基因突变和基因重组学案及答案.docx
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基因突变和基因重组学案及答案
【考纲要求】
1.基因重组及其意义Ⅱ2.基因突变的特征和原因Ⅱ
【学习目标】
1.阐明基因突变的原因，识记基因突变的特征及意义。
2.阐明基因重组的原因，识记基因重组的意义。
【课前预习】
一、变异的类型
1、不遗传变异：
由于_____________因素的影响引起的变异，不涉及遗传物质的改变。
2、可遗传的变异：
由____的变化引起的变异。
有、、三个来源。
二、基因突变
1、概念：
DNA分子中发生碱基对的而引起的基因结构的改变。
2、原因：
① ：
如等；
外因 ② ：
如等；
③ ：
如等。
内因：
DNA分子复制偶尔也会发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。
3、发生的时期：
4、实例：
镰刀型细胞贫血症：
①、直接病因：
血红蛋白多肽链上一个被替换。
②、根本原因：
血红蛋白基因（DNA）上发生改变，由变为。
5、特点：
①、：
在生物界中普遍存在。
②、：
生物个体发育的任何时期。
③、：
突变频率很低。
④、：
可以产生一个以上的等位基因。
⑤、：
多数有害，少数有利，也有中性。
6、意义：
基因突变是产生的途径，是生物变异的，是生物进化的原始材料。
三、基因重组
1、概念：
生物体进行的过程中，控制的基因的重新组合。
2、类型：
（1）：
位于自由组合。
（2）：
交换。
（3）基因工程：
外源基因的导入。
3、意义：
基因重组能够产生多样化的的子代；是生物变异的来源之一，对生物的进化也有重要意义。
【自学检测】
1．判断对错
（1）细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异。
（）
（2）基因突变是由于DNA分子的增添、缺失和替换引起的结构的变异。
（）
（3）若基因突变发生在减数分裂过程中，一定能传给后代。
（）
（4）基因突变一定会引起基因结构的改变，也一定会引起生物性状的改变。
（）
（5）基因突变的利害性主要取决于生物生存的环境，在某一环境中可能是有利的，而在另一环境中可能是有害的。
（）
（6）交叉互换、自由组合、染色体易位、转基因技术都属于基因重组。
（）
（7）高茎豌豆（Dd）自交，后代中出现1/4的矮茎（dd）这是基因重组的结果。
（）
（8）黄色圆粒（YyRr）豌豆自交后出现绿色皱粒豌豆，是基因重组的结果，其具体原因是在受精作用时yr型的精子和yr型的卵细胞中的基因发生基因重组。
（）
（9）自然条件下同源染色体上的基因也可以发生基因重组。
（）
（10）碱基对数量的增添或缺失引起基因突变，就会引起基因数量的改变。
（）
2.下列变异的原理一般认为属于基因重组的是（）
A.将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗
B.血红蛋白的氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病
C.一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子
D.高产青霉素的菌株、太空椒等的培育
【互动探究】
考点一：
基因突变
1、基因突变不一定会造成蛋白质结构的改变的原因？
2、基因突变不一定引起生物性状改变的原因？
（提示①碱基对变化方式②对蛋白质中氨基酸的影响③影响大小）
3、某种高秆植株植物经理化因素处理，在其后代中发现个别矮秆植株，如何设计实验鉴定矮秆性状出现的相关问题（只需写出实验设计思路）
（1）是基因突变，还是环境影响？
（2）若是基因突变，是显性突变还是隐性突变？
考点二：
基因重组
4、完成课本P83思考与讨论的前两个问题。
（答案直接写在课本上）
其中第2个问题改为，生两个孩子相同的概率为？
（不考虑同卵双胞胎）
知识小结：
基因突变和基因重组的区别和联系
项目
基因突变
基因重组
区
别
本质
原因
在一定的外界或内部因素作用下，由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，使基因结构发生改变
减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间的自由组合
时期
应用
通过诱变育种培育新品种
通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种
适用范围
意义
是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料
是生物产生变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一
联系
（1）都使生物产生变异
（2）通过基因突变产生，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础
（3）二者均产生新的，可能产生新的
（4）二者在光学显微镜下均观察不到
【提升检测】
1.下列细胞或生物中可以发生基因突变的是（）
①洋葱根尖分生区细胞②洋葱表皮细胞③硝化细菌④T2噬菌体⑤人的神经细胞
⑥人的骨髓细胞⑦蓝藻⑧人的精原细胞
A.①②③⑤⑥⑦B.①③④⑥⑦⑧C.①③④⑤⑥⑧D.①②④⑤⑧
2.原核生物中某一基因编码氨基酸的区域起始端插入了一个碱基对。
