標(biāo)與要求：（一）知識(shí)方面1.舉例說(shuō)明基因突變的概念、原因、特點(diǎn)；2.舉例說(shuō)出基因重組；3.說(shuō)出基因突變和基因重組的意義。4．不宜拓展的知識(shí)：自然突變和誘發(fā)突變、顯性突變和隱性突變、人工誘發(fā)突變育種、基因突變不引起生物性狀的改變可能的原因。（二）能力方面1.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理，類(lèi)比推理等科學(xué)方法；2.培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，發(fā)散思維及綜合能力。（三）情感態(tài)度價(jià)值方面1.在基因突變的學(xué)習(xí)中懂得生物界在豐富多彩的本質(zhì)，從而進(jìn)行辯證唯物主義的思想教育；2.在基因突變的學(xué)習(xí)中懂得如何確立健康的生活方式。3．引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)角度對(duì)基因突變和基因重組作科學(xué)的了解，形成正確的科學(xué)價(jià)值觀，激發(fā)學(xué)生的責(zé)任感。二.教學(xué)重點(diǎn)：1．基因突變的概念及特點(diǎn)。2．基因突變的原因。三.教學(xué)難點(diǎn)：基因突變和基因重組的意義。四.教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：引言：前面我們對(duì)遺傳問(wèn)題進(jìn)行了學(xué)習(xí),知道了主要的遺傳物質(zhì)是DNA，控制生物性狀遺傳的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位是基因，以及遺傳的二個(gè)基本定律和伴性遺傳。生物性狀是由什么決定的呢？（答：由遺傳物質(zhì)決定的。）性狀表現(xiàn)除與遺傳物質(zhì)有關(guān)外，還與什么有關(guān)？（答：與外界條件有關(guān)）性狀由親代傳遞到子代時(shí)，會(huì)不會(huì)一成不變呢？當(dāng)然不會(huì)，或多或少都會(huì)存在差異，這又為什么呢？（答：這是因?yàn)樯矬w不僅具有遺傳還具有變異。）在豐富多彩的生物界中，蘊(yùn)含著形形色色的變異現(xiàn)象。那么生物的變異又是如何產(chǎn)生的呢？又有什么特點(diǎn)呢？今天，我們就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。講述：讓我們先來(lái)看一個(gè)圖片（給出幻燈片）。上圖是一個(gè)普通的玉米種子在萌發(fā)長(zhǎng)成植株的過(guò)程中，水、肥、光特別充足，所結(jié)種子大而飽滿(mǎn)，但這樣的種子種下去，結(jié)出的卻是普通種子；下圖是太空椒（普通青椒種子邀游過(guò)太空后培育而成）與普通青椒對(duì)比，果實(shí)明顯增大，種植下去，仍然是肥大果實(shí)。問(wèn)：籽粒飽滿(mǎn)的種子與普通種子相比，太空椒與普通青椒相比，形狀有明顯的差異，這是為什么？（答：發(fā)生了變異。）問(wèn)：把子粒飽滿(mǎn)的種子種下去，長(zhǎng)出的種子是不是粒大飽滿(mǎn)？（答：不是。）問(wèn)：把肥大的青椒種下去，長(zhǎng)出的是什么？（回答：肥大青椒。）問(wèn)：這又說(shuō)明一個(gè)什么問(wèn)題？（答：生物的變異有的不能遺傳，有的可以遺傳。如有的女性通過(guò)美容手術(shù)，紋成彎彎的柳葉眉，這種柳葉眉不能遺傳）講述：可見(jiàn)生物的變異有這樣兩種類(lèi)型。那什么情況下的變異不遺傳，什么情況下的變異可遺傳？我們知道生物的表現(xiàn)型與基因型和外界環(huán)境條件有關(guān)。像玉米這樣，子粒飽滿(mǎn)是由于水、肥和光充足引起，也就是外界環(huán)境條件引起的，這種變異是不遺傳的。而太空椒邀游過(guò)太空，宇宙輻射改變了遺傳物質(zhì)，因此這個(gè)變異性狀就是可遺傳的?？蛇z傳的變異是生物變異的主要類(lèi)型。它的來(lái)源主要有三方面：基因突變、基因重組和染色體變異。那么，什么是基因突變？基因突變是怎么產(chǎn)生的？又怎么導(dǎo)致生物變異呢？下面一些圖片是關(guān)于正常的紅細(xì)胞基因突變形成鐮刀型細(xì)胞貧血癥的內(nèi)容，我們先來(lái)看一下（出示圖片或叫學(xué)生閱書(shū)第80—81頁(yè)后回答鐮刀型細(xì)胞貧血癥是怎樣引起的一種遺傳?。浚?。1.基因突變的實(shí)例問(wèn)：從片子中我們看到正常紅細(xì)胞是什么形狀？有什么功能？（答：圓餅形狀，運(yùn)輸氧氣功能。）問(wèn)：鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞呈鐮刀狀，對(duì)功能的完成有沒(méi)有影響？