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第四章生物的变异一、课标内容1．举例说出基因重组及其意义。
2．举例说明基因突变的特征和原因。
3．简述染色体结构变异和数目变异。
4．搜集生物变异在育种上应用的事例。
5．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
二、教学要求第一节生物变异的来源1．课时建议（共计6课时）（1）第一节《生物变异的来源》的教学重点：基因突变的特点与机理，染色体数目的变异。
教学难点：基因突变的机理，染色体组概念、单倍体、二倍体、多倍体的概念及其联系。
利用教材提供的实例――镰刀型细胞贫血症组织教学。
结合基因表达的知识，从基因水平的角度，理解基因结构改变中的替换、增添和缺失，及其所产生的相应变化结果；从性状水平的角度，理解不是所有的基因突变都会导致生物体性状改变的道理。
结合镰刀型细胞贫血症讨论分析得出基因突变的特点，理解基因突变的原因。
染色体组的概念较为复杂，如果直接讲述，很难理解其实质。
应从雌雄果蝇体细胞和生殖细胞的染色体的形态和数目分析入手，设置一系列的问题情境，联系以前所学的知识，帮助学生认识染色体组的概念。
单倍体、二倍体和多倍体的概念及其它们之间的关系是教学中的难点，可利用生物实例设置一些问题情境，让学生区分单倍体与一倍体，单倍体、二倍体和多倍体之间的区别和联系。
尽量用图解、事例的形式引导学生学习多倍体育种和单倍体育种，并尝试列表总结两种育种方法的原理、操作方法及优缺点。
（2）第二节《生物变异在生产上的应用》的教学重点是各种育种方法在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用；教学难点：各种育种方法的优点和局限性；如何正确认识转基因技术。
用学生熟悉的育种实例作为切入点，联系已学的自由组合定律，用遗传图解分析杂交育种的过程和结果。
通过对教材的实例进行分析，得出诱变育种的原理和优缺点。
利用教材的常规育种和单倍体育种比较图，分析得出单倍体育种能缩短年限的原因。
利用三倍体无籽西瓜为例分析三倍体不育的原因以及多倍体新品种的优良性状。
利用教材的“课外读：转基因食品的安全性”，正确认识转基因技术。
第一节生物变异的来源(Ⅰ)1．举例说明基因重组的来源和意义。
2．举例说明基因突变的特征和原因。
(重点)3．明确可遗传的变异与不遗传的变异的本质区别。
(重点)基因重组1．定义是指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。
2．类型(如图)如图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，均发生了基因重组。
(1)发生时间写出相应细胞所处的时间：[a]减数第一次分裂四分体时期，[b]减数第一次分裂的后期。
(2)类型[a]：同源染色体上非姐妹染色单体之间交换。
[b]：非同源染色体上的非等位基因之间自由组合。
3．意义导致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。
[合作探讨]探讨1：请判断下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析原因。
①高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。
②黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄圆、黄皱、绿圆和绿皱豌豆。
提示：①否。
杂合高茎豌豆自交后代中出现矮茎豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果。
②是。
杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄圆、黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。
探讨2：基因重组能产生新的基因吗？能产生新的性状吗？提示：基因重组不能产生新的基因，但可产生新的基因型。
故基因重组不能产生新的性状，但能产生新的性状组合。
探讨3：各种生物都可以发生基因重组吗？举例说明。
提示：不是。
进行有性生殖的生物可发生基因重组；病毒、原核生物均不进行有性生殖，故不发生基因重组。
[思维升华]基因重组图解分析1．下列关于基因重组的说法，不正确的是( )【导学号：35930032】A．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属于基因重组B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组D．一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖不能发生基因重组【解析】自然情况下，基因重组的发生有两种过程：一是在减数第一次分裂的前期即四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换；二是在减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，非同源染色体自由组合。
生物变异的来源---染色体畸变一、学习任务分析《生物变异的来源---染色体畸变》选自浙科版高中生物必修二中第四章第一节的内容。
课时为2课时，本节课为第二课时。
上节课学生已经学习了可遗传变异和不可遗传变异的区别，以及可遗传变异三大来源中的基因重组和基因突变，分别从概念，发生时间，发生条件，结果以及其意义进行学习，属于分子水平上的变异。
本节课的染色体畸变是可遗传变异来源的深入，属于细胞水平的变异。
也与后阶段生物变异在生产上的应用等一系列内容紧密相连，起着承上启下的作用。
本节课学生不仅要掌握染色体畸变的类型，区分结构变异和数目变异。
二、学习者特征分析所教的学生为上溪中学高二学生，为学选考结合班级。
选考学生学习水平较高，部分学考学生接受知识的速度较慢，学生学习水平具有一定的差异性。
总体学生对学习生物的积极性较高。
对于本节课而言，学生已经学习了有丝分裂（时间间隔较长）、可遗传变异的两大来源，以及染色体的基本结构，弄清楚了染色体、DNA、基因三者之间的联系。
对于染色体而言，学生并不陌生。
教师要注重引导学生如何将新知识建构在学生原有的知识体系中，对染色体的结构和数目变异进行具体的学习。