在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小（）
3.关于基因突变的说法中，不正确的是（）
①基因突变是广泛存在的，并且对生物自身大多是有害的
②基因突变一定能够改变生物的表现型
③人工诱变所引起的基因突变或染色体的变异都是有利的
④由环境引起的变异是不能够遗传的
⑤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
⑥紫外线照射使人患皮肤癌和人由于晒太阳而使皮肤变黑都属于可遗传变异
A.①②③④B.①②⑤⑥
C.②③④⑥D.②③④⑤
4.右图为高等动物的细胞分裂示意图。
图中不可能反映的是（）
5.观察下图，下列说法不正确的是（ ）
A．基因突变发生于Ⅰ过程，基因重组发生于Ⅱ过程
B．Ⅲ过程是在细胞分裂和细胞分化基础上进行的
C．有性生殖实现了基因重组，增强了生物变异性
D．有性生殖方式的出现加快了生物进化的过程
6．棉花某基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变，不会出现的情况是（ ）
A．该基因转录出的mRNA上的部分密码子的排列顺序发生了改变
B．该基因控制合成的蛋白质的结构发生了改变
C．该细胞中tRNA的种类发生了改变
D．该基因控制合成的蛋白质的结构没有发生改变
“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。
下列叙述正确的是（）
B．该变异株自交可产生这种变异性状的纯合体
C．观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置
D．将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定性遗传的高产品系
8、下图所示人类镰刀型细胞贫血症的病因：
（1）填注图中括号内①②③所表示的具体内容：
①________；②________；③________。
（2）简答：
①在DNA复制过程中，可能由于各种原因而发生差错，使________________发生局部改变，从而改变了遗传信息。
②研究镰刀型细胞贫血症的遗传规律，证明此遗传病为常染色体上的隐性基因所致。
设正常人的显性基因为H，患该病的基因型为________。
H基因的碱基组合为________，h基因的碱基组合为________，杂合个体的基因型为_______，杂合子的表现型是_______。
参考答案
【自学检测】
1、××××√×××√×2、C
【互动探究】
1、①当发生碱基对的替换时，由于密码子的简并性，可能使转录、翻译出的蛋白质中的氨基酸序列不改变，蛋白质的结构不改变。
②当基因突变发生在非编码区，蛋白质的结构可能不变。
③当基因突变为隐性突变时，突变成的隐性基因在杂合子中不能表达，蛋白质结构不变。
2、①根据密码子的简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。
②若该亲代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因，并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性性状不会表现出来。
③性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来等。
④基因突变发生在不编码氨基酸的DNA片段上
项目
基因突变
基因重组
区
别
本质
基因的分子结构发生改变，产生了新基因，可能出现新性状
不同基因的重新组合，产生了新基因型，使性状重新组合
原因
在一定的外界或内部因素作用下，由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，使基因结构发生改变
减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间的自由组合
时期
有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂
应用
通过诱变育种培育新品种
通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种
适用范围
所有生物都可以发生
只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传
意义
是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料
是生物产生变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一
联系
（1）都使生物产生可遗传变异
（2）通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础
（3）二者均产生新的基因型，可能产生新的生物性状
（4）二者在光学显微镜下均观察不到
3、
（1）将矮秆植株连同原始亲本一起种植，保持土壤和栽培条件尽量一致，观察比较两者的表现
（2）第一年将矮秆植株和原始亲本杂交得F1，第二年种植F1种子，观察其表现
4、1、223种精子；223种卵细胞2、1/246
3、生物体的性状是由基因控制的。
在减数分裂形成生殖细胞的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。
