第六章遗传和变异第四节生物的变异一基因突变和基因重组

《基因突变和基因重组》讲义一、什么是基因在我们深入探讨基因突变和基因重组之前，让我们先来了解一下什么是基因。

基因是具有遗传效应的 DNA 片段，它就像是生命的密码，决定了生物体的各种特征和性状。

打个比方，如果把生物体比作一个复杂的机器，那么基因就是这台机器的设计图纸，规定了机器的各个零部件如何组装以及如何运作。

基因存在于细胞核中的染色体上，而染色体是由 DNA 和蛋白质组成的。

每个基因都有特定的碱基序列，这些碱基的排列顺序决定了基因所携带的遗传信息。

二、基因突变（一）基因突变的概念基因突变指的是基因内部发生的碱基对的增添、缺失或替换，从而导致基因结构的改变。

这就好像是基因这个“密码本”中的某些“字符”发生了错误。

（二）基因突变的原因基因突变的原因可以分为自发突变和诱发突变。

自发突变是在没有外界因素影响的情况下，由于 DNA 复制时偶尔出现的错误而产生的。

就好像我们在抄写一份文件时，偶尔会写错几个字一样。

诱发突变则是由外界因素引起的，比如物理因素，像紫外线、X 射线等；化学因素，如亚硝酸、碱基类似物等；还有生物因素，比如某些病毒的感染。

（三）基因突变的特点1、普遍性基因突变在生物界是普遍存在的，无论是低等生物还是高等生物，都可能发生基因突变。

2、随机性基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，也可以发生在细胞内的不同 DNA 分子上以及同一 DNA 分子的不同部位。

3、低频性在自然状态下，基因突变的频率是很低的。

4、多害少利性大多数基因突变会给生物体带来不利的影响，因为基因经过长期的进化已经形成了相对稳定的结构和功能，突变往往会打破这种平衡。

但也有少数基因突变是有利的，会使生物体更适应环境。

5、不定向性一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。

（四）基因突变的意义1、基因突变是新基因产生的途径。

没有基因突变，生物就无法进化和发展，因为只有通过基因突变，才能产生新的基因，为生物的进化提供原材料。

生物的变异1、可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异：（1）基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，这会导致基因结构的改变，进而产生新基因。

（2）基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合，包括两种类型：①自由组合型：减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。

②交叉互换型：减数第一次分裂前期（四分体），基因随着同源染色体的非等位基因的交叉互换而发生重组。

此外，某些细菌（如肺炎双球菌转化实验）和在人为作用（基因工程）下也能产生基因重组。

（3）染色体变异包括染色体结构变异（重复、缺失、易位、倒位）和染色体数目变异。

2、基因突变有以下特点：①由于自然界诱发基因突变的因素很多，基因突变还可以自发产生，因此，基因突变在生物界中是普遍存在的。

②由于DNA碱基组成的改变是随机的、不确定的，因此，基因突变是随机发生的、不定向的。

基因突变的随机性表现在基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。

基因突变的不定向表现为一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，如控制小鼠毛色的灰色基因既可以突变成黄色基因，也可以突变成黑色基因。