（答：有，運(yùn)氧氣能力降低，易破裂溶血造成貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。）講述：那么又是什么原因使正常紅細(xì)胞變成鐮刀型紅細(xì)胞？分子生物學(xué)研究表明是基因突變的結(jié)果。讓我們來(lái)看鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因的圖解（看幻燈片）。大家知道，性狀是由蛋白質(zhì)來(lái)體現(xiàn)的，我們先來(lái)看正常血紅蛋白與鐮刀型血紅蛋白的氨基酸的組成（學(xué)生看課文81頁(yè)或幻燈片）。問(wèn)：兩者有什么區(qū)別？（答：正常的是谷氨酸，異常的是纈氨酸）問(wèn)：氨基酸是由什么決定的？（答：由信使RNA上的密碼子決定的。）問(wèn)：構(gòu)成信使RNA上的密碼子的那些堿基又是由什么決定的呢？（答：由DNA上的堿基決定的。）問(wèn)：大家來(lái)比較一下正常與異常的DNA，它們的區(qū)別在哪里？（答：一個(gè)堿基對(duì)的改變。）問(wèn)：DNA上一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生了改變，最終導(dǎo)致了鐮刀型細(xì)胞貧血癥。我們知道性狀是由基因控制的，基因是怎么來(lái)決定性狀的？（答：基因是由脫氧核苷酸組成的，脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息，基因控制生物性狀就是要把特定的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯反映到具體的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上。）講述：我們看控制血紅蛋白的DNA上一個(gè)堿基對(duì)改變，使得該基因脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生了改變（教師引導(dǎo)學(xué)生回答），也就是基因結(jié)構(gòu)改變了，最終控制血紅蛋白的性狀也會(huì)發(fā)生改變，所以紅細(xì)胞就由圓餅狀變?yōu)殓牭稜盍??；蚪Y(jié)構(gòu)改變除了堿基對(duì)的替換，還會(huì)不會(huì)有其它可能？大家回顧一下，什么叫基因？基因的分子結(jié)構(gòu)如何？出示基因結(jié)構(gòu)變化示意圖，對(duì)圖講解。強(qiáng)調(diào)基因結(jié)構(gòu)不管按以上的哪一種情況變化，歸根結(jié)底都是堿基對(duì)的排列順序發(fā)生了改變，從而改變了遺傳信息，引起生物性狀的變異。教師總結(jié)：基因脫氧核苷酸順序代表了遺傳信息，順序變了，遺傳信息也變了，通過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯形成的蛋白質(zhì)也就發(fā)生了改變，性狀自然會(huì)發(fā)生改變?？梢?jiàn)，基因結(jié)構(gòu)改變會(huì)使生物發(fā)生變異?，F(xiàn)在請(qǐng)大家自己來(lái)總結(jié)出基因突變的概念。（答：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變叫基因突變。）講述：基因突變是染色體的某一個(gè)位點(diǎn)上基因的改變，基因突變使一個(gè)基因變成它的等位基因，并且通常會(huì)引起一定的表現(xiàn)型變化。如棉花正常枝→短果枝、普通羊→短腿羊、正常人→白化病、水稻高桿→矮桿、果蠅的紅眼→白眼等。那么基因突變是如何產(chǎn)生的呢？2.基因突變的原因易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變并提高基因突變頻率的因素有三類(lèi)：（1）物理因素：包括X射線、紫外線、激光等；（2）化學(xué)因素：有亞硝酸、堿基類(lèi)似物等。（3）生物因素：如病毒和某些細(xì)菌等生物的變異不只是由基因突變引起的，我們?cè)鯓尤フJ(rèn)識(shí)由于基因突變而引起的變異？下面我們就來(lái)了解基因突變的特點(diǎn)。3.基因突變的特點(diǎn)先來(lái)看幾個(gè)圖片：棉花正常枝→短果枝；水稻高桿→矮桿；果蠅長(zhǎng)翅→殘翅；雞的直羽→卷羽；人正常色覺(jué)→色盲；正常人→白化病。這些圖片，有植物，動(dòng)物，還有人的例子，你們認(rèn)為突變有什么特點(diǎn)？（可讓學(xué)生進(jìn)行討論，用具體實(shí)例來(lái)說(shuō)出各特點(diǎn)。）（答：植物、動(dòng)物和人都可能發(fā)生基因突變。）基因突變是發(fā)生在什么時(shí)期？哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變？（答：其實(shí)基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和生物體的任何細(xì)胞。）