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第一节基因突变与基因重组教学目标1.1知识与技能：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1.2过程与方法：①采用镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化②用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型③通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念，归纳哪些因素会导致基因突变④以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义1.3情感态度与价值观：引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作科学的了解，形成正确的科学价值观，激发学生的责任感想一想：上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？这种变异性状能遗传给子代吗？为什么?分析：是环境因素引起的，自身的遗传物质没有改变。资料：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。一、新课引入红花的后代变了蓝紫色上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？遗传物质发生了改变蓝紫色花的后代仍是蓝紫色表现型基因型环境（不可遗传的变异）诱因（改变）（改变）（改变）讨论：是不是环境因素引起的变异就一定不能遗传呢？基因重组染色体变异基因突变（遗传物质未发生改变）（遗传物质发生改变）（可遗传的变异）科学史一1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼状，而是镰刀形，后称之镰刀型细胞贫血症。正常异常基因突变实例:镰刀型细胞贫血症二、基因突变正常异常…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—……－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。科学史二CTTGAA谷氨酸缬氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白质正常异常GUACATGTA突变GAA_____原因镰刀型细胞贫血症是由引起的一种遗传病。病因：DNA分子中碱基对替换根本[探究一]第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么？ATTA替换直接原因决定谷氨酸→缬氨酸相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变mRNA分子中的碱基发生变化DNA分子中碱基对发生变化具体变化过程:这种变化可否遗传?如何遗传？可以遗传突变后的DNA分子复制,通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞,并将突变基因传给下一代.缺失ATCCGCTAGGCGCCGCGGCGATTACCGCGGCGATTAATACCGCTGGCGDNA片段碱基对的增添、缺失或替换，改变了基因的结构。ATCCGCTAGGCGCCGCGGCG[探究二]DNA分子中的碱基对有哪几种变化，从而导致基因结构的改变？基因突变的概念:指发生在基因水平上的变异。是由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。若DNA碱基对替换，是否一定引起蛋白质结构的改变？基因突变的本质是：？基因结构的改变，产生了新基因，出现新性状。比一比、查一查ＡＡ甲乙丙丁DNA碱基对替换，不一定引起蛋白质结构的改变。结论:思考：DNA碱基对替换对肽链氨基酸排列次序有何影响？···TAGGCG······AUCCGC······AUACCGC···mRNA碱基对增添···ATACCGC······TATGGCG···异亮氨酸脯氨酸[探究三]：碱基对增添会导致蛋白质的结构改变吗？DNA···ATCCGC···正常异亮氨酸精氨酸氨基酸[探究四]碱基对的缺失会导致蛋白质的变化吗?···ATCCGC······TAGGCG···正常mRNADNAmRNADNA氨基酸氨基酸···AUCCGC···异亮氨酸精氨酸···ACCGC···苏氨酸丙氨酸②①①②···ACCGC······TGGCG···碱基对缺失讨论：基因碱基对3倍增加或缺失对肽链的影响将会怎样呢？A.有丝分裂间期B.减数第一次分裂间期体细胞可以发生基因突变生殖细胞中也可以发生基因突变（但一般不能传给后代）（可以通过受精作用直接传给后代）[探究五]基因突变发生的时间？1、“神七”带一批种子上天进行育种，你选“干种子”还是“萌动的种子”？为什么？DNA的复制2、DNA的复制发生在什么时间？分裂间期体细胞可以发生基因突变吗？生殖细胞可以发生基因突变吗？体细胞发生的基因突变可以传给后代吗？生殖细胞发生的基因突变可以传给后代吗？