三、教学目标分析（1）生命观念a. 理解生活中一些遗传现象，猫叫综合征，２１三体综合征，特纳氏综合征等b．理解染色体遗传病(2) 理性思维a. 通过材料的铺垫，学会归纳总结染色体结构变异的类型；b. 通过讨论比较，知道碱基对缺失和染色体片段缺失，易位与交叉互换，染色体组型与染色体的区别；(3)科学探究：通过观察染色体组型图，分析一系列染色体遗传病的病因。
通过小组合作学习，突破染色体组的概念。
四、教学重难点教学重点：(1)染色体结构变异的四种类型的区分和比较。
(2)染色体数目变异类型。
教学难点：(1) 染色体组的概念五、教学过程设计（一）回顾旧知，导入新课【导入新课，回顾旧知】生物变异的来源知识框架的构建，引出染色体畸变。
【提问】首先我们先回顾有关染色体的三个小问题：问：染色体的化学组成：DNA 蛋白质和少量RNA，问：与DNA、基因之间的关系：一条未经复制的染色体上有一个DNA分子，一个DNA分子上含上千个基因，一个基因由上千个碱基对组成。
第一节生物变异的来源(Ⅰ)[学习目标] 1.概述生物变异的类型和特点。
2.阐明基因重组的原理与类型，概述其意义。
3.阐明基因突变的特征、类型及诱发基因突变的因素，理解基因突变的机理。
一、生物变异的概述和基因重组1.生物变异的类型(1)不遗传的变异①来源：环境条件改变引起，不涉及遗传物质的变化。
②特点：变异只限当代的表现型改变，属于不遗传变异。
③实例：花生处在水、肥充足的条件下果实大且多。
(2)可遗传的变异①来源：一是在强烈的物理、化学因素影响下发生的基因突变和染色体畸变；二是有性生殖过程中形成配子时，由于非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换而引起的基因重组。
②特点：变异性状可以遗传给后代。
(3)分类依据：遗传物质是否改变。
2.基因重组(1)基因重组的概念：具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合，导致后代产生不同于亲本类型的现象或过程。
(2)基因重组的类型(3)基因重组是通过有性生殖过程实现的，能够产生子代基因型和表现型(性状)的多样化，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。
归纳总结基因重组图解分析例1下列关于基因重组的说法，不正确的是( )A.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属于基因重组B.减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组C.减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组D.一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能答案 B解析基因重组是指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程，A正确；减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组，B错误；减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组，C正确；一般情况下，基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中，水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程中可发生基因重组，但根尖细胞只能进行有丝分裂，不会发生基因重组，D正确。
第一节生物变异的来源一、设计意图：生物变异是生活中非常普遍的现象，本堂课通过引导学生对镰刀形细胞贫血症病因的分析，了解基因突变的相关知识；并结合减数分裂中染色体行为变化的过程，分析个体能否遗传致病基因，掌握基因重组也是生物变异的来源之一。
从学生身边的例子导入新课，激发学生的学习欲望。
学生通过对镰刀型细胞贫血症病因的分析，引起学生对生物变异的内在机理的探索与求知。
同时，也使学生了解到生物变异的普遍性，以及如何规避因生物变异对自身带来的危害，养成健康的生活习惯、乐观的生活态度。
二、教学分析：（一）教材分析本节课是浙科版必修二《遗传与进化》第四章第一节内容。
本节内容与生物的进化、生物育种以及人类健康有极为紧密的关联。
变异是生活中非常普遍的现象，引导学生观察生活，从生活中体验生物学，做到从生活中学生物。
教材中对于基因突变的内容分析，准确、细致、到位，而关于基因重组导致生物变异的相关内容则显得相对较为简单。
学生对于细胞层面的减数分裂染色体的行为变化掌握相对较差，因此通过绘制减数分裂细胞图，切实体会到基因重组对遗传物质的改变。
（二）学情分析首先，学生身边由于变异而引发的疾病的事例比较常见，以此导入容易引起激发学生的兴趣。
且在第三章已经学习了基因的传递与表达，了解了性状改变的根本原因是遗传物质的改变引起的。
其次，高二学生虽已具备了一定的学习、认知、获取新知识的能力，但对变异的内在机理缺乏科学性的分析和正确的认识，需要进一步提高和完善。
第三，生物变异的本质学生看不到、摸不着，因此教师需将微观的内容具体化、形象化。
通过对“生物变异的内在机理的分析学习”，学生能更深层次理解变异的本质并且“学会”学习。
（三）教学重点、难点1、基因突变、基因重组的特点与机理是本节教学内容的重点分子层面的内在变化，要求学生具备较强的想象能力，引导学生认同结构与功能相适应的观点，从性状的改变出发，结合基因的表达，逆推法得出基因突变的机理；同时，结合减数分裂过程中染色体的行为变化规律，总结出基因重组的本质。
第2课时染色体畸变知识内容必考要求加试要求染色体畸变 a a染色体组 a a 二倍体、多倍体和单倍体 a a课时要求1.结合教材图4－4，举例说明染色体畸变是如何引起生物变异的，并列举生物变异的类型。
2.在阐明染色体组概念的基础上，进一步让学生理解二倍体、多倍体和单倍体的概念。
舟舟，1978年4月1日出生在中国的武汉。
他是个先天愚型患者，智力只相当于几岁的小孩子。
舟舟从小偏爱指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，挥动短短的手臂，惟妙惟肖地做出标准的指挥动作，直到曲终。
研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21号染色体比常人多了1条，即染色体畸变。
那么染色体都有哪些变异，对生物有什么影响呢？本节课我们来学习染色体畸变。
