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2019-2020年高中生物《基因突變和基因重組》教案2 新人教版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) 1.舉例說明基因突變的特點(diǎn)和原因。 2.舉例說出基因重組。 3.說出基因突變和基因重組的意義。 二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.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。 2.教學(xué)難點(diǎn) 基因突變和基因重組的意義。 三、教學(xué)方法 討論法、 講授法 四、教學(xué)課時(shí) 2 五、教學(xué)過程 教學(xué)內(nèi)容 教師組織和引導(dǎo) 學(xué)生活動(dòng) 教學(xué)意圖 引言 前面我們對(duì)遺傳問題進(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，以及遺傳的三個(gè)基本定律和伴性遺傳。 可見遺傳的問題很復(fù)雜。那么，變異呢？也同樣如此。在豐富多彩的生物界中，蘊(yùn)含著形形色色的變異現(xiàn)象。今天，我們就來學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。 【介紹】生物的變異可分為兩大類：不可遺傳的變異和可遺傳的變異。可遺傳變異有三種來源：基因突變、基因重組和染色體變異。 【強(qiáng)調(diào)】可遺傳的變異不是由于環(huán)境因素的影響而引起的性狀改變，而是由于生殖細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)的改變引起的，因而能夠遺傳給后代。 【問】通過美容手術(shù)，紋成彎彎的柳葉眉，這種柳葉眉能遺傳嗎？為什么？ 【問】“一豬生九仔，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的？ 思考回答 通過基因重組產(chǎn)生的。 【歸納】 一、基因突變 1．基因突變的概念 【問1】鐮刀型細(xì)胞貧血癥是怎樣引起的一種遺傳?。浚ń處熀?jiǎn)介鐮刀型細(xì)胞貧血癥） 【問2】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。 由于DNA分子中發(fā)生的堿基對(duì)的增添、缺失或改變，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫基因突變。 　　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，且通常會(huì)引起一定的表現(xiàn)型變化。 　　那么，基因突變是如何產(chǎn)生的呢？ 1.學(xué)生閱書第80—81頁后回答。是由基因突變引起的一種遺傳病，是由于基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變產(chǎn)生的。 2.基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，基因中的脫氧核苷酸排列順序（堿基順序）就代表遺傳信息。不同的基因，脫氧核苷酸的排列順序（堿基順序）不同。 2．基因突變的原因 　以人類的鐮刀型細(xì)胞貧血癥為例。 　　顯示：正常型紅細(xì)胞與鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞的性狀比較圖。 　　鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病。一旦缺氧，患者紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。 　　顯示：鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因圖解。 　　 　　問1：鐮刀型貧血癥病人的紅細(xì)胞和正常人的為什么不一樣？ 問2：鐮刀型貧血癥病人的血紅蛋白中的谷氨酸為什么被纈氨酸取代？ 【強(qiáng)調(diào)】鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)病的根本原因是控制血紅蛋白會(huì)成的基因中一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生了改變，由 變成 。 問3：基因突變有何意義？ 思考回答 3.基因突變是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了最初的原材料，是生物進(jìn)化的內(nèi)因，沒有變異就沒有進(jìn)化，因而在生物進(jìn)化中具有重要意義。 3．基因突變的特點(diǎn) 問：基因突變作為生物變異的重要來源，它有哪些特點(diǎn)呢？ 【強(qiáng)調(diào)】自然條件下發(fā)生的基因突變叫做自然突變，人為條件下誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變叫做誘發(fā)突變。基因突變可以發(fā)生在體細(xì)胞中，也可以發(fā)生在生殖細(xì)胞中。在高等生物里，大約10萬到1億個(gè)生殖細(xì)胞中才會(huì)有一個(gè)發(fā)生基因突變?？梢娡蛔兤鋵?shí)也是不容易發(fā)生的。 【歸納】①普遍性②隨機(jī)性③稀有性④有害性⑤ 不定向性 學(xué)生閱書第82頁后，由學(xué)生回答教師穿插其中講解。 4．基因突變的意義 基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原材料。 二、基因重組 1．基因重組的概念 問：什么叫基因重組？基因重組產(chǎn)生的根本原因是什么？舉例說明 【強(qiáng)調(diào)】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)了親代沒有的新的基因組合，而基因本身的結(jié)構(gòu)并沒有改變。 基因重組是指生物進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。 2．基因重組的原因 基因重組產(chǎn)生的根本原因主要有兩方面，一方面是由于基因的自由組合，即控制兩對(duì)或兩對(duì)以上相對(duì)性狀的等位基因，位于兩對(duì)或兩對(duì)以上同源染色體上，該生物個(gè)體在減數(shù)分裂形成配子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因間的自由組合。另一方面是由于位于同源染色體上的原來連鎖在一條染色體的非等位基因， 在減數(shù)分裂第一次分裂的前期，復(fù)制后的同源染色體聯(lián)會(huì)后，非姐妹染色單體之間由于交叉而交換，基因也隨著交換。 上述二種原因，都能形成基因的重組，而新的重組基因類型又導(dǎo)致了不同相對(duì)性狀的重組，使后代產(chǎn)生變異。 