人的基因约有3万多个，因此，形成生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞通过受精作用形成的受精卵的类型也就非常多。
所以，人群中个体性状是多种多样的。
【提升检测】
1-7：
BDCCACC
8、
基因突变和基因重组的教学设计
王慧英河北平山古月中学050403
一、教学目标
知识方面：
1、举例说明基因突变的特征和原因
2、说出基因突变的意义
3、举例说明基因重组及其意义
情感态度和价值观方面：
1、通过基因突变原因的学习，树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．通过对基因突变原因及特点的逻辑论证过程，不但可以使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还可以对学生进行用辨证唯物主义的观点认识生物体和生物界的思想教育。
3．通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．通过对课本中实例的分析，培养学生分析归纳总结的逻辑推理能力。
2．通过学生之间相互启发、相互补充、激发灵感，提高学生合作—探究的能力。
3．教师精心设计训练和反馈．培养学生理论联系实际的能力。
二、教学重点、难点
重点：
1．基因突变的概念及特点
2．基因突变的原因
难点：
基因突变和基因重组的意义
三、教学与学法方法
教师在教学过程中利用多媒体课件适当补充相关的材料,创设形象生动的教学氛围，让学生从实例分析入手,教师适当举例以问题形式层层递进引导，按照认知的规律从现象到本质，从宏观到微观来归纳总结概念；引导学生运用类比推理的方法，从讨论英文句子中发生个别字母改变可能导致句子意义的变化情况和一本书的文字信息在重新拷贝一份时易发生的错误，进行理解引导联想和类比，理解基因突变和生物性状改变的关系；以设问、讨论的形式引导学生通过问题探究和自主合作学习思考基因突变和重组的意义；用填表的形式引导学生进行知识的对比和总结。
最后有效小练进行巩固和加深理解，以达到学生对知识的掌控一次性到位。
四、学情分析
生物的变异现象对于学生而言并不陌生。
通过前面对基因结构和功能的学习，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概念，是学生学习生物遗传、变异和进化的基础，其中的基因突变是生物变异这部分教学内容中的一个重点知识。
由于该部分的知识比较抽象，需要学生具备相当强的抽象、空间思维能力和丰富的想象力。
虽然学生在本模块前面的教学内容中遇到类似的情况，通过学习提高了能力，但要达到从分子水平上理解和掌握，仍需要教师通过采取适当的教学策略，引导学生在不断地探究、思考、分析和讨论的过程中实现教学目标。
五、教材版本及设计意图
教材版本：
人民教育出版社，新课标高中生物必修二第五章基因突变及其它变异第一节《基因突变和基因重组》
设计意图：
从基因结构变化的角度来认识生物发生变异的原因，是基因表达的延续和拓展，也是学习6章和7章的基础。
通过本节学习，从实例入手，通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念，并对基因突变的概念进行详细分析让学生明白概念的内涵和外延，根据以前基因的相关知识，对基因表达的异常情况进行理解，然后再仔细阐述基因突变的原因和特点。
在讲述基因突变的原因和特点时，先大致归纳了引起基因突变的三类原因，然后紧扣原因分析特点。
在阐述自然状态下基因突变的频率很低时，教材用实例说明在一个足够大的群体中，即使基因突变频率很低，突变个体仍然会占有一定的数量。
这个实例体现了生物在进化教程中“变”与“不变”的平衡，有助于学生理解基因突变在生物进化中所占有的重要地位。
在基因重组部分，对前面的减数分裂进行复习，结合相关知识再利用课本中的“思考与讨论”让学生利用数学方法，通过计算，体会基因重组机制提供的极其多样的基因组合方式。
六、教学过程
《基因突变和基因重组》教学案
问题设计
问题:
1、籽粒饱满的种子与普通种子相比,太空椒与普通青椒相比,性状有明显的差异,原因何在?
子粒大而饱满的种子种下去长不出同样好的种子,而是普通种子;把肥大的太空青椒籽种下去可以结出肥大的青椒。
这些现象说明什么问题?
2、请根据资料利用基因控制蛋白质合成的有关知识分析完成镰刀型贫血症病因的图解。
讨论该病能否遗传？
还有哪些情况也会引起类似的蛋白质结构的变化？
总结基因突变的概念。
3、基因突变都会引起性状的改变吗？
对生物生存有何影响？
基因突变的结果是什么？
4、癌症就是由于基因突变引起的，请大家结合生活实际，讨论总结哪些人容易患癌症？
5、基因突变有何特点？
6、基因突变什么时候容易发生？
基因突变的结果是什么？
7、如何理解基因突变的随机性和不定向性？
8、基因重组的概念、类型和意义是什么？
9、列表比较基因突变和基因重组。
所需设备：
投影仪、电脑演示PPT教学软件
教师活动
学生活动
设计意图
一、引入新课
播放投影：
一张是普通的青椒种子在水、肥、光特别充足的条件下，所结的果实较大，种子饱满，但种下去的果实还是原来的大小，没有太大的改变。
另一张是太空椒（普通种子遨游过太空后培育而成的）与普通青椒相比，果实明显增大，种下它的种子，仍是肥大果实。
提出问题1．籽粒饱满的种子与普通种子相比,太空椒与普通青椒相比,性状有明显的差异,原因何在?