問(wèn)：如果突變發(fā)生在體細(xì)胞，該性狀會(huì)不會(huì)遺傳給后代？（答：不會(huì)，只有生殖細(xì)胞的突變才會(huì)遺傳給后代）既然任何生物發(fā)育的任何時(shí)期任何細(xì)胞都可能發(fā)生突變，那是不是突變很容易發(fā)生呢？請(qǐng)大家閱讀書(shū)本第82頁(yè)第5段的內(nèi)容。（通過(guò)一問(wèn)一答的形式明確）基因突變率很低，高等生物中大約有十萬(wàn)個(gè)到一億個(gè)生殖細(xì)胞中才會(huì)有一個(gè)生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變，低等生物，細(xì)菌、噬菌體突變頻率更低，同一種生物不同的基因突變率也不一樣?；蛲蛔儗?duì)生物體究竟好不好呢？大家討論一下。（答：有的不好，如白化病、色盲；有的好，如小麥矮桿能抗倒伏，微生物抗藥性突變等）教師總結(jié)：基因突變絕大多數(shù)是有害的，但也有少數(shù)有利，為什么呢？因?yàn)槿魏我环N生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境已經(jīng)取得了高度協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變就可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。因此基因突變對(duì)于生物往往有害，但少數(shù)是有利的。我們能不能只讓它進(jìn)行有利的突變呢？這不行。因?yàn)榛蛲蛔兪遣欢ㄏ虻?。一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。例如控制小鼠毛色的灰色基因（A＋）可以突變成黃色基因（AY），也可以突變成黑色基因（a)。但是，每一個(gè)基因的突變，都不是沒(méi)有任何限制的。例如，小鼠毛色基因的突變能不能突變成毛的長(zhǎng)短呢？（答：不能，只限定在色素的范圍內(nèi)，不會(huì)超出這個(gè)范圍。）基因突變的特點(diǎn)有：①普遍性、②隨機(jī)性、③低頻性（突變率低）、④多數(shù)有害性、⑤不定向性。（在進(jìn)行討論時(shí)，教師要適時(shí)根據(jù)具體情況引導(dǎo)，正確了解基因突變的特點(diǎn)，就能正確地認(rèn)識(shí)基因突變引起的變異）基因突變往往產(chǎn)生了一些新性狀，這對(duì)生物有什么意義？4．基因突變的意義講述：我國(guó)科學(xué)工作者用人工方法處理農(nóng)作物發(fā)生基因突變培育出的農(nóng)作物新品種，具抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，黑龍江農(nóng)科院用輻射方法處理大豆，培育成黑農(nóng)五號(hào)大豆品種，含油量比原來(lái)的品種提高了2．5％，大豆產(chǎn)量提高了16％。太空椒就是利用宇宙空間強(qiáng)烈輻射而發(fā)生基因突變培育的新品種。其實(shí)人工誘變不僅在農(nóng)作物育種上起作用，在微生物育種上也發(fā)揮了重要作用，如青霉素，最初產(chǎn)量為20單位／mL，后經(jīng)人們多次用射線等綜合處理，目前產(chǎn)量已是50000～60000單位／mL了，可見(jiàn)人工誘變對(duì)生物育種起著巨大作用。因此我們研究基因突變確實(shí)有很重要的應(yīng)用價(jià)值。由于基因突變產(chǎn)生的新性狀是生物從未有過(guò)的性狀，因此它是生物變異的根本來(lái)源，也為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。其實(shí)生物變異不只是由基因突變引起的，基因重組也會(huì)造成生物變異。那么基因重組造成的生物變異又是在什么情況下發(fā)生的呢？又有什么特點(diǎn)呢？接下來(lái)我們就來(lái)學(xué)習(xí)基因重組。5.基因重組什么是基因重組呢？基因重組是控制不同性狀的基因重新組合。關(guān)于基因重組我們?cè)谇懊鎸W(xué)習(xí)自由組合定律時(shí)已經(jīng)接觸過(guò)這方面的知識(shí)。大家先回顧一下，黃色圓粒與綠色皺粒作親本雜交，產(chǎn)生后代的過(guò)程。P黃色圓粒×綠色皺?！鼺１黃色圓?！越籉２黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒問(wèn)：F２除了黃色圓粒、綠色皺粒以外還有兩種親本所沒(méi)有的新性狀：黃色皺粒、綠色圓粒，這兩種性狀與親本相比是不是變異性狀？（答：是。）問(wèn)：它們又是如何產(chǎn)生的呢？（答：在F１減數(shù)分裂形成配子時(shí)，控制不同性狀的基因自由組合形成的。）問(wèn)：基因重組可以發(fā)生在什么情況下？