一、染色体结构变异1．染色体畸变的含义和类型(1)含义：生物细胞中染色体在数目和结构上发生的变化。
(2)类型⎩⎪⎨⎪⎧ 染色体结构变异染色体数目变异2．染色体结构变异(1)概念：染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异。
(2)类型及实质(连线)(3)结果：使位于染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变。
(4)影响：大多数的染色体结构变异对生物体是不利的，甚至会导致生物体的死亡。
下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。
据此分析：1．图①和图②的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？答案图①发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图②发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。
2．图②和图③相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？答案图②是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变；图③是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。
3．图①②③中能在光学显微镜下观察到的是哪种？答案能在光学显微镜下观察到的是②。
4．能确定图④中的变异具体属于哪种染色体结构变异吗？答案不能。
若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失，若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。
知识整合同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，非同源染色体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序；染色体畸变可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。
1．如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。
下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是( )A．① B．② C．③ D．④答案 C解析染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、重复、倒位和易位等。
③是基因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。
2．下列关于染色体畸变和基因突变的主要区别的叙述，错误的是( )A．染色体结构变异是染色体的一个片段缺失、重复、倒位或易位等，而基因突变则是DNA 分子中碱基对的缺失、增加或替换B．原核生物与真核生物均可以发生基因突变，但只有真核生物能发生染色体畸变C．基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大D．多数染色体结构变异可通过显微镜观察进行鉴别，而基因突变则不能答案 C解析基因突变是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基对的改变，在光学显微镜下观察不到，原核生物和真核生物都可以发生；染色体结构变异是染色体的一个片段的变化，只有真核生物可以发生。
基因突变和染色体结构变异都可能对生物的性状产生较大影响。
题后归纳四个方面区分三种变异(1)“互换”方面：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的交叉互换，属于染色体结构变异中的易位。
(2)“缺失” 方面：DNA分子上若干基因的缺失属于染色体畸变；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。
(3)变异的水平方面：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体畸变属于亚细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。
(4)变异的“质”和“量” 方面：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量；染色体畸变不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
二、染色体数目变异1．概念：是指生物细胞中染色体数目的增加或减少。
2．染色体组(1)雄果蝇体细胞中共有4对同源染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。
(2)雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，同源染色体分离，因此配子中的染色体的组成为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y，它们是一组非同源染色体。
(3)雄果蝇精子中的染色体虽然形态结构、功能各不相同，但却携带有控制该生物生长发育的全部遗传信息，它们互相协调、共同控制生物正常的生命活动，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
3．整倍体变异体细胞中的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如：(1)一倍体：只有一个染色体组的细胞或体细胞中含单个染色体组的个体。
(2)单倍体：由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
(3)二倍体：由受精卵发育而来，具有两个染色体组的细胞或体细胞中含两个染色体组的个体。
(4)多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中所含染色体组数超过两个的生物。
4．非整倍体变异体细胞中个别染色体的增加或减少，如先天愚型(2n＋1)、人类的卵巢发育不全症(2n－1)。
