生物的遺傳和變異教學(xué)方案.doc

生物的遺傳和變異教學(xué)方案一、教學(xué)目標(biāo)1.舉例說出生物的性狀，以及親子代間在性狀上的延續(xù)現(xiàn)象。舉例說出不同種性狀和相對(duì)性狀之間的區(qū)別。2.舉例說出生物的性狀是由基因控制的。3.關(guān)注轉(zhuǎn)基因技術(shù)給人類帶來的影響。二、教學(xué)策略遺傳和變異是生命得以延續(xù)和發(fā)展的重要內(nèi)因。生物的遺傳是在生殖過程中完成的，生物的性狀都是遺傳物質(zhì)在發(fā)育中和環(huán)境相互作用的結(jié)果。本章的引入，應(yīng)緊扣本單元的主題，并與第一章的生殖和發(fā)育相銜接。人們對(duì)遺傳與變異的認(rèn)識(shí)，最初是從比較親子代的各種特征開始的，然后由表及里逐步深入到基因水平。本節(jié)的教學(xué)也應(yīng)按著這樣的思路設(shè)計(jì)。先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是生物的性狀，然后探討性狀的控制。觀察生物的各種性狀，如果完全在課內(nèi)完成，教師應(yīng)適當(dāng)控制時(shí)間。由于觀察內(nèi)容的分量并不重，重在對(duì)問題的討論，因此，應(yīng)安排較充裕的時(shí)間討論教材中提出的6個(gè)問題。如果有條件，教師在課前應(yīng)簡(jiǎn)要指導(dǎo)學(xué)生具體識(shí)別性狀，安排學(xué)生調(diào)查自己和父母、父母的父母之間的性狀關(guān)系，調(diào)查身邊動(dòng)物和植物上下代性狀的情況，這樣可以使討論更充分些。但無論是哪種方式，通過討論應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)以下幾點(diǎn)。1.性狀包括生物體所有特征的總和，如形態(tài)結(jié)構(gòu)特征、生理特征和行為方式等。有些性狀是可見的，有些性狀是難以觀察到的。2.能夠初步識(shí)別不同種類的性狀和相對(duì)性狀?？梢宰寣W(xué)生舉例說明。3.生物的性狀受遺傳物質(zhì)的控制，但也會(huì)受生活環(huán)境的影響?；蚩刂菩誀钍潜竟?jié)的難點(diǎn)。關(guān)于基因的概念在此不必深究，學(xué)生只要知道基因是遺傳物質(zhì)的一部分即可。本節(jié)難在對(duì)轉(zhuǎn)基因過程和轉(zhuǎn)基因超級(jí)鼠的性狀變化的分析，在此教師可以一步步地引導(dǎo)學(xué)生觀察、說明和討論。在這個(gè)過程中，教師應(yīng)注意說明以下幾點(diǎn)。1.在雌雄小鼠交配后，要從輸卵管中取出核尚未融合的受精卵（精子進(jìn)入卵細(xì)胞后，在精子核與卵細(xì)胞核尚未融合前，這種受精卵適宜轉(zhuǎn)入大鼠生長(zhǎng)激素基因）。2.將事先備好的大鼠生長(zhǎng)激素基因吸入顯微注射器中，在顯微鏡下將大鼠生長(zhǎng)激素基因，注入小鼠核尚未融合的受精卵內(nèi)的卵細(xì)胞核或精子核中。注射之后，小鼠受精卵內(nèi)的精子核和卵細(xì)胞核將融合成一個(gè)細(xì)胞核，其中攜帶著轉(zhuǎn)入的基因。3.將已經(jīng)導(dǎo)入了大鼠生長(zhǎng)激素基因的受精卵，注入小鼠的輸卵管中去。這樣小鼠的輸卵管中就有了兩種受精卵，一種是導(dǎo)入了大鼠生長(zhǎng)激素基因的受精卵，另一種是輸卵管中原有的未轉(zhuǎn)基因的受精卵。在分析了轉(zhuǎn)基因超級(jí)鼠研制過程示意圖之后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，超級(jí)鼠體量增大（體量大小是一種性狀）是大鼠生長(zhǎng)激素基因作用的結(jié)果，由此得出基因控制性狀的結(jié)論。在學(xué)生明確了基因與性狀的關(guān)系后，教師可結(jié)合轉(zhuǎn)基因技術(shù)，舉例介紹幾種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因食品，以及由此引起的社會(huì)爭(zhēng)議，激發(fā)學(xué)生發(fā)表意見。三、參考答案觀察與思考1.憑肉眼的觀察或簡(jiǎn)單的測(cè)量，并不能知道自己的所有性狀。肉眼僅能觀察到某些形態(tài)結(jié)構(gòu)、行為特征，而無法觀察到生物的生理特征等。2.性狀（character）：遺傳學(xué)中把生物體所表現(xiàn)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征和行為方式，統(tǒng)稱為性狀。5.不是。比如，麥田中水肥充足的地方，麥苗比正常的要粗壯，這一性狀差異是由于環(huán)境條件的變化引起的變異，并未涉及到遺傳物質(zhì)的改變，是不可遺傳的。資料分析1.這項(xiàng)研究中，被研究的性狀是鼠的個(gè)體大小?？刂七@個(gè)性狀的基因是大鼠生長(zhǎng)激素基因。2.基因決定生物的性狀。3.傳遞的是控制性狀的基因。練習(xí)1.（1）（3）不對(duì)。相對(duì)性狀是指同種生物的同一性狀的不同表現(xiàn)形式，比如，人的雙眼皮與單眼皮、玫瑰花的紅色與粉色等等。（2）對(duì)。（4）對(duì)。受基因控制的性狀可遺傳。（5）不對(duì)。環(huán)境條件的不同可使性狀發(fā)生差異，比如，玉米中有些隱性基因（如其中一對(duì)為aa）使葉內(nèi)不能形成葉綠體，造成白化苗，它的顯性基因A控制葉綠體形成?；?yàn)锳A的種子，如果在不見光的暗處發(fā)芽，長(zhǎng)成的幼苗也是白化的；而光照下發(fā)芽，長(zhǎng)成的幼苗就成綠色。由此可見，基因型相同的個(gè)體在不同條件下可發(fā)育成不同的表現(xiàn)型。2.原理同第1題的第（5）小題。設(shè)計(jì)方案略。四、背景資料性狀和相對(duì)性狀性狀（character）：遺傳學(xué)中把生物體所表現(xiàn)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征和行為方式等統(tǒng)稱為性狀。單位性狀（unit character）：孟德爾在研究豌豆等植物的性狀遺傳時(shí)，把植株所表現(xiàn)的性狀總體區(qū)分為各個(gè)單位作為研究對(duì)象，這樣區(qū)分開來的性狀稱為單位性狀。豌豆的花色、種子形狀、子葉顏色、豆莢形狀、豆莢（未成熟的）顏色、花序著生部位和株高等性狀，就是7個(gè)不同的單位性狀。相對(duì)性狀（contrasting character）：不同個(gè)體在單位性狀上常有著各種不同的表現(xiàn)，例如，豌豆花色有紅色和白色，種子形狀有圓和皺。遺傳學(xué)中把同一單位性狀的相對(duì)差異，稱為相對(duì)性狀。孟德爾在研究單位性狀的遺傳時(shí)，就是用具有明顯差異的相對(duì)性狀來進(jìn)行雜交試驗(yàn)的，只有這樣，后代才能進(jìn)行對(duì)比分析研究，從而找出差異，并發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律?；蚩刂菩誀畹臋C(jī)理基因內(nèi)含有的控制生物性狀的遺傳信息，存在于染色體的DNA分子上?；蚩刂粕镄誀畹倪^程稱為基因表達(dá)。在基因表達(dá)中，生物遺傳信息的傳遞途徑是：DNARNA蛋白質(zhì)（表現(xiàn)性狀）1轉(zhuǎn)錄：從DNARNA遺傳信息從DNA傳遞給RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄（transcription）。轉(zhuǎn)錄時(shí)，在RNA聚合酶作用下，以DNA為模板，按堿基配對(duì)原則，合成RNA分子。轉(zhuǎn)錄形成的RNA，其類型有：tRNA、rRNA、mRNA。tRNA即轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，作用是在蛋白質(zhì)合成中運(yùn)送氨基酸；rRNA即核糖體RNA，參與組裝核糖體；而mRNA即信使RNA，它攜帶有編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的遺傳信息。