2016-2017高中生物中图版必修2学案：3.2.3 基因与性状含解析

第四节 转基因生物和转基因食品第五节 人类基因组计划 目标导航 1.结合教材图文，掌握基因工程的基本原理和基本步骤。

2.结合具体实例，说出基因工程的应用及其安全性。

3.阅读教材，简述基因组的概念和人类基因组计划。

一、重组DNA 技术(转基因技术)1.概念重组DNA 技术又称为转基因技术，是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。

2.操作步骤(1)获取目的基因⎩⎨⎧ ①目的基因：人们所需的特定基因②获取方法⎩⎪⎨⎪⎧ 利用限制性内切酶从供体细胞切割利用mRNA 逆转录等人工合成(2)体外重组DNA 分子 ⎩⎪⎨⎪⎧ ①常用载体：有细菌的质粒或病毒DNA ②过程：将外源DNA 插入载体，使两种DNA 分子连接起来(3)重组DNA 分子导入受体细胞⎩⎪⎨⎪⎧ ①方法：显微注射等方法②受体细胞：如受精卵 (4)筛选与鉴定：在全部的受体细胞中，真正导入目的基因的受体细胞是很少的，因此必须通过一定的手段筛选和鉴定出能够表达所需遗传性状或所需产物的受体细胞。

3.意义重组DNA 技术人为实现了种间遗传物质的转移，目的基因随细胞的分裂而增殖，并在体内得以表达，还能将获得的新性状稳定地遗传给后代。

二、转基因生物和转基因食品1.转基因生物(1)概念：由于目的基因的导入，引起原有遗传物质组成改变的生物称为转基因生物。

(2)类型：转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。

(3)应用：转基因生物在农业、工业、医药等领域都有很广泛的应用。

例如，转基因生物可以有效地提高农作物的产量，为人们提供质量更高、营养成分搭配更合理的膳食等。

(4)安全性：转基因生物可能对生物多样性、生态环境和人类健康构成威胁。

2.转基因食品(1)概念：用转基因生物生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂等，都可以称为转基因食品。

(2)优点：可以提高食品营养价值、改善食品风味、去除食品不良特性、延长食品贮存期限等。

第二章基因对性状的控制第一节认识基因f------------------- 学习目标导航-----------------------1 •概述基因的概念及其发展。

2•举例说明基因的现代含义。

3•列举脱氧核糖核苷酸、基因、DNA和染色体之间的关系。

(重点)------- O自主认知0 ----------1•“基因”的提出(1)1865年，孟德尔首次提出“遗传因子”，并认识到它具有两个基本属性：①世代相传。

②决定遗传表达。

(2)1909年，丹麦遗传学家约翰逊首次提出并使用“基因空个名词。

其含义与“遗传因子”完全一致。

2.染色体外基因：真核生物的线粒体基因和叶绿体基因，原核生物的拟核和质粒。

3.基因概念的发展(1)摩尔根：发表《基因论》，提出一条染色体上含有许多基因，基因以线性形式排列在染色体上的特定位置上。

(2)比德尔和泰特姆：通过实验提出“一基因一酶说”为进一步认识基因的功能奠定了基础。

后来又有人提出“一个基因一个肽链”的学说。

(3)艾弗里：最终证实了基因的本质是 DNA。

(4)沃森和克里克：1953年提出DNA双螺旋结构模型为进一步探明基因结构和功能奠定了基础。

人们对基因认识发展到了分子水平，基因是DNA分子上的一段核苷酸序列，是遗传的功能单位，可编码一段肽链或者编码一段RNA。

(5)雅各布和莫诺：1961年证明基因在结构或功能上是可分的，在功能上可分为：①负责编码某种蛋白质的：结构基因；②负责调节其他基因的功能：调节基因；③起调控作用：启动基因、操纵基因。

------- O核心突破O ----------［合作探讨］探讨1:生物体的DNA数目与基因数目是否相同？提示：不相同，DNA数目远少于基因数目。

探讨2:请你猜测，烟草花叶病毒有基因吗？若有，应位于何种分子上？提示：有。

位于RNA分子上。

探讨3:某男患者患有某种肌肉萎缩病，该病致病基因位于线粒体DNA分子上，请推测该患者的致病基因源自父亲，还是母亲？为什么？提示：源自母亲。

第三节基因与性状●课标要求1．概述基因突变的特征和原因。

2．概述基因重组及其意义。

3．概述基因与性状的关系。

●课标解读1．举例说明基因与性状的关系。

2．举例说出基因重组的含义，明确其来源和意义。

3．阐明基因突变的含义，明确其类型、特点及诱发因素。

4．写出人类镰刀型细胞贫血症的发病机理。

●教学地位本课时所学内容是基因、蛋白质与性状的关系及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知道基因突变的实质。