下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析：1．甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？答案4个。
细胞内同一种形态的染色体有4条。
2．乙生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？答案4个。
在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。
3．若丙生物的体细胞含32条染色体，有8种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？答案4个。
4．单倍体是不是一定只含有一个染色体组？如何区分单倍体和多倍体？答案单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，因此判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成的，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。
如果生物体是由受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就称为几倍体。
3．下列关于单倍体的表述，正确的是( )A．单倍体生物的体细胞内都无同源染色体B．单倍体生物的体细胞中只有一个染色体组C．单倍体生物的体细胞与本物种配子中染色体数目相同D．单倍体植株是由受精卵发育而来的答案 C解析单倍体生物的体细胞内可能有二个染色体组、三个染色体组，所以可能有同源染色体，A错误；由生殖细胞直接发育成的个体都属于单倍体，不一定只有一个染色体组，如四倍体的单倍体有二个染色体组，B错误；单倍体生物由配子发育而来，所以其体细胞与本物种配子中染色体数目相同，C正确；单倍体植株是由未受精的卵细胞或精子发育而来的，D错误。
4．根据图中A～H所示的细胞图回答下列问题：(1)细胞中含有一个染色体组的是________图。
(2)细胞中含有两个染色体组的是________图。
(3)细胞中含有三个染色体组的是________图，它________(一定，不一定)是三倍体。
(4)细胞中含有四个染色体组的是________图，它________(可能，不可能)是单倍体。
答案(1)D、G (2)C、H (3)A、B 不一定(4)E、F 可能解析在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。
在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。
确认是否为单倍体需看发育起点。
方法链接染色体组数的判断方法(1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
(2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。
(3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。
1．下列关于染色体结构变异的叙述，不正确的是( )A．外界因素可提高染色体断裂的频率B．染色体缺失了某段，可导致生物性状发生改变C．一条染色体某一片段颠倒180°后，生物性状一定不发生改变D．染色体结构变异一般可用显微镜直接检验答案 C解析染色体畸变是由于某些自然条件或人工因素造成的，这些变化可以导致生物性状发生相应的改变。
倒位是某段染色体的位置颠倒，造成了其中的基因位置发生了改变，也可导致生物性状发生改变。
2．如图为一对同源染色体在减数分裂时的配对行为，表明该细胞发生了( )A．基因突变 B．染色体畸变C．基因重组 D．碱基互补配对答案 B解析根据图示推测其产生的过程为：这是染色体倒位发生后引起的变化，属于染色体结构变异。
3．下列关于染色体组的叙述，正确的是( )A．体细胞中的一半染色体是一个染色体组B．配子中的全部染色体是一个染色体组C．本物种配子中一半染色体是一个染色体组D．二倍体生物的配子中的全部染色体是一个染色体组答案 D解析一个染色体组内各条染色体的大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。
只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。
4．下列关于植物染色体畸变的叙述，正确的是( )A．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B．染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化答案 D解析染色体畸变不会产生新基因，基因种类不会改变，但会改变基因的数量或排列顺序。
5．下图表示某些植物的体细胞，请据图回答下列问题：(1)肯定是单倍体的是________图，它是由________倍体的生殖细胞直接发育形成的。
(2)茎秆较粗壮但不能产生种子的是________图，判断的理由是_____________________________________________________________________________________________。
(3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是________图。
(4)如果C图中的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的，那么它是________倍体。
形成它的那个植物是________倍体，原来植物有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含________个染色体组。
答案(1)D 二(2)A 含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而不能形成生殖细胞，不能产生种子(3)B、C (4)单四 6课时作业[学考达标]1．由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了或少了几个基因，这种遗传物质的变化属于( )A．基因内部结构的改变B．染色体结构变异C．染色体数目变异D．染色单体的交叉互换答案 B解析某条染色体上多了或少了几个基因是由染色体结构变异中的缺失或重复所致。
