生物基因突變

1、溫州龍文教育數(shù)學學科導學案（第 次課）教師:胡強鋒 學生: 年級: 日期: 星期: 時段: 課 題 教學目標 教學重點 教學難點教學方法學習內容與過程1、鐮刀型細胞貧血癥癥狀病因 基因中的堿基替換直接原因：血紅蛋白分子結構的改變根本原因：控制血紅蛋白分子合成的基因結構的改變2、基因突變概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變基因突變的原因和特點1、基因突變的原因 有內因和外因物理因素：如紫外線、X射線誘發(fā)突變（外因） 化學因素：如亞硝酸、堿基類似物生物因素：如某些病毒自然突變（內因）2、基因突變的特點普遍性 隨機性 不定向性 低頻性 多害少利性3、基因突變的時間

2、有絲分裂或減數(shù)第一次分裂間期4.基因突變的意義：是新基因產(chǎn)生的途徑；生物變異的根本來源；是進化的原始材料基因重組1、基因重組的概念：指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合隨機重組（減數(shù)第一次分裂后期）2、基因重組的類型交換重組（四分體時期）3.時間：減數(shù)第一次分裂過程中（減數(shù)第一次分裂后期和四分體時期）基因突變與基因重組的區(qū)別基因突變基因重組本質基因的分子結構發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，也可以產(chǎn)生新基因型，出現(xiàn)了新的性狀。不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合。發(fā)生時間及原因細胞分裂間期DNA分子復制時，由于外界理化因素引起的堿基對的替換、增添

3、或缺失。減數(shù)第一次分裂后期中，隨著同源染色體的分開，位于非同源染色體上的非等位基因進行了自由組合；四分體時期非姐妹染色單體的交叉互換。條件外界環(huán)境條件的變化和內部因素的相互作用。有性生殖過程中進行減數(shù)分裂形成生殖細胞。意義生物變異的根本來源，是生物進化的原材料。生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因。發(fā)生可能突變頻率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。 染色體變異染色體結構的變異（貓叫綜合征）1、 概念：指細胞內一個或幾個染色體發(fā)生片段的缺失（染色體的某一片段消失）、增添（染色體增加了某一片段）、顛倒（染色體的某一片段顛倒了180o）或易位（染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上）

4、等改變。2、變異類型：重復、倒位、易位、缺失染色體數(shù)目的變異 染色體組的概念： 細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)調，共同控制生物的生長、發(fā)育、遺傳和變異，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。染色體組指二倍體生物配子中所包含的染色體或基因的總和。染色體組的特征：不論一個染色體組內包含有幾個染色體，同一個染色體組的各個染色體的形態(tài)、結構和連鎖群都彼此不同，但它們卻構成了一個完整而協(xié)調的體系，缺少其中任何一個都會造成不育或性狀的變異。2.常見的一些關于單倍體與多倍體的問題一倍體一定是單倍體嗎？單倍體一定是一倍體嗎？（一倍體一定是單倍體；單倍體不一定是一倍體。）二倍體物

5、種所形成的單倍體中，其體細胞中只含有一個染色體組，這種說法對嗎？為什么？（答：對，因為在體細胞進行減數(shù)分裂形成配子時，同源染色體分開， 導致染色體數(shù)目減半。）如果是四倍體、六倍體物種形成的單倍體，其體細胞中就含有兩個或三個染色體組，我們可以稱它為二倍體或三倍體，這種說法對嗎？（答：不對，盡管其體細胞中含有兩個或三個染色體組，但因為是正常的體細胞的配子所形成的物種，因此，只能稱為單倍體。）4）單倍體中可以只有一個染色體組，但也可以有多個染色體組，對嗎？（答：對，如果本物種是二倍體，則其配子所形成的單倍體中含有一個染色體組；如果本物種是四倍體，則其配子所形成的單倍體含有兩個或兩個以上的染色體組。）