2翻譯：從RNA蛋白質(zhì)將mRNA分子上的遺傳信息翻譯成由特定氨基酸排列順序的多肽鏈，這一過程稱為翻譯（translation）。將mRNA上的堿基排列順序（其中每三個(gè)堿基為一個(gè)遺傳密碼，決定一種氨基酸）依次轉(zhuǎn)換為氨基酸的排列順序。已知所有生物都使用相同的遺傳密碼，這也表明了生物界的統(tǒng)一性。肽鏈的氨基酸序列，由mRNA鏈上的U、C、A、G四種堿基順序，按三聯(lián)體密碼確定。如：AUG UUC AGC CCU UGC AAA UGU GCAUGA mRNA起始Met Phe Ser Pro Cys Lys Cys Ala終止多肽鏈翻譯過程在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行。合成的多肽鏈形成蛋白質(zhì)亞基，最后形成蛋白質(zhì)。3.遺傳的中心法則1958年克里克提出了中心法則，他認(rèn)為遺傳信息的自我復(fù)制是從DNA到DNA；遺傳信息的傳遞是DNA到RNA，最終決定蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能。后來人們發(fā)現(xiàn)，有些病毒的RNA能自我復(fù)制。另外還發(fā)現(xiàn)，有些RNA病毒侵染細(xì)胞后能產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄酶，逆轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成雙鏈DNA分子。這個(gè)雙鏈DNA分子能整合到寄主細(xì)胞的DNA中，可隨寄主細(xì)胞的DNA復(fù)制而復(fù)制，同時(shí)也可以轉(zhuǎn)錄出更多的病毒RNA?？紤]以上因素以及某些蛋白質(zhì)能夠調(diào)節(jié)DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，中心法則可以完善為如圖4所示。基因調(diào)控生物體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞都有全套的基因，但細(xì)胞中的基因并不是同時(shí)表達(dá)的。因細(xì)胞的類型和執(zhí)行的功能不同，細(xì)胞中有的基因開啟，有的基因關(guān)閉。如血紅蛋白基因只在紅細(xì)胞中表達(dá)，消化酶只在消化腺細(xì)胞中表達(dá)。這其中存在著復(fù)雜的基因調(diào)控。基因表達(dá)的調(diào)控可以在不同的層次、不同的水平上進(jìn)行，大致可分為以下五個(gè)方面。1.轉(zhuǎn)錄調(diào)控細(xì)胞可以通過控制基因轉(zhuǎn)錄mRNA的拷貝數(shù)來調(diào)控基因的產(chǎn)物。例如，紅細(xì)胞中組成血紅蛋白的和多肽的基因快速、大量地轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生大量的mRNA分子，形成大量的血紅蛋白分子。其他任何一個(gè)細(xì)胞都有這些基因，但不轉(zhuǎn)錄。2.轉(zhuǎn)錄后調(diào)控有些mRNA在從細(xì)胞核內(nèi)輸送到細(xì)胞質(zhì)中翻譯之前，必須要經(jīng)過化學(xué)修飾。沒有經(jīng)過修飾的mRNA與核糖體不能結(jié)合，因而就不能被翻譯成為蛋白質(zhì)。3.翻譯調(diào)控細(xì)胞可以通過限制核糖體與mRNA的結(jié)合，或限制多肽鏈的生長(zhǎng)，來調(diào)節(jié)mRNA的翻譯速率。4.翻譯后調(diào)控對(duì)于一些具有特殊功能的蛋白質(zhì)，還要有翻譯后的修飾。多肽鏈上的一些氨基酸要去掉，或者加上其他一些化學(xué)基團(tuán)，如糖類、磷酸基團(tuán)等。例如，胰腺最初產(chǎn)生的消化酶糜蛋白酶原是沒有活性的。糜蛋白酶原離開胰腺進(jìn)入小腸后，被其他的酶裂解，去掉一部分氨基酸，就成為能分解蛋白質(zhì)的有活性的糜蛋白酶。這種機(jī)制有效地限制了糜蛋白酶對(duì)自身內(nèi)臟的分解活性，防止糜蛋白酶對(duì)自身的消化。5.蛋白質(zhì)調(diào)控環(huán)境因子影響酶的功效。例如，生物合成途徑中的最終產(chǎn)物，通過與途徑中早期的酶結(jié)合，降低合成活性。生物技術(shù)近些年來，以基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展迅猛，并日益影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。所謂生物技術(shù)（Biotechnology）是指“用活的生物體（或生物體的物質(zhì)）來改進(jìn)產(chǎn)品、改良植物和動(dòng)物，或?yàn)樘厥庥猛径囵B(yǎng)微生物的技術(shù)”。生物工程則是生物技術(shù)的統(tǒng)稱，是指運(yùn)用生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)等原理與生化工程相結(jié)合，來改造或重新創(chuàng)造設(shè)計(jì)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)、培育出新品種，以工業(yè)規(guī)模利用現(xiàn)有生物體系，以生物化學(xué)過程來制造工業(yè)產(chǎn)品。簡(jiǎn)言之，就是將活的生物體、生命體系或生命過程產(chǎn)業(yè)化的過程。生物工程包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、生物電子工程、生物反應(yīng)器、滅菌技術(shù)以及新興的蛋白質(zhì)工程等，其中，基因工程是現(xiàn)代生物工程的核心。基因工程（或稱遺傳工程、基因重組技術(shù)）就是將不同生物的基因在體外剪切組合，并和載體（質(zhì)粒、噬菌體、病毒）的DNA連接，然后轉(zhuǎn)入微生物或細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)行克隆，并使轉(zhuǎn)入的基因在細(xì)胞或微生物內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生所需要的蛋白質(zhì)。目前，有60%以上的生物技術(shù)成果集中應(yīng)用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，用以開發(fā)特色新藥或?qū)鹘y(tǒng)醫(yī)藥進(jìn)行改良，由此引起了醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的重大變革，生物制藥也得以迅速發(fā)展。生物制藥就是把生物工程技術(shù)應(yīng)用到藥物制造領(lǐng)域的過程，其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)DNA進(jìn)行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫(yī)藥制品。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動(dòng)物毒素、生物組織為起始材料，采用生物學(xué)工藝或分離純化技術(shù)制備，并以生物學(xué)技術(shù)和分析技術(shù)控制中間產(chǎn)物和成品質(zhì)量而制成的生物活化制劑，包括菌苗、疫苗、毒素、類毒素、血清、血液制品、免疫制劑、細(xì)胞因子、抗原、單克隆抗體及基因工程產(chǎn)品（DNA重組產(chǎn)品、體外診斷試劑）等。目前，人類已研制開發(fā)并進(jìn)入臨床應(yīng)用階段的生物藥品，根據(jù)其用途不同可分為三大類：基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑。這些產(chǎn)品在診斷、預(yù)防、控制乃至消滅傳染病，保護(hù)人類健康中，發(fā)揮著越來越重要的作用。