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psgz2008 來源:
深圳坪山高級(jí)中學(xué) 錄入:
psgz2008 更新時(shí)間：2008-11-25 15:13:36
第五章 基因突變及其他變異
5.1 基因突變和基因重組
班級(jí)：______________ 姓名：_____________
教學(xué)目的：
1. 舉例說明基因突變的特點(diǎn)和原因
2. 舉例說出基因重組
3. 說出基因突變和基因重組的意義
教學(xué)重點(diǎn)：
1. 基因突變的概念及特點(diǎn)
2. 基因突變的原因
教學(xué)難點(diǎn)：
基因突變和基因重組的意義
引入：
1910年，一位美國(guó)黑人青年由于發(fā)燒和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血病——鐮刀型細(xì)胞貧血癥。我們知道，正常人的紅細(xì)胞是圓餅狀的，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲鐮刀狀的。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。這種病是怎樣形成的呢？
一、基因突變的實(shí)例
閱讀以下材料并討論：
1928年，人們發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者能將這種病遺傳給下一代，并且發(fā)現(xiàn)該病是一種常染色體上的隱性遺傳病。
1949年，美國(guó)化學(xué)家鮑林將正常人和鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白，分別放在一定的溶液中電泳，發(fā)現(xiàn)正常人和患者的血紅蛋白的電泳圖譜明顯不同，鮑林推測(cè)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于血紅蛋白分子的缺陷造成的。經(jīng)過分析，鮑林認(rèn)為鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種分子病。
1956年，英格拉姆等人用酶將正常的血紅蛋白和鐮刀型細(xì)胞的血紅蛋白在相同條件下切成肽段，通過電泳對(duì)二者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)肽段的位置不同。這段有區(qū)別的肽段的氨基酸順序參見教科書圖5-2。
問題：
1.人們?cè)鯓永斫忡牭缎图?xì)胞貧血癥是一種遺傳病的？
2.從圖5-2中我們可以看出正常肽鏈中的一個(gè)氨基酸發(fā)生了突變。氨基酸的密碼子是由DNA分子決定，由此可以推測(cè)相應(yīng)的DNA分子的堿基片斷發(fā)生了什么樣的變化？對(duì)比正常氨基酸和異常氨基酸的密碼子。
3.一個(gè)堿基的變化生物的性狀就一定會(huì)發(fā)生變化嗎？試著翻譯“問題探討”的句子。
由以上我們可以看出，堿基的替換可導(dǎo)致基因的改變，從而引起所編碼的蛋白質(zhì)的改變，那么堿基的增添、缺失也可以引起編碼蛋白質(zhì)的改變。這種由DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的
__________、___________和____________，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫_____________。
基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代，若在體細(xì)胞中，一般不能遺傳。
二、基因突變的原因和特點(diǎn)
原因：外因1.物理因素：_____________________
2.化學(xué)因素：________________________
3.生物因素：________________________
內(nèi)因：DNA復(fù)制過程中基因內(nèi)部脫氧核苷酸的種類、數(shù)量或排列順序發(fā)生局部的改變，從而改變了遺傳信息。
特點(diǎn)：1._________________________________________________________________
2._________________________________________________________________
3._________________________________________________________________
意義：基因突變是_____________________，是生物變異的________________，是生物進(jìn)化的________________。
三、基因重組
1.基因重組是指在進(jìn)行_______________的過程中，控制不同性狀的__________的_____________。
2.基因重組的原因：減數(shù)分裂形成配子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行了自由組合?；蛑亟M通過有性生殖過程來實(shí)現(xiàn)的。有絲分裂過程不能發(fā)生基因重組。
人工條件下的基因重組技術(shù)——基因工程，定向的改變了生物體的基因型。
3.基因重組的意義