6、3.總結：多倍體育種方法： 列表比較多倍體育種和單倍體育種：多倍體育種單倍體育種原理染色體組成倍增加染色體組成倍減少，再加倍后得到純種（指每對染色體上成對的基因都是純合的）常用方法秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗花藥的離體培養(yǎng)后，人工誘導染色體加倍優(yōu)點器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分明顯縮短育種年限缺點適用于植物，在動物方面難以開展技術復雜一些，須與雜交育種配合4.染色體組數(shù)目的判斷（1）細胞中同種形態(tài)的染色體有幾條，細胞內就含有幾個染色體組 。問：圖中細胞含有幾個染色體組？（2） 根據(jù)基因型判斷細胞中的染色體數(shù)目，根據(jù)細胞的基本型確定控制每一性狀的基因出現(xiàn)的次數(shù)，該次數(shù)就等于染色體組數(shù)。 問：圖中細胞

7、含有幾個染色體組？ （3）根據(jù)染色體數(shù)目和染色體形態(tài)數(shù)確定染色體數(shù)目。染色體組數(shù)=細胞內染色體數(shù)目/染色體形態(tài)數(shù)果蠅的體細胞中含有8條染色體，4對同源染色體，即染色體形態(tài)數(shù)為4（X、Y視為同種形態(tài)染色體），染色體組數(shù)目為2。人類體細胞中含有46條染色體，共23對同源染色體，即染色體形態(tài)數(shù)是23，細胞內含有2個染色體組。雜交育種與誘變育種一、雜交育種1.概念：是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。2.原理：基因重組。通過基因重組產(chǎn)生新的基因型，從而產(chǎn)生新的優(yōu)良性狀。3.優(yōu)點：可以將兩個或多個優(yōu)良性狀集中在一起。4.缺點：不會創(chuàng)造新基因，且雜交后代會出現(xiàn)

8、性狀分離，育種過程緩慢，過程復雜。二、誘變育種1.概念：指利用物理或化學因素來處理生物，使生物產(chǎn)生基因突變，利用這些變異育成新品種的方法。2.誘變原理：基因突變3.誘變因素：（1）物理：X射線，紫外線，射線等。（2）化學：亞硝酸，硫酸二乙酯等。4.優(yōu)點：可以在較短時間內獲得更多的優(yōu)良性狀。5.缺點：因為基因突變具有不定向性且有利的突變很少，所以誘變育種具有一定盲目性，所以利用理化因素出來生物提高突變率，且需要處理大量的生物材料，再進行選擇培育。三、四種育種方法的比較雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種原理基因重組基因突變染色體變異染色體變異方法雜交激光、射線或化學藥品處理秋水仙素處理萌發(fā)種子或

9、幼苗花藥離體培養(yǎng)后加倍優(yōu)點可集中優(yōu)良性狀時間短器官大和營養(yǎng)物質含量高縮短育種年限缺點育種年限長盲目性及突變頻率較低動物中難以開展成活率低，只適用于植物舉例高桿抗病與矮桿感病雜交獲得矮桿抗病品種高產(chǎn)青霉菌株的育成三倍體西瓜抗病植株的育成基因工程及其應用1.概念：基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。基因工程技術為基因的結構和功能的研究提供了有力的手段2.原理 基

10、因重組3.轉基因生物和轉基因食品的安全性例題：下圖中AE表示幾種不同育種方法 甲A. 乙B. C. AABBDD RR ABDR AABBDDRR普通小麥 黑麥 不育雜種 小黑麥 DDTT ddtt F1 F2 能穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病的品種D. 高稈抗銹病 矮稈易染銹病 DDTT ddtt F1 配子 幼苗 能穩(wěn)定遺傳的矮稈抗銹病的品種E. 高稈抗銹病 矮稈易染銹病 F. 其它生物基因 植物細胞 新細胞 具有新性狀的植物體現(xiàn)代生物進化理論的由來一、拉馬克的進化學說1、拉馬克的進化學說的主要內容（1）、生物都不是神創(chuàng)的，而是由更古老的生物傳衍來的。這對當時人們普遍信奉的神創(chuàng)造成一定沖擊，因此具有

