(昌南)基因突变和基因重组(第一课时).doc

昌南中学高2015级必修2 第五章第一节基因突变和基因重组 主备：陈乾 讨论：高一年级生物组第五章 第一节基因突变和基因重组（第1课时）一、学习目标：1.熟练掌握基因突变的概念、原因、特点、意义，基因重组的类型。2.小组合作，大胆质疑，举例说明基因突变的特点和原因。3.激情投入，探索基因突变和基因重组的奥秘，享受学习快乐。二、学习重点：1、基因突变的概念及特点 2、基因突变的原因 三、学习难点：1、基因突变和基因重组的意义启学案可遗传变异（遗传物质改变，后代还会出现该性状）基因突变基因重组染色体变异变异类型不可遗传变异：（遗传物质未改变，仅由环境因素引起后代在正常环境下，不会再出现该性状。）【知识快餐】：1、基因突变的实例：镰刀型贫血症。症状（见课本）蛋白质 正 常 异 常 (直接原因) 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 mRNA GAA DNA C T T （ ） （根本原因）2基因突变概念：DNA分子中发生 的增添、缺失或改变而引起的 的改变。实例：例如镰刀型贫血症。3结果：基因突变使一个基因变成它的 。 4时期：在DNA复制 期，即有丝分裂的 和减数第一次分裂的 。5、基因突变的原因（1）外因：物理因素。如：_ _ 、_ _、 _ _化学因素。如：_ _、_ _生物因素。如：_ （2）内因：( )偶尔发生错误，DNA的碱基组成发生改变等。 6基因突变的特点有 、 、 、 、 。 7意义：基因突变是 产生的途径，是生物变异的 ，为生物进化提供了 。8.基因重组的概念（记准重点词语：有性生殖、不同性状的基因、不同形状的重新组合）。9.基因重组有哪几种类型，分别发生在什么时期（比较：基因突变通常发生在什么时期）？10.基因重组的意义。（P83倒数第一段最后两行）预习自测：1、有关基因突变的叙述，正确的是( ) A.不同基因突变的频率是相同的 B.基因突变的方向是由环境决定的 C.一个基因可以向多个方向突变 D.细胞分裂的中期发生基因突变2、右图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是( ) A.发生了基因突变 B.发生了染色单体互换 C.该细胞为次级卵母细胞 D.该细胞为次级精母细胞 启训案例1、下列变异中哪些是不可遗传给后代的 ( )A、正常夫妇生了一个白化儿子B、纯种红眼果蝇的后代出现白眼果蝇C、直发女性烫成的卷发D、由宇宙飞船搭载到外太空经过宇宙射线处理后得到的太空椒E、古天乐晒得黝黑的皮肤F、用生长素处理得到无子番茄2、以上事例说明了说明？3、尝试比较建立可遗传变异与不可遗传变异他们间的关系一、基因突变的概念.资料呈现：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。血红蛋白分子的部分氨基酸顺序：正常缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸异常缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸缬氨酸谷氨酸赖氨酸1、找出镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白分子异常的原因？2、请借助学案和密码子表分析推测相应的DNA分子的碱基片段发生了什么变化？临床表现 正 常 贫血蛋白质 正 常 异 常 ( 原因)c 氨基酸 谷氨酸 b mRNA GAA a DNA C T T （ ） （ 原因）图示中a、b、c过程分别代表 、 和 。突变发在 (填字母)过程中。 患者贫血的直接原因是 异常，根本原因是发生了 ，碱基对由 突变成 。小结：基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的 、 和 ，而引起的 的改变。思考讨论：1、基因突变的结果是什么？有改变基因的数量么？其本质是改变了什么？2、基因突变发生在什么时间？为什么在这个时候最容易发生？3、基因突变的三种情况（碱基对的替换、增添、缺失）中对生物性状影响最小的是哪一种？4、基因突变能否发生遗传？ 该变化若发生在 中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在体细胞中，一般 ，但有些植物的体细胞发生基因突变，可通过 传递。5、生物体内发生的所有基因突变是否都能引起生物表现型的变化？为什么？请分析发生以下情况是否还有引起镰刀型细胞贫血症呢？提示： （1） 位于同源染色体上控制同一性状的一对基因同时发生相同突变的可能性几乎为0，所以，如果某基因为隐性突变，该个体会出现相应的突变性状吗？