1、5.1 基因突變和基因重組 教學(xué)目標(biāo)：1. 舉例說(shuō)明基因突變的特點(diǎn)和原因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. 基因突變的原因教學(xué)難點(diǎn)：基因突變和基因重組的意義教學(xué)過(guò)程：引入：1910年，一位美國(guó)黑人青年由于發(fā)燒和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血病鐮刀型細(xì)胞貧血癥。我們知道，正常人的紅細(xì)胞是圓餅狀的，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲鐮刀狀的。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。這種病是怎樣形成的呢？一、基因突變的實(shí)例閱讀以下材料并討論：1928年，人們發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧

2、血癥患者能將這種病遺傳給下一代，并且發(fā)現(xiàn)該病是一種常染色體上的隱性遺傳病。1949年，美國(guó)化學(xué)家鮑林將正常人和鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白，分別放在一定的溶液中電泳，發(fā)現(xiàn)正常人和患者的血紅蛋白的電泳圖譜明顯不同，鮑林推測(cè)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于血紅蛋白分子的缺陷造成的。經(jīng)過(guò)分析，鮑林認(rèn)為鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種分子病。1956年，英格拉姆等人用酶將正常的血紅蛋白和鐮刀型細(xì)胞的血紅蛋白在相同條件下切成肽段，通過(guò)電泳對(duì)二者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)肽段的位置不同。這段有區(qū)別的肽段的氨基酸順序參見教科書圖5-2。問(wèn)題：1.人們?cè)鯓永斫忡牭缎图?xì)胞貧血癥是一種遺傳病的？2.從圖5-2中我們可以看出正常肽鏈中的一

3、個(gè)氨基酸發(fā)生了突變。氨基酸的密碼子是由DNA分子決定，由此可以推測(cè)相應(yīng)的DNA分子的堿基片斷發(fā)生了什么樣的變化？對(duì)比正常氨基酸和異常氨基酸的密碼子。3.一個(gè)堿基的變化生物的性狀就一定會(huì)發(fā)生變化嗎？試著翻譯“問(wèn)題探討”的句子。由以上我們可以看出，堿基的替換可導(dǎo)致基因的改變，從而引起所編碼的蛋白質(zhì)的改變，那么堿基的增添、缺失也可以引起編碼蛋白質(zhì)的改變。這種由DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的_、_和_，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫_?；蛲蛔?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代，若在體細(xì)胞中，一般不能遺傳。 二、基因突變的原因和特點(diǎn) 原因：外因1.物理因素：_ 2.化學(xué)因素：_ 3.生物因素：_ 內(nèi)因：D

4、NA復(fù)制過(guò)程中基因內(nèi)部脫氧核苷酸的種類、數(shù)量或排列順序發(fā)生局部的改變，從而改變了遺傳信息。特點(diǎn)：1._ 2._ 3._意義：基因突變是_，是生物變異的_，是生物進(jìn)化的_。三、基因重組1.基因重組是指在進(jìn)行_的過(guò)程中，控制不同性狀的_的_。2.基因重組的原因：減數(shù)分裂形成配子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合。基因重組通過(guò)有性生殖過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。有絲分裂過(guò)程不能發(fā)生基因重組。人工條件下的基因重組技術(shù)基因工程，定向的改變了生物體的基因型。3.基因重組的意義基因重組也是_的來(lái)源之一，對(duì)生物的_也具有重要的意義。記憶節(jié)節(jié)清：1. 基因突變：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

5、結(jié)構(gòu)的改變。突變?cè)颍何锢硪蛩?、化學(xué)因素、生物因素。2. 基因突變的特點(diǎn)：自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低。3. 基因重組：生物體進(jìn)行有性生殖過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。4. 基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。5. 基因重組也是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物進(jìn)化也具有重要的意義。習(xí)題鞏固：1.下列有關(guān)基因突變的說(shuō)法，不正確的是（ ） A.在自然條件下，基因突變頻率是很低的B.基因突變是遺傳物質(zhì)改變引起的C.基因突變能產(chǎn)生新的基因D.人工誘導(dǎo)的基因突變都是有利的 2.進(jìn)行有性生殖的生物，下代和上代間總是存在著一定差異的主要原因是（ ） A.

