統編人教高中生物必修第二冊《第1節 基因突變和基因重組》教案

基因突變和基因重組

【教學目標】https://www.shimengyuan.com/nianji/2450.html

1．舉例說明基因突變的特點和原因

2．舉例說明基因重組的概念

3．說出基因突變和基因重組的意義

【教學重難點】

1．教學重點：

（1）基因突變的概念及特點

（2）基因突變的原因

2．教學難點：基因突變的特點

【教學方法】

講授與學生討論相結合、問題引導法、歸納

【課時安排】

2課時

【教學過程】

引導學生閱讀教材「問題探討」，然後學生分小組討論。

三位同學在抄寫英語句子「THE CAT SAT ON THE MAT．」（貓坐在草蓆上）時，分別抄成了下圖中的句子。

請將抄寫的句子與原句進行比較，看看意思發生了哪些變化？

1．THE KAT SAT ON THE MAT．阿拉伯茶坐在草蓆上。

2．THE HAT SAT ON THE MAT．帽子坐在草蓆上。

3．THE CAT ON THE MAT．貓在草蓆上。

我們發現錯誤類型為一個字母種類的改變和一個單詞的丟失，經翻譯可能導致句子的意思不變，變化不大和完全改變三種情況。

如果DNA分子複製時發生類似錯誤勢必會導致DNA的脫氧核苷酸排列順序發生改變，將改變DNA遺傳信息。但由於密碼的簡併性，DNA編碼的胺基酸不一定改變，所以這些變化不一定會對生物體產生影響。https://www.renjiaoshe.com/jiaocai/2046.html

（一）基因突變的實例

介紹基因突變的實例——鐮刀型細胞貧血症

積極思維：正常血紅蛋白究竟出了什麼問題？

1．從圖中我們看到正常紅細胞是什麼形狀，有什麼功能？

圓餅形狀。運輸氧氣功能

2．鐮刀型細胞貧血症的紅細胞呈鐮刀狀，對功能的完成有沒有影響？

有，運輸氧氣能力降低，易破裂溶血造成貧血，嚴重時會導致死亡

那麼又是什麼原因使正常的紅細胞變成鐮刀型紅細胞？分子生物學研究表明是基因突變的結果。讓我們來看看鐮刀型細胞貧血症病因的圖解。

直接原因：正常血紅蛋白第6位上的穀氨酸被纈氨酸取代。

病因：鐮刀型細胞貧血症是由__DNA分子中鹼基對替換__引起的一種遺傳病。

基因突變可否遺傳？如何遺傳？

可以遺傳。突變後的DNA分子複製，通過減數分裂形成帶有突變基因的生殖細胞，並將突變基因傳給下一代。

1．基因突變的概念：

由於DNA分子中發生鹼基對的替換、增添和缺失，而引起的基因鹼基序列的改變。

2．基因突變的主要時期：細胞分裂間期

（1）有絲分裂間期（體細胞）：但一般不能傳給後代

（2）減數第一次分裂間期（生殖細胞）：可以通過受精作用直接傳給後代

3．細胞癌變

人和動物細胞中的DNA上本來就存在與癌變相關的基因：原癌基因和抑癌基因。一般來說，原癌基因表達的蛋白質是細胞正常的生長和增殖所必需的，這類基因一旦突變或過量表達而導致相應蛋白質活性過強，就可能引起細胞癌變。相反，抑癌基因表達的蛋白質能抑制細胞的生長和增殖，或者促進細胞凋亡，這類基因一旦突變而導致相應蛋白質活性減弱或失去活性，也可能引起細胞癌變。

精典例題

1．在一個DNA分子中如果插入了一個鹼基對，則（D）

A．不能轉錄

B．不能翻譯

C．在轉錄時造成插入點以前的遺傳密碼改變

D．在轉錄時造成插入點以後的遺傳密碼改變

2．若某基因原為303對鹼基，現經過突變，成為300個鹼基對，它合成的蛋白質分子與原來基因合成的蛋白質分子相比較，差異可能為（D）

A．只相差一個胺基酸，其他順序不變

B．長度相差一個胺基酸外，其他順序也有改變

C．長度不變，但順序改變

D．A、B都有可能

3．人類能遺傳給後代的基因突變常發生在（C）

A．減數第一次分裂

B．四分體時期

C．減數第一次分裂的間期

D．有絲分裂間期

自主學習：

究竟是什麼因素導致基因突變呢？

閱讀書本P83部分，尋找誘發基因突變的原因。

（二）基因突變的原因：

（1）外部因素（誘發突變）：

A．物理因素：X射線、雷射等

B．化學因素：亞硝酸和鹼基類似物等

C．生物因素：病毒和某些細菌等

討論：

能不能列舉一些實例來說明這些因素確實會導致基因突變？

案例一：

在第二次世界大戰臨近結束的1945年8月，美國先後向日本廣島和長崎投下了兩顆原子彈，造成約10．6萬人死亡，約13萬人受傷。

在戰後的20多年裡，廣島和長崎先後出生了數以百計死胎和智障、肢體畸型的新生兒。

案例二：

北京市民李發君的妻子朱繼榮2002年8月初買了一輛新車作為上下班的交通工具，9月底就發現身上有大量出血點。10月經正規醫院診斷為重症再生障礙性貧血（白血病），治療5個月後宣告治療無效病逝。

