高中生物必修2导学案 第5单元 基因突变与其他变异

基因突变和基因重组

教学目的

1.基因突变的概念、特点和意义（B：识记）。

2.人工诱变在育种上的应用（A：知道）。

3.基因重组的概念和意义（B：识记）。

重点、难点及及疑点

一、教学重点

a）基因突变的概念和特点。

b）基因重组的概念。

二、教学难点

基因突变的概念

三、教学疑点

基因突变的概念

教材教法

四步导学法

时间分配2课时

第一课时

导学过程

自主学习

生物的变异

变异的类型包括不可遗传的变异和。前者是环境因素的影响造成的，没

有引起体内的变化；后者是由于生殖细胞内的的改变引起的，来源有

三种：、基因重组、O

（一）基因突变

1.概念：由于DNA分子中发生的增添、缺失或改变，而引起的基因改变，

就叫基因突变。

2.实例：镰刀型细胞贫血症

镰刀型细胞贫血症的直接原因是的结构发生了改变。

镰刀型细胞贫血症的根本原因是的结构发生了突变。

3.特点：

⑴生物界中普遍存在。

⑵随机发生。

⑶自然状态下，突变频率。

⑷多数基因突变对生物是的。

⑸基因突变是的。一个基因可突变成一个以上的。

4.分类：可分为和诱发突变。

5.基因突变的意义：是生物变异的根本来源，为生物进化提供o

6.人工诱变在育种上的应用

⑴人工诱变的的概念：指利用因素或因素来处理生物，使生物发生突变。

⑵人工诱变的方法。物理方法：用、、紫外线、激光等处理生物；

化学方法：用、等处理生物。

⑶人工诱变的优缺点。优点：提高变异频率，创造人类需要的变异类型，大幅度改变生物的

某些性状。缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料。

⑷实例：高产青霉菌的培育。

合作探究

1.基因突变一定能引起生物性状的改变吗？

2.基因突变的特点是什么？

质疑讲析

1.DNA中碱基发生的改变一定能引起生物性状的改变吗？

答：有些碱基的改变并不引起生物性状的改变，主要有下列四种情况：①不具遗传效应

的DNA片段发生的碱基改变不引起性状变异。在DNA分子中，有的片段带有遗传信息，

有的片段不带有遗传信息，如果突变发生在不带遗传信息的片段中，则这种突变不会有遗传

效应，更不会引起性状的改变；②由于多种密码子决定一种氨基酸，当突变后的DNA转录

成的密码子还是决定同种氨基酸时，这种突变也不会引起生物性状改变；例如：当基因碱基

序列从……AAA……突变为……AAC……时，信使RNA的密码子从……UUU……突变

为……UUG……，由于UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子，因此此蛋白质的结构没有发

生改变，即也没有引起生物性状的改变；③某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的种类或

数目，但不影响蛋白质的功能，此类突变也不引起性状的改变。例如生物体中的细胞色素C,

酵母菌的细胞色素C肽链的第十七位是亮氨酸，而小麦是异亮氨酸，尽管有这样的差异，

但它们的细胞色素C的功能是相同的。④突变成的隐性基因在杂合子中也不会引起性状的

改变。例如在豌豆中，高茎（D）对矮茎（d）是显性，若在基因型为DD的受精卵中，有

一个D突变为d,则该受精卵的基因型为Dd,这样虽然该突变导致了性状的改变（高茎一

矮茎），但矮茎基因在杂合子内不能表达，矮茎性状也就不能显现出来。有些基因突变可引

起生物性状的改变，例如人的镰刀型细胞贫血症。

2.C普遍性

随机性

特点：I低频性

j多害少利性

不定向性（产生复等位基因）

基因来变的几个问题

（1）聂生的过程及时间

基因突变发生在细胞分裂的间期的DNA分子的复制过程中，即DNA——DNA基

（2）因突变与生物生殖的对应关系

无性生殖中有丝分裂过程中能发生基因突变，有性生殖中减数分裂过程中能发生基因

突变，因而在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。

（3）发生基因突变的细胞

体细胞可以发生基因突变，这种突变不会导致下一代个体产生变异。

有性生殖细胞可以发生基因突变，经受精作用，这种突变可以使下一代个体表现变异。

（1）基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的表现形式（由A—a或由a

fA）

3.人工诱变在育种上的应用

（1）方法「物理诱变：X射线、丫射线、紫外线、激光

Y化学诱变：亚硝酸、硫酸二乙酯

（2）优点I提高突变频率

（3）实例：青霉素高产菌株

反馈检测

1.（2011年荷泽模拟）某个婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基

酸改换而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本原因是（）

A.缺乏吸收某种氨基酸的能力

B.不能摄取足够的乳糖酶

C.乳糖酶基因有一个碱基对改换了

D.乳糖酶基因有一个碱基对缺失了

