資源簡介

5.1
基因突變與基因重組
教案
一、教學目標
1.說明基因突變是由于DNA分子中發生堿基的替換、增添或缺失而引起的基因堿基序列的改變。
2.分析基因突變的原因，闡明基因突變的意義。
3.分析細胞癌變的原因，選擇健康的生活方式，遠離致癌因子。
4.闡明基因重組的意義。
二、教學重難點
1.教學重點
（1）基因突變的概念。
（2）基因突變的原因和意義。
2.教學難點
基因突變的意義。
教學過程
【導入】：問題探討：通過美容手術做成的“雙眼皮”能遺傳嗎？為什么？
答：不可遺傳
【一、基因突變】
實例1：鐮狀細胞貧血（鐮刀型細胞貧血癥）（圖略）
一種遺傳病。正常人的紅細胞是中央微凹的圓餅狀，而鐮狀細胞貧血患者的紅細胞卻是彎曲的鐮刀狀。這樣的紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死亡。
病因：直接原因：多肽鏈中一個谷氨酸被纈氨酸替換
根本原因：基因中發生了一個堿基對的替換
推測：編碼血紅蛋白基因其它部位發生堿基變化可能導致的影響
堿基對的替換
轉錄后mRNA中密碼子編碼的氨基酸未發生改變
轉錄后mRNA中密碼子編碼的氨基酸發生改變
轉錄后mRNA中終止密碼子改變（提前、后移）
轉錄后mRNA中起始密碼子改變（提前、消失）
導致轉錄水平升高或降低（甚至不轉錄）
堿基對的增添或缺失……
實例2：細胞的癌變（如結腸癌）
結腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤。下圖是解釋結腸癌發生的簡化模型，請觀察并回答問題。
討論：1.從基因的角度看結腸癌發生的原因是什么？
相關基因（包括原癌基因和抑癌基因）發生了突變
2.
健康人的細胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎？
存在
根據圖示推測癌細胞與正常細胞相比具有哪些明顯特點？
形態改變、增殖快、容易轉移等。
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不強，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性或失去活性，也可能引起細胞癌變。
癌細胞的特征：①能夠無限增殖；②形態結構發生顯著變化；③細胞膜上的糖蛋白等物質減少，細胞之間的黏著性顯著降低，容易在體內分散和轉移（教材P82）
與社會的聯系
在癌癥發生的早期，患者往往不表現出任何癥狀，因而難以及時發現；而對于癌癥晚期的患者，目前還缺少有效的治療手段，因此，要避免癌癥的發生，致癌因子是導致癌癥的重要因素，在日常生活中應遠離致癌因子，選擇健康的生活方式，請思考致癌因子有哪些？
【基因突變的相關知識總結：】
1.概念：DNA分子中發生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因堿基序列的改變。(教材P81)
2.發生時間：通常發生在有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期
（1）有絲分裂前的間期（體細胞）
一般不能遺傳給后代。但是有些植物的體細胞發生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。
（2）減數分裂前的間期（生殖細胞）
可以通過受精作用，遵循遺傳規律傳遞給后代。
3.基因突變的原因：
內因:DNA復制偶爾發生錯誤
外因：物理因素：紫外線、X射線及其他輻射能損傷細胞內的DNA；
化學因素：亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基；
生物因素：某些病毒的遺傳物質能影響宿主細胞DNA；
基因突變的特點：
①普遍性
②隨機性
③不定向性
④低頻性
⑤少利多害性
5、基因突變的意義
①.產生新基因的途徑
②.生物變異的根本來源
③.生物進化的原始材料
6.基因突變的應用
誘變育種：我國早在1987年就利用返回式衛星進行航天育種研究:將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環境誘導基因發生突變，然后在地面選擇優良的品種進行培育。通過航天育種，我國已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優質品種，取得了極大的經濟效益。
【小結】
【過渡】從1964年起，袁隆平就開始研究雜交水稻，到1975年，他研究出來的新品種就已經在全國推廣，并取得了非同凡響的成果。此后十年內中國雜交水稻累計增產超億噸，每年增產的大米可以多養活6000萬人。
你知道培育雜交水稻的原理嗎？
【二、基因重組】
1.基因重組的概念
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。
基因重組的類型
①自由組合型
②互換型
①自由組合型
發生時期：減數第一次分裂后期
現象：非同源染色體自由組合
結果：非等位基因自由組合
②互換型
發生時期：減數第一次分裂前期
（四分體時期）
現象：同源染色體的非姐妹染色單體之間發生互換
結果：等位基因之間發生交換
3.基因重組的結果
產生與親代不同的新的基因型。
4.基因重組的意義
有性生殖過程中的基因重組使產生的配子種類多樣化，進而產生基因組合多樣化的子代，其中一些子代可能會含有適應某種變化的、生存所必需的基因組合，因此有利于物種在一個無法預測將會發生什么變化的環境中生存。
意義：基因重組是生物變異的來源之一，是生物多樣性的原因之一，對生物的進化具有重要意義。
基因重組的應用
雜交育種：我國是最早養殖和培育金魚的國家，將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到五花魚；將朝天眼和水泡眼的金魚雜交得到朝水泡眼。正因為基因突變、基因重組以及人工選擇，才會出現色彩斑斕、形態各異的金魚，極大豐富了人們的生活。
基因工程：基因工程是指按照人們的愿望，通過轉基因等技術賦予生物新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。
【課堂小結】
【隨堂練習】略

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