5.1 基因突变和基因重组 教案【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

5.1
基因突变与基因重组
教案
一、教学目标
1.说明基因突变是由于DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失而引起的基因碱基序列的改变。
2.分析基因突变的原因，阐明基因突变的意义。
3.分析细胞癌变的原因，选择健康的生活方式，远离致癌因子。
4.阐明基因重组的意义。
二、教学重难点
1.教学重点
（1）基因突变的概念。
（2）基因突变的原因和意义。
2.教学难点
基因突变的意义。
教学过程
【导入】：问题探讨：通过美容手术做成的“双眼皮”能遗传吗？为什么？
答：不可遗传
【一、基因突变】
实例1：镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）（图略）
一种遗传病。正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状。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。
病因：直接原因：多肽链中一个谷氨酸被缬氨酸替换
根本原因：基因中发生了一个碱基对的替换
推测：编码血红蛋白基因其它部位发生碱基变化可能导致的影响
碱基对的替换
转录后mRNA中密码子编码的氨基酸未发生改变
转录后mRNA中密码子编码的氨基酸发生改变
转录后mRNA中终止密码子改变（提前、后移）
转录后mRNA中起始密码子改变（提前、消失）
导致转录水平升高或降低（甚至不转录）
碱基对的增添或缺失……
实例2：细胞的癌变（如结肠癌）
结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。下图是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。
讨论：1.从基因的角度看结肠癌发生的原因是什么？
相关基因（包括原癌基因和抑癌基因）发生了突变
2.
健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？
存在
根据图示推测癌细胞与正常细胞相比具有哪些明显特点？
形态改变、增殖快、容易转移等。
人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性不强，就可能引起细胞癌变。相反，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性性或失去活性，也可能引起细胞癌变。
癌细胞的特征：①能够无限增殖；②形态结构发生显著变化；③细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移（教材P82）
与社会的联系
在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生，致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式，请思考致癌因子有哪些？
【基因突变的相关知识总结：】
1.概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。(教材P81)
2.发生时间：通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
（1）有丝分裂前的间期（体细胞）
一般不能遗传给后代。但是有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
（2）减数分裂前的间期（生殖细胞）
可以通过受精作用，遵循遗传规律传递给后代。
3.基因突变的原因：
内因:DNA复制偶尔发生错误
外因：物理因素：紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA；
化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基；
生物因素：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞DNA；
基因突变的特点：
①普遍性
②随机性
③不定向性
④低频性
⑤少利多害性
5、基因突变的意义
①.产生新基因的途径
②.生物变异的根本来源
③.生物进化的原始材料
6.基因突变的应用
诱变育种：我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研究:将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。
【小结】
【过渡】从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻，到1975年，他研究出来的新品种就已经在全国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的大米可以多养活6000万人。
你知道培育杂交水稻的原理吗？
【二、基因重组】
1.基因重组的概念
在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
基因重组的类型
①自由组合型
②互换型
①自由组合型
发生时期：减数第一次分裂后期
现象：非同源染色体自由组合
结果：非等位基因自由组合
②互换型
发生时期：减数第一次分裂前期
（四分体时期）
现象：同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换
结果：等位基因之间发生交换
3.基因重组的结果
产生与亲代不同的新的基因型。
4.基因重组的意义
有性生殖过程中的基因重组使产生的配子种类多样化，进而产生基因组合多样化的子代，其中一些子代可能会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合，因此有利于物种在一个无法预测将会发生什么变化的环境中生存。
意义：基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性的原因之一，对生物的进化具有重要意义。
基因重组的应用
杂交育种：我国是最早养殖和培育金鱼的国家，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到五花鱼；将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交得到朝水泡眼。正因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大丰富了人们的生活。
基因工程：基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
【课堂小结】
【随堂练习】略