11、進步意義。（2）、生物是由低等到高等逐漸進化的。拉馬克幾乎否認物種的真實存在，認為生物只存在連續(xù)變異的個體。（3）、對于生物進化的原因，他認為：一是“用進廢退”的法則；二是“獲得性遺傳”的法則。但這些法則缺乏事實依據(jù)，大多來自于主觀推測。2、拉馬克的進化學說的歷史意義 二、達爾文自然選擇學說（一）、達爾文自然選擇學說的主要內容1.過度繁殖 - 選擇的基礎 生物體普遍具有很強的繁殖能力，能產(chǎn)生很多后代，不同個體間有一定的差異。2.生存斗爭 - 進化的動力、外因、條件 大量的個體由于資源空間的限制而進行生存斗爭。在生存斗爭中大量個體死亡，只有少數(shù)的個體生存下來。生存斗爭包括三方面：（1）生物與無機

12、環(huán)境的斗爭（2）種內斗爭（3）種間斗爭 生存斗爭對某些個體的生存不利，但對物種的生存是有利的，并推動生物的進化。3.遺傳變異 - 進化的內因在生物繁殖的過程中普遍存在著遺傳變異現(xiàn)象，生物的變異是不定向的，有的變異是有利的，有的是不利的，其中具有有利變異的個體就容易在生存斗爭中獲勝生存下去，反之，具有不利變異個體就容易被淘汰。4.適者生存 - 選擇的結果 適者生存，不適者被淘汰是自然選擇的結果。自然選擇只選擇適應環(huán)境的變異類型，通過多次選擇，使生物的微小有利變異通過繁殖遺產(chǎn)給后代，得以積累和加強，使生物更好的適應環(huán)境，逐漸產(chǎn)生了新類型。 所以說變異不是定向的，但自然選擇是定向的，決定著進化的方向

13、。（二）、達爾文的自然選擇學說的歷史局限性和意義現(xiàn)代生物進化理論的主要內容一、種群基因頻率的改變與生物進化（一）種群是生物進化的基本單位1、種群：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫種群。 種群特點：種群中的個體不是機械的集合在一起，而是通過種內關系組成一個有機的整體，個體間可以彼此交配，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代。2、基因庫：是一個群體中所有個體的基因型的集合3、基因頻率、基因型頻率及其相關計算基因頻率= 基因型頻率=兩者聯(lián)系：（1）種群眾一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。（2）一個等位基因的頻率=該等位基因純合子的頻率+雜合子的頻率。（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的

14、原材料 可遺傳的變異：基因突變、染色體變異、基因重組 突變包括基因突變和染色體變異 突變的有害或有利不是絕對的，取決于生物的生存環(huán)境（三）自然選擇決定生物進化的方向 生物進化的實質是基因頻率的改變二、隔離與物種的形成1、物種的概念：是一群可以交配并繁衍后代的個體， 但與其它生物卻不能交配，不能性交或交配后產(chǎn)生的雜種不能再繁衍。 地理隔離 量變 2、隔離 生殖隔離 質變 注：一個物種的形成必須要經(jīng)過生殖隔離，但不一定經(jīng)過地理隔離，如多倍體的產(chǎn)生。（二）、種群與物種的區(qū)別與聯(lián)系種群物種概念生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體能夠在自然狀況下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物范圍較小范圍內的同種生物的