子粒大而饱满的种子种下去长不出同样好的种子,而是普通种子;把肥大的太空青椒籽种下去可以结出肥大的青椒。
这些现象说明什么问题?
教师根据学生回答归纳总结
我们知道生物的表现型与基因型和外界环境条件有关。
像普通青椒这样果实较大，子粒而饱满是由于水、肥和光充足引起的（也即由外界环境条件引起）,这种变异是不可遗传的。
而太空椒遨游过太空,宇宙辐射改变了其遗传物质,因而改变了其性状,这个变异性状是可遗传的。
从上述可以看出,生物的变异受基因的和环境的共同影响，而变异有这样两种类型:
可遗传的变异和不遗传的变异。
可遗传的变异是生物变异的主要类型。
它的来源主要由三个方面:
基因突变、基因重组和染色体变异。
二、基因突变的概念
用多媒体展示镰刀型贫血症患者和正常人的红细胞图片，组织学生观看关于正常红细胞的基因突变形成镰刀型细胞贫血征的录像以及相关文字资料。
提出问题2．请根据资料利用基因控制蛋白质合成的有关知识分析完成镰刀型贫血症病因的图解。
讨论该病能否遗传？
还有哪些情况也会引起类似的蛋白质结构的变化？
总结基因突变的概念。
关于概念：
如果学生有困难，教师提示
（教师举例引导：
大家请看老师手中的这本书，书中有文字信息，图片信息等，其中的信息是不会发生改变的，若要照它的文字再抄一份时，就可能发生多抄字、少抄字和抄错字的现象根据此同学们请同学们完成对概念的理解）
．学生可以根据基因控制蛋白质过程来思考完成病因图解。
在此基础上引导学生分析除了这种碱基改变还有其他情况会引起基因结构改变吗？
进而总结出基因突变的概念。
．考虑这种变化发生在细胞和生殖细胞有什么差别？
通过多媒体出示幻灯片，组织关于概念的深入思考：
学生讨论问题1：
概念中谁在变？
可不可以说成脱氧核苷酸在变？
学生讨论问题2：
DNA的一条模板链原来的碱基组成为GTA，当它的第一个碱基由G突变成A时其决定的氨基酸有何变化？
如果第三个碱基由A突变成G时其决定的氨基酸有没有变化？
（密码子：
组氨酸CAU或CAC；酪氨酸UAU）
在替换种类中哪一种变异对生物的影响大？
在增添和缺失的类型中对生物的影响又如何（增一对，增两对，增三对，在哪里增）？
提出问题3．基因突变都会引起性状的改变吗？
对生物生
存有何影响？
基因突变的结果是什么？
教师提示补充：
基因突变会产生原因的等位基因,有隐性突变和显性突变，若是生物基因型有AA突变成Aa也不会引起性状改变。
三、基因突变的原因
出示癌症的相关资料
提出问题4．癌症就是由于基因突变引起的，请大家结合生活实际，讨论总结哪些人容易患癌症？
四、基因突变的特点
问题5．基因突变有何特点？
教师展示：
4个幻灯片，引导探究：
残翅果蝇.短腿安康羊.白化病病人.镰刀型细胞贫血症的患者图片。
教师提示：
任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境条件之间已经取得了高度的协调。
如果发生基因突变，就有可能破坏这种协调关系，所以基因突变一般是对生物的生存是有害
问题6．基因突变什么时候容易发生？
基因突变的结果是什么？
问题7．如何理解基因突变的随机性和不定向性？
五、基因突变的意义
问题8．基因突变的意义？
教师活动：
多媒体呈现多幅图片
图片1：
“一母生九子，连母十个样”
图片2：
一只母猫和它的几个小猫的照片
图片3：
一只白猪它的8只小猪的体色
学生观察，讨论
教师问：
生物子代与亲代之间.子代与子代之间的个体差异又称为什么现象？
教师导出基因重组
六、基因重组
问题9．基因重组的概念、类型和意义是什么？
为帮助学生理解和记忆，可提出下列问题让学生思考：
1.“基因重组”是指基因的重新组合，哪些基因可以进行重新组合呢？
2.非等位基因为什么要重新组合呢？
3.非同源染色体在什么时期重新组合？
4.减数分裂第一次分裂后期，同源染色体和等位基因是怎样变化的？
教师引导学生绘制减数分裂四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换图解和减数第一次分裂后期同源染色体分裂非同源染色体的自由组合图解。
教师展示：
减数分裂的图片。
七、基因重组和基因突变的比较
幻灯片出示表格，学生讨论完成。
八、课堂反馈练习
幻灯片展示课堂练习题。
九、教师留课下作业
学生讨论，组织语言，分析可能原因。
学生回答：
发生了变异
学生回答：
生物的变异有的不能遗传有的可以遗传。
学生小组合作讨论，完成镰刀型贫血症病因的图解，并讨论其能否遗传？
尝试总结基因突变的概念。
学生得出结论
1．控制血红蛋白的基因中的一个碱基对的改变造成了血红蛋白的一个氨基酸的改变从而引起了血红蛋白结构的改变并最终导致镰刀型贫血症的发生。