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．对于基因、蛋白质与性状的关系，除了实例展示外，可运用恰当的比喻进行描述，引发学生思考其中的含义即基因主要存在于细胞核的染色体上(细胞核基因)，而合成蛋白质是在细胞质里进行的(基因可比喻为导演，蛋白质可比喻为演员)。

●新课导入建议“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与性状一节内容。

第二节 基因的表达1．描述遗传信息的转录和翻译过程。

(重难点) 2．理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。

(重点) 3．说明中心法则的含义。

1．基因的表达基因表达是指基因通过转录和翻译而产生蛋白质，或转录后直接产生RNA 的过程。

2．转录在细胞核中，DNA 分子首先解开双链，以其中的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA 的过程称为转录。

3．场所：主要在细胞核中进行。

其意义是使DNA 中遗传信息传递到RNA 中。

4．RNA 的结构和种类 (1)RNA 与DNA 结构的比较(2)种类⎩⎪⎨⎪⎧信使mRNA 转运tRNA 核糖体rRNA5．转录的过程[合作探讨]探讨1：现有一核酸片段，欲确定是DNA 还是RNA ，你能从哪些方面进行判断？ 提示：(1)根据五碳糖不同；(2)根据含氮碱基不同。

探讨2：下图是一小段DNA 片段，①链是模板链，请写出其转录生成的RNA 的碱基序列，并分析RNA 的碱基序列与DNA 两条链碱基序列的关系。

提示：(1)(2)生成的RNA 的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同(除T 和U 外)。

探讨3：转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA 吗？提示：含有DNA 的部分(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录，产物有mRNA 、tRNA 、rRNA 等。

探讨4：转录和复制都遵循碱基互补配对原则，碱基配对方式有何不同？ 提示：复制时A —T 配对，转录时A —U 配对。

[思维升华] 1．三种RNA 的比较(2)病毒中RNA 的功能：是遗传物质，携带遗传信息，含有控制病毒蛋白质合成及性状表达的全套的基因，对宿主细胞具有感染能力。

2．转录的过程(1)第1步(解旋)：DNA 的双螺旋结构打开，双链的碱基得以暴露。

(2)第2步(配对)：以解开的DNA 的一条链作为模板，按照碱基互补配对原则，将对应的核糖核苷酸与模板链上的碱基配对，两者以氢键连接。

(3)第3步(连接)：在RNA 聚合酶的作用下，将新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的RNA 分子上。

第二节基因的表达目标导航 1.结合教材图文，掌握转录、翻译的过程和特点。

2.结合教材图文，简述中心法则。

一、转录1.探究遗传信息的传递途径(1)实验1：①将A组变形虫培养在同位素标记过的尿嘧啶核苷酸培养液中。

首先在细胞核中发现有标记的RNA分子，这说明RNA的合成场所在细胞核。

②A组与B组的变形虫的细胞核进行交换说明，RNA是在细胞核内合成后，又转移到了细胞质的。

(2)实验2说明RNA与蛋白质合成直接相关。

(3)由实验1和实验2可得出，遗传信息的传递途径是由DNA→RNA→蛋白质。

场所由细胞核→细胞质。

2.转录(1)转录：DNA →mRNA①场所：细胞核；②模板：DNA的一条链；③原料：4种核糖核苷酸；④原则：碱基互补配对原则，但U取代T与A配对；⑤产物：RNA。

(2)过程解旋→配对→脱离→DNA恢复双链→转录产物加工成mRNA。

(3)RNA的种类及作用①信使RNA(mRNA)：蛋白质合成的模板。

②转运RNA(tRNA)：运载氨基酸。

③核糖体RNA(rRNA)：核糖体的组成成分。

二、翻译1.密码子(1)概念：在mRNA上决定一个特定氨基酸的三个相邻的碱基。

(2)种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种。

2.tRNA(1)结构特点：形状像三叶草，一端有携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基可与密码子互补配对，称为反密码子。

(2)种类：61种。

3.翻译(1)概念：以信使RNA 为模板，以转运RNA 为运载工具，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。

