《基因突变和基因重组》学案

1第5章基因突变及其他变异基因突变和基因重组学案设计审核：高一生物组第周学习目标:1.举例说明基因突变的特点和原因。2.举例说出基因重组。3.说出基因突变和基因重组的意义。学习重点：（1）基因突变的概念及特点。（2）基因突变的原因。学习难点:基因突变和基因重组的意义学习过程:【引言】前面我们对遗传问题进行了学习、知道了主要的遗传物质是DNA，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的三个基本定律和伴性遗传。可见遗传的问题很复杂。那么，变异呢？也同样如此。在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。今天，我们就来学习这方面的知识。【讨论展示】1、通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？2、“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的？【归纳】生物的变异可分为两大类：不可遗传的变异和可遗传的变异，可遗传的变异不是由于环境因素的影响而引起的性状改变，而是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代。一、基因突变1．实例：镰刀型细胞贫血症2．概念：DNA分子中发生碱基对的、增添或，而引起的的改变。【讨论展示】（1）基因突变常发生什么时期，为什么？在DNA复制时，稳定的双螺旋首先解开形成单链DNA，这时DNA的稳定性会大大下降，极易受到外界因素干扰使原来的碱基序列发生变化，导致基因发生突变。（2）基因突变能否遗传给后代？进行有性生殖的生物，基因突变若发生在配子中，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，可通过传递给后代。人体某些体细胞基因的突变，有可能发展为。3．原因2①外来因素的影响易诱发生物发生物理因素：如紫外线、和等射线、等基因突变并提高化学因素：如、等突变频率的因素生物因素：如某些、某些等②自身原因DNA分子复制时偶尔发生错误，DNA的碱基组成发生改变等原因自发产生。4．特点(1)_______性：在生物界中普遍存在。(2)随机性和______性：发生于个体发育的，且可能产生一个以上的_________。(3)低频性：自然状态下，___________很低。(4)多害少利性:5．意义：基因突变是产生的途径，是的根本来源，是的原始材料。二、基因重组1．概念：在生物体进行过程中，控制不同性状的基因。2．类型：(1)自由组合型：减数第一次分裂后期同源染色体分离的同时非同源染色体上的非等位基因自由组合；(2)交叉互换型：减数第一次分裂形成四分体时期，同源染色体上的等位基因有时随非姐妹染色单体的交换而发生交换。3．意义：(1)形成生物多样性的重要原因之一。(2)是的来源之一，对生物的进化也具有重要意义。三、基因突变和基因重组的比较基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新的性状。[来源:Z,xx,k.Com]不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。发生时间及原因细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。(1)自由组合型：减数第一次分裂后期(2)交叉互换型：减数第一次分裂形成四分体时期条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。意义生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。发生可能突变频率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。【课堂检测】1.Cc(红色)的大丽花植株上盛开红花，仅有一朵花半边红色半边白色，这可能是由于哪个部位的C基因突变为c造成的()A.生殖细胞B.早期的叶芽细胞C.幼苗的众多体细胞D.花芽分化时2.赖氨酸的密码子有如下几种：UUA、UUG、CUU、CUA、CUG，当某基因片段中的GAC突变为AAC时，这种突变的结果对该生物的影响是（）A．一定是有害的B．一定是有利的C．有害的概率大于有利的概率D．既无利也无害3.卵原细胞进行DNA复制时，细胞中不可能发生()3A.DNA的解旋B.蛋白质的合成C.基因突变D.基因重组4.一对夫妇生育的子女之间，性状上差异很大，这种差异主要来自()A.基因重组B.基因突变C.环境影响D.疾病影响5.酵母菌进行出芽生殖时，子代与亲代、子代与子代之间产生差异的原因是()①基因重组②基因突变③染色体变异A.①②B.②③C.①③D.①②③6．基因分离、基因的自由组合、基因的交换分别发生在减数分裂的时期是()A．均发生在第一次分裂后期B．第一次分裂前期、第一次分裂后期、第二次分裂后期C．均发生在第二次分裂后期D．第一次分裂后期、第一次分裂后期、第一次分裂前期7．以下是白化病的发病机理，请排出正确的顺序()[来源:学科网]①基因突变②不能合成黑色素③缺少酪氨酸酶④不正常的信使RNAA．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②8．进行有性生殖的动物，子代和亲代总有多多少少的差异，形成这种差异的主要原因是()A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．人工诱变9.如右图所示为马的生活史，有关此图的叙述中不正确的是（）A．有丝分裂在I→Ⅱ，Ⅳ→IB．基因重组发生在Ⅲ→Ⅳ之间C．基因突变可发生在I→Ⅱ，Ⅱ→Ⅲ，Ⅳ→ⅠD．Ⅳ为新个体发育的起点【课下作业】10．将同一品种的小麦分别种在水肥条件不同的农田，其株高等性状表现出很大差异，这种现象在遗传学上称为（）A．遗传性B．遗传重组引起的变异C．基因突变产生的差异D．不遗传的变异11．基因突变大多数都有害的原因是（）A．