若为显性突变呢？（2）基因突变是否一定引起编码的氨基酸发生改变？6、由镰刀型贫血症这一实例我们可进一步理解：基因对性状的控制是通过控制 来实现的。二、基因突变的原因和特点1、引起基因突变的因素有哪些？举例说明？例2、分析以下情况是为了减少哪种因素诱发基因突变从而防止细胞癌变的？夏季涂抹防晒霜青少年少上网，少用手机不喝反复烧开的水（含亚硝酸盐）少吃烧烤和油炸食品接种乙肝疫苗2、没有外来因素的影响，基因突变也会自发产生吗？有哪些特点？资料1：自然界中，流感病毒可分为甲.乙.丙三型；肺炎双球菌的种类有有荚膜和无荚膜类型；豌豆种子的圆滑和皱缩；番茄的红果和黄果；小麦的高杆和矮杆；果蝇的白眼和红眼；鸡的玫瑰冠和单冠；兔的白毛和黑毛；正常绵羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。资料2：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。资料3：以基因A为例，它不但可以突变成为a1，而且还可能突变为a2.a3等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因可以突变成黄色基因，也可以突变成黑色基因。一个基因可向不同的方向发生突变，产生一个以上的 基因。资料4：几种生物不同基因的自然突变率生物名称突变类型突变频率单 位大肠杆菌组氨酸缺陷型210 6每个配子的突变频率玉米皱缩种子110 5 每个配子的突变频率果蝇白眼410 5每个配子的突变频率小鼠粉红色眼3510 6每个配子的突变频率人软骨发育不全510 5每个配子的突变频率镰刀形红细胞资料5：该几幅图片体现了基因突变的什么特点？ 畸形的雏鸭人类的多指人类的并指材料6：非洲是疟疾猖獗的地区。疟疾是一种经按蚊传播而引起的寄生虫病，恶性疟疾发病常侵犯内脏，严重者或医治不及时会引起病人的死亡。镰刀型贫血症是一种溶血性贫血症，严重时会导致死亡，在非洲黑人中发病率最高，是一种在20世纪才被人们发现的常染色体隐性遗传病。在非洲具有镰刀型细胞贫血症突变基因的个体（即杂合体）不表现镰刀型贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，但却对疟疾具有较强的抵抗力。突变的有害与有利取决于什么？资料7：在适宜的条件下，生长12天的大肠杆菌培养物的浓度约为每毫升10 9个细胞，DNA复制的错误率约为10 9，也就是每连接10 9 个核苷酸才可能发生一个错误。在含有10 9 个细胞的培养物中，由于DNA的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。三、基因突变的意义1、是 产生的途径；2、是 的根本来源；3、是 的原始材料。如何理解？四、基因重组1、概念：在生物体进行（ ）的过程中，（ ）的基因的重新组合。2、类型：(1)自由组合型：在减数第一次分裂后期，随着（ ）染色体的自由组合，（ ）也自由组合。（2）交叉互换型：在减数分裂形成四分体时期，位于（ ）有时会随非姐妹染色单体而交换，导致染色单体上的基因重组。3、意义：基因重组是变异的重要来源之一，对（ ）具有重要意义。注意：1.基因重组能产生新的基因么？能产生新的基因型么？2.基因重组的广义理解：(1)基因工程也属于控制不同性状的基因重新组合，属于非自然的基因重组，可以发生在不同种生物之间，能够定向改变生物性状。(2)肺炎双球菌的转化也属于基因重组。(3)基因重组产生了新的基因型，但未改变基因的“质”和“量”。例4、下列变异的原理一般认为属于基因重组的是 ( )A将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗B血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病C一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子D高产青霉素的菌株、太空椒等的培育例5、该细胞处于细胞分裂的什期？2.造成B和b不同的原因是什么？五、基因突变和基因重组的比较基因突变基因重组定义碱基对的_、_和_控制不同性状的基因_时期类型自然突变、诱发突变随机重组、交换重组结果产生新的_产生新的_意义_的根本来源形成生物_的原因之一启悟案一、基因突变的原因、 特征与性状、与进化的关系例1、判断正误：指出错误并改正！1.基因突变一定会引起基因结构的改变，但不一定会引起生物性状的改变( )2.引起基因突变的外界因素有物理因素、化学因素和生物因素。( )3.无论是低等还是高等生物都可能发生突变。( )4.