15、個體分布在不同區(qū)域內的同種生物的許多種群組成判斷標準種群必須具備“三同”；即同一時間、同一地點、同一物種主要是形態(tài)特征和能否自由交配并產(chǎn)生可育后代聯(lián)系一個物種可以包括許多種群，同一個物種的多個種群之間存在著地理隔離，長期發(fā)展下去可成為不同亞種，進而可能形成多個新種。地理隔離 阻斷基因交流 不同的突變基因重組和選擇 基因頻率向不同方向改變 種群基因庫出現(xiàn)差異 差異加大 生殖隔離 新物種形成共同進化與生物多樣性的形成1、概念：共同進化（coevolution）亦稱相互進化。廣義的共同進化，是指復數(shù)種的相互關系中伴有競爭而相互進化。 不同物種間的共同進化2、含義 生物與無機環(huán)境之間的相互影響和共同演

16、變生物多樣性的形成 基因多樣性1、生物多樣化的內容 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性2、生物多樣性形成的進化歷程（1）關鍵點：真核生物出現(xiàn)后有性生殖方式的出現(xiàn)，生物進化速度明顯加快；寒武紀大爆發(fā)：形成生態(tài)系統(tǒng)的第三極（消費者），對植物的進化產(chǎn)生影響；原始兩棲類的出現(xiàn)：生物登陸改變著環(huán)境，陸地上復雜的環(huán)境為生物的進化提供了條件。（2）進化順序簡單 復雜 水生 陸生 低等 高等 異樣 自養(yǎng) 厭氧 需氧 無性 有性 單細胞 多細胞 細胞內消化 細胞外消化解題技巧：1原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個堿基對，在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對其編碼的蛋白質結構影響最小 （ ）A.置換單個堿

17、基對 B.增加4個堿基對C.缺失3個堿基對 D.缺失4個堿基對2.下列有關基因突變的敘述正確的是 （ ）A.生物隨環(huán)境的改變而產(chǎn)生適應性的變異 B.由于細菌的數(shù)量多，繁殖周期短，因此其基因突變率很高C.自然狀態(tài)下的突變是不定向的，而人工誘變多時定向的D.基因突變在自然界中廣泛存在3.人類發(fā)生鐮刀型細胞貧血癥的根本原因在于基因突變，其突變的方式是基因內 （ ）A.堿基發(fā)生改變（替換） B.增添或缺失某個堿基對 C.增添一小段DNA D.缺失一小段DNA4.下面敘述的變異現(xiàn)象，可遺傳的是 （ ）A.割除公雞和母雞的生殖腺并相互移植，因而部分改變的第二性征 B.果樹修剪后所形成的樹冠具有特定的形狀C

18、.用生長素處理未經(jīng)受粉的番茄雌蕊，得到的果實無籽 D.開紅花的一株豌豆自交，后代部分植株開白花5.一個堿基對可加到DNA分子或從DNA分子上除去，這種生物體DNA堿基順序的變化是一種 （ ）A.基因重組 B.染色體變異 C.基因突變 D.不遺傳的變異6.進行有性生殖的生物，其親.子代之間總是存在著一定差異的主要原因是 （ ）A.基因重組 B.染色體變異 C.基因突變 D.生活條件改變7.人類的基因突變常發(fā)生在 （ ）A.有絲分裂的間期 B.減數(shù)第一次分裂 C.減數(shù)第二次分裂 D.有絲分裂的末期8.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是 （ ）我國科學家袁隆平利用雜交技術培養(yǎng)出超級水稻我國科

19、學家將蘇云金桿菌的某些基因移植到棉花體內，培育出抗蟲棉我國科學家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒我國科學家通過體細胞克隆技術培養(yǎng)出克隆牛A. B. C. D.9.在一塊栽種紅果番茄的田地里，農(nóng)民發(fā)現(xiàn)有一株番茄的果是黃色的，這是因為該株番茄 （ ）A.發(fā)生基因突變 B.發(fā)生染色體畸變 C.發(fā)生基因重組 D.生長環(huán)境發(fā)生改變10.下列變化屬于基因突變的是 （ ）A.玉米籽粒播于肥沃土壤，植株穗大粒飽；播于貧瘠土壤，株株穗小粒癟B.黃色飽滿粒與白色凹陷粒玉米雜交，F(xiàn)2中出現(xiàn)黃色凹陷粒與白色飽滿粒C.在野外的棕色獼猴中出現(xiàn)了白色獼猴D.小麥花藥的離體培養(yǎng)所發(fā)育成的植株產(chǎn)生的變異11.生物變異的主要來