基因重組也是______________的來源之一，對(duì)生物的__________也具有重要的意義。
記憶節(jié)節(jié)清
1. 基因突變：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。突變?cè)颍何锢硪蛩?、化學(xué)因素、生物因素。
2. 基因突變的特點(diǎn)：自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低。
3. 基因重組：生物體進(jìn)行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。
4. 基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原始材料。
5. 基因重組也是生物變異的來源之一，對(duì)生物進(jìn)化也具有重要的意義。
習(xí)題鞏固
1.下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是（ ）
A.在自然條件下，基因突變頻率是很低的
B.基因突變是遺傳物質(zhì)改變引起的
C.基因突變能產(chǎn)生新的基因
D.人工誘導(dǎo)的基因突變都是有利的
2.進(jìn)行有性生殖的生物，下代和上代間總是存在著一定差異的主要原因是（ ）
A.基因重組 B.基因突變 C.可遺傳的變異 D.染色體變異
3.若生物體的DNA分子增加或減少一個(gè)堿基，這種變化是（ ）
A.細(xì)菌轉(zhuǎn)化 B.基因的自由組合 C.基因突變 D.等位基因分離
4.基因突變常發(fā)生在細(xì)胞周期的（ ）
A.分裂間期 B.分裂期前期 C.分裂期后期 D.在分裂期的各期均有可能
5.人發(fā)生鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因在于突變，其突變方式是（ ）
A.增添或缺失某個(gè)堿基對(duì) B.堿基發(fā)生替換改變
C.缺失一小段DNA D.增添一小段DNA
6.在北京培育出的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的只有3.5公斤，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大，日照時(shí)間長(zhǎng)，葉球可重達(dá)7公斤左右，但再引種回北京后，葉球又只有3.5公斤，從甘藍(lán)引種過程可以看出（ ）
A.甘藍(lán)具有遺傳性，而不具有變異型
B.僅由環(huán)境條件引起的變異不能遺傳
C.環(huán)境的改變可引起生物產(chǎn)生可遺傳的變異
D.甘藍(lán)在生殖過程中無基因重組發(fā)生
7.一株世代都是開紅花的植物，在一次突然性冰凍后，有一個(gè)枝條上出現(xiàn)一朵白花，白花授粉后代所結(jié)的種子在種下去長(zhǎng)成的植株都開白花。試分析該白花是來自于___________，其原因是_______________，使發(fā)育成該花芽的細(xì)胞在_____________________________時(shí)發(fā)生差錯(cuò)，從而使_______________的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。（2005年浙江題）
8.將生物隨飛船帶入太空，可進(jìn)行多項(xiàng)科學(xué)研究。如植物種子經(jīng)太空返回地面后種植，往往能得到新的變異特性。這種變異的來源主要是植物種子經(jīng)太空中的___________輻射后，其_____________發(fā)生變異。現(xiàn)一般把這種育種方式稱為______________。試舉出這種育種方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：____________________________________________。
蛋白質(zhì) 正常 異常
氨基酸 谷氨酸 纈氨酸
mRNA GAA (③)
DNA CTT① (②)
GAA GTA
9.人類血紅蛋白由574個(gè)氨基酸按一定順序、一定結(jié)
構(gòu)組成特定的蛋白質(zhì)，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥病人的血紅
蛋白中有573個(gè)氨基酸與正常人一樣，只有第四條肽鏈
上的第六個(gè)氨基酸谷氨酸被纈氨酸所代替，從而改變了血
紅蛋白的結(jié)構(gòu)和特征——缺氧時(shí)紅細(xì)胞由圓餅狀變?yōu)殓?div style="height:15px;">
刀狀。試分析右圖并回答：
（1）圖中的①代表___________，②的堿基組成是_______，
纈氨酸的密碼子是______________。
（2）DNA由正常變?yōu)楫惓Ｊ怯捎谠赺__________過程中，
可能由于各種原因發(fā)生差錯(cuò)，使________________發(fā)生局部改變，從而改變了____________。
（3）經(jīng)科學(xué)家研究，鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體隱性基因所致。設(shè)正常人的基因型為HH，則患者的基因型為_____，H基因的堿基組成中有_________，h基因的堿基組成中則是_____?；颊吆驼Ｈ嘶榕渖藗€(gè)正常后代，其基因型是___________。