思考：1、哪一种基因突变对生物性状的影响最小？碱基对的替换2、基因突变不改变生物性状的原因有哪些？①一种氨基酸可能有几种密码子②显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa）等等3、是不是所有的细胞均能发生基因突变？不是，凡是不能进行DNA复制细胞均不发生突变如高度分化细胞（神经细胞）、初、次级精（卵）细胞、第一、二极体、生殖细胞、哺乳动物成熟红细胞等等。物理因素化学因素病毒因素紫外线X射线其它各种辐射亚硝酸、秋水仙素黄曲霉毒素碱基类似物苯环类似物致癌物质有亚硝酸胺，石棉，3,4-苯并芘，黄曲霉素，苯，甲苯，二甲苯，甲醛，苏丹红，丙烯酰胺，孔雀石绿、萘、铅，硫酸钴，硝基苯，硝基甲烷等。复制偶发错误碱基组成改变内部因素外部因素病毒某些细菌等引起基因突变的因素有哪些？细菌无抗药性——抗药性棉花正常枝——短果枝果蝇红眼——白眼长翅——残翅家鸽羽毛白色——灰红色人正常色觉——色盲正常肤色——白化病你认为突变有什么特点？常见突变性状：1.在生物界普遍存在讨论与思考玉米白化苗人类多指三、基因突变有何特点？开花结果的植株胚幼苗具根茎叶的植株分化出花芽的植株受精卵基因突变发生在生物个体发育的什么时期？任何时期2在生物体内随机发生；不定向.（虽环境能诱导基因突变，但基因突变的方向与环境没明确的因果关系）思考①②③④⑤基因突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因2×10－６果蝇的白眼基因4×10－5果蝇的褐眼基因3×10－5玉米的皱缩基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人类色盲基因3×10－5小资料:3.突变率低白化苗4.大多数突变是有害的白化病为什么呢？任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境取得了高度的协调。5.基因突变是不定向的经诱变处理的紫色种子产生的子代种子经诱变处理的黑色家鼠产生的子代显性突变隐性突变四、基因突变的意义产生新基因生物变异的根本来源形成新性状生物进化的原始材料原因：基因突变能够产生前所未有的新基因，从而出现前所未有的新性状。意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了原材料。2、将F2中的黄色皱粒豌豆种植下去，子代中会有黄色皱粒豌豆吗？为什么？思考：1子二代中与亲本表现型不同的个体有和。自身的遗传物质发生了改变绿色圆粒黄色皱粒五、基因重组有性生殖基因重组概念基因重组是通过过程实现的基因重组方式在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合.１、非同源染色体上的非等位基因自由组合2、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换非同源染色体上的非等位基因自由组合BbBb同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换BbbBBb思考:人的体细胞中有23对染色体,请你计算,一位父亲可能产生多少种染色体不同的精子,一位母亲可能产生多少种染色体组成不同的卵细胞?都大于223思考:你能从基因重组的角度解释人群中个体性状的多种多样吗?•由于减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性,导致不同配子遗传物质的差异,加上受精过程中卵细胞和精子的结合的随机性,同一双亲的后代必然呈现多样性.通过有性生殖过程实现的基因重组,为生物变异提供了极其丰富的来源.这是形成生物多样性的重要原因之一,对于生物进化具有十分重要的意义.意义基因突变基因重组本质原因时间意义可能性产生新的基因产生新的基因型碱基对的增添、缺失、改变基因自由组合；基因交叉互换等间期DNA复制时减数第一次分裂变异的根本来源；进化的原材料生物变异来源之一生物多样性重要原因低频但普遍有性生殖中普遍基因突变----基因重组小结：巩固练习1．下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是（不考虑终止密码子）A．第6位的C被替换为TB．第9位与第10位之间插入1个TC．第100、101、102位被替换为TTTD．第103至105位被替换为1个T2．将同一品种的番茄分别种在水肥条件不同的农田，其果实大小出现很大差异，这种现象称为（）A．基因突变引起的变异B．基因重组引起的变异C．可遗传的变异D．不可遗传的变异3．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．细胞分裂的中期不发生基因突变2．以下有关基因重组的叙述，错误的是（）A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组B．非姊妹染色单体的交换可引起基因重组C．纯合体自交因基因重组导致子代性状分离D．同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关思考:RNA病毒的突变频率往往比DNA病毒的突变频率高,为什么?•RNA病毒遗传物质是RNA,RNA是单链,结构不稳定,易发生基因突变.