（答：減數(shù)分裂形成配子時(shí)非同源染色體上的非等位基因自由組合）基因重組還可以發(fā)生在減數(shù)分裂四分體時(shí)期，由于同源染色體的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生局部互換，而造成控制不同性狀的基因重新組合（教師引導(dǎo)回答。）以上是基因重組的兩種類(lèi)型，我們看到這兩種類(lèi)型的基因重組都是在有性生殖過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。在有性生殖過(guò)程中，由于父本和母本遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)不同，當(dāng)兩者雜交時(shí)，基因重新組合，就使子代產(chǎn)生了變異，這就是基因重組造成的變異。這里必須注意到，基因重組只是生物個(gè)體的基因型發(fā)生了改變，出現(xiàn)了親代沒(méi)有的新的基因組合，而基因本身的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有改變。基因重組是通過(guò)有性生殖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果兩個(gè)親本的雜合性越高、遺傳物質(zhì)的差距越大，基因重組的類(lèi)型就越多，后代產(chǎn)生的變異也就越多。以豌豆為例，當(dāng)具有10對(duì)相對(duì)性狀的親本進(jìn)行雜交時(shí)，如果只考慮基因的自由組合（l0對(duì)等位基因位于10對(duì)同源染色體上）所引起的基因重組，F(xiàn)2可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型就有種。請(qǐng)大家舉出基因重組的例子。（回答：略）大家舉出的例子有好多，要強(qiáng)調(diào)的是這些基因重組的變異必須通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)。豐富多彩的變異形成了生物多樣性的重要原因之一。因此對(duì)生物進(jìn)化具有十分重要的意義。6．教師總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容生物的變異根據(jù)生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是否改變，分為可遺傳變異和不可遺傳變異兩類(lèi)?？蛇z傳變異是遺傳物質(zhì)改變引起，它來(lái)源于基因突變、基因重組、染色體變異，是變異的主要類(lèi)型?？蛇z傳變異中的基因突變，是基因分子結(jié)構(gòu)的改變。是在一定的外界條件或者生物內(nèi)部因素的作用下，使得DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，結(jié)果是基因中的脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生改變，最終導(dǎo)致原來(lái)的基因變?yōu)樗牡任换颉；蛲蛔儾煌诨蛑亟M，基因重組是基因的重新組合，產(chǎn)生了新的基因型，基因突變是基因結(jié)構(gòu)的改變，產(chǎn)生了新的基因，產(chǎn)生了新的遺傳物質(zhì)?；蛲蛔兊倪^(guò)程發(fā)生在DNA復(fù)制時(shí)，特點(diǎn)是：①普遍性②隨機(jī)性③低頻性突變率低④多害少利性⑤不定向性?；蛲蛔兪巧锂a(chǎn)生變異的根本原因、為生物進(jìn)化最供了最初的原材料。基因重組是通過(guò)有性生殖過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果兩個(gè)親本的雜合性越高、遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類(lèi)型就越多，后代產(chǎn)生的變異就越多。因而基因重組為生物的變異提供了極其豐富的來(lái)源，是形成生物多樣性的重要原因之一，對(duì)生物進(jìn)化具有十分重要的意義。近年來(lái)，應(yīng)用重組DNA技術(shù)，可以把經(jīng)過(guò)改造的基因，通過(guò)運(yùn)載體送入生物細(xì)胞中，并使新的基因在細(xì)胞內(nèi)正確表達(dá)。通過(guò)此種途徑，獲得人類(lèi)需要的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或轉(zhuǎn)基因植物。最后，教師列表總結(jié)基因突變和基因重組的本質(zhì)、發(fā)生時(shí)間及原因、條件和意義等。(幻燈片展示)基因突變基因重組本質(zhì)基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新的性狀。不同基因的重新組合，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。