2.田间种植的三倍体香蕉某一性状发生了变异，其变异不可能来自（）

A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.环境变化

作业布置

教学反思

第二课时

导学过程

自主学习

（二）基因重组

1.概念：在生物体进行的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

2.来源：和o

3.实现途径：有性生殖（减数分裂）

4.意义：①为生物变异提供极其丰富的来源

②生物多样性的重要原因之一

③对于生物进化具有十分重要的意义

合作探究

1.基因重组的种类？

2.基因重组与基因突变的区别?

质疑讲析

（2）基因重组的种类

重组

同源染色体上非等位基因非同源染色体上非等位基人为导致的基因重组（DNA重

的类

的重组因间的重组组）

型

发生减数第一次分裂四分体时体外目的基因与运载体重组和

减数第一次分裂后期

时间期导入细胞内与细胞内基因重组

同源染色体分开，等位基因

同源染色体非姐妹染色单

发生分离，非同源染色体自由组目的基因经运载体导入受体细

体之间交叉互换导致染色

机制合，导致非同源染色体上非胞，导致受体细胞中基因重组

单体上的基因重新组合

等位基因间的重组

1.基因重组与基因突变的区别

项目基因突变基因重组

基因分子结构发生改变，产生了新基因，改变原有基因的重新组合，产生了新的

本质基因的“质”，出现了新性状，但未改变基因基因型，使性状重新组合。但未改

区的“量”变基因的“质”和“量”

别

在一定的外界或内部因素的作用下，由于基因减数分裂过程中，同源染色体上非

原因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，姐妹染色单体间交叉互换或非同源

使基因结构发生突变染色体之间的自由组合

生物个体发育的任何时期，主要是有丝分裂间减数第一次分裂的四分体时期和减

时期

期和减数第一次分裂间期数第一次分裂后期

不同个体之间的杂交，有性生殖过

条件外界条件剧变和内部因素的相互作用程中的减数分裂和受精作用或外源

基因导入

新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物产生变异的来源之一，是生

意义

是生物进化的原材料物进化的重要因素之一

通过杂交育种，使性状重组，可培

应用通过诱变育种培育新品种

育优良品种；基因工程

发生可能性可能性很小，突变频率低非常普遍，产生的变异类型多

适用于真核生物有性生殖细胞核遗

适用范围所有生物均可发生（包括病毒），具有普遍性

传

①都使生物产生可遗传的变异；②在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因,

联系为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；③二

者均产生新的基因型，可能产生新的表现型

反馈检测

1.基因突变发生在下列哪一过程中（）

A.DNA-DNAB.DNA-RNAC.RNA-蛋白质D.蛋白质一性状

2.如果将一个镰刀型细胞贫血症的患者的血液，输给一个血型相同的正常人，则正常人（）

A.基因产生突变，患病B.无基因突变，不患病

C.发生基因重组，遗传此病D.无基因重组，无病，其后代患病

3.生物变异的根本来源是.（）

A.基因自由组合B.基因突变C.染色体变异D.生活环境的改变

4.诱发突变与自然突变相比，正确的是（.）

A.都是有利的B.都是定向的C.都是隐性突变D.诱发突变频率高

5.下列关于基因突变的叙述，不正确的是（）

A.基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少

B.发生在体细胞中的突变，一般是不能传递给后代的

C.突变就是指基因突变，它包括自然突变和.诱发突变

D.基因突变对生物的生存往往是有害的

6.关于基因重组，下列叙述中不正确的是（）

A.基因重组发生在生物体有性生殖过程中

B.非同源染色体上的非等位基因自由组合属于基因重组

C.同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因

重组

D.基因重组是生物变异的根本来源

7.进行有性生殖的生物，其亲子代之间总是存在着一定差异的主要原因是()

A.基因重组B.染色体变异C.基因突变D.生活条件改变

8.下图是人的镰刀型细胞贫血症病因的图解，请回答：

本弧陛

II

俄白或iE«蚌第

(1)过程②称为,是以为模板在细胞的_______上进行的，翻译者是

(2)过程③在细胞的中进行，因为这一过程中一个碱基对发生了改变，最终导致合

成的血红蛋白异常，这一改变称为。

(3)④上的三个碱基序列是,这一碱基序列被称为是缴氨酸的,决定氨基

酸的密码子共有种。

(4)谷氨酸和缴氨酸的通式可表示为：

9.甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟喋吟(G)的N位置上带有乙基而成为7一乙基鸟喋吟，这种鸟喋

