《基因突变和基因重组》教案3

第四节基因突变和基因重组

(教师用书独具)

●课标要求

1．掌握基因突变和基因重组概念和类型并能通过细胞分裂图识别判断两种基因重组的类型。

2．通过实例能分析出不同类型的基因突变对肽链及生物性状的影响。

3．结合实例能归纳总结出基因突变的特征。

4．说明基因突变和基因重组的重要意义。

●课标解读

1．说明基因突变的特征和原因。

2．总结基因重组及其意义。

3．简述基因工程的基本原理及应用。

●教学地位

本课时所学内容是可遗传变异的两种重要来源，其关键是基因突变，理解它关键就是要通过分析镰刀型细胞贫血症得出基因突变的实质。由于它还与遗传病有紧密的联系，所以在本学科有作为基础的地位，并有承上启下的作用。高考中，对基因突变的类型、特点及对性状的影响的考查尤为突出，还常考查基因突变和基因重组在育种生产实践中的应用，如人工诱变的方法过程、杂交育种的原理和方法等。

●教法指导

1．让学生利用类比推理基因突变的类型和结果。理解基因突变的类型，可以用英文句子中一个字母的改变，导致句子意思不变、变化不大、完全变化三种情况，通过联想和类比的方法，结合不同密码子对应相应的氨基酸的知识，了解基因突变对生物性状影响的三种情况。使学生明确基因突变不一定都导致生物性状的改变。

2．对于基因突变的具体原因，在教学过程中引导学生回忆癌症的相关问题并展示一些基因突变的实例，介绍癌症的形成是体细胞发生基因突变的结果，然后让学生列举生活中的事例，引导学生分析思考讨论得出基因突变的原因，归纳哪些因素会诱发基因突变，从而选择健康的生活方式养成健康的生活习惯。

3．比较并区别基因突变、基因重组和染色体变异。

(教师用书独具)

●新课导入建议

1．播放一段关于镰刀型贫血症的视频，同时展示正常红细胞和病变的红细胞的形态及血红蛋白的结构异常的图片，引出根本原因“基因突变”，由袁隆平的高产杂交水稻引出“基因重组”。

2．“你见过这样的老鼠吗？”，“你见过这样的青蛙吗？”。 图片展示：切尔诺贝利核电站周围的老鼠和青蛙，“是什么原因导致了生物变异呢？”由于核辐射导致了基因突变，到底什么是基因突变呢？今天这节课我们一起来学习基因突变。

3．课件展示同一只母兔生的一窝不同毛色的兔子，白化病患儿，玉米中的白化苗，神奇的太空椒与普通辣椒的比较，试问这些均属于哪几种可遗传的变异呢？它们有什么不同吗？引出课题。

●教学流程设计

课前自主导学：(1)阅读教材P76－78，填充“【课前自主导学】知识1－知识3，完成思考交流1、2”。(2)阅读教材P79－80填充“【课前自主导学】知识4，完成思考交流3”。(3)阅读教材P80－81，填充“【课前自主导学】知识5”。⇒步骤1：课程导入：使用【新课导入建议】中的三种形式之一导入基因突变及重组，引出课题。⇒步骤2：评价自学效果；提问学生基因突变和基因重组的概念，学生抢答【正误判断】，并校正。⇒步骤3：课件展示镰刀型贫血症的发病机理，总结“基因突变”的概念，思考三种情况的碱基对的变化对蛋白质的影响情况如何，然后通过【探究1】总结，学生分析解答【例1】

⇓

步骤7：结合【探究3】总结DNA重组技术的工具、过程，学生分析解答【例3】。⇐步骤6：引导学生回忆减数分裂的第一次分裂染色体行为特征“联会、非同源染色体的随机结合”，继而与基因重组的类型相联系。课件展示基因重组的两个类型，结合【探究2】对染色体交叉互换与易位比较，分析解答【例2】。⇐步骤5：以小组抢答互动得分方式自测【当堂双基达标】的1、2、6题。⇐步骤4：课件展示基因突变对生物性状的影响，对后代的影响，思考基因突变的结果。结合【探究1】进行总结。

⇓

步骤8: 默诵【结论语句】，完成教材P82【评价指南】，尝试构建最佳知识网络，课下完成【当堂双基达标】3、4、5、6题。 课

标 解 读 重 点 难 点

1.说明基因突变的特征和原因。

2．总结基因重组及其意义。

3．简述基因工程的基本原理及应用。 1.基因突变的原因和特点。(重难点)

2．基因重组的类型。(重点)

基因突变的实例及含义

1.实例

2．含义

DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等。

基因突变的原因、特征及结果

1.诱导因素错误!