基因突变形成的大多是隐性基因B．基因突变破坏了生物与环境之间形成的均衡体系C．基因突变形成的表现效应往往比基因重组更为明显D．基因突变对物种的生存和发展有显著的负作用12．果蝇约有对基因，假定每个基因的突变率都是，一个大约有个果蝇的群体，每一代出现的基因突变数是（）A．B．C．D．13．用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用？（）A．有丝分裂间期B．有丝分裂全过程C．受精作用过程D．减数分裂第一次分裂间期14．根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因，并回答：（1）请给予图中①②③以特定的含义：①__________；②__________；③__________。（2）患镰刀型细胞贫血症的根本原因是，控制__________合成的___________________，从而改变了遗传信息。4（3）镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病，该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为__________；正常基因在图中对应的组成为______。（4）根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征，说明基因突变具有__________和__________的特点。答案：1D2D3D4A5A6D7D8B9B10D11B12B13A14、（1）①基因突变②CAT③GUA（2）血红蛋白DNA碱基序列发生了改变（3）（4）突变率低有害性【课外阅读】基因突变其实在DNA复制的时候，碱基配对很难发生错配，可当某些特殊的物质出现，它们会影响碱基的配对，从而引起突变。我们把这些引起突变的因素分成三类，一类是物理因素，比如说具有高能量、短波长的激光、X射线。举个例子，在医院的放射科工作的医务人员，长期接触高能量的放射源---钴。为了保证它们的身体健康，它们每年要进行一次体检，并且每年一定要休假2-4周。第二类是化学因素，比如说亚硝酸盐、碱基类似物。一般在腌制品，如香肠、腊肉中含亚硝酸盐较多，所以为了身体健康，要少吃腊肉、香肠和泡菜等腌制品。再如：香烟中的尼古丁、焦油等物质能够诱发基因突变，据报道称：平均每吸15支烟，体内细胞就突变一次。导致DNA的突变，只要有一次突变是致癌的，那么吸烟者就变成了癌症患者。第三类是生物因素，包括病毒和某些致病细菌。无论外界的因素对遗传物质产生什么影响，要发生基因突变还有一个最为重要的原因，就是基因本身的原因，简称内因。内因包括脱氧核苷酸的数量、种类和排列顺序的改变。基因突变的本质是染色体的某一个位点上基因发生了改变，从而使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。比如aa突变成Aa，AA突变成Aa。如上突变的结果就是产生了新的基因型，可能产生新的表现型，为什么说是可能产生新的表现型呢？比如说现在AA突变成了Aa，它的表现型没有发生改变。所以说，不是所有的基因突变都能够引起表现型的改变。基因突变往往产生了一些新性状，这对生物有什么意义？由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。但生物的变异不只是由基因突变引起的，我们怎样去认识由于基因突变而引起的变异？下面我们就来了解基因突变的特点。在自然条件下发生的突变叫自然突变，而在人为条件下诱发产生的叫诱发突变。现在我们所要学习的基因突变的特点指的是自然突变下的特点。无论是低等生物，还是高等动植物以及人，都可以发生基因突变。比如细菌产生抗药性的突变，水稻突变产生糯性，孔雀突变产生纯白色的羽毛等等。正是因为基因突变广泛存在于生物界，所以它具有普遍性。基因突变不仅可以发生在任何生物个体中，还可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何部位乃至任何细胞。我们以植物个体发育过程为例，个体发育的起点是受精卵，经过分裂形成胚，种子萌发长成一个新个体，其间任何时期任何细胞都可能发生突变。如果叶芽在发育的早期发生基因突变，那么这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花、果实都有可能和其它枝条的不一样。但如果突变发生在花芽分化时，将来可能只有一朵花或者一个花序上出现变异。由此可见，突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。但是突变发生在叶芽还是花芽呢？我们不得而知，因为基因突变的特点之一是：突变是随机发生的，不能预测。既然任何生物发育的任何时期任何细胞都可能发生突变，那是不是突变很容易发生呢？根据调查，基因突变频率很低，高等生物中大约有十万个到一亿个生殖细胞中才会有一个生殖细胞发生基因突变，低等生物，细菌、噬菌体突变频率更低，同一种生物不同的基因突变率也不一样。即基因突变的低频性。总体看来，基因突变绝大多数是有害的，如白化病、色盲；但也有少数有利，如小麦矮杆能抗倒伏，微生物抗药性突变等。为什么是多害呢？因为任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境已经取得了高度协调。如果发生基因突变就可能破坏这种协调关系。因此基因突变对于生物往往有害，但少数是有利的。比如说我们南方一般的农作物是不耐旱的，经不起干旱。现在西南地区的旱情已经持续了大半年，没有水，农作物不能够生长，产量下降，要是这个时候，产生了基因突变，突变产生了抗旱基因，这种突变就是有利的。基因突变是不定向的。一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。例如：控制小鼠毛色的灰色基因（A）可以突变成黄色基因（a1），也可以突变成黑色基因（a2），甚至突变成白色基因（a3）。但是，每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。