發(fā)生時(shí)間及原因細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制時(shí)，由于外界理化因素引起的堿基對(duì)的替換、增添或缺失。減數(shù)第一次分裂后期中，隨著同源染色體的分開(kāi)，位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合。條件外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。有性生殖過(guò)程中進(jìn)行減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞。意義生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原材料。生物變異的來(lái)源之一，是形成生物多樣性的重要原因。發(fā)生可能突變頻率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。五．隨堂鞏固練習(xí)：（幻燈片展示）(紅色)的大麗花植株上盛開(kāi)紅花，僅有一朵花半邊紅色半邊白色，這可能是由于哪個(gè)部位的C基因突變?yōu)閏造成的()A.生殖細(xì)胞B.早期的葉芽細(xì)胞C.幼苗的眾多體細(xì)胞D.花芽分化時(shí)2.賴(lài)氨酸的密碼子有如下幾種：UUA、UUG、CUU、CUA、CUG，當(dāng)某基因片段中的GAC突變?yōu)锳AC時(shí)，這種突變的結(jié)果對(duì)該生物的影響是（）A．一定是有害的B．一定是有利的C．有害的概率大于有利的概率D．既無(wú)利也無(wú)害3.卵原細(xì)胞進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，細(xì)胞中不可能發(fā)生()的解旋B.蛋白質(zhì)的合成C.基因突變D.基因重組4.一對(duì)夫婦生育的子女之間，性狀上差異很大，這種差異主要來(lái)自()A.基因重組B.基因突變C.環(huán)境影響D.疾病影響5.酵母菌進(jìn)行出芽生殖時(shí)，子代與親代、子代與子代之間產(chǎn)生差異的原因是()①基因重組②基因突變③染色體變異A.①②B.②③C.①③D.①②③6．基因分離、基因的自由組合、基因的交換分別發(fā)生在減數(shù)分裂的時(shí)期是()A．均發(fā)生在第一次分裂后期B．第一次分裂前期、第一次分裂后期、第二次分裂后期C．均發(fā)生在第二次分裂后期D．第一次分裂后期、第一次分裂后期、第一次分裂前期7．以下是白化病的發(fā)病機(jī)理，請(qǐng)排出正確的順序()①基因突變②不能合成黑色素③缺少酪氨酸酶④不正常的信使RNAA．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②8．進(jìn)行有性生殖的動(dòng)物，子代和親代總有多多少少的差異，形成這種差異的主要原因是()A．基因突變 B．基因重組C．染色體變異 D．人工誘變9.如右圖所示為馬的生活史，有關(guān)此圖的敘述中不正確的是（）A．有絲分裂在I→Ⅱ，Ⅳ→IB．基因重組發(fā)生在Ⅲ→Ⅳ之間C．基因突變可發(fā)生在I→Ⅱ，Ⅱ→Ⅲ，Ⅳ→ⅠD．Ⅳ為新個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)10．下圖表示人類(lèi)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，右圖是一個(gè)家族中該病的遺傳系譜圖（控制基因?yàn)锽與b），請(qǐng)據(jù)圖回答（已知谷氨酸的密碼子是GAA、GAG）。(1)圖中①過(guò)程發(fā)生的時(shí)間。(2)α鏈堿基組成為，β鏈堿基組成為。(3)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的致病基因位于染色體上，屬于性遺傳病。(4)Ⅱ8基因型是，Ⅱ6和Ⅱ7再生一個(gè)患病男孩的概率為。要保證Ⅱ9結(jié)婚后子代不患此病，從理論上說(shuō)其配偶的基因型必須為。(5)若圖中正常基因片段中CTT突變?yōu)镃TC，由此控制的生物性狀是否可能發(fā)生改變？為什么？。答案：1D2D3D4A5A6D7D8B9B10（1）細(xì)胞分裂間期(2)CATGUA(3)常隱(4)BB或Bb1/8BB(5)不會(huì)，因?yàn)榉g形成的氨基酸沒(méi)變，所以生物性狀不變六．板書(shū)設(shè)計(jì)第五章基因突變和其他變異第一節(jié)基因突變和基因重組一．生物的變異：1.不可遺傳的變異2．可遺傳的變異（基因突變、基因重組和染色體變異）二．基因突變：1．基因突變的實(shí)例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥2．基因突變的概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的改變、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。3．基因突變的原因：物