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功课学习三步曲:
你们天天这样做了吗?
现在开始行动也不迟
让我们一起加油好吧:
你们真的很优秀。
教学目标
知识目标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。
能力目标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。
情感目标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。
教学重点
(1)基因突变的概念及特点。
(2)基因突变的原因。
教学难点
基因突变和基因重组的意义。
课时:3时
过去有效的杀虫药,为什么现在就不起作用了呢?
你们大量使用杀虫药,我们可是兵多将广,变异类型多着呢!
龙生龙,凤生凤,老鼠的儿子会
打洞,这说明生物具有____的现象。
遗传
一母生九子,连母十个样,这说
明生物具有______的现象。
变异
遗传:亲代与子代在某些性状上相似的现象
变异
是指生物体子代与亲代之间的差异,子代个体之间的差异的现象。
生物界中的变异现象
阳光、
水肥充足
普通玉米生长过程
子粒饱满,
亩产增加
子粒小,
亩产低
环境因素引起的 ,自身的遗传物质没有改变
不可遗传的变异
3.5kg
7kg
拉萨
3.5kg
北京
资料一: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。
北京
不可遗传变异:由环境因素改变而引起的变异,
遗传物质没有改变,变化的性状不能遗传给后代。
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?
不可遗传的变异
红花的后代 变了蓝紫色
蓝紫色花的 后代仍是蓝紫色
可遗传变异:由遗传物质发生改变而引起的变异,变化的性状能够遗传给后代。
资料二:
太空椒(经过太空遨游,也就是经过辐射的)和普通椒相比,太空椒具有明显的优势,果实肥大,把其种下去后结出的仍是太空椒
可遗传的变异
生殖细胞内的遗传物质发生了改变,变化的性状能够遗传给后代。
不遗传的变异:
可遗传的变异:
由环境因素改变而引起的变异,遗传物质没有改变,变化的性状不能遗传给后代。
变异的类型
三个来源
基因突变
基因重组
染色体变异
1.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
2.在黑暗环境中发育成的白花苗
3.肤色正常的夫妇生了一个白化病的女儿
下列哪种变异属于可遗传的变异?
第1节 基因突变和基因重组
一、基因突变
一:基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症
资料:1910年,一个黑人青年到医院看病,检查发现他患的是一种特殊的贫血症,他的红细胞不是正常的圆饼状,而是弯曲的镰刀状,人们称这种病为镰刀型细胞贫血症。这种病患者由于血红蛋白结构异常,使红细胞变成镰刀型。病重时,红细胞受机械损伤而破裂的现象,引起严重贫血而造成死亡。
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,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。
基因突变实例--镰刀型贫血症
造成的原因呢
正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。
[探究]1、正常血红蛋白究竟出了什么问题?
缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸
缬氨酸—组氨酸 —亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸
1 2 3 4 5 6 7 8
(正常血红蛋白)
(异常血红蛋白)
探究:
2、第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么?
3、基因突变的概念 ?
4、基因突变的类型?
5、基因突变发生在什么时间?
6.基因突变的结果?
C T T
G A A
谷氨酸
缬氨酸
DNA
mRNA
氨基酸
蛋白质
正常
异常
G A
C T
G A
突变
G A
_____原因
碱基对替换
根本
[探究]第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代的根本原因是什么?
分析:
A
T
T
A
替换
直接原因
决定
谷氨酸→缬氨酸
A
U
T
A
2:造成镰刀型细胞贫血症的病因:
直接原因:组成血红蛋白分子的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸,从而引起蛋白质结构的改变。
根本原因:DNA分子上编码血红蛋白的基因中发生了碱基对的替换,使基因结构发生改变。
合探:除了碱基对的替换可导致基因结构改变之外,还有哪些变化也可导致基因结构的改变?
替换
增添
缺失
A T C C G C
T A G G C G
C C G C
G G C G
A
T
T
A
C C G C
G G C G
A
T
T
A
A
T
A C C G C
T G G C G
DNA片段
碱基对的增添、缺失或替换,改变了基因的结构。
A T C C G C
T A G G C G
C C G C
G G C G
1 2 3 4 5 6
3、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
概念内涵点拨: 1、碱基对的替换、增添或缺失,会引起基因中碱基对(脱氧核苷酸)的种类、数量及排列次序的改变,从而改变基因内部结构,基因在染色体上的位置、数量并没改变。
2、基因突变使一个基因变成它的等位基因(A→a或a→A),只改变基因的内部结构(即基因内部),所谓等位基因(A→a或a→A)的本质 区别是碱基对(脱氧核苷酸)的种类、数量及排列次序是不同.