（4）通過以上圖解和分析，充分說明了DNA分子上___________就會(huì)導(dǎo)致生物的________改變。
（5）目前對(duì)人類遺傳病還沒有有效的治療手段，人們寄希望于21世紀(jì)生物技術(shù)的突破來解決，你認(rèn)為要治療人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥主要依賴下面哪項(xiàng)生物工程？（ ）
A．基因工程 B．細(xì)胞工程 C．發(fā)酵工程 D．酶工程
拓展視野
1.基因重組與基因突變的區(qū)別：
基因重組是在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。只能產(chǎn)生新的基因型，不能產(chǎn)生新的基因。而基因突變產(chǎn)生的是新基因?；蛲蛔儗?dǎo)致原來的基因變?yōu)樗牡任换??；蛲蛔內(nèi)绻l(fā)生在性細(xì)胞，突變基因就會(huì)通過受精作用而傳給下一代，如果發(fā)生在體細(xì)胞中，則只影響當(dāng)代，不向下一代傳遞。
基因突變是生物變異的根本來源和生物進(jìn)化的重要因素。
2.人工誘變育種在育種上的應(yīng)用
基因突變能產(chǎn)生新的基因，從而提供可供選擇的新的性狀。利用基因突變育種是改造生物的重要途徑。
（1）誘變育種是改造生物性狀變異的重要途徑。目前常用的有：一用各種射線照射動(dòng)植物或微生物，使生物發(fā)生基因突變。二運(yùn)用秋水仙素、硫酸二乙酯等化學(xué)藥劑處理生物，也誘發(fā)基因突變，得到生物變異類型，這種稱化學(xué)誘變。
（2）誘發(fā)基因突變是創(chuàng)造動(dòng)植物新品種和微生物新類型的重要方法。
誘變育種的優(yōu)點(diǎn)：提高變異頻率，后代變異穩(wěn)定且快，能夠加速育種過程。缺點(diǎn)是：產(chǎn)生的有害個(gè)體較多，需大量處理原始實(shí)驗(yàn)材料。
5.1學(xué)案答案
一、替換、缺失、增添，基因突變 二、原因：1.射線等 2.重金屬元素等； 3.病毒
特點(diǎn)：1.自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低 意義：新基因產(chǎn)生的途徑；根本來源；原始材料 三、1.有性生殖；基因；自由組合 3.生物變異；進(jìn)化
習(xí)題鞏固 1.D 2.A 3.C 4.A 5.B 6.B 7.基因突變；外界條件劇烈變化；細(xì)胞分裂過程中DNA分子復(fù)制；基因 8.宇宙射線；基因；誘變育種；提高突變頻率，加快育種進(jìn)程 9.（1）基因突變；CAT GUA；（2）復(fù)制；堿基的排列順序；遺傳信息 （3）hh；CTT CAT Hh (4)一個(gè)堿基對(duì)的替換；性狀 （5）A
5.1學(xué)案答案
一、替換、缺失、增添，基因突變 二、原因：1.射線等 2.重金屬元素等； 3.病毒
特點(diǎn)：1.自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低 意義：新基因產(chǎn)生的途徑；根本來源；原始材料 三、1.有性生殖；基因；自由組合 3.生物變異；進(jìn)化
習(xí)題鞏固 1.D 2.A 3.C 4.A 5.B 6.B 7.基因突變；外界條件劇烈變化；細(xì)胞分裂過程中DNA分子復(fù)制；基因 8.宇宙射線；基因；誘變育種；提高突變頻率，加快育種進(jìn)程 9.（1）基因突變；CAT GUA；（2）復(fù)制；堿基的排列順序；遺傳信息 （3）hh；CTT CAT Hh (4)一個(gè)堿基對(duì)的替換；性狀 （5）A
5.1學(xué)案答案
一、替換、缺失、增添，基因突變 二、原因：1.射線等 2.重金屬元素等； 3.病毒
特點(diǎn)：1.自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低 意義：新基因產(chǎn)生的途徑；根本來源；原始材料 三、1.有性生殖；基因；自由組合 3.生物變異；進(jìn)化
習(xí)題鞏固 1.D 2.A 3.C 4.A 5.B 6.B 7.基因突變；外界條件劇烈變化；細(xì)胞分裂過程中DNA分子復(fù)制；基因 8.宇宙射線；基因；誘變育種；提高突變頻率，加快育種進(jìn)程 9.（1）基因突變；CAT GUA；（2）復(fù)制；堿基的排列順序；遺傳信息 （3）hh；CTT CAT Hh (4)一個(gè)堿基對(duì)的替換；性狀 （5）A
5.1學(xué)案答案
一、替換、缺失、增添，基因突變 二、原因：1.射線等 2.重金屬元素等； 3.病毒
特點(diǎn)：1.自發(fā)產(chǎn)生、普遍存在；隨機(jī)的、不定向的；頻率低 意義：新基因產(chǎn)生的途徑；根本來源；原始材料 三、1.有性生殖；基因；自由組合 3.生物變異；進(jìn)化
習(xí)題鞏固 1.D 2.A 3.C 4.A 5.B 6.B 7.基因突變；外界條件劇烈變化；細(xì)胞分裂過程中DNA分子復(fù)制；基因 8.宇宙射線；基因；誘變育種；提高突變頻率，加快育種進(jìn)程 9.（1）基因突變；CAT GUA；（2）復(fù)制；堿基的排列順序；遺傳信息 （3）hh；CTT CAT Hh (4)一個(gè)堿基對(duì)的替換；性狀 （5）A