6、基因重組 B.基因突變 C.可遺傳的變異 D.染色體變異 3.若生物體的DNA分子增加或減少一個(gè)堿基，這種變化是（ ） A.細(xì)菌轉(zhuǎn)化 B.基因的自由組合 C.基因突變 D.等位基因分離 4.基因突變常發(fā)生在細(xì)胞周期的（ ） A.分裂間期 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.人發(fā)生鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因在于突變，其突變方式是（ ） A.增添或缺失某個(gè)堿基對(duì) B.堿基發(fā)生替換改變C.缺失一小段DNA D.增添一小段DNA 6.在北京培育出的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的只有3.5公斤，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大，日照時(shí)間長(zhǎng)，葉球可重達(dá)7公斤左右，但再引種回北京后，葉球

7、又只有3.5公斤，從甘藍(lán)引種過(guò)程可以看出（ ） A.甘藍(lán)具有遺傳性，而不具有變異型B.僅由環(huán)境條件引起的變異不能遺傳C.環(huán)境的改變可引起生物產(chǎn)生可遺傳的變異D.甘藍(lán)在生殖過(guò)程中無(wú)基因重組發(fā)生7.一株世代都是開紅花的植物，在一次突然性冰凍后，有一個(gè)枝條上出現(xiàn)一朵白花，白花授粉后代所結(jié)的種子在種下去長(zhǎng)成的植株都開白花。試分析該白花是來(lái)自于_，其原因是_，使發(fā)育成該花芽的細(xì)胞在_時(shí)發(fā)生差錯(cuò)，從而使_的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。（2005年浙江題） 8.將生物隨飛船帶入太空，可進(jìn)行多項(xiàng)科學(xué)研究。如植物種子經(jīng)太空返回地面后種植，往往能得到新的變異特性。這種變異的來(lái)源主要是植物種子經(jīng)太空中的_輻射后，其_發(fā)生變

8、異。現(xiàn)一般把這種育種方式稱為_。試舉出這種育種方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：_。蛋白質(zhì) 正常 異常 氨基酸 谷氨酸 纈氨酸mRNA GAA ()DNA CTT () GAA GTA 9.人類血紅蛋白由574個(gè)氨基酸按一定順序、一定結(jié)構(gòu)組成特定的蛋白質(zhì)，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥病人的血紅蛋白中有573個(gè)氨基酸與正常人一樣，只有第四條肽鏈上的第六個(gè)氨基酸谷氨酸被纈氨酸所代替，從而改變了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和特征缺氧時(shí)紅細(xì)胞由圓餅狀變?yōu)殓牭稜?。試分析右圖并回答：（1）圖中的代表_，的堿基組成是_，纈氨酸的密碼子是_。（2）DNA由正常變?yōu)楫惓Ｊ怯捎谠赺過(guò)程中，可能由于各種原因發(fā)生差錯(cuò)，使_發(fā)生局部改變，從而改變了_。（3）經(jīng)

9、科學(xué)家研究，鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體隱性基因所致。設(shè)正常人的基因型為HH，則患者的基因型為_，H基因的堿基組成中有_，h基因的堿基組成中則是_?；颊吆驼Ｈ嘶榕渖藗€(gè)正常后代，其基因型是_。（4）通過(guò)以上圖解和分析，充分說(shuō)明了DNA分子上_就會(huì)導(dǎo)致生物的_改變。（5）目前對(duì)人類遺傳病還沒有有效的治療手段，人們寄希望于21世紀(jì)生物技術(shù)的突破來(lái)解決，你認(rèn)為要治療人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥主要依賴下面哪項(xiàng)生物工程？（ ）A基因工程 B細(xì)胞工程 C發(fā)酵工程 D酶工程知識(shí)拓展： 1.基因重組與基因突變的區(qū)別：基因重組是在生物體進(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。只能產(chǎn)生新的基因型，不能產(chǎn)生新

10、的基因。而基因突變產(chǎn)生的是新基因。基因突變導(dǎo)致原來(lái)的基因變?yōu)樗牡任换??；蛲蛔內(nèi)绻l(fā)生在性細(xì)胞，突變基因就會(huì)通過(guò)受精作用而傳給下一代，如果發(fā)生在體細(xì)胞中，則只影響當(dāng)代，不向下一代傳遞?；蛲蛔兪巧镒儺惖母緛?lái)源和生物進(jìn)化的重要因素。2.人工誘變育種在育種上的應(yīng)用基因突變能產(chǎn)生新的基因，從而提供可供選擇的新的性狀。利用基因突變育種是改造生物的重要途徑。（1）誘變育種是改造生物性狀變異的重要途徑。目前常用的有：一用各種射線照射動(dòng)植物或微生物，使生物發(fā)生基因突變。二運(yùn)用秋水仙素、硫酸二乙酯等化學(xué)藥劑處理生物，也誘發(fā)基因突變，得到生物變異類型，這種稱化學(xué)誘變。（2）誘發(fā)基因突變是創(chuàng)造動(dòng)植物新品種和微生物新類型的重要方法。誘變育種的優(yōu)點(diǎn)：提高變異頻率，后代變異穩(wěn)定且快，能夠加速育種過(guò)程。缺點(diǎn)是：產(chǎn)生的有害個(gè)體較多，需大量處理原始實(shí)驗(yàn)材料。5.1學(xué)案答案一、替換、缺失、增添，基因突變 二、原因：1.射線等 2.重金屬元素等； 3.病毒特點(diǎn)：1.自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低 意義：新基因產(chǎn)生的途徑；根本來(lái)源；原始材料 三、1.有性生殖；基因；自由組合 3.生物變異；進(jìn)化習(xí)題