我國(guó)生物醫(yī)藥行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景我國(guó)生物技術(shù)藥物的研究和開發(fā)起步較晚，直到20世紀(jì)70年代初才開始將DNA重組技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上，但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策（特別是國(guó)家“863”高技術(shù)計(jì)劃）的大力支持下，使這一領(lǐng)域發(fā)展迅速，逐步縮短了與先進(jìn)國(guó)家的差距，目前已有15種基因工程藥物和若干種疫苗批準(zhǔn)上市，另有十幾種基因工程藥物正在進(jìn)行臨床驗(yàn)證，還在研制中的約有數(shù)十種。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)生物藥品主要是基因乙肝疫苗、干擾素、白細(xì)胞介素2、GCSF（增白細(xì)胞）、重組鏈激酶、重組表皮生長(zhǎng)因子等15種基因工程藥物。TPA（組織溶纖原激活劑）、白介素3、重組人胰島素、尿激酶等十幾種多肽藥品還在進(jìn)行臨床、期試驗(yàn)，單克隆抗體研制已由實(shí)驗(yàn)進(jìn)入臨床，B型血友病基因治療已初步獲得臨床療效，遺傳病的基因診斷技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。轉(zhuǎn)基因技術(shù)（一）轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，引起生物體性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。人們常說的“遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉(zhuǎn)化”均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。（二）常用的植物轉(zhuǎn)基因方法遺傳轉(zhuǎn)化的方法，按其是否需要通過組織培養(yǎng)再生植株可分成兩大類，第一類需要通過組織培養(yǎng)再生植株，常用的方法有農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法、基因槍法；另一類方法不需要通過組織培養(yǎng)，目前比較成熟的主要有花粉管通道法。1.農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細(xì)菌，它能在自然條件下趨化性地感染大多數(shù)雙子葉植物的受傷部位，并誘導(dǎo)產(chǎn)生冠癭瘤或發(fā)狀根。根癌農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌的細(xì)胞中有一段TDNA，農(nóng)桿菌通過侵染植物傷口進(jìn)入細(xì)胞后，可將TDNA插入到植物基因組中。因此，農(nóng)桿菌是一種天然的植物遺傳轉(zhuǎn)化體系。人們將目的基因插入到經(jīng)過改造的T區(qū)，借助農(nóng)桿菌的感染實(shí)現(xiàn)外源基因向植物細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和整合，然后通過細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出轉(zhuǎn)基因植株。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法起初只被用于雙子葉植物中，近年來，農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化在一些單子葉植物（尤其是水稻）中也得到了廣泛應(yīng)用。2.基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法利用火藥爆炸或高壓氣體加速（這一加速設(shè)備被稱為基因槍），將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈，直接送入完整的植物組織和細(xì)胞中，然后通過細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出植株，選出其中轉(zhuǎn)基因陽性植株即為轉(zhuǎn)基因植株。與農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化相比，基因槍法轉(zhuǎn)化的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是不受受體植物范圍的限制，其載體質(zhì)粒的構(gòu)建也相對(duì)簡(jiǎn)單，因此也是目前轉(zhuǎn)基因研究中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。3.花粉管通道法在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在開花、受精過程中形成的花粉管通道，將外源DNA導(dǎo)入受精卵細(xì)胞，并進(jìn)一步地被整合到受體細(xì)胞的基因組中，隨著受精卵的發(fā)育而成為帶轉(zhuǎn)基因的新個(gè)體。該方法于20世紀(jì)80年代初期由我國(guó)學(xué)者周光宇提出，我國(guó)目前推廣面積最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用花粉管通道法培育出來的。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是不依賴組織培養(yǎng)人工再生植株，技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要裝備精良的實(shí)驗(yàn)室，常規(guī)育種工作者易于掌握。（三）常用的動(dòng)物轉(zhuǎn)基因方法1.顯微注射法在顯微鏡下，用一根極細(xì)的玻璃針（直徑12 m）直接將DNA注射到胚胎的細(xì)胞核內(nèi)，再把注射過DNA的胚胎移植到動(dòng)物體內(nèi)，使之發(fā)育成正常的幼仔。用這種方法生產(chǎn)的動(dòng)物約有1/10是整合外源基因的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。2.體細(xì)胞核移植方法先在體外培養(yǎng)的體細(xì)胞中進(jìn)行基因?qū)耄Y選獲得帶轉(zhuǎn)基因的細(xì)胞。然后，將帶轉(zhuǎn)基因的體細(xì)胞移植到去掉細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，生產(chǎn)重構(gòu)胚胎。重構(gòu)胚胎經(jīng)移植到母體中，產(chǎn)生的仔畜百分之百是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。（四）轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的關(guān)系自從人類耕種作物以來，我們的祖先就從未停止過對(duì)作物的遺傳改良。在過去的幾千年里，農(nóng)作物改良的方式主要是對(duì)自然突變產(chǎn)生的優(yōu)良基因和重組體的選擇和利用，通過隨機(jī)和自然的方式來積累優(yōu)良基因。遺傳學(xué)創(chuàng)立后近百年的動(dòng)植物育種，則是采用人工雜交的方法，進(jìn)行優(yōu)良基因的重組和外源基因的導(dǎo)入而實(shí)現(xiàn)遺傳改良。因此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)是一脈相承的，其本質(zhì)都是通過獲得優(yōu)良基因進(jìn)行遺傳改良。但在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上，轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)有兩點(diǎn)重要區(qū)別。