(2)场所：细胞质。

(3)过程：①mRNA 与核糖体结合。

②tRNA 与mRNA 上密码子互补配对后，将氨基酸置于特定位置。

③核糖体不断移动，氨基酸就连续接上去，直到终止密码子为止，形成的多肽链与核糖体分离。

④肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质分子。

判断正误：(1)DNA 和RNA 中都含有脱氧核糖。

( )(2)DNA 和RNA 共有的碱基是A 、G 、C ，RNA 特有的碱基是U ，DNA 特有的碱基是T 。

第三节基因与性状知识梳理1.基因与性状的关系（1）基因通过控制蛋白质的分子结构来控制性状；通过控制酶的合成控制代谢过程，从而影响生物性状。

（2）减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因之间进行自由组合，或者在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交叉互换，导致基因的重新组合，这种现象叫做基因重组。

2.基因突变（1）基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变，就叫基因突变。

（2）在自然状态下，DNA复制时，碱基对的替换、插入或缺失会引起基因突变；外界的物理因素、化学因素和生物因素也可引起基因突变，这些统称为自然突变。

（3）基因突变的特点：普遍性、低频性、可逆性、多方向性和随机性。

（4）育种学家常应用自然突变的原理，用物理因素或化学因素诱发基因突变，称为人工诱变。

人工诱变可以提高突变率，增加变异来源，从而利于选育出生产上需要的优良品种。

（5）基因突变是分子水平上的变化，是染色体的某一位点上基因改变。

基因突变的结果使一个基因变成了它的等位基因，可能引起性状的改变。

（6）基因是决定生物性状的根本原因，性状是基因的外在表现。

基因突变、基因重组和染色体变异都可以改变生物性状，是可遗传的变异。

知识导学1.基因与性状的关系：基因型是表现型的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。

2.基因突变（1）发生的过程及时间在细胞分裂间期（有丝分裂间期或减数第一次分裂间期）的DNA分子的复制过程中。

（2）基因突变与生物生殖的对应关系无性生殖中有丝分裂过程能发生基因突变；有性生殖中减数分裂过程能发生基因突变，因而在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。

（3）发生基因突变的细胞体细胞可以发生基因突变，这种突变不会导致下一代个体产生变异。

有性生殖细胞也可以发生基因突变，这种突变可经受精作用直接传递给后代。

疑难突破总结各种变异与育种的特点剖析：育种的基本思路是通过各种方式改变生物的遗传物质，产生各种各样的变异类型，从中选育符合人类要求的变异，然后定向培育为新品种。

高中生物第三单元第二章第三节基因与性状学案（含解析）中图版必修21．举例说明基因与性状的关系。

2．举例说明基因突变的特征和原因。

3．举例说出基因重组及其意义。

一、基因与性状的关系1．基因控制生物的性状（1）通过控制蛋白质的分子结构来控制性状，如镰刀型细胞贫血症。

（2）通过控制酶的合成控制代谢过程，从而影响生物性状。

2．基因重组（1）原因。

①减数第一次分裂后期，同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

②减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交叉互换，导致基因重新组合。

（2）结果：后代产生新的基因型，使后代出现多种新的性状组合。

思考：基因重组的本质或特点是什么？提示：基因重组是原有不同基因的重新组合，不产生新基因，所以也不会产生新性状；只产生新基因型，使原有性状重新组合。

3．影响性状的因素表现型相同，基因型不一定相同；基因型相同，表现型也不一定相同。

生物的性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响。

有些性状是基因和环境共同作用的结果。

二、基因突变1．概念基因突变指基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变。

2．原因（1）自然状态下，DNA复制时，碱基对的替换、插入或缺失会引起基因突变。

（2）外界因素：①物理因素：射线、电离辐射等。

②化学因素：亚硝酸、碱基类似物等。

③生物因素：病毒、某些细菌等。

思考：基因突变的本质是什么？提示：基因突变是遗传物质在分子水平上的变化，是构成基因的脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序发生了改变。

基因突变产生新基因和新基因型，不改变基因数量。

3．特点（1）普遍性：基因突变在生物界是普遍存在的。

无论原核生物和真核生物，都可能发生基因突变。

（2）低频性：自然状态下，基因突变频率很低。

（3）可逆性：基因突变是可逆的，既可以由A突变为a，也可以由a突变为A。

（4）多方向性：基因突变是不定向的，一个基因可以向多个方向突变，产生一个以上的等位基因，如基因A可突变为a（或a1或a2……）。