3、mRNA上局部密码子改变,遗传信息改变, (由于简并性) ,性状可改变也可不变。
┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷
┯┯┯┯┯
ATAGC
TATCG
┷┷┷┷┷
┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷
┯┯┯
AGC
TCG
┷┷┷
┯┯┯┯
ACGC
TGCG
┷┷┷┷
┯┯┯┯
ATGC
TACG
┷┷┷┷
增添
缺失
替换
DNA分子中碱基对的 1 、 2 和 3 。
增添
缺失
替换
4、基因突变的类型
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)
5、基因突变发生在什么时间?
分裂间期(即DNA的复制过程时)
6.基因突变的结果:
产生了新的基因
----等位基因
A→a
a→A
隐性突变
显性突变
2.光学显微镜下能观察到吗?
染色体某一个位点上基因的改变 显微镜下不可见
3.会不会引起遗传信息的改变?
4.改变基因在染色体上的位置和染色体上基因的数量吗?
一定会
1.你认为碱基对的替换、缺失和增添对生物性状的影响是最小的是哪种情况?
不改变基因在染色体上的位置和基因的数量。
拓展训练
5、右图是人类镰刀型细胞贫血症病因图解,请据图回答:
G A A
C T T
DNA
G T A
C A T
RNA
G A A
氨基酸
谷氨酸
血红蛋白
正常
异常
⑤
④
③
②
①
(1) ①是 过程,发生于细
胞 中;②是 过程,
发生于细胞 中。
(2)③是发生了差错的 过程,
即突变。此过程发生在细胞
分裂的 期。
(3)④的碱基序列为 ;
⑤的名称为 __。
(4)此病患者常出现溶血甚至
死亡现象;但人群中此病
患者很少。这体现了基因突变的 ___与 ___之特点。
(5)造成镰刀型细胞贫血症的根本原因是DNA中碱基由 变成 。
转录
核
翻译
质
复制
间
GUA
缬氨酸
多害性
低频性
CTT
CAT
T G T C T
A C A G A
DNA
U G U C U
RNA
半胱氨酸
T G C C T
A C G G A
U G C C U
半胱氨酸
基因突变是否一定会引起蛋白质性状的改变?
替换后,氨基酸没有改变,此蛋白质的结构也没有改变,性状也不改变,但如血红蛋白的就改变.所以替换一个碱基对后性状可能改变也可能不变。
替换
7、基因突变对生物性状的影响?
第二课时
···A T C C G C A A T C T C A G G C···
···T A G G C G T T T G A G T C C G···
···A U C C G C A A A C U C A G G C···
mRNA
DNA
正常
异亮氨酸
氨基酸
碱基对的缺失对蛋白质结构的影响
精氨酸
赖氨酸
亮氨酸
精氨酸
···A T C C G C A A T C T C A G G C···
···T A G G C G T T T G A G T C C G···
···A C C G C A A A C U C A G G C
mRNA
DNA
苏氨酸
氨基酸
丙氨酸
碱基对缺失
天冬酰胺
丝氨酸
甘氨酸
···A T C C G C A A T C T C A G G C···
···T A G G C G T T T G A G T C C G···
···A U C C G C A A A C U C A G G C···
mRNA
DNA
正常
异亮氨酸
氨基酸
碱基对的增添对蛋白质结构的影响
精氨酸
赖氨酸
亮氨酸
精氨酸
···A T C C G C A A T C T C A G G C···
···T A G G C G T T T G A G T C C G···
···AAU C C G C A A A C U C A G G C
mRNA
DNA
A
酪氨酸
氨基酸
脯氨酸
谷氨酰胺
苏氨酸
谷氨酰胺
T
碱基对增添
归纳:1、碱基对单个缺失或增添会出现移码现象,一定会导致生物性状的改变;
2、若碱基对是以3的倍数缺、添,则不会出现移码现象,只是局部碱基序列改变,合成的蛋白质上的氨基酸的种类、排列顺序变化较小。
结论:基因突变可能导致蛋白质中氨基酸的种类、数目及排列次序发生改变,进而影响蛋白质的结构,可能导致生物性状的改变。
思考:为什么是“可能”,而不是“一定”
3、替换对性状影响小,缺失、增添对性状影响大
因为密码子的简并性,性状可能改变,即使改变,只是导致个别氨基酸的替换。
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
常见突变性状:
短腿安康羊(中)
玉米白化苗
人类多指
拓展运用:
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
8.基因突变发生的原因
外因
内因
某些外界环境条件(如:温度骤变、各种射线、污染)
生物内部因素(如:异常代谢物)等作用
DNA复制过程中,基因内部脱氧核苷酸(碱基对)的种类、数量或排列顺序发生局部改变,从而改变了遗传信息
基因突变发生的原因?