基因重組是通過有性生殖來實(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， 可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型就有 種……。 3.基因重組的意義 引導(dǎo)閱讀思考 閱讀課本第83頁，自己總結(jié)。 總結(jié) 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?？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)致原來的基因變?yōu)樗牡任换颉? 基因突變不同于基因重組，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)。因而基因突變是生物產(chǎn)生變異的根本原因、為生物進(jìn)化最供了最初的原材料。 基因重組是通過有性生殖過程來實(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，應(yīng)用重組DNA技術(shù)，可以把經(jīng)過改造的基因，通過載體送入生物細(xì)胞中，并使新的基因在細(xì)胞內(nèi)正確表達(dá)。通過此種途徑，獲得人類需要的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或轉(zhuǎn)基因植物。 【典型例題】 1．將同一品種的小麥分別種在水肥條件不同的農(nóng)田，其株高等性狀表現(xiàn)出很大差異，這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)上稱為（ ） 　　A．遺傳性　　　　　　　B．遺傳重組引起的變異 　　C．基因突變產(chǎn)生的差異　D．不遺傳的變異 　　解析：生物的變異分為不遺傳的變異和遺傳的變異，前者是由于環(huán)境條件的改變引起生物性狀的變異，后者是由于遺傳物質(zhì)改變引起的生物性狀的變異。 　　同一品種的小麥含有相同的遺傳物質(zhì)，若在相同的環(huán)境條件下，其表現(xiàn)出來的性狀是一樣的。同一品種的小麥在水肥不同的農(nóng)田，其性狀差異是由于環(huán)境條件不同引起的，而非遺傳物質(zhì)改變引起的。若由基因突變引起的，則只限于極少數(shù)個(gè)體出現(xiàn)性狀差異。因?yàn)槠贩N是純合子，也不存在由基因重組和染色體變異導(dǎo)致性狀變異的問題。所以是一種不遺傳的變異。答案：D 2．基因突變大多數(shù)都有害的原因是（B） 　　A．基因突變形成的大多是隱性基因 　　B．基因突變破壞了生物與環(huán)境之間形成的均衡體系 　　C．基因突變形成的表現(xiàn)效應(yīng)往往比基因重組更為明顯 　　D．基因突變對(duì)物種的生存和發(fā)展有顯著的負(fù)作用 　　解析：如果對(duì)基因突變的有害性理解不深刻，易選C和D，因基因突變后，性狀改變確定非常顯著，而且往往對(duì)個(gè)體生存確實(shí)不利；但表現(xiàn)效應(yīng)明顯不一定導(dǎo)致有害，雖然基因突變大多有害，可是對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。故C、D不合題意。A項(xiàng)中的隱性基因不一定就有害，何況基因突變是不定向的。只有B項(xiàng)敘述才是真正導(dǎo)致有害性的原因。 　　該題重在分析供選項(xiàng)之間隱含的微妙關(guān)系，必須應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)作出推理，確定正確答案。 　　3．果蠅約有 對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是 ，一個(gè)大約有 個(gè)果蠅的群體，每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是（ ） 　　A． B． C． D． 　　解析：自然界中生物的自發(fā)突變的頻率很低，這是對(duì)于單個(gè)基因而言，但種群是由許多個(gè)體所組成，每個(gè)個(gè)體的每個(gè)細(xì)胞中都含有成千上萬個(gè)基因，依據(jù)題干所列出的數(shù)值，這個(gè)果蠅群體每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)目是 （個(gè)）。該題通過有關(guān)數(shù)據(jù)的分析，說明基因突變是生物變異的根本來源。對(duì)于生物群體而言，基因突變的性狀也是非常巨大的。 　　答案：B 　　4．用一定劑量的秋水仙素處理某種霉菌，誘發(fā)了基因突變，秋水仙素最有可能在下列哪項(xiàng)過程中起作用？（ ） 　　A．有絲分裂間期 B．有絲分裂全過程 　　C．受精作用過程 D．減數(shù)分裂第一次分裂間期 　　解析：基因突變最易發(fā)生于DNA分子復(fù)制過程中，即細(xì)胞有絲分裂間期（導(dǎo)致體細(xì)胞發(fā)生突變）或減數(shù)分裂第一次分裂間期（導(dǎo)致生殖細(xì)胞發(fā)生突變）。當(dāng)然，對(duì)有性生殖的動(dòng)、植物，只有生殖細(xì)胞中的基因突變才能影響到子代性狀的變化。霉菌的繁殖方式是無性生殖（孢子生殖），它不進(jìn)行減數(shù)分裂。 　　該題是關(guān)于基因突變發(fā)生時(shí)期的應(yīng)用題，屬于化學(xué)誘變的范圍。考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移能力。 　　答案：A 　　5．根據(jù)圖示分析人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，并回答： （1）請(qǐng)給予圖中①②③以特定的含義： ①__________；②__________；③__________。 （2）患鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是， 控制__________合成的___________________，從而改變了遺傳信息。 （3）鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體上隱性遺傳病， 該隱性致病基因在圖中對(duì)應(yīng)的堿基組成為__________； 正常基因在圖中對(duì)應(yīng)的組成為______。 （4）根據(jù)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病率和表現(xiàn)特征， 說明基因突變具有__________和__________的特點(diǎn)。 　　解析：鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因是由于病人的血紅蛋白分子的一條多肽鏈上，有一個(gè)氨基酸的種類發(fā)生了改變，即由正常的谷氨酸變成了異常的纈氨酸，根本原因是合成血紅蛋白分子的遺傳物質(zhì)DNA的堿基序列發(fā)生了改變，就是發(fā)生了基因突變，由 突變成 。 　　答案：（1）①基因突變 ②CAT ③GUA （2）血紅蛋白 DNA堿基序列發(fā)生了改變 （3） （4）突變率低 有害性 （四）布置作業(yè)3．課本第84頁練習(xí)一、二。