20、源和生物進化的主要因素是 （ ）A.基因重組 B.基因突變 C.染色體結構變化 D.染色體數(shù)目變化12.秋天在桃樹上如發(fā)現(xiàn)個別芽變，欲將變異芽的性狀保留下來，則應 （ ）A.等開花時進行授粉 B.等開花時接受同株花粉 C.等開花時接受異株花粉 D.取變異芽嫁接到砧木上13.下列生物的性狀都是通過基因突變而形成的一組是 （ ）A.無籽番茄和無籽西瓜 B.人類的白化病和矮桿水稻 C.無籽西瓜和人類鐮刀型貧血癥 D.無籽番茄和果蠅殘翅14.下列變異屬可遺傳變異的是 （ ）玉米單株自交后代出現(xiàn)白化苗，后代仍白化 由于肥水充足，玉米的穗大粒度多 四倍體西瓜的產(chǎn)生 豌豆的黃皺和綠圓新類型的出現(xiàn) 舊社會婦女

21、纏足而產(chǎn)生的“小腳”A. B. C. D.15.生物變異的根本來源和為生物進化提供了最初的原材料的是 （ ）A.基因重組 B.基因突變 C.染色體結構變異 D.染色體數(shù)目變化16.有性生殖后代具有更大的變異性，其根本原因是 （ ）A.基因突變頻率高 B.染色體結構變異機會多 C.生產(chǎn)新的基因組合機會多 D.更易接受環(huán)境影響而發(fā)生變異17.長期接觸X射線的人群產(chǎn)生的后代中，遺傳病發(fā)病率明顯提高，主要是該人群生殖細胞發(fā)生（ ）A.基因重組 B.基因分離 C.基因互換 D.基因突變18.某名貴花卉用種子繁殖會發(fā)生性狀分離.為了防止性狀分離并快速繁殖，可以利用該植物的一部分器官和組織進行離體培養(yǎng)，發(fā)育

22、成完整的植株.進行離體培養(yǎng)時不應采用該植株的 （ ）A.莖尖 B.子房壁 C.葉片 D.花粉粒19.上眼瞼下垂是一種顯性遺傳病，某一男性患者，其父母正常，請判斷這個性狀最可能是 （ ）A .伴性遺傳 B.染色體變異 C.基因重組 D.基因突變20.基因突變發(fā)生在 （ ）A.DNARNA的過程中 B.DNADNA的過程中C.RNA蛋白質的過程中 D.RNA氨基酸的過程中21.如圖所示是鐮刀型細胞貧血癥原因的圖解，請據(jù)圖回答問題（1）圖中表示的過程分別是 . 和 ； 蛋白質 正常 異常它們分別在細胞內的 . . 中進行. （2）指出處分別代表的三個堿基序列； 氨基酸 （） （） （3）和代表的氨基

23、酸分別是 和 RNA GAA （4）從圖解可知，由于DNA分子中的一個堿基 變成了 ， 最終導致合成的血紅蛋白異常，這種改變稱作 . DNA CTT ()（5）由于血紅蛋白分子的改變，導致 容易破裂，造成溶血性 = = 貧血，甚至引起死亡，這說明基因突變一般是 . GAA ()22.某一紅色鏈孢霉合成精氨酸的過程： 基因 基因 基因 酶 酶 酶 某化合物鳥氨酸瓜氨酸精氨酸（1）在一次實驗中，經(jīng)測試只發(fā)現(xiàn)鳥氨酸和瓜氨酸，而沒有精氨酸.產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是 致使 .（2）如果酶和酶活性正常，酶活性喪失，則能否合成鳥氨酸和精氨酸 ，原因是 .1下列哪一項不是染色體結構變異（ ） A染色體數(shù)增加B染