第一，傳統(tǒng)技術(shù)一般只能在生物種內(nèi)個(gè)體間實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所轉(zhuǎn)移的基因則不受生物體間親緣關(guān)系的限制。第二，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術(shù)一般是在生物個(gè)體水平上進(jìn)行，操作對(duì)象是整個(gè)基因組，所轉(zhuǎn)移的是大量的基因，不可能準(zhǔn)確地對(duì)某個(gè)基因進(jìn)行操作和選擇，對(duì)后代的表現(xiàn)預(yù)見性較差。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過明確定義的基因，功能清楚，后代表現(xiàn)可準(zhǔn)確預(yù)期。因此，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和補(bǔ)充。將兩者緊密結(jié)合，可相得益彰，大大地提高動(dòng)植物品種改良的效率。轉(zhuǎn)基因超級(jí)鼠向生物體的基因組轉(zhuǎn)移（或植入）外源基因的過程，叫轉(zhuǎn)基因。一般都認(rèn)為，成功的轉(zhuǎn)基因工作是從1981年開始的。1982年，英國(guó)的自然雜志發(fā)表了一篇文章，兩個(gè)美國(guó)實(shí)驗(yàn)小組共同研制出轉(zhuǎn)基因超級(jí)鼠。他們用顯微注射技術(shù)，成功地將大鼠生長(zhǎng)激素重組基因?qū)胍粋€(gè)小鼠的受精卵里面去，結(jié)果使出生的小鼠變成了大鼠。這是因?yàn)樾∈螳@得了大鼠的重組生長(zhǎng)激素基因，它與其同胞兄妹完全不一樣，體積大了1倍。這項(xiàng)研究獲得了人類歷史上第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，被譽(yù)為分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑。轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因食品（Genetically Modified Food）又稱現(xiàn)代生物技術(shù)食品（Foods produced by biotechnology），系指利用DNA重組技術(shù)將供體基因植入受體生物（包括植物、動(dòng)物、微生物等）后生產(chǎn)的食品原料、成品及其食品添加劑，使其在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。從理論上講，通過這種手段，人們可以按照自己的意愿得到所需要的食品。例如，將抗病蟲害、抗除草劑等基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物，就可以獲得具有相應(yīng)基因的品種。還可以縮短獲得新品種的時(shí)間，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量、增加作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，生產(chǎn)一些高附加值的物質(zhì)，如有藥用價(jià)值的物質(zhì)、維生素、工業(yè)上用的生物高分子聚合物等。在過去對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的研究和應(yīng)用中，并沒有發(fā)現(xiàn)其與一般食品有明顯的差別，但人們對(duì)其安全性仍然提出質(zhì)疑。外源基因是否安全?基因結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定且不會(huì)產(chǎn)生損害人體健康的突變?基因轉(zhuǎn)入后是否產(chǎn)生新的有害遺傳性狀或不利健康的成分?基因轉(zhuǎn)入后是否引起營(yíng)養(yǎng)成分和其他功能性成分含量與吸收利用的改變？在有的轉(zhuǎn)基因過程中使用的具有拮抗抗生素的基因，是否會(huì)通過轉(zhuǎn)基因食品使人體菌群通過質(zhì)粒傳遞產(chǎn)生對(duì)抗生素的抵抗性？是否會(huì)增加對(duì)食物的過敏？這些均有待研究和觀察。第二節(jié) 基因在親子代間的傳遞 一、教學(xué)目標(biāo)1.描述染色體、DNA和基因之間的關(guān)系。2.描述生殖過程中染色體的變化。3.說出基因經(jīng)生殖細(xì)胞在親子代間的傳遞。二、教學(xué)策略上節(jié)解決了基因控制性狀的問題，本節(jié)討論親代的基因如何傳給子代問題是順理成章的。教師在引入中，應(yīng)明確探討基因傳遞問題的思路，即基因在什么地方?基因通過什么途徑由親代傳給子代?關(guān)于基因和染色體。教師可以事先備好圖片，幫助學(xué)生回顧七年級(jí)上冊(cè)關(guān)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的知識(shí)，從中回憶起細(xì)胞核內(nèi)染色體含有蛋白質(zhì)和DNA，以及DNA是遺傳物質(zhì)等知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生猜想，既然DNA是遺傳物質(zhì)，基因應(yīng)該在染色體的何種成分上，但最終教師應(yīng)明確地說明基因在DNA上（學(xué)生不具備排除基因在蛋白質(zhì)上的基礎(chǔ)）。接著引導(dǎo)學(xué)生觀察人體染色體圖以及染色體和DNA之間關(guān)系的示意圖。在觀察、思考、討論的基礎(chǔ)上，教師可以結(jié)合兩圖幫助學(xué)生了解以下幾點(diǎn)。1.圖中顯示的是一個(gè)細(xì)胞核的染色體。染色體可通過特殊染色清楚的辨別出來。2.一條DNA上有許許多多的基因，一個(gè)基因只是DNA上的一個(gè)片段，生物的各種性狀都是分別由這些不同的基因控制的。一條染色體上攜帶著許多基因。3.細(xì)胞核內(nèi)的染色體是成對(duì)存在的，基因也是成對(duì)的。（仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，成對(duì)的染色體不但形態(tài)大小相似，在相對(duì)位置上所染成的顏色也相似，表明內(nèi)部的成分相似，但染色體所涂的顏色不是基因的位置）。關(guān)于基因的傳遞，教師可以通過回顧人的生殖過程，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到父母的基因是分別通過精子和卵細(xì)胞傳給子代的。也可以讓學(xué)生討論得出這一結(jié)論。接著可以提出，父母應(yīng)該把多少基因傳給子代呢?由此激發(fā)學(xué)生，仔細(xì)閱讀教材的有關(guān)部分，并通過小組討論，合作完成添圖。最后教師組織學(xué)生分組匯報(bào)結(jié)果。如果有時(shí)間且學(xué)生條件好，教師可以提出“為什么一對(duì)夫妻所生的幾個(gè)孩子，長(zhǎng)相會(huì)有差別?”等類似的問題，讓學(xué)生討論，為后邊的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。三、參考答案觀察與思考1. 23對(duì)。因?yàn)樵谏锏捏w細(xì)胞中，染色體是成對(duì)存在的。2.基因是染色體上具有控制生物性狀的DNA片段。3.不同顏色的區(qū)段表示控制不同性狀的基因。不斷把長(zhǎng)繩螺旋縮短變粗，就能把長(zhǎng)繩處理成短棒狀的染色體樣子。練習(xí)2.生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)是體細(xì)胞中的一半，不成對(duì)存在。 體細(xì)胞精子卵細(xì)胞玉米201010水稻241212馬6432323.無性生殖過程都不涉及性別，沒有兩性生殖細(xì)胞的參與，也沒有兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，新生的個(gè)體是由母體直接產(chǎn)生的。