生物在个体发育的特定时期才可发生突变。( )5.突变只能定向形成新的等位基因。( )6.突变对生物的生存往往是有利的。( )7.不同基因突变的概率是相同的。( )8.基因突变的方向是由环境决定的。( )9.一个基因可以向多个方向突变。( )10.突变产生进化的原材料，突变就是指基因突变（ ）11.细菌、蓝藻等原核生物和病毒的可遗传变异只有一种：基因突变（ ）例2、下面关于基因突变的叙述中，正确的是（ ）A.亲代的突变基因一定能传递给子代 B.子代获得突变基因一定能改变性状C.突变基因一定由物理、化学或生物因素诱发 D.突变基因一定有基因结构上的改变例3、基因突变的本质不包括：（ ）A、DNA复制时出差错 B、DNA碱基对的增添、缺失或改变C、基因分子结构的改变 D、非等位基因间的自由组合例4、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则（ ）A.不能转录 B.不能翻译 C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变 例5、关于基因突变的叙述，错误的是（ ）A、表现为亲代所没有的表现型叫做基因突变 B、DNA上有遗传效应的片段中碱基发生变化是基因突变 C、突变频率很低，但是多方向的 D、突变能自然发生，也能人为进行例6、下面左图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，右图是一个家族中该病的遗传系谱图（控制基因为B与b），请据图回答（已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG）。(1)图中过程发生的时间。(2)链碱基组成为，链碱基组成为。(3)镰刀型细胞贫血症的致病基因位于染色体上，属于性遗传病。(4)8基因型是，6和7再生一个患病男孩的概率为。要保证9婚酸后子代不患此病，从理论上说其配偶的基因型必须为。(5)若图中正常基因片段中CTT突变为CTC，由此控制的生物性状是否可能发生改变？为什么？。二、基因重组：写出甲图、乙图、可能产生的配子的基因型，描述产生原因。在丙图中画出乙图基因重组模式图（注明基因）： 配子： 原因：例7：以下有关基因重组的叙述，正确的是()A非同源染色体的自由组合能导致基因重组B姐妹染色单体间相同片段的交换不会导致基因重组C基因重组导致纯合体自交后代出现性状分离D同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的对点训练：狗的皮毛颜色是由位于两对常染色体上的两对基因(A，a和B，b)控制的，共有四种表现型：黑色(A_B_)、褐色(aaB_)、红色(A_bb)和黄色(aabb)。（1）示为一只红色狗(Aabb)产生的一个初级精母细胞，1位点为A,2位点为a，造成这一现象的可能原因是_ （2）两只黑色狗交配产下一只黄色雄性小狗，则它们再生下一只纯合褐色雌性小狗的概率是_。三、诱变育种、杂交育种通过改变生物的遗传物质产生各种各样的变异类型，从众多的不同变异类型中选择符合人类需求的新品种。例8：玉米育种栽培专家李登海的“高产玉米新品种掖单13号的选育和推广”荣获国家科技进步一等奖，登上了人民大会堂的领奖台。该品种在较高密度下提高了单株生产量，创造并保持着夏玉米单产1 096.29千克的世界纪录，为我国农业粮食生产和农民增收做出了重要贡献。(1)在玉米种群中发现了“大果穗”这一突变性状后，连续培育到第三代才选育出能稳定遗传的突变类型，该突变应是显性突变(bB)还是隐性突变(Bb)?_。(2)紧凑型、大果穗等原来分别存在于不同玉米品种的性状被完美地结合到了一个新品种中，这一过程使用的育种方法主要是_，其原理是_。这一新品种经较长时间的大面积种植，依然保持着各种优良性状，没有发生性状分离，说明此品种是精心选育得到的_。(3)紧凑型玉米(叶片夹角小)克服了平展型玉米植株间互相挡光的缺点，在新品种增产方面起了很大的作用。“紧凑型”有利于增产的原因是_。(4)若玉米“紧凑型(A)”与“平展型(a)”是一对相对性状，“大果穗(B)”与“小果穗(b)”是另一对相对性状，控制两对相对性状的基因分别位于非同源染色体上，则紧凑型、小果穗与平展型、大果穗两个纯合亲本杂交，子二代中性状表现符合要求的植株出现的比例为_，其中符合育种要求的个体所占的比例应是_知识链接：知识点一：基因突变中碱基对的增添、缺失和替换对氨基酸序列影响的大小？碱基对影响范围对氨基酸的影响减少对蛋白质结构影响的变化替换小只改变1个氨基酸或不改变增添大插入位置前不影响，影响插入后的序列若开始增添1个碱基对，可再增添2个、5个即3n+2或减少1个、4个即3n+1(n0，且为整数)缺