24、色體片斷移接 C染色體片斷的缺失或增加D染色體片斷顛倒2下列敘述中，不正確的是（ ） A用生長素處理未授粉的西瓜花蕾，所結的無籽西瓜是二倍體 B八倍體小黑麥品種的培育利用了染色體變異的原理 C利用染色體變異的原理也可培養(yǎng)出無籽西瓜的種子 D要使青霉菌株提高青霉素產(chǎn)量，也可以利用染色體變異的原理進行育種3用花藥離體培養(yǎng)法進行單倍體育種，必須經(jīng)過的過程是（ ） A雜交B射線或激光照射 C秋水仙素處理D人工誘變4用花藥離體培養(yǎng)出馬鈴薯單倍體植株，當它進行細胞減數(shù)分裂時，可觀察到染色體兩兩配對，共有12對，據(jù)此現(xiàn)象可誰知產(chǎn)生花藥的馬鈴薯是（ ） A二倍體 B三倍體 C四倍體 D多倍體5用秋水仙素處理是

25、使細胞內染色體加倍的有效方法，因為秋水仙素能（ ） A使細胞內染色體復制兩次，細胞只分裂一次 B阻止細胞形成紡錘絲，使染色體已復制并將要分裂的細胞不能進行細胞分裂 C使細胞的染色體只能復制，不能分裂 D使細胞內染色體不能復制和分裂6自然界中多倍體植物的形成，主要是受外界條件劇烈變化的影響而形成的，這種“劇烈變化”的條件對細胞的作用，相當于下列哪種條件對細胞的影響 （ ） A射線B激光C秋水仙素D生長素7蘿卜的體細胞中有9對染色體，白菜的體細胞中也有9對染色體，若將蘿卜和白菜雜交培育成開花結籽的新作物，這樣的作物體細胞中至少應有多少染色體（ ） A9個 B18個 C36個 D72個8將基因型為A

26、aBb的玉米進行花藥離體培養(yǎng)后，對其幼苗用秋水仙素處理后長成的植株中，其基因型是（ ） AAb、aB、AB、ab BAAbb和 AABB或 aaBB和 aabb CAAbb、AABB、aaBB、aabb DAABB或 AAbb或 aaBB或 aabb10基因重組、基因突變和染色體變異的共同點是（ ） A均能產(chǎn)生可遺傳的變異 B都能產(chǎn)生新的基因 C產(chǎn)生的變異對生物均不利 D在顯微鏡下都可看到變異狀況11已知某小麥的基因型是AaBbCc，三對基因分別位于三對同源染色體上，利用其花藥進行離體培養(yǎng)，獲得N株小麥，其中基因型為aabbcc的個體約占（ ）A B C D012對下列哪種植物的結構用秋水仙素

27、進行處理，肯定能誘導形成多倍體（ ） A配子 B合子 C種子或幼苗 D植物器官或植物體13下面是八倍體小黑麥培育過程（A、B、C、D、E各表示一個染色體組）據(jù)圖作答：（l）普通小麥的配子中含有_個染色體組，黑麥配子中含有_個染色體組，雜交后代含_個染色體組。（2）普通小麥和黑麥雜交后代不育的原因是_必須用_將染色體加倍，加倍后含_個染色體組，加倍后可育的原因是_，這樣培養(yǎng)的后代是_八倍體小黑麥。14下面的雜交圖表示的是“蘿卜甘藍”的形成過程：蘿卜（2N 18）甘藍（2N18） （2N 18） （2N36）蘿卜甘藍（是可育的）請根據(jù)上圖所示回答問題： （l） 是否可育？是幾倍體？ 的染色體組成是（從來源