通過無性生殖產(chǎn)生的后代，只具備母體的遺傳特性，所以，無性生殖的后代能夠較穩(wěn)定地保持母體的遺傳性狀，個(gè)體之間十分相像，與染色體和基因在親子代間的傳遞狀況無關(guān)。四、參考資料基因、DNA和染色體之間的關(guān)系基因的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么?起初科學(xué)家們認(rèn)為蛋白質(zhì)最有可能是遺傳物質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)由20種不同的氨基酸組成，而DNA只有4種不同的堿基。直到1944年艾弗里（O.Avery,18771955）等證實(shí)了肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化因子是DNA，人們才確認(rèn)基因的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA，某些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。DNA復(fù)制，基因也隨著復(fù)制。細(xì)胞分裂時(shí)，復(fù)制了的染色體和其上的基因傳給后代，這就是生物繁衍的分子基礎(chǔ)。1910年，摩爾根（T.H.Morgan,18661945）通過果蠅的遺傳實(shí)驗(yàn)證明基因存在于染色體上。而后，摩爾根領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室還闡明了多個(gè)基因在一條染色體上呈線性排列，從而得出了染色體是基因的載體的結(jié)論。但當(dāng)時(shí)對(duì)基因的化學(xué)成分并不清楚。DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)主要來自于肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。1944年，美國(guó)科學(xué)家艾弗里和同事經(jīng)過10年的工作，在離體的條件下完成了肺炎雙球菌從無毒型（R型）向有毒型（S型）的轉(zhuǎn)化。他們把DNA、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)分別從活的S型細(xì)菌中提取出來，把每一成分分別跟活的R型細(xì)菌混合后在培養(yǎng)液中培養(yǎng)。他們發(fā)現(xiàn)，S型細(xì)菌的DNA成分、且只有DNA能夠把某一R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型，而且DNA的純度越高，這種轉(zhuǎn)化過程越有效。若使DNA分解，就不再出現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。以上實(shí)驗(yàn)說明從一種基因型的細(xì)胞來的DNA摻入到另一不同基因型的細(xì)胞中，可引起穩(wěn)定的遺傳變異，DNA具有特定的遺傳特性，是遺傳物質(zhì)。DNA多聚核苷酸中的堿基對(duì)的排列順序決定了遺傳信息。遺傳信息的編碼通常是從DNA的5端到3端（聚合酶按這個(gè)方向復(fù)制DNA）。在以DNA為遺傳物質(zhì)的生命體中，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA的一個(gè)區(qū)段，并與它所決定的蛋白質(zhì)的氨基酸順序相對(duì)應(yīng)。每個(gè)DNA分子上有很多個(gè)基因，每個(gè)基因中又可以含有成百上千個(gè)核苷酸對(duì)。在一條DNA分子上的基因一般是分散的，被不編碼蛋白質(zhì)的DNA分開?；虻?個(gè)基本特性可以用DNA的特性加以說明。1.基因的自我復(fù)制。在細(xì)胞有絲分裂間期，DNA復(fù)制為相同的兩個(gè)DNA分子，基因也隨之復(fù)制。2.基因決定性狀。某一區(qū)段的核苷酸順序互補(bǔ)地決定mRNA的核苷酸順序，進(jìn)而專一地決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。所以某一基因存在時(shí)，決定某種酶或其他蛋白質(zhì)的合成，通過生理生化過程，出現(xiàn)某一性狀。3.基因的突變。DNA分子很穩(wěn)定，但偶爾也會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，例如某一區(qū)段內(nèi)一個(gè)堿基對(duì)改變了，改變的新核苷酸順序通過復(fù)制又能穩(wěn)定地保持下去?；蛞埠芊€(wěn)定，但偶爾也會(huì)發(fā)生一個(gè)突變，出現(xiàn)一個(gè)與原來不同的新等位基因。該基因通過自我復(fù)制又穩(wěn)定地一代一代傳下去。現(xiàn)已證明遺傳物質(zhì)除了DNA外還有RNA，如有些病毒不含DNA，只含有RNA和蛋白質(zhì)。與減數(shù)分裂有關(guān)的科學(xué)家及其工作比利時(shí)胚胎學(xué)家比耐登（Edouard van Beneden，18461910），是列日大學(xué)的教授。他證明了生物體各部分細(xì)胞的染色體數(shù)相同，證明了染色體有物種的特異性。他以染色體數(shù)很少的巨頭蛔蟲為材料進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在由體細(xì)胞（性原細(xì)胞）形成配子（生殖細(xì)胞）時(shí)染色體數(shù)目減半，并通過受精作用而恢復(fù)原數(shù)。德國(guó)動(dòng)物學(xué)家鮑維里（Theodor Boveri，18621915），曾求學(xué)于慕尼黑大學(xué)，并在該大學(xué)從事研究工作，后任維茲堡大學(xué)動(dòng)物學(xué)和比較解剖學(xué)教授。他用馬蛔蟲卵研究了染色體減少和中心體的問題；用海膽卵觀察了在受精過程中的染色體與胚胎發(fā)育的關(guān)系、染色體特性、染色體數(shù)與核的大小、染色體與分化的關(guān)系等。第三節(jié) 基因的顯性和隱性 一、教學(xué)目標(biāo)1.舉例說出相對(duì)性狀與基因的關(guān)系，描述控制相對(duì)性狀的一對(duì)基因的傳遞特點(diǎn)。2.說明近親結(jié)婚的危害。3.增強(qiáng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和運(yùn)用科學(xué)方法解釋生命科學(xué)的有關(guān)問題。二、教學(xué)策略本節(jié)內(nèi)容是前兩節(jié)內(nèi)容的綜合和深入，是本章的難點(diǎn)之一。教師可以在簡(jiǎn)要回顧一種性狀是由一對(duì)基因控制的，父母通過精子和卵細(xì)胞，分別只把一對(duì)基因的一個(gè)傳給了受精卵，這樣子代的體細(xì)胞中，控制一種性狀的基因仍然有一對(duì)，一個(gè)來自父方一個(gè)來自母方。在此基礎(chǔ)上，教師可以提出本節(jié)需要解決的問題，即控制相對(duì)性狀的一對(duì)基因之間的關(guān)系問題。教師可以指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，也可以再舉出幾個(gè)典型實(shí)例，以激發(fā)學(xué)生積極探索的欲望，同時(shí)表明該問題具有普遍性。教材安排孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，目的是啟發(fā)學(xué)生回答上述問題，需要科學(xué)的實(shí)驗(yàn)，并通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，得出基因有顯性和隱性的關(guān)系。關(guān)于孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，教師可以讓學(xué)生仔細(xì)閱讀，在閱讀的基礎(chǔ)上，師生共同討論得出結(jié)論。