吟不与胞嗒咤(C)配对而与胸腺喀咤(T)配对，从而使DNA序列中G-C对转换成A-T对。

育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种

植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题：

(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这

种变异为突变。

(2)用EMS浸泡种子是为了提高,某一性状出现多种变异类型，说明变异具有

(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的不变。

(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带

有害基因，除基因工程方法外，还可采用的方法有、

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

一—一(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶者B

可作为检测材料，这是因为。

作业布置

教学反思

染色体变异

教学目的

①染色体结构的变异(B：识记)。

②染色体数目的变异(B：识记)。

重点、难点及疑点

2.教学重点染色体数目的变异。

3.教学难点染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念。

4.教学疑点染色体组多倍体和单倍体的概念

教材教法

四步导学法

课时安排3课时

第一课时

导学过程

自主学习

染色体结构的变异

⑴种类：主要有4种：

4.染色体中某一片断的缺失；②；

③染色体某一片段的位置颠倒了180°；④染色体的某一片段移接到另一条上。

⑵特点：大多数染色体结构变异对生物体是，有的甚至会导致生物体死亡。

合作探究

a)易位与交叉互换的区别？

b)染色体结构的变异与基因突变的区别？

质疑讲析

一、结构变异类型图解

r»ai

cb

一个正常染色体在断裂后丢失一个片段，这个片段上的3

e

基因也随之失去dd

ee

a

b

ca

一条染色体的片段连接到同源的另一条染色体上，使另ab

一条同源的染色体多出跟本身相同的某一片段cc

ff

aa

b

指染色体断裂后倒转180°后重新接合起来，造成这段染c

色体上基因位置顺序颠倒d

e

f

a

b

c

染色体断裂后在非同源染色体间错误接合，更换了位置a

c

2.易位与交叉互换的区别

(1)易位属于染色体结构变异，发生在非同源染色体之间，是指染色体的某一片段移接到另

一条非同源染色体上。

(2)交叉互换属于基因重组，发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，如下图所示：

MNOpq

己雌物体产㈱翔

MN0MNOOpqpq0NMMn0pq

■■Ml■■■*■■■■■1■■■*!■■MMBBI

般M雕甄藏

-------9’

2.染色体结构变异与基因突变的区别

(1)变异范围不同

①基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在

光学显微镜下观察不到。

②染色体结构的变异是在染色体水平上的变异，涉及到染色体的某一片段的改变，这一片段

可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。

(2)变异的方式不同

基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失或替换三种类型；染色体结构变异包括染色体片段

的缺失、重复、倒位和易位。它们的区别可用下图表示：

反馈检测

1.在细胞分裂过程中出现了甲、乙两种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列

有关叙述不正确的是()

A.甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性

B.乙图中出现的这种变异属于染色体变异

C.甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂中

D.甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验

作业布置

教学反思

第二课时

导学过程

自主学习

染色体数目的变异

染色体数目的变异包括细胞内的增加或减少和细胞内的染色体以

的形式成倍地增加或减少。

下面着重复习细胞内的染色体以染色体组的形式成倍地增加或减少的染色体数目的

变异类型。

⑴染色体组的概念：一般地说，称为一

个染色体组。它具有下列特点：①一个染色体组内的染色体均为;②同一

个染色体组中的染色体肯定各不相同；③一个染色体组包含该生物生长发

育、遗传和变异所需的全部;④一般地说，不同生物的染色体组中一

_________________、形状各不相同。

⑵二倍体概念：由的个体，体细胞中含有个染色体组的叫二倍体。

⑶多倍体

①概念：由的个体，体细胞中含有个染色体组的叫多倍体。

②自然界产生多倍体的原因：外界条件剧变或内部因素的干扰，细胞分裂过程中

的形成受到破坏，以致有丝分裂或减数分裂受阻，染色体数目加倍。

③特点：茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量比较高等。

④人工诱导多倍体在育种上的应用

方法：目前最常用而且最有效的方法是用。

原理：秋水仙素抑制的形成，导致不分离，从而使细

胞内的染色体加倍。

实例：三倍体无子西瓜的培育和。

⑷单倍体

①概念：经减数分裂生成的的个体，叫单倍体。单倍体体细胞中所含

的染色体数目是本物种体细胞的O

②特点：植株弱小，高度不育。

③在育种上的应用

方法：先经把花粉培育成单倍体幼苗，再用处理单

倍体幼苗，就可获得纯合子。

优点：。

合作探究

1.怎样判别细胞内有几个染色体组？

2.单倍体，二倍体，多倍体的区别及应用？

质疑讲析

1.怎样判别细胞内有几个染色体组?