引起基因突变的因素
(致变因素)
A.自然突变:自然发生的突变
B.诱发突变: 在人为诱导条件下发生的突变
物理因素;
化学因素;
生物因素
如:正常绵羊突变产生短腿安康羊
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
基因突变有何特点?基因突变发生在生物个体发育的什么时期?
任何时期
合探:
①
②
③
④
⑤
②随机性
在生物个体发育的过程中,基因突变发生的时期越迟,生物体表现突变的部分就越少。
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
③突变率低
据估计,在高等生物中,大约105-108个生殖细胞中才会有1个生殖细胞发生基因突变。
突变率=10-5~10-8
④基因突变是不定向的
产生1个以上的等位基因
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
白化苗
⑤ 大多数突变是有害的
白化病
植物的抗病性突变、耐旱性突变、微生物的抗药性突变
该突变性状对生物体来说是有害的还是有利的?
突变性状的有害性和有利性取决于是否适应环境
9.基因突变有何特点?
A、生物界中普遍存在———普遍性
原核和真核生物均能发生有自然突变和诱发突变
B、随时发生——随机性
C、突变是不定向的——不定向性
D、自然情况下突变的频率很低——低频性
E、多数对生物有害——多害少利性
10.基因突变的意义:
基因
突变
新基因(等位基因)
基因型(改变)
表现型(改变)
引发生物变异
是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料
1.下列有关基因突变的说法,不正确的是( )
A. 自然条件下,一种生物的突变率是很低的
B. 生物所发生的基因突变一般都是有利的
C. 基因突变在自然界的中广泛存在
D. 基因突变可产生新的基因,是生物变异的
主要来源
B
2. 利用激光对DNA进行修复,生物学上称之为 ( )
A. 基因突变 B. 基因重组
C. 基因互换 D. 染色体变异
A
拓展训练
3. 下图中,基因A与a1a2a3之间的
关系,不能表现的是 ( )
A. 基因突变是不定向的
B. 等位基因的出现是基因突变的结果
C. 正常基因与致病基因可以转化
D. 图中基因的遗传遵循自由组合定律
A
a1
a2
a3
D
4.在一块马铃薯甲虫成灾的地里,喷了一种新的农药后,约98%的甲虫死了,约2%的甲虫生存下来,生存下来的原因是( )
A.有基因突变产生的抗药性个体存在
B.以前曾喷过某种农药,对农药有抵抗力
C.约有2%的甲虫未吃到沾有农药的叶子
D.生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体
A
1、(全国高考理综)自然界中, 一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:
正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因 1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因 2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因 3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸
根据上述氨基酸序列确定这 3 种突变基因 DNA 分子的改变是( )
A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添
B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添
C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添
D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添
A
【触摸高考、能力提升】
2.(上海高考)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T
B.第9位与第10位之间插入1个T
C.第100、101、102位被替换为TTT
D.第103至105位被替换为1个T
B
3、(广东高考,为符合宁夏高考将多选改为单选) 如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对.不可能的后果是( )
A.没有蛋白质产物
B.翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C.所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D.翻译的蛋白质中,缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
A
“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
基因重组
第三课时
一、基因重组
1、概念:
在生物进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的自由组合.
2、类型:
①
②
非同源染色体上的非等位基因的自由组合
同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换.