③在自然状态下，基因突变的频率是很低的。

1. 如图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；图⑤为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的（1）图①②都表示交叉互换，发生在减数分裂的四分体时期（2）图③中的变异会使基因所在的染色体变短（3）图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失（4）图中①②④的变异都不会产生新基因（5）基因突变具有不定向性，如基因a可以突变为基因d（6）a、b、c均可发生基因突变，体现了基因突变具有普遍性（7）Ⅰ、Ⅱ中发生碱基对的增添、缺失或替换不会引起基因突变（8）若基因a上游的起始密码子发生突变可能影响其正常表达（9）基因突变一定会引起基因结构的改变，但不一定改变生物的性状（10）当环境改变时，原先对生物生存不利的性状也可能变得有利（11）同一双亲的后代，出现多种不同的性状组合，往往是由基因重组引起的（12）“21三体综合征”患者细胞内有三个染色体组导致联会紊乱从而不育（13）基因突变只有发生在生殖细胞中，突变的基因才能遗传给下一代（14）基因重组既可以发生在染色单体上，也可以发生在非同源染色体之间（15）格里菲思肺炎链球菌转化实验，R型细菌转化成S型细菌依据的遗传学原理是染色体变异（16）猫叫综合征是人的5号染色体缺失引起的遗传病（17）γ射线处理使染色体上某基因数个碱基丢失引起的变异属于基因突变（18）三倍体无子西瓜的培育过程产生的变异属于可遗传的变异（19）黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因突变（20）染色体结构变异可导致染色体上基因的数目或排列顺序发生改变（21）三倍体西瓜不能产生种子，属于不可遗传变异（22）二倍体与四倍体杂交能产生三倍体，它们之间不存在生殖隔离（23）某染色体上的DNA缺失15个碱基对所引起的变异属于染色体片段缺失（24）某植物经X射线处理后若未出现新的性状，则没有新基因产生（25）经低温处理的幼苗体内并非所有细胞的染色体数目都会加倍（26）二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后便可得到稳定遗传的可育植株（27）发生在水稻根尖细胞内的基因重组常常通过有性生殖遗传给后代（28）基因重组所产生的新基因型不一定会表现为新性状（29）Aa自交时，由于减数分裂过程中基因重组导致后代出现性状分离（30）二倍体植株作父本，四倍体植株作母本，在四倍体植株上可得到三倍体无子果实（31）花药离体培养过程中，能发生的变异类型有基因重组、基因突变和染色体变异[知识点]染色体变异[答案]（4）（7）（9）（10）（11）（14）（17）（18）（20）（25）（28）[解析]可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异：（1）基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，这会导致基因结构的改变，进而产生新基因。

基因突变和基因重组的教课方案王慧英河北平山古月中学一、教课目的知识方面：1、举例说明基因突变的特色和原由2、说出基因突变的意义3、举例说明基因重组及其意义感情态度和价值观方面：1、经过基因突变原由的学习，建立事物发展的内因是根本，外因是条件的辨证唯物的思想2．经过对基因突变原由及特色的逻辑论证过程，不只能够使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还能够对学生进行用辨证唯心主义的看法认识生物体和生物界的思想教育。

3．经过基因突变与生活的联系，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。

能力目标：1．经过对课本中实例的剖析，培养学生剖析归纳总结的逻辑推理能力。

2．经过学生之间互相启迪、互相增补、激发灵感，提升学生合作—研究的能力。

3．教师精心设计训练和反应．培养学生理论联系本质的能力。

二、教课要点、难点要点： 1．基因突变的看法及特色2．基因突变的原由难点：基因突变和基因重组的意义三、教课与学法方法教师在教课过程中利用多媒体课件适合增补有关的资料, 创建形象生动的教课气氛，让学生从实例剖析下手, 教师适合举例以问题形式层层递进指引，依据认知的规律从现象到本质，从宏观到微观来归纳总结看法；指引学生运用类比推理的方法，从议论英词句子中发生个别字母改变可能致使句子意义的变化状况和一本书的文字信息在从头拷贝一份时易发生的错误，进行理解指引联想和类比，理解基因突变和生物性状改变的关系；以设问、议论的形式指引学生经过问题研究和自主合作学习思虑基因突变和重组的意义；用填表的形式指引学生进行知识的对照和总结。

最后有效小练进行稳固和加深理解，以达到学生对知识的掌控一次性到位。

四、学情剖析生物的变异现象对于学生而言其实不陌生。

经过前方对基因构造和功能的学习，学生已经初步认识到生物的变异与遗传物质有关，也与环境有关。

基因突变和基因重组是遗传学中重要的看法，是学生学习生物遗传、变异和进化的基础，此中的基因突变是生物变异这部分教学内容中的一个要点知识。