由於苯中毒可導致重症再生障礙性貧血，朱也是繼買車後才出現病症，於是李在中國室內裝飾協會下屬室內環境監測中心進行車內空氣檢測，確認車內苯超標後，認為罪魁禍首就是這輛新車。

如果沒有這些因素，基因突變會不會發生？

但是，再沒有這些外來因素的影響時，基因突變也會由於DNA分子複製偶爾發生錯誤，DNA的鹼基組成發生改變等原因自發產生。

（2）內部因素（自發突變）：

A．複製偶發錯誤

B．鹼基組成改變

為什麼在強烈的日光下要塗抹防曬霜，做X射線透視的醫務人員要穿防護服？

因為紫外線和X射線易誘發基因突變，使人患癌症。

有關基因突變的敘述，正確的是（C）

A．不同基因突變的頻率是相同的

B．基因突變一定會引起生物性狀的改變

C．一個基因可以向多個方向突變

（三）基因突變的特點（閱讀課本P83）

資料一：

看圖——白眼果蠅、白化苗，高產青黴菌株，果蠅長翅、殘翅，人正常色覺、色盲，正常人、白化病

這些圖片，有植物、動物、還有人的例子，你們認為突變有什麼特點？

植物、動物和人都可能發生基因突變。

（1）基因突變具有普遍性

資料二：

任何時期、任何細胞、DNA的任何部位

（2）基因突變具有隨機性

資料三：

一個基因可以向不同的方向發生突變，產生一個以上的等位基因。

（3）基因突變是不定向的

資料四：

（4）基因突變的頻率很低

雖然基因突變的頻率很低，但是當一個種群內由許多個體時，就有可能產生各種各樣的隨機突變，足以提供豐富的可遺傳變異。

資料五：基因突變對生物體究竟好不好？

有害的基因突變：畸形的雛鴨、人類的並指、唇裂

（5）大多數突變是有害的

為什麼？

因為任何一種生物都是長期進化過程的產物，它們與環境已經取得高度協調。如果發生基因突變就可能破壞這種協調關係。因此基因突變對於生物往往有害，但也有少數有利的。

5．基因突變的結果：產生新的等位基因

（四）基因突變的意義

有關基因突變的敘述，正確的是（C）

A．不同基因突變的頻率是相同的

B．基因突變一定會引起生物性狀的改變

C．一個基因可以向多個方向突變

為何基因突變對生物體而言，多數為有害突變？

打破生物對環境的適應性

這樣的話基因突變對生物豈不是沒有意義？

產生新基因→引發生物變異→為進化提供原始材料

（五）基因重組

「一母生九子，連母十個樣」這種個體的差異，主要是什麼原因產生的？

其實生物變異不只是由基因突變引起的，基因重組也會造成生物變異。那麼基因重組造成的生物變異又是在什麼情況下發生的呢？有什麼特點？接下來我們就來學習基因重組。

1．概念：

在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。

2．類型：

（1）基因的自由組合：非同源染色體上的非等位基因的自由組合

（2）交叉互換（四分體時期）：同源染色體上的非姐妹染色體之間發生局部互換

（3）重組DNA技術：通俗的說，就是按照人們的意願，把一種生物的某種基因提取出來，在生物體外重組，然後放到另一種生物的細胞裡，定向地改造生物的性狀。

3．結果：不產生新基因，可形成新的基因型

4．意義：通過有性生殖實現基因重組為生物變異提供了極其豐富的來源，是生物多樣性的重要原因之一。

基因突變和基因重組引起的變異有什麼區別？

1．基因突變：

基因__內部結構__改變，它_能_（能或否）產生新的基因

主要時期：__細胞分裂間期（DNA複製時）__

特點：①普遍性、②隨機性、③_突變率低_、④多數有害、⑤不定向性。

2．基因重組：

控制不同性狀的_基因重新組合_，_不產生_新基因，可形成新的_基因型_。

發生時期：__有性生殖過程中__

特點：_非常豐富_

練一練：

1．判斷下列表述是否正確

（1）基因突變是廣泛存在的，並且對生物自身大多是有害的（對）

（2）基因突變一定能夠改變生物的表現型（錯）

（3）基因重組可以產生新的性狀（錯）

2．同無性生殖相比，有性生殖產生的後代具有更大的變異性，其根本原因是（B）

A．基因突變頻率更高

B．產生新的基因組合機會多

C．產生許多新的基因

D．更容易受環境影響而發生變異

3．下列關於基因重組的說法，不正確的是（A）

A．基因重組是生物變異的根本來源

B．基因重組能夠產生多種基因型

C．基因重組發生在有性生殖是過程中

D．非同源染色體上的非等位基因可以發生重組

小結：