减一前期
减一后期
即自由组合型
即交叉互换型
、非同源染色体上的 非等位基因自由组合
A
a
b
B
A
a
B
b
Ab和aB
AB和ab
根本原因
①
自由组合型
减一后期
、同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换
A
a
A
a
B
b
A
a
b
B
A
a
B
b
②
即交叉互换型
减一前期
卷发双眼皮
直发单眼皮
aaBb
Aabb
aB,ab
Ab,ab
aaBb
显性:直发A,双眼皮B
减数分裂,基因重组
减数分裂,基因重组
X
AaBb
Aabb
aabb
直发
双眼皮
卷发
双眼皮
直发
单眼皮
卷发
单眼皮
受精
不发生基因重组
3、结果:产生新基因型
5、意义:
是生物变异的来源之一,
是生物多样性的来源之一,
对生物的进化具有重要的意义。
6、区别基因突变与基因重组
4、生物类群:真核生物生物中进行有性生殖的生物
基因突变 基因重组
本质
类型
时期
适用范围
产生结果
基因分子结构变化。
(碱基替换、增添、缺失)
控制不同性状的基因重新组合
有丝分裂间期或减数第一次分裂间期,
同源染色体交叉互换、自由组合
任何生物
减数第一次分裂前期、后期
自然突变和人工诱变
进行有性生殖的真核生物
产生新基因和新基因型
产生新基因型,不产生新基因
拓展训练:基因突变和基因重组引起的变异有什么区别
1.基因突变:
基因_________改变,它____(能或否)产生新的基因
发生时期:________________________
特点:①普遍性、 ②随机性、 ③___________、
④多数有害、⑤不定向性。
2.基因重组:
控制不同性状的_____________,_______新基因,可形成新的________。
发生时期:___________________
内部结构
能
细胞分裂间期(DNA复制时)
突变率低
基因重新组合
不产生
基因型
有性生殖过程中(即减数第一次分裂前期、后期)
:
实质:
基因突变不改变染色体上基因的数量,只改变基因的内部结构(即基因内部脱氧核苷酸的种类、数量、排列顺序发生改变),遗传信息改变。使一个基因变成它的等位基因(A→a或a→A),产生了新基因。
基因重组只能发生在进行有性生殖的生物,即孟德尔遗传规律适用的范围内.
基因突变则只要含有基因的生物就都能发生。基因重组不能产生新的基因,只能产生新的基因型。
1、你认为自然界中的生物中,哪种类型能发生基因重组,哪种能发生基因突变?
2、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.
3、受精是基因重组吗?
这种说法不正确。基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因分子结构的改变。基因突变使一个基因突变成它的等位基因,从而会使生物的基因型发生改变。但是基因型的改变并不都是由基因突变引起的
讨论:有人说,基因突变就是指生物体基因型的改变。你认为这种说法正确吗?试举例说明。
1. 一种植物在正常情况下只开红花,但偶然会出现一朵白花,如果将白花种子种下去,它的后代全部开白花,出现这种现象的原因是( )
A. 自然杂交 B. 自然选择
C. 基因突变 D. 基因重组
2. 进行有性生殖的生物其亲子代之间总是存在着一定的差异的主要原因是 ( )
A. 基因重组 B. 基因突变
C. 染色体变异 D. 生活条件改变
C
A
3、基因重组是通过什么过程实现的:
A.无性生殖 B.两性生殖
C.有性生殖 D.基因突变
C
4、(08宁夏)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
C
5、下列变异属于不可遗传变异的是( )
A、摩尔根培养的红眼果蝇中偶尔出现的白眼果蝇
B、某女明星经手术将单眼皮变成双眼皮
C、豌豆的黄色皱粒和绿色圆粒新类型的出现
D、人类的红绿色盲
B
6、基因突变发生在下列哪种细胞中:
A.洋葱表皮细胞 B.人的神经细胞
C.根尖生长点 D.人的卵细胞
C
7.右图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是 ( )
A.发生了基因突变
B.发生了染色单体互换
C.该细胞为次级卵母细胞
D.该细胞为次级精母细胞
C
8.下列有关基因重组的说法,不正确的是( )
A.基因重组是生物变异的根本来源
B.基因重组能够产生多种基因型
C.基因重组发生在有性生殖的过程中
D.非同源染色体上的非等位基因可以发生重组
A
⑴在一次实验中,经测定只发现鸟氨酸和瓜氨酸,而没有精氨酸。产生此现象的可能原因是
( )
致使( )
基因Ⅰ 基因Ⅱ 基因Ⅲ
某化合物
酶Ⅰ 酶Ⅱ 酶Ⅲ
鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸
9. 下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸过程:
⑵如果酶Ⅰ和酶Ⅲ正常,酶Ⅱ活性丧失则能否合成
鸟氨酸和精氨酸 ( )
原因是(
)
基因Ⅲ发生突变,酶Ⅲ缺乏
不能形成精氨酸
能合成鸟氨酸不能合成精氨酸
酶Ⅱ失活,鸟氨酸不能合成瓜氨酸,因此精氨酸的合成缺乏原料。
10.(能力题)如图是某DNA片段的碱基序列,该片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸—精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—天冬氨酸—缬氨酸…”(甲硫氨酸的密码子是AUG)。则该DNA片段( )
A.含有5种碱基
B.转录的模板是甲链,其中的碱基序列代表遗传信息
C.转录的mRNA片段中共有18个核糖核苷酸,6个密码子
D.箭头所指碱基对GC被TA替换,编码的氨基酸序列不会改变
C
构建知识网络