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基因突变和基因重组需要几个课时完成
基因突变和基因重组教学目标一、知识与技能1．举例说明基因突变的特点和原因。2．举例说出基因重组的概念。3．说出基因突变和基因重组的意义。二、过程与方法1．通过对课本中实例的分析，培养学生分析归纳总结和逻辑推理能力。2．通过学生之间相互启发、相互补充、激发灵感，提高学生合作探究的能 力。三、情感、态度与价值观1．通过学习生物变异的事例，增强学生对生物世界探究的好奇心，培养学 生们严谨的科学态度和对科学的兴趣。2．引领学生进入“自主—合作—探究”的新课程理念氛围，让学生真正成 为学习的主人。教学重点与难点教学重点：基因突变的概念、特点及原因。教学难点：基因突变和基因重组的意义。教具准备实物投影仪、电脑演示教学课件。课时安排2课时（参考课时1,这里为留足学生自主一合作的时间，还包括课堂的反 馈训练）教学过程一、导入新课1 •问题引入幻灯展示“问题探讨”中的事例，并提出问题。原句：THE CAT SAT ON THE MAT错句:①THE KAT SAT ON THE MAT ®THE HAT SAT ONTHE MAT; ©THE CAT Q 应 THE MAT问题：「请比较3个句子与厉句在字母上的变化差异，以.及意义上的差别。乙如 果将原句想象成DNA分子，将错句想象成基因突变而形成的DNA分子，请思考基因 突变有哪些类型了2•童节内容引入由第五童的题团，各种各样的人都是由共同的祖先进化来的（结合父母到子代的性 状）引出变异。（从现象到本质，从宏观到徵观，符合学生的认知规律。这是教学中应 遵循的一项原则J教师总结点拨：可遗传的娈异有三种来源：基因突变、基因重组和碍本变异。二、新课教学（一）基因突变的实例为了让学生更好地理解基因突变的概念，教材不是从概念到概念，而是从实例入手，从现象开始，追溯根源。鼓励学生运用已有知识积累，大胆联想、推理、讨论甚至辩论，让学生猜测基因突变的类型和结果。
材料1 :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。我们知道，正常人的红细胞是圆饼状的，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲镰刀状的。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。这种病是怎样形成的呢？教师引导学生阅读教材， 观看图 5-1 ，也可以用幻灯的形式展示正常红细胞 和镰刀型细胞贫血症红细胞图片。然后提问：（1）从图片中我们看到正常红细胞是什么形状？有什么功能？ 提示：圆饼形状，运输氧气功能。（2）镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响？ 提示：有，运氧气能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡。 讲述：那么又是什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞？分子生物学研 究表明是基因突变的结果。材料 2：1928 年，人们发现镰刀型细胞贫血症患者能将这种病遗传给下一代，并且 发现该病是一种常染色体上的隐性遗传病。1949 年，美国化学家鲍林将正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白， 分别放在一定的溶液中电泳，发现正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不 同，鲍林推测镰刀型细胞贫血症是一种分子病。1956 年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在 相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。（这段有区别的肽段的氨基酸顺序参见教科书图 5—2）大家知道，性状是由蛋白质来体现的，我们先来看正常血红蛋白与镰刀型 血红蛋白的氨基酸的组成。（1）两者有什么区别？（正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸。） （2）氨基酸是由什么决定的？（由信使 RNA上的密码子决定的。）（3） 构成信使RNA上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？（由 DNA 上的碱基决定的。）（4） 大家比较一下正常与异常的 DNA它们的区别在哪里？（一个碱基对
的改变。）（5） DNA上一个碱基对发生了改变，最终导致了镰刀型细胞贫血症。我们 知道性状是由基因控制的，基因是怎么来决定性状的？（基因是由脱氧核苷酸 组成的，脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，基因控制生物性状就是要把 特定的遗传信息通过转录和翻译反映到具体的蛋白质结构上。）讲述：基因脱氧核苷酸顺序代表了遗传信息，顺序变了，遗传信息也变了， 通过转录、翻译形成的蛋白质也就发生了改变，性状自然会发生改变。可见， 基因结构改变会使生物发生变异。基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基 因结构的改变，叫基因突变。过渡：基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基 因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。如棉花正常枝一短 果枝、普通羊一短腿羊、正常人一白化病、水稻高秆一矮秆、果蝇的红眼一白 眼等。那么基因突变是如何产生的呢？（二）基因突变的原因和特点1．基因突变的原因易诱发生物发生基因突变并提高基因突变频率的因素有三类：（ 1）物理因素：包括 X 射线、紫外线、激光等。2）化学因素：有亚硝酸、碱基类似物等。3）生物因素：如病毒和某些细菌等。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。2．基因突变的特点 由于自然界诱发基因突变的因素很多，基因突变还可以自发产生，因此， 基因突变在生物界中是普遍存在的。基因突变绝大多数是有害的，但也有少数有利，为什么呢？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。我们能不能只让它进行有利的突变呢？这不行。 因为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（AJ可以突变成黄色基因（AY）,也可以突变成黑色基因（a） 但是，每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。例如，小鼠毛色基因的突 变能不能突变成毛的长短呢？（答：不能，只限定在色素的范围内，不会超出 这个范围。）