也可以在教師帶領(lǐng)下，結(jié)合實(shí)驗(yàn)以問題推進(jìn)的方式，逐步得出結(jié)論。大致如下：1.孟德爾選擇了容易區(qū)別的相對(duì)性狀作為研究對(duì)象，例如高豌豆高約1.82.1 m，矮豌豆高約0.20.5 m。如果高豌豆控制高度的一對(duì)基因是AA，矮豌豆控制高度的基因是aa，兩者雜交的后代雜種豌豆會(huì)怎樣呢?（要求學(xué)生回答，教師可以強(qiáng)調(diào)雜種高豌豆與上代高豌豆一樣的高。）2.雜種豌豆為什么只表現(xiàn)高的呢?難道控制矮性狀的基因（a）沒有傳給子代嗎?（指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材的有關(guān)部分，安排學(xué)生討論，并回答。）3.把雜種高豌豆種下去，后代有高也有矮，并且矮的還和原來的矮豌豆一樣的矮，其體內(nèi)含有矮基因（a）。這表明了有的雜種豌豆雖表現(xiàn)高的性狀，但含有控制矮性狀的基因（a），只是未能表現(xiàn)出來。由此可見，雜種高豌豆體內(nèi)既有高基因（A），也有矮基因（a），雜種細(xì)胞中同時(shí)含有A和a時(shí)，能夠通過性狀表現(xiàn)出來的基因A稱為顯性基因，被掩蓋的基因a稱為隱性基因。高和矮這對(duì)相對(duì)性狀，高就是顯性性狀，矮為隱性性狀。4.隱性性狀在什么情況下才能表現(xiàn)出來呢?（可讓學(xué)生回答）還可以要求學(xué)生思考雜種豌豆的后代為什么高的多矮的少?關(guān)于禁止近親結(jié)婚，教師可以先讓學(xué)生閱讀教材，形成初步的認(rèn)識(shí)，然后師生共同分析一典型實(shí)例，使學(xué)生了解到，在一個(gè)家族中攜帶某種隱性致病基因（如白化病基因）的機(jī)會(huì)比其他家族也攜帶該種基因的機(jī)會(huì)要高，當(dāng)近親結(jié)婚后，兩個(gè)隱性致病基因相遇的機(jī)會(huì)大大增加，患病的機(jī)會(huì)要高出許多。由此使學(xué)生懂得為什么我國(guó)婚姻法規(guī)定禁止近親結(jié)婚的道理?？茖W(xué)技術(shù)社會(huì)中介紹了中國(guó)參與人類基因組計(jì)劃的有關(guān)情況，以及基因組研究的新進(jìn)展，教師應(yīng)要求學(xué)生課后閱讀，或以此為題，鼓勵(lì)學(xué)生自己搜集有關(guān)信息資料，開辦班級(jí)小展覽。三、參考答案練習(xí)1.當(dāng)慣用右手是顯性性狀時(shí)，孩子的細(xì)胞內(nèi)有控制慣用左手的基因。當(dāng)慣用左手是顯性性狀時(shí)，孩子的細(xì)胞內(nèi)沒有控制慣用左手的基因。2.不能，決定無酒窩的基因?yàn)殡[性基因d，所以無酒窩的夫婦決定有無酒窩的基因型都為dd，當(dāng)親代形成生殖細(xì)胞時(shí)只能將d傳遞給子代而不會(huì)出現(xiàn)顯性基因D，所以，其子女是無酒窩的。3.不合適。寶玉和黛玉是表兄妹，屬于三代以內(nèi)的旁系血親，按我國(guó)現(xiàn)行婚姻法規(guī)定是不能結(jié)婚的。如果近親結(jié)婚，其后代有害基因純合的機(jī)會(huì)比隨機(jī)婚配的后代要高許多倍。四、參考資料基因的顯性和隱性以孟德爾的豌豆雜交試驗(yàn)中花的顏色這一性狀為例，開紅花的植株自花受粉，后代都是開紅花的；開白花的植株自花受粉，后代都是開白花的。孟德爾把開紅花的植株與開白花的植株雜交，這兩個(gè)植株叫做親代，記作P。雜交后產(chǎn)生第一代即子一代F1，其植株全部開紅花，沒有開白花或其他顏色的花的。此結(jié)果不受紅花做母本或父本的影響。為什么子一代中沒有出現(xiàn)白花植株，難道這一性狀在子一代中消失了嗎?這一想法促使他再進(jìn)一步地觀察。他將子一代的紅花植株自花受粉，所得子二代F2中除紅花植株外，又出現(xiàn)了白花植株，而且紅花與白花的比例為31。白花的性狀又出現(xiàn)了。這說明它在子一代中并沒有消失，只是隱而未現(xiàn)。這些結(jié)果使孟德爾認(rèn)為，遺傳性是由于特異因子的作用。孟德爾把子一代中顯現(xiàn)出來的性狀叫做顯性性狀，如紅花；控制顯性性狀的基因是顯性基因，用大寫字母表示（C）。在子一代中未顯現(xiàn)的性狀叫做隱性性狀，如白花；控制隱性性狀的基因?yàn)殡[性基因，用小寫字母表示（c）。在對(duì)種皮的顏色、莖的高矮等不同相對(duì)性狀的雜交試驗(yàn)中，孟德爾也得到了同樣結(jié)果，隱性表型總在子二代出現(xiàn)，并且約占植株總數(shù)的四分之一。他認(rèn)為紅花純種植株攜帶的紅花基因C為兩份拷貝（CC），白花植株攜帶的基因c也為兩份（cc），把以上兩種含有一個(gè)基因兩份拷貝的個(gè)體叫做純合子。生物體在（通過減數(shù)分裂）形成生殖細(xì)胞配子時(shí)，成對(duì)的基因彼此分離，分別進(jìn)入不同的配子，純種紅花豌豆的配子只有一個(gè)顯性基因C，而開純種白花的豌豆的配子只有一個(gè)隱性基因c。通過雜交而受精時(shí)，在F1的體細(xì)胞中基因恢復(fù)成對(duì)，結(jié)合成Cc，此F1的個(gè)體叫做雜合子。由于基因C對(duì)基因c的顯性作用，F(xiàn)1只表現(xiàn)為紅花。當(dāng)子一代自交時(shí)，可產(chǎn)生三種不同的基因型CC，Cc,cc，它們以121的比例出現(xiàn)，這就是表現(xiàn)出紅花比白花為31。顯然，子一代的植株從白花親本得到了白花的遺傳因子，而且這個(gè)遺傳因子在植株內(nèi)沒有起變化，即沒有與代表紅花的遺傳因子相混合，因子二代中的白花跟親本的白花一樣，完全不帶紅色。這說明遺傳不是混合式的，由此也得出“顆粒式遺傳”的一個(gè)重要概念：代表一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳因子在同一個(gè)體內(nèi)各自存在，而不相沾染，不相混合。以后遺傳學(xué)的發(fā)展越來越顯示出這個(gè)概念的正確性和重要性。白化病與苯丙酮尿癥酶是一種蛋白質(zhì)，它是在特定的基因指導(dǎo)下合成的?；驔Q定酶的形成，酶控制生化反應(yīng)，從而控制代謝。白化病與苯丙酮尿癥均為與酶有關(guān)的先天性代謝缺陷病。1.白化病皮膚色素的深淺，取決于黑色素的多少，黑色素有保護(hù)皮膚的作用。缺少黑色素，陽光里的紫外線會(huì)傷害細(xì)胞。酪氨酸酶與黑色素的產(chǎn)生有關(guān)，黑色素的前體是酪氨酸，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下成為雙羥苯丙氨酸，再逐步形成黑色素。若這種酶減少，就引起色素的產(chǎn)生發(fā)生障礙，進(jìn)而出現(xiàn)白化病。此病的癥狀為不能合成或幾乎不能合成黑色素。皮膚白，帶粉紅色，頭發(fā)淡黃色，虹膜淡灰或淡紅，怕光，視力也很差。白化病是一種遺傳缺陷，是常染色體隱性遺傳。如果我們把決定酪氨酸酶的基因稱為A，則正常人的基因型是AA或Aa，而白化病人的是aa，白化病人沒有A基因，就沒有酪氨酸酶。2.苯丙酮尿癥此病是人類在出生數(shù)個(gè)月以后，出現(xiàn)以智力障礙、腦電波異常、頭發(fā)細(xì)黃、皮膚色淺，尿有“發(fā)霉”臭味等主要病征的常染色體單基因隱性遺傳病。苯丙氨酸在正常人中可以在苯丙氨酸羥化酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼幔野彼嵩俎D(zhuǎn)化成黑色素。但在某些人中由于不能形成苯丙氨酸羥化酶，苯丙氨酸只能在苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶的作用下變?yōu)楸奖幔赡蛑信懦?。同時(shí)，血液中苯丙氨酸太多，抑制酪氨酸轉(zhuǎn)變成黑色素。有此代謝障礙的人比正常人形成的色素少，但并不是一個(gè)完全的白化病人，因?yàn)檫@種人可以利用膳食中現(xiàn)成的酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素。