2．DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起基因结构的改变叫做基因突变。
3．如果这种变化发生在体细胞一般不会遗传给后代，如果发生在生殖细胞则可能遗传给后代。
故基因突变是可遗传的变异，但不一定都能遗传给后代。
学生归纳得出结论1：
碱基对在变，可以碱基是脱氧核苷酸的组成，碱基在这实质上就是脱氧核苷酸在变
学生归纳行出结论2：
替换若发生在决定密码子的第一和第二碱基上则对氨基酸的影响较大，若在第三碱基则有可能不影响。
在增添和缺失的变异中增或缺一对两对的影响大，在它所增的位置后面所有的密码子都发生了改变，若是三对则相比前两种影响相对较小。
也有例外，比如变后正好成了终止子影响也较大。
学生归纳得出结论3：
由于密码子的兼并性，基因发生突变不一定会引起形状的改变。
如果生物性状没有改变对生物生存没有影响，如果引起生物产生有害的变异，则不利于生物适应环境，如果产生有利变异则有利生物不断适应变化的环境。
学生思考、讨论，并举例说明：
1．经常吃剩饭和剩菜，其中的细菌病毒，和代谢产物如亚硝酸盐等致癌物质。
2.处于生长旺盛时期的青少年长时间使用手机，防止手机辐射对大脑等器官发育的影响。
2．怀孕的妇女不能照X光，高能量的射线对胎儿不利，还有长时间使用电脑以免辐射对胎儿的不利影响。
3．在强日光下暴晒容易得皮肤癌。
4．前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时，核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。
5．生活在进行过豪华装潢的居室中的儿童易患白血病。
6．长期食用咸菜等腌制食品过多可能会致癌。
7．一些病毒能诱发细胞癌变。
学生讨论归纳：
生物因素突变、物理因素和化学因素。
基因可以分为自发突变和诱发突变。
学生自主学习归纳总结出
1．基因突变的特点。
2．基因一般在DNA复制时候容易发生基因突变。
3．基因突变一般会产生原基因的等位基因。
4．突变发生的个体、部位、基因、时间是随机的。
5．突变发生的时间越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。
（如发生在植物叶芽和花芽上的突变）
学生自学总结：
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
学生回答：
父母的遗传物质的重新组合。
学生绘图，教师纠正，引导学生理解基因重组的概念和类型。
学生自学总结基因重组的意义。
学生自学并总结：
1.非等位基因
2.因为非等位基因位于非同源染色体上，非同源染色体要重新组合
3．减数分裂第一次分裂的后期
4.分离
基因突变
基因重组
本质
基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新的性状。
不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。
发生时间
及原因
细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。
减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。
条件
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。
有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
意义
生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。
生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。
发生可能
突变频率低，但普遍存在。
有性生殖中非常普遍。
学生讨论完成表格
学生独立完成
通过问题激发学生学习兴趣，激活学生思维，激发学生用所学知识解决实际问题的热情，并引入变异的概念及类型。
利用多媒体的优势进行直观性教学，培养学生的观察能力和比较能力。
创设情境，让学生进行问题的探究、创造讨论与交流机会。
培养学生运用知识解决问题的能力。
理解红细胞形态不同是因为血红蛋白质分子不同，而血红蛋白不同是组成蛋白质的氨基酸的种类也不同，而氨基酸的种类是由密码子来决定的。
密码子的排列是由DNA分
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