基因突变的特点：①普遍性②随机性③低频性（突变率低）④多数有害性⑤不定向性3・基眩变的意义我国科学工作者用人工方法处理农作物发生基因突变培肓出的农作物新品种』具抗 病力强' 产量高、品质好等优点，黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培肓成黑农五号 大豆品含油重比惊来的品种提高了众5%,大豆产重提高了诂％*太空椒就是利 用宇宙空间强烈辐射而发生基因突变培育的新品种。其实人工谣变不仅在农作物育种上 起作用，在徽生物育种上也发挥了重要作用’如青霉素，最初产量为勿单位/隔，后 经人fi妙次用射线等综合处理，目前产量已是50 000-60000单位/mL 了，可见人工诱变对生物育种起看巨大作用。因此我们研究基因突变确实有很重要的应用价值。由于 基酸变产生的新性状是生物从未有过的性状』因此它星生物变异的根本来源，也为生 物逬化提供了最初的原材料°其实生物变异不只是由基因突变引起的，基因重组也会造成生物变异。那么基因重组造成的生物变异又是在什么情况下发生的呢？又有什么特点呢？接下来我们就来学习基因重组。（三）基因重组温故知新：基因的自由组合定律引入。问题情境：P83课本中的“思考与讨论”。（贴近生活的感性实例：大千世界、芸芸众生，却难以找到两个一模一样的人，即使同卵双生的双胞胎也不完全一样。）带领学生梳理知识直接找出基因重组的概念、类型（板书）师生讨论：在生物体内，尤其是高等动植物体内，控制性状的基因数目是非常巨大的，因此，通过有性生殖产生的杂交后代的表现型的种类是很多的。如果把同源染色体的非姐妹染色单体交换引起的基因重组也考虑在内，那么，生物通过有性生殖产生的变异就更多了。 在人的23对染色体上大约有3万对基因，若将两种基因重组都考虑在内，那么通过有性生殖产生的后代变异类型将无以计数。（使学生深刻体会到：基因重组可以为变异提供极其丰富的来源，是生物多样性的原因之一，对生物进化有重要意义。）
三、基因突变和基因重组的差异
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。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。减数第一次分裂后期中， 随着同源染色体的分开，位于 非同源染色体上的非等位基 因进行了自由组合。减数第一 次分裂四分体时期发生的交 换导致基因重组。
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。
四、典型例题例1 •现在人们已经实现了分子水平上遗传物质的人工重组，下列实例中属 于分子水平上人工重组基因的是（）A.利用杂交技术培育出新的高品质水稻品种B.科学工作者将猪的胰岛素转变成人的胰岛素C•能产生抗体的小鼠B淋巴细胞和骨髓细胞的融合D.将人的〉-抗胰蛋白酶基因导入到羊的 DNA分子中解析：分子水平上人工重组是指基因工程中目的基因与受体细胞中的 DNA分子重组。答案：D例2.镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变， 检测这种碱基序列的改变必须使用的酶是 （）A.解旋酶B . DNA连接酶 C.限制性内切酶 D. RNA聚合酶解析：该题的考查点是基因的诊断，所用的技术是 DNA探针，原理是DNA分子杂交技术。在进行基因诊断时，首先要用限制性内切酶切割 DNA片段，获得正常人的血红蛋白基因，用同位素标记做成探针，然后用同一种限制性内切 酶切割镰刀型细胞贫血症病人的 DNA获得血红蛋白基因，然后放在同一容器中 高温加热，使DNA变性，氢键断裂，再降温，DNA复性时两种DNA分子进行杂交， 从而检测出血红蛋白基因碱基序列发生改变的部位。所以 DNA分子杂交技术用
到的酶是限制性内切酶。答案：C例3.在欧洲人中有一种罕见的遗传病，在人群中的发病率约为 25万分之一，患者无生育能力。现有一对表现型正常的夫妇，生了一个患病的女儿和一 个正常的儿子。后因丈夫 死亡，该妇女又与一个与自己没有任何亲缘关系 的男子婚配，则这位妇女再婚后再生一个患病孩子的概率是A.1/4 B. 1/250 000 C. 1/1 000 D. 1/50 000解析：据题意知，该病为常染色体上的隐性遗传病，故原夫妇的基因型为Aax Aa （设致病基因为a）。由人群中的发病率（aa）约为25万分之一，可知 人群中a配子出现的几率为1/500。该妇女基因型为Aa,则该妇女产生a配子 的几率为1/2，与人群中没有亲缘关系的男子婚配，则生出病孩的几率为 1/2 X1/500 = 1/1 000。答案：C五、 内容总结根据生物体内的遗传物质是否改变，生物的变异分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异是遗传物质改变引起，它来源于基因突变、基因重组、 染色体变异，是变异的主要类型。可遗传变异中的基因突变，是基因分子结构 的改变，是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得 DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，结果是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改 变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。基因突变不同于基因重组，基因 重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产 生了新的基因，产生了新的遗传物质。基因突变的过程发生在 DNA 时，特点是：①普遍性，②随机性，③低频性突变率低，④多害少利性，⑤不定冋性。基因突变是生物产生变异的根本原因，为生物进化提供了最初的原材料。基因重组罡通过有性生殖过程来实现的，两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多』后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供 了极其丰富的来源，是
基因突变和基因重组解释
1、基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定，能在细胞分裂时精确地 自己，但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式，就是在一个位点上，突然出现了一个新基因 代替了原有基因，这个基因叫做变异突变。
2、基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程。1974年波兰斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组为合成生物学，1978年他在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。