過多的苯丙氨酸在體內(nèi)堆積，會(huì)損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起嚴(yán)重的精神和智力發(fā)育遲緩癥。據(jù)估計(jì)，精神病院中有千分之六的精神病患者是由此原因引起的。尿中有苯丙酮酸，可用化學(xué)方法測(cè)定出來。如果及早發(fā)現(xiàn)（出生時(shí)檢查尿液），在患者的食物中減少苯丙氨酸的含量，可防止患者智力低下的出現(xiàn)。直系血親和旁系血親血親是指有血緣關(guān)系的親屬。血親又分為直系血親和旁系血親兩種。直系血親是指有直系關(guān)系的親屬，從自身往上數(shù)的親生父母、祖父母（外祖父母）等均為長(zhǎng)輩直系血親。從自身往下數(shù)的親生子女、孫子女、外孫子女均為晚輩直系血親，是與自己同一血緣的親屬。而兄弟姐妹、伯伯、叔叔、姨母和侄、甥等這些平輩、長(zhǎng)輩、晚輩，都是旁系血親。所謂三代內(nèi)的旁系血親，是指從自己上溯至同一血緣的親屬，再向下數(shù)三代。例如，計(jì)算男方本人同表妹屬于第幾代旁系血親，可先由個(gè)人經(jīng)過母親上溯至與表妹同一個(gè)血緣的外祖父母。外祖父母為第一代，向下數(shù)至表妹的母親，即本人的姨母，為第二代，再向下數(shù)至表妹，為第三代。男方本人與表妹即屬三代以內(nèi)的旁系血親，依法禁止結(jié)婚。按此計(jì)算，凡兄弟姐妹、堂兄弟姐妹、表兄弟姐妹，以及姑侄舅甥女等均屬三代以內(nèi)旁系血親，均禁止結(jié)婚。按照我國(guó)過去的傳統(tǒng)習(xí)俗，上述三代以內(nèi)的旁系血親，除表兄弟姐妹外，一律不許結(jié)婚，所以當(dāng)前特別要著重改變表兄弟姐妹可以結(jié)婚的傳統(tǒng)習(xí)俗。人類基因組計(jì)劃現(xiàn)代遺傳學(xué)家認(rèn)為，基因是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段?；蛭挥谌旧w上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達(dá)。如不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。人類只有一個(gè)基因組，大約有35萬個(gè)基因。人類基因組計(jì)劃是美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組約30億個(gè)堿基對(duì)的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。計(jì)劃于1990年正式啟動(dòng)，這一投資30億美元的計(jì)劃的目標(biāo)是，為30億個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的人類基因組精確測(cè)序，從而最終弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。打個(gè)比方，這一過程就好像以步行的方式畫出從北京到上海的路線圖，并標(biāo)明沿途的每一座山峰與山谷。雖然很慢，但非常精確。隨著人類基因組逐漸被破譯，一張生命之圖將被繪就，人們的生活也將發(fā)生巨大變化?；蛩幬镆呀?jīng)走進(jìn)人們的生活，利用基因治療更多的疾病不再是一個(gè)奢望。因?yàn)殡S著我們對(duì)人類本身的了解邁上新的臺(tái)階，很多疾病的病因?qū)⒈唤议_，藥物就會(huì)設(shè)計(jì)得更好些，治療方案就能“對(duì)因下藥”，生活起居、飲食習(xí)慣有可能根據(jù)基因情況進(jìn)行調(diào)整，人類的整體健康狀況將會(huì)提高，二十一世紀(jì)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)將由此奠定。第四節(jié) 人的性別遺傳 一、教學(xué)目標(biāo)1.說明人的性別差異是由性染色體決定的。2.解釋生男生女的道理，理解生男生女機(jī)會(huì)均等的原因。3.能用科學(xué)的態(tài)度看待生男生女問題。二、教學(xué)策略性別是一種特殊的性狀，在學(xué)生中總是存在著一種神秘感，自然成為學(xué)生感興趣的話題。安排本節(jié)內(nèi)容可以滿足學(xué)生對(duì)于性別決定和性別遺傳知識(shí)的需求。另外，社會(huì)上一些人仍存在著重男輕女思想，母親生出女孩而遭到家庭成員冷落和責(zé)備的現(xiàn)象并不少見。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生科學(xué)地理解和正確地對(duì)待生男生女問題，希望教師在教學(xué)中滲透這一精神。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容并不難，時(shí)間也較充裕，應(yīng)該適當(dāng)安排學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生更多地通過自己的觀察與思考，分析與討論獲得結(jié)論。關(guān)于男女染色體的差別，教材編入男、女成對(duì)染色體排序圖。教師可以提出問題后安排學(xué)生仔細(xì)觀察，找出男女染色體組成上的差異。在此需要教師總結(jié)出以下幾點(diǎn)。1.男女體細(xì)胞中都有23對(duì)染色體，其中有一對(duì)染色體在形態(tài)、大小上存在著明顯差異（其他22對(duì)染色體的形態(tài)、大小基本相同）由此判斷男女差異與這對(duì)染色體有關(guān)，據(jù)此把這對(duì)染色體稱為性染色體。2.男性體細(xì)胞那一對(duì)性染色體中，較大的一條命名為X染色體，較小一條稱為Y染色體。3.女性體細(xì)胞中的那一對(duì)性染色體形態(tài)大小基本相同，且和男性體細(xì)胞中的X染色體相似，科學(xué)家通過進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)它們同是X染色體。關(guān)于生男生女機(jī)會(huì)均等的知識(shí)，學(xué)生理解起來可能會(huì)困難一些。教師可以提出以下問題啟發(fā)學(xué)生思考：體細(xì)胞內(nèi)的性染色體是成對(duì)的，精子和卵細(xì)胞內(nèi)會(huì)有幾條性染色體呢（引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系前面學(xué)過的內(nèi)容回答問題）?如果根據(jù)性染色體區(qū)分生殖細(xì)胞，精子有幾種?卵細(xì)胞有幾種?然后安排學(xué)生完成教材上的圖解。在條件比較好的學(xué)校，可以安排模擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更好地理解生男生女機(jī)會(huì)均等的道理。模擬實(shí)驗(yàn)的思路大致如下。1.課前教師可以用兩種不同顏色的圍棋棋子（也可以用豆粒等其他材料）分別表示含X染色體的精子（如黑子）和含Y染色體的精子（如白子），用代表含X染色體精子的棋子代表卵細(xì)胞（如黑子）。然后分裝在兩個(gè)不透光的容器中，其中一個(gè)容器內(nèi)的棋子代表精子（數(shù)量要多，但黑白比例應(yīng)為11），另一個(gè)容器內(nèi)的棋子表示卵（都是黑子）。2.實(shí)驗(yàn)前教師解釋清兩容器內(nèi)棋子所表示的含義后，將裝有棋子的容器分給小組（每組兩個(gè)容器，一個(gè)裝有大量的兩種“精子”，另一個(gè)裝有大量的“卵”），然后要求學(xué)生模擬隨機(jī)受精過程，一個(gè)同學(xué)從裝有“精子”的容器中隨機(jī)摸出一?！熬印?，另一個(gè)同學(xué)從裝有“卵”的容器內(nèi)摸出一?！奥选?，放在一起代表受精卵內(nèi)含有性染色體的種類（或男或女），并把結(jié)果記錄下來。3.討論結(jié)果得出結(jié)論。如果有時(shí)間，可以在課上討論練習(xí)第2題，加深理解本節(jié)的難點(diǎn)。三、參考答案觀察與思考1.最后一對(duì)染色體是性染色體。2.左圖為男性體細(xì)胞的染色體，右圖為女性體細(xì)胞的染色體。