答：由于一个染色体组内的各个染色体的形态、大小均不相同，所以细胞内染色体组数

目可通过下列两种方法进行判别：

⑴细胞内形态、大小相同的染色体有n条，则含有n个染色体组。如图1,细胞中含有

形态、大小相同的染色体有①②③④共4条，则此细胞内有4个染色一-、

体组。/11\

⑵在生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现n次，则细（III

胞内有n个染色体组。如若生物甲的基因型为Aaa,生物乙的基因②I③，

型为bbbbCCCcDDdd,因生物甲、乙的基因型中分别有三个A和四X®

个B（或四个C或四个D）,则生物甲细胞内有三个染色体组，生----

物乙细胞内有四个染色体组。图1

染色体数

根据染色体的形态和数目可推算染色体组的数目=

染色体形态数

总结：染色体组是指细胞中一组非同源染色体。即染色体组具有以下特征：

①一个染色体组不含同源染色体。

②一个染色体组中所含的染色体大小、形态和功能各不相同。

③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。

5.几组需要澄清的概念

（1）染色体组和单倍体，二倍体，多倍体

A.单倍体，二倍体，多倍体是能够独立生活的个体。染色体组是上述这些个体中染色

体类别组成的计量单位。只有二倍体生物形成的单倍体细胞中的所有染色体才能成为一个染

色体组。

B.二倍体的“二”，三倍体的“三”，多倍体的“多”都是指染色体组的数目。

(2)单倍体和一倍体

A.一倍体，二倍体，多倍体都是根据生物体细胞中染色体组的数目而命名的。体细胞

中含1个染色体组的个体叫一倍体。而单倍体生物体细胞中含有本物种配子染色体数的个

体。

B自然界中生物一般是二倍体个体，因此，一倍体生物个体一般均是单倍体，而单倍体

个体体细胞中却不一定只含一个染色体组。

总结：只要是配子发育来的个体，不管体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。只

要是受精卵发育来的个体，细胞中有几个染色体组就是几倍体。

(3)无籽西瓜和无籽番茄

两者都是无籽果实，但培育原理却不一样。无籽番茄使用一定浓度的生长素来处理没有

授粉的番茄花蕾，，是子房壁发育成果实(果皮)；而无籽西瓜是由于三倍体植株在减数分

裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞，因而没有种子

3.蜂群里三种蜂的发育及雄蜂的假减数分裂

蜂王：由受精卵发育而成的，是发育完全的雌蜂，自始至终喂用蜂王浆；只能是产卵，繁殖

后代。

工蜂：也是受精卵发育而成，是发育不完全的雌蜂，主要吃花粉和花蜜，不能繁殖后代；职

能是采集花粉，酿制花蜜，建造，清洁

雄蜂：是由未受精的卵直接发育而来。

反馈检测

1.(2011年淄博模拟)下图为几种生物细胞内染色体示意图，请回答:

irtn*

।131415।,1617I_19__20_(।2122工

(1)甲图为科研机构对某人染色体进行的分析结果。请指出该人的性别,从染

色体组成看，该人是否患病？;如果患病，则患。

(2)丁为人工培育的八倍体小黑麦染色体图，其培育方法是用普通小麦和黑麦(2n=14)

