教案：第5节遗传与进化

第5节遗传与进化俗话说：龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞；种瓜得瓜，种豆得豆生物体通过生殖产生子代,子代和亲代、子代和子代之间的性状都很相似，这种现象称为遗传(heredity)。什么是遗传现象？这就是遗传你知道下面两副图反映的什么现象吗？一只母猫生出不同的小猫生物的变异现象一对绿鹦鹉的四个羽色不同的子女互相观察，比较：

性状具体表现耳垂的位置与面颊分离与面颊紧贴能否卷舌舌能向上卷曲舌不能向上卷曲食指长短较无名指长较无名指短双手自然交叉左手拇指在上右手拇指在上上眼睑特征双眼皮单眼皮酒窝有无足的特征脚底有弧度扁平足色觉色觉正常红绿色盲GAMEzxxkw1.耳垂的位置与面颊分离与面颊紧贴2.能否卷舌舌能向上卷曲舌不能向上卷曲3.食指长短较无名指长较无名指短4.双手自然交叉组卷网左手拇指在上右手拇指在上5.上眼睑特征双眼皮单眼皮有6.酒窝没有脚底有弧度7.足的特征扁平足8.色觉其它颧骨突出不突出发丝粗而硬细而柔软俗话说：一母生九子，连母十个样。子代与亲代及子代不同个体间的性状差异叫变异(variation)。这就是变异根据上述观察结果进行推理：为什么不同的人所有性状都不相同的可能性很小？思考：遗传和变异是普遍存在的生命现象。为什么生物体会出现遗传现象呢？17世纪先成论者画的人的精子精子染色体二、遗传物质的传递同一物种细胞中染色体的形态结构和数目是相对稳定的。生物染色体数目体细胞生殖细胞人46条（23对）23条牛30条（15对）15条水稻24条（12对）12条玉米20条（10对）10条体细胞染色体数是生殖细胞染色体数2倍，或者说生殖细胞染色体数是体细胞染色体数的1/2。福建含笑的染色体云南含笑的染色体不同生物染色体数目一般不同各种生物的细胞中染色体的形态结构和数目是不同的；每种生物的染色体有自己独特的特点。人的染色体云南含笑的染色体证实推测：同卵双生，外貌酷似推测：染色体与生物遗传现象有关。染色体的组成染色体主要由两种物质组成：蛋白质和脱氧核糖核酸（简称DNA）。DNA对生物性状起着决定作用，是主要的遗传物质。推测：染色体与生物遗传现象有关染色体由DNA和蛋白质组成证实：DNA是决定生物性状的遗传物质DNA结构DNA分子上起遗传作用的片段叫做基因。基因一个DNA分子上有成千上万个基因，每一个基因都控制着一个或多个性状推测：染色体与生物遗传现象有关染色体由DNA和蛋白质组成证实：DNA是决定生物性状的遗传物质1953年美国科学家沃森(Watson)和英国科学家克里克(Crick)共同提出了DNA双螺旋结构模型现代遗传学认为：DNA分子上有一些片段，含遗传信息，控制生物体的性状（基因）细胞→遗传物质染色体DNA基因总结染色体

(载体）

DNA（主要遗传物质）基因(控制生物的性状特征）→蛋白质细胞核→人体染色体有几条？男性的染色体与女性的染色体有什么异同？活动二：读图人：23对（46条）染色体。其中22对常染色体，1对性染色体（XX、XY）生物的性状是通过生殖细胞遗传给后代的。父母精子卵细胞受精卵子女受精发育（23对）（23对）（23对）子女体细胞中的每一对染色体一条来自父亲，另一条来自母亲。在生殖发育过程中，体细胞与生殖细胞中的染色体数目是怎样变化的？（23条）（23条）（23对）生物体的基因可以改变吗？白化病患者为什么不能合成黑色素呢？镰刀形细胞贫血症下列关于染色体、DNA、基因三者之间的关系中，正确的是（）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｃ、染色体基因DNA

染色体

DNA基因基因

DNA染色体基因染色体DNAＢ课堂练习2.人的指纹重复的概率极小，常被用来鉴别身份，被称为“人体身份证”，决定每个人指纹这一性状的是：（

）

A:无机盐B：基因C:葡萄糖D:蛋白质4.下例成语或诗句中，描写生物遗传现象的是（）A:螳螂捕蝉，黄雀在后组卷网B:人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开C:种瓜得瓜，种豆得豆D：母猪生九仔，连母十个样BC三、进化理论的发展zxxkw1、同一物种不同个体细胞内的基因组成是有差异的2、亲代传递到子代的基因保持相对的稳定性，也发生某些变异3、某些基因所控制的生物性状对环境的适应性较强，则这些基因会在后代中越来越多。4、某些基因所控制的生物性状对环境的适应性较弱，则这些基因会在后代中越来越少。亲代的基因在传递到子代的过程中也发生自然选择遗传病是指因遗传物质不正常引起的先天性疾病问题:“遗传物质不正常”,包括什么?染色体、DNA、基因四、遗传病和优生多指症白化病豁唇先天愚型基因突变

镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起溶血性贫血甚至造成死亡。遗传病对人类的危害我国遗传的发病状况：组卷网统计表明，我国人口中有1/5到1/4的人患有危害轻重不同的遗传病！其中单基因遗传病约3%-5%，多基因遗传病约15%-20%，染色体异常遗传病约0.5%-1%。每年新出生的儿童中，有先天性缺陷的约1.3%，其中70%以上是遗传因素所致。在自然流产儿中，约50%是染色体异常引起的！我国人口中患21三体综合症的人就在100万以上。优生学概念：应用遗传学原理改善人类遗传素质的科学。意义：让每一个家庭生出健康的、遗传素质优良的又无遗传疾病的后代。事例

和表妹爱玛生育六个子女，三个中途夭折，三个终生不育。达尔文优生的措施（一）禁止近亲结婚：

我国婚姻法规定：“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚。”进行遗传咨询产前诊断开展婚前检查五、育种1、育种的方法：人工选择和杂交育种2、例如：驴和马杂交产生的骡杂交玉米杂交水稻3、基因工程按人的意愿重新组合基因的技术叫基因工程（用优良的基因组合起来，创造出一些具有优良性状的新生物）甲生物乙生物取出优秀基因“剪切”

“拼接”

新类型表达新的生物产品基因敲除技术转基因技术生物新类型敲除不利基因新的生物产品㈠基因操作的工具基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：１、基因的剪刀──限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。

DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。重播重播２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。㈡基因操作的基本步骤１、提取目的基因——将

需要的基因从供体生物

的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶3、基因的运输工具——运载体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。运载体必须同时满足三个要求：①能与目的基因结合；②能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；③比较容易得到。

科学家发现大肠杆菌、枯草杆菌等的质粒能同时满足以上三个要求。提取目的基因的方法用限制酶切断成许多片段⑴直接分离基因——鸟枪法将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。

该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。⑵人工合成基因法DNA合成仪有两种方法：

①逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。

②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。2、目的基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连拉酶的作用下连接形成重组DNA分子。3、将目的基因导入受

体细胞并使之扩增导入扩增要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。

为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使受体细胞具有更大的通透性。多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。六、基因工程的成果与发展前景：胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!１、基因工程与医药卫生我国生产的部分基因

工程疫苗和药物⑴基因工程药品的生产许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产⑵基因诊断与基因治疗运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。２、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级动物特殊动物3、基因工程与环境保护⑴环境监测：

基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。⑵环境污染治理：

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。

21世纪将是基因工程迅速发展并完善的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！基因工程将在医疗卫生、食品工业、农牧业、环保等许多方面发挥重大的作用！人类基因组计划

(humangenomeproject,HGP)

人类只有一个基因组，大约有5－10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。

人类基因组：是建立人体所需的化学密码或蓝图，而这幅蓝图的基本组成是DNA。DNA是一条由磷酸盐和糖组成的分子链，呈双螺旋形，即两条互相缠绕的螺旋形分子带，中间以称为碱基的横条紧扣。除了孪生子女外，每个人的DNA（脱氧核核酸）都是独一无二的。基因：是DNA中的部分，主宰着人类由生到死的整个历程。基因只占整个DNA质量的2%到4%。其余部分称为“无用的”或“沉默的”DNA，它们的用途至今是一个谜。染色体：人体每个细胞内都有23对染色体，它们位于细胞的核心，其中染色体XY是决定性别的。一个人体内所有细胞的染色体的长度加起来，足足有1600亿公里长。序列分析：对DNA碱基对排列的分析。科学家为了识别，以A、C、G、T来为构成碱基对的四种化学物质做标记。在分析的过程中，DNA会被分拆，然后重新组合其资料。在人体内有超过30亿个这种由化合物构成的遗传“字母”。基因治疗：把改造了的基因植入人体内，以取代或修补有问题的基因。基因研究大事记1990年10月，国际人类基因组计划启动。1999年9月，中国获准加入人类基因组计划。1999年12月1日，人类首次成功地完成人体染色体基因完整排序的测试。2000年4月底，中国科学家完成1％人类基因组的工作框架图。2000年5月8