2．特点

(1)频率低：自发突变频率很低。

(2)方向不确定：一个基因可以向不同方向发生变异，从而产生一个以上的等位基因。

(3)随机性：可发生在生物个体发育的任何时期，以及细胞内不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上。

(4)普遍性：在整个生物界是普遍存在的。

3．结果

基因通过突变成为它的等位基因。

1．没有诱导因素，也会发生基因突变吗？

【提示】 会。

基因突变的意义

1.生物变异的根本来源，增加了基因存在方式的多样性，为生物进化提供了原始材料。

2．揭示了生物性状遗传变异的规律，从而成为进行动植物遗传改良的基础。

2．基因突变一定会引起生物性状的改变吗？试分析原因。

【提示】 不一定。(1)由于一种氨基酸可以由一个或多个密码子决定，基因结构改变并不一定会导致蛋白质的改变。(2)若为隐性突变，如AA中其中一个A―→a，此时性状也不会改变。

基因重组

1.含义

生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。

2．原因

(1)减数分裂时，非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。

(2)四分体时期，同源染色体(非姐妹染色单体)之间遗传物质的交换。

3．结果

可能产生与亲代基因型不同的个体，从而可能出现新的性状。

4．意义

基因重组能够产生与亲代不同的基因组合的子代，既是生物进化的源泉，也是形成生物多样性的重要原因之一。

3．受精过程中，雌雄配子的随机结合属于基因重组吗？

【提示】 不属于，生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，是发生在产生配子的过程中。精子与卵细胞结合过程中没有基因的重组。

重组DNA技术

1.含义

将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术。

2．操作工具

包括限制性内切酶、DNA连接酶、载体三种。

3．操作的一般步骤

4．应用

(1)生产特殊蛋白质，如胰岛素，乙肝疫苗等。

(2)动植物的遗传改良，如转基因抗虫棉。

(3)人类基因治疗。

1．基因突变可产生新基因，基因重组只是产生新基因型。(√)

2．基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变就是基因突变。(√)

3．人工诱变所引起的基因突变多数是有利的。(×)

【提示】 基因突变多数是不利的。

4．基因重组发生在受精作用的过程中。(×)

【提示】 基因重组发生在减数分裂过程中。

5．在减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期都可以发生基因重组。(√)

基因突变及对后代性状的影响

【问题导思】

①基因突变后对蛋白质的结构有何影响？

②基因突变后对性状和后代有何影响？

1．基因突变的概念图解如下：

2．基因突变与基因表达的联系：

碱基对 影响范围 对氨基酸的影响 替换 小 只改变1个氨基酸或不改变

增添 大 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列

缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列

3.基因突变的结果：

基因突变引起基因“质”的改变，产生了原基因的等位基因，改变了基因的表现形式，如由A→a(隐性突变)或a→A (显性突变)，但并未改变染色体上基因的数量和位置。

4．基因突变对性状的影响：

(1)基因突变影响后代性状。

原因：突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质结构和功能改变，影响生物性状。例如镰刀型细胞贫血症。

(2)基因突变不影响后代性状。

原因：①若基因突变发生后，引起了信使RNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若该改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。②若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。

5．基因突变对后代的影响：

(1)基因突变发生在有丝分裂过程中，可以通过无性生殖传递给子代。由于多数生物进行有性生殖，一般不传递给下一代，所以体细胞突变，对后代影响小。

(2)基因突变发生在减数分裂过程中 ，可以通过配子传递给后代，对于有性生殖的生物来说对后代影响大。

1．基因中碱基对数目改变属于基因突变。

2．染色体上基因数目的改变属于染色体结构变异。

(2013·徐州高一检测)自然界中，一种生物某一基因及其三种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三种突变基因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

【审题导析】 (1)基因中碱基对的替换结果引起构成蛋白质的氨基酸改变一个或不改变。

(2)基因中碱基对的增添、缺失则一定引起蛋白质氨基酸序列的依次改变。

【精讲精析】 基因突变是由于DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变而引起基因分子结构的改变。突变的基因通过转录还引起信使RNA上密码子改变，密码子在信使RNA上既不间断也不重叠，所以DNA碱基对增添，信使RNA上密码子种类、数目和序列改变，可能引起氨基酸种类和数目改变。DNA碱基对改变，只能引起信使RNA上密码子种类改变，不改变密码子的数目，结果可能引起氨基酸种类变化，也可能不引起氨基酸种类变化(因为一种氨基酸有多个密码子)。突变基因1是基因中某个碱基对改变，但没有引起信使RNA上密码子编码的氨基酸种类发生变化，这是由于一种氨基酸有多个密码子。突变基因2是基因中某个碱基对改变，使信使RNA上苯丙氨酸的密码子变成了亮氨酸的密码子。突变基因3是基因中增添了某个碱基对，使信使RNA上从苯丙氨酸以后的密码子种类都发生了改变。

【答案】 A

基因重组

【问题导思】

①基因重组有哪些类型？

②染色体的交叉互换与染色体的易位有什么不同？

1．基因重组的三种类型

重组

的类

型 同源染色体上非等位基因的重组 非同源染色体上非等位基因间的重组 人为导致的基因重组(DNA重组)

发生

时间 减数第一次分裂四分体时期 减数第一次分裂后期 体外目的基因与运载体重组和导入细胞内与细胞内基因重组

发生

机制 同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组