杂交，然后用处理得到的；与二倍体植物相比，多倍体的显著特点是

(3)若将乙、丙、丁的花药离体培养成幼苗，能产生正常后代的是。

作业布置

教学反思

第三课时

导学内容

自主学习

科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究，实验中，每个实验组选取50株草莓幼苗,

(1)秋水仙素诱导多倍体的作用机理是

(2)从实验结果看，影响多倍体诱导率的因素有,诱导形

成四倍体草莓适宜的处理方法是

(3)鉴定四倍体草莓的方法之一是观察细胞中的染色体数，鉴定时一般不宜选用当代草

莓的根尖作材料，原因是o观察时，最好选择处于分裂

期的细胞。

答案：(1)抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成

(2)秋水仙素浓度和处理时间用0.2%的秋水仙素溶液处理1天

(3)当代草莓植株的根细胞并没有经过诱导，染色体数目没有发生加倍中

合作探究

四、单倍体育种和多倍体育种的异同？

五、三种可遗传变异的异同？

质疑讲析

单倍体育种和多倍体育种的比较

多倍体育种单倍体育种

染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再

原理染色体数目以染色体组的形式成倍增加

加倍后获得纯种

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(或低花药离体培养后获得单倍体再用秋水仙素

常用方法

温诱导植物染色体数目加倍)处理，形成纯合子

优点器官大，营养成分含量提高明显缩短育种年限

适用于植物，在动物方面难以开展；发

缺点技术复杂，需与杂交育种配合

育延迟，结实率低

实例

2.三种可「遗传变异的比较

染色体数目成倍地增加或减少

基因重组基因突变

多倍体单倍体

控制不同性状的基因重染色体组成倍

变异基因结构发生改染色体组成倍的减

新组合，产生新的基因的增加，产生新

实质变,产生新的基因少，产生新的基因型

型，没有产生新的基因的基因型

细胞分裂过程

物理、化学、生物有性生殖过程中，配

产生减数分裂产生配子时，中，染色体复制

因素可引起基因子不经受精作用直接

过程非等位基因重新组合后不能形成两

结构发生改变发育成新个体

个子细胞

是形成生物多样性的重是变异的根本来

意义要原因之一，对于生物源,为生物进化提多倍体育种单倍体育种

进化具有重要意义供最初的原材料

自然界进行有性生殖的镰刀型细胞贫血自然界的多倍

举例单倍体玉米

同一物种的不同个体症体植株

反馈，险测

10.(2010年佛山模拟)请分析下列与遗传和变异有关的问题：

⑴水稻(2N=24)正常植株(E)对矮生植株(e)为显性，抗病(F)对不抗病⑴为显性。两对基

因独立遗传。

①在第EEX6ee杂交中，若E基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产

生的雌配子中染色体数目为。

②现有正常不抗病和矮生抗病两种纯种水稻，希望快速得到正常抗病纯种植株，应采取

的育种方法是,理想的基因型以及该基因型所占比例依次是o

(2)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若上图示另一只红色狗(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o

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O

(3)将人白细胞介素的基因导入到酵母细胞中，使酵母菌分泌出有活性的人白细胞介素,

从变异的角度来看这属于。获取目的基因后，可能过PCR扩增目的基因，PCR的

一个循环包含了。基因工程常用载体质粒与细胞膜上载体的化学本质分别是

作业布置

教学反思

人类遗传病

教学目的

1.人类遗传病的主要类型（A：知道）。

2.遗传病对人类的危害（A：知道）。

3遗传病的预防应该采取的主要措施（A：知道）。

教学重点、难点及疑点

1.教学重卢：

（1）人类■传病的主要类型。

（2）遗传病的预防应该采取的主要措施

2.教学难点：

（1）多基因遗传病的概念。

（2）近亲结婚的含义及禁止近亲结婚的原因

3.教学疑点：怎样判断人类遗传病的主要类型

教学方法四步导学法

教学课时1课时

导学过程

自主学习

人类遗传病和优生

（一）人类遗传病概述

1.概念：人类遗传病是通常指由于改变而引起的人类疾病。

2.分类

⑴单基因遗传病

①概念：指受—对等位基因控制的遗传病。

②分类：可分成和隐性遗传病。前者又分为和X染色体显性

遗传病；后者也分为常染色体隐性遗传病和。

⑵多基因遗传病

①概念：指由对等位基因控制的人类遗传病。

②特点：常表现出家族聚集现象，还比较容易受外界因素的影响，在群体中发病率比较高。

⑶染色体异常遗传病

①概念：人的发生异常所引起的遗传病叫染色体异常遗传病。

②分类：分为病和性染色体病。

（二）遗传病对人类的危害

（三）遗传病的预防应该采取的主要措施1.优生的措施

⑴禁止近亲结婚。原因是在近亲结婚的情况下，双方所生子女患遗传病的机

会大大增加。是最简单有效的方法。

⑵进行遗传咨询。

⑶提倡“适龄生育”。女子最适于生育的年龄一般是24岁到29岁。

⑷产前诊断。常用的方法有羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查、绒毛细胞检查、基

因诊断等。

合作探究

1.先天性疾病是否都是遗传病？

2.人类遗传病类型及遗传特征？

3.如何判断人类遗传病遗传方式？

4.如何解决两种病的患病概率问题？

质疑讲析

1.先天性疾病是否都是遗传病？

答：先天性疾病不一定都是遗传病，后天的疾病不一定不能遗传。所谓先天性疾病是指

出生前即已形成的畸形或疾病。当一种畸形或疾病是由遗传物质