4.4 基因突变和基因重组
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基因突变和基因重组
一、教学目标
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。
4、举例说明基因与性状的关系。
二、教学重点和难点
重点：
1、基因、蛋白质与性状的关系。
2、基因突变的概念及特点。
3、基因突变的原因。
难点：
1、基因、蛋白质与性状的关系。
2、基因突变和基因重组的意义。
三、板书设计：
一、基因与性状的关系
二、基因突变
三、基因重组
四、教学过程：
导入：
1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。
3.为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？
一、基因、蛋白质和性状的关系
引导学生阅读，得出结论。
（基因控制性状是通过控制蛋白质合成来实现的，这里要注意充分运用两类遗传现象的实例来说明。一类是类似豌豆的圆粒与皱粒、白化病和侏儒症等实例，说明基因通过控制酶或激素的合成来控制细胞代谢过程，从而控制生物性状；另一类是类似囊性纤维病、镰刀型贫血症等实例，说明基因通过控制结构蛋白的合成，从而直接控制性状。以上分析综合如下图。由此可见，基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。）
（1）基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如白化病等。
（2）基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血等。
提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。（最后，教师再通过“人的身高”这一事例，说明在自然界中，不仅存在单基因对性状的控制，而且存在多基因对性状的控制，以及环境对性状的影响等。）
提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。
1.提示：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
2.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
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。
一、基因突变
问1】镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？（教师简介镰刀型细胞贫血症）
问2】大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？
出示基因结构变化示意图，对图讲解。
强调基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异。
由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。
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，且通常会引起一定的表现型变化。
那么，基因突变是如何产生的呢？
是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。
1.学生阅读后回答
2.基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同。
问：基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些特点呢？
【强调】自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。在高等生物里，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有一个发生基因突变。可见突变其实也是不容易发生的。
【归纳】①普遍性②随机性③稀有性④有害性⑤ 不定向性
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。
学生阅书后，由学生回答教师穿插其中讲解。
三、基因重组
问：什么叫基因重组？基因重组产生的根本原因是什么？举例说明
【强调】这里必须注意到，基因重组只是生物个体的基因型发生了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。
基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合基因重组产生的根本原因主要有两方面，一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。另一方面是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因， 在减数分裂第一次分裂的前期，复制后的同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。
上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。
基因重组是通过有性生殖来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质的差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异也就越多。以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组， 可能出现的表现型就有 种……。
四、总结：
生物的变异，根据生物体内的遗传物质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。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。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。
基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果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，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。
近年来，应用重组DNA技术，可以把经过改造的基因，通过载体送入生物细胞中，并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径，获得人类需要的转基因动物或转基因植物。
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基因突变和基因重组
一、教学目标
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。
4、举例说明基因与性状的关系。
二、教学重点和难点
重点：
1、基因、蛋白质与性状的关系。
2、基因突变的概念及特点。
3、基因突变的原因。
难点：
1、基因、蛋白质与性状的关系。
2、基因突变和基因重组的意义。
三、板书设计：
一、基因与性状的关系
二、基因突变
三、基因重组
四、教学过程：
导入：
1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。
3.为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？
一、基因、蛋白质和性状的关系
引导学生阅读，得出结论。
（基因控制性状是通过控制蛋白质合成来实现的，这里要注意充分运用两类遗传现象的实例来说明。一类是类似豌豆的圆粒与皱粒、白化病和侏儒症等实例，说明基因通过控制酶或激素的合成来控制细胞代谢过程，从而控制生物性状；另一类是类似囊性纤维病、镰刀型贫血症等实例，说明基因通过控制结构蛋白的合成，从而直接控制性状。以上分析综合如下图。由此可见，基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的。）
（1）基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如白化病等。
（2）基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血等。
提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。（最后，教师再通过“人的身高”这一事例，说明在自然界中，不仅存在单基因对性状的控制，而且存在多基因对性状的控制，以及环境对性状的影响等。）
提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。
1.提示：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
2.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
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。
一、基因突变
问1】镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？（教师简介镰刀型细胞贫血症）
问2】大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？
出示基因结构变化示意图，对图讲解。
强调基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异。
由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。
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，且通常会引起一定的表现型变化。
那么，基因突变是如何产生的呢？
是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。
1.学生阅读后回答
2.基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同。
问：基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些特点呢？
【强调】自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。在高等生物里，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有一个发生基因突变。可见突变其实也是不容易发生的。
【归纳】①普遍性②随机性③稀有性④有害性⑤ 不定向性
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。
学生阅书后，由学生回答教师穿插其中讲解。
三、基因重组
问：什么叫基因重组？基因重组产生的根本原因是什么？举例说明
【强调】这里必须注意到，基因重组只是生物个体的基因型发生了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。
基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合基因重组产生的根本原因主要有两方面，一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。另一方面是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因， 在减数分裂第一次分裂的前期，复制后的同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。
上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。
基因重组是通过有性生殖来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质的差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异也就越多。以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组， 可能出现的表现型就有 种……。
四、总结：
生物的变异，根据生物体内的遗传物质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。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。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。
基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果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，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。
近年来，应用重组DNA技术，可以把经过改造的基因，通过载体送入生物细胞中，并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径，获得人类需要的转基因动物或转基因植物。
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