3.Y染色體與X染色體在形態(tài)上有很明顯的區(qū)別：X染色體較大，Y染色體較小。4.男性的精子與女性的卵細(xì)胞中，都只有1條性染色體。男性有2種精子，分別含X、Y性染色體；女性只有一種卵細(xì)胞，含X性染色體。練習(xí)1.不科學(xué)。女性的性染色體為X和X，男性的性染色體為X和Y。女性產(chǎn)生的卵細(xì)胞僅含X，男性產(chǎn)生的精子含X或Y基因，當(dāng)卵細(xì)胞X與精子Y結(jié)合的受精卵為XY時(shí)，受精卵發(fā)育為男孩；當(dāng)卵細(xì)胞X與精子X結(jié)合的受精卵為XX時(shí)，該受精卵發(fā)育為女孩。受精時(shí)精子與卵細(xì)胞的結(jié)合是隨機(jī)的，所以這種說法不科學(xué)。2.含X的精子和含Y的精子，哪種精子與卵細(xì)胞結(jié)合是隨機(jī)的，一個(gè)母親如果生一個(gè)孩子，生男生女的機(jī)會(huì)各占50%。如果統(tǒng)計(jì)眾多的母親所生的孩子，男女比例會(huì)接近11。所以，在一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的人口中，男女整體比例大致為11。但如果只生一個(gè)孩子，或是男孩或是女孩，不可能11，同樣道理，一個(gè)家庭有幾個(gè)孩子，出現(xiàn)男女比例不是11是不奇怪的。3.這種做法不對(duì)。如果人們單純追求男孩或女孩，將會(huì)打破生育的自然規(guī)律，導(dǎo)致人類社會(huì)性別比例失調(diào)，影響社會(huì)的穩(wěn)定和發(fā)展。四、參考資料核型與染色體帶核型又稱染色體組型，是指用顯微鏡照像或描繪的方法得到的單個(gè)細(xì)胞染色體的系統(tǒng)排列。由體細(xì)胞中全套染色體按形態(tài)特征和大小順序排列構(gòu)成，并依次配對(duì)、分組。代表的是該個(gè)體一切細(xì)胞的染色體組成。有絲分裂中期染色體的形態(tài)較典型，所以一般分析中期染色體。主要觀察染色體的長(zhǎng)短、著絲點(diǎn)的位置，臂的長(zhǎng)短、有無隨體，其中以著絲點(diǎn)的位置最為重要。染色體核型的表達(dá)，應(yīng)將染色體總數(shù)、性染色體組成以及異常染色體情況一一加以描述。一般核型表達(dá)為46，XX即表示染色體總數(shù)為46條，性染色體為XX，是正常女性核型。異常染色體核型表達(dá)分為結(jié)構(gòu)異常和數(shù)目異常，分別表達(dá)如下：47，XY，+21這是“21三體綜合征（又稱先天愚型）患兒的核型表達(dá)。說明該個(gè)體為男性，細(xì)胞含47條染色體，第21號(hào)染色體多了一條。屬于常染色體數(shù)目異常。46，XY，5P- 表示該男性患兒第5號(hào)染色體短臂缺失，即臨床上所謂的“貓叫綜合征”。屬于染色體的結(jié)構(gòu)異常。染色體帶是指當(dāng)染色體經(jīng)一定的物理、化學(xué)因素處理并用特定的染料染色后，在顯微鏡下可顯示出特定的深淺不同的條紋，或在熒光顯微鏡下看到不同強(qiáng)度的熒光節(jié)段。不同染色方法可分出Q、G、C、R、N、T及C d等幾種類型的帶。不同的染色體具有不同形態(tài)的帶，稱為“帶型”，反映了染色體固有的結(jié)構(gòu)。據(jù)此我們可以準(zhǔn)確無誤地識(shí)別每一條染色體，并可用來分析染色體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。染色體帶顯示的過程稱為染色體顯帶或分帶。1968年，科學(xué)家用氮芥喹吖因使染色體不同部位分化染色，顯示出清晰的帶紋。自染色體高分辨顯帶技術(shù)問世后，研究者可以在人體細(xì)胞的前中期染色體上顯示出1 256條帶，在早前期染色體上可顯示出3 00010 000條帶。顯帶技術(shù)不僅解決了染色體的識(shí)別問題，還為深入研究染色體的異常及人類基因定位創(chuàng)造了條件。人類的染色體組在有絲分裂中期的染色體最典型，此時(shí)細(xì)胞經(jīng)過分裂間期的復(fù)制，具有兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的染色單體并由著絲點(diǎn)（主縊痕）相連。根據(jù)著絲點(diǎn)的位置而定，可將中期染色體分為四種：中著絲粒染色體、亞中著絲粒染色體、端著絲粒染色體、近端著絲粒染色體（圖5）。人類染色體組型是指人的一個(gè)體細(xì)胞中全部染色體的數(shù)目、大小和形態(tài)特征（圖6）。進(jìn)行人類染色體組型分析就是根據(jù)上述特征對(duì)人類染色體進(jìn)行分組、排列和配對(duì)。生物的染色體組型代表了生物的種屬特征，所以，進(jìn)行染色體組型分析，對(duì)于探討人類遺傳病的發(fā)病機(jī)理、動(dòng)植物的起源、物種間的親緣關(guān)系等都具有重要意義。人類男性體細(xì)胞的正常染色體組型具有46條染色體，同源染色體配對(duì)后并按體積從大到小逐一編號(hào)，其中122號(hào)為常染色體，性染色體被稱為X和Y染色體。體細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們?cè)谛螒B(tài)和功能上各不相同，但是，攜帶著控制一種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個(gè)染色體組。動(dòng)物性別決定的多樣性許多生物特別是高等動(dòng)物都有雌雄性別的分化。不同生物的性別決定有不同的形式。XY型 果蠅、哺乳動(dòng)物以及人類的性別決定屬于這種形式。細(xì)胞里的染色體分為兩類，一類叫常染色體，是決定身體性狀的一般染色體；一類叫性染色體，是決定雌雄差異的染色體。人的染色體有46條。女性的46條染色體中有44條是常染色體，兩條是X染色體（性染色體）。男性除44條常染色體外，還有一條X染色體與一條Y染色體，X與Y染色體是男性的性染色體。常染色體配成22對(duì)，女性的兩個(gè)X染色體配成一對(duì)，大小一樣。男性的X Y染色體配成一對(duì)，大小不一樣。在配子形成時(shí)，經(jīng)減數(shù)分裂，成熟的卵只有一種，即含有22條常染色體和一條X染色體。男性的精子有兩種，即一種含有22條常染色體和一條X染色體，另一種含有22條常染色體和一條Y染色體，兩種精子的數(shù)目相等。受精的結(jié)果是，如果卵與含有X染色體的精子受精，將來就發(fā)育成女性，如與含有Y染色體的精子受精，將來就發(fā)育成男性。男女的比例為11。ZW型 鳥類、蝶類和蛾類的性別決定屬于這種形式。這種形式與X Y型相反，兩個(gè)Z染色體來決定該個(gè)體為雄性；具在一個(gè)Z染色體與W染色體的個(gè)體為雌性。因此，在形成配子時(shí)，精子只有一種，含有Z染色體；而卵子有兩種，含Z染色體或含W染色體。如家蠶有28對(duì)染色體，其中一對(duì)決定性別的性染色體在雌蠶為Z W，在雄蠶為Z Z。XO型 有的動(dòng)物如蝗蟲、蟑螂等的性別決定屬于這種形式。雄性比雌性少一條染色體，即只有一條決定性別的X染色體；雌性帶有兩條X染色體。在形成配子時(shí)，精子有兩種，帶X的和不帶X的。含X染色體的精子與卵受精，將來發(fā)育成雌性個(gè)體（X X），不含X染色體的精子與卵受精，將來發(fā)育成雄性個(gè)體（X O）。蝗蟲和蟑螂的性別決定除了跟性染色體有關(guān)外，還與常染色體上決定性別的基因有關(guān)。單倍體和二倍體型 如蟻類和蜜蜂，雌性的染色體比雄性的多一倍。以蜜蜂為例，雌蜜蜂（包括蜂王和工蜂）有16條染色體，雄的只有8條。在形成配子時(shí)，雌配子成熟過程經(jīng)減數(shù)分裂，每個(gè)成熟卵有8條染色體，而雄配子在成熟過程中不發(fā)生實(shí)質(zhì)上的減數(shù)分裂，因此，成熟的精子也含有8條染色體。卵如果受精就成為含有16條染色體的受精卵，將來發(fā)育成雌性；卵子如果不受精，將來發(fā)育成為雄性。即雌性為二倍體，雄性為單倍體。人的性別異常人的性別主要是由性染色體決定的，屬XY型性別決定。女性是純合體（XX），而男性是雜合體（XY）。性染色體的數(shù)目的增減，會(huì)使性別決定的機(jī)制受到干擾，常