第四节 生物的变异 一 基因突变和基因重组

教学设计方案

教学重点、难点、疑点及解决办法

　　1．教学重点及解决办法

　　（1）基因突变的概念和特点。

　　（2）基因重组的概念。

【解决办法】

　　（1）通过出示基因结构变化（碱基对的增添、缺失或改变）示意图，加深学生对基因突变内涵的理解。

　　（2）运用知识迁移的方法，引导学生复习自由组合和连锁、交换定律，概括出两种基因重组的类型。

　　（3）课堂教学中不断提出问题，让学生通过概念的运用达到巩固概念和知识迁移的目的。

　　2．教学难点及解决办法

　　基因突变的原因。

【解决办法】

　　对人类镰刀型细胞贫血症病因结合图解进行分析，使学生真正明白基因突变的原因——DNA复制过程也可能发生差错，基因中个别碱基的变化，就会造成性状改变。

　　3．教学疑点及解决办法

　　为什么说基因突变是变异的主要来源？

【解决办法】

　　讲明基因突变与基因重组的区别，联系实际举例。

课时安排

　　2课时。

教学方法

　　讲授法。谈话法。

教具准备

　　l．基因结构变化示意图，短腿安康羊和正常绵羊图。

　　2．镰刀型细胞贫血症病因图解，镰刀型贫血症红细胞和正常型红细胞比较图。

　　3．银幕以多媒体教学设备。

学生活动设计

　　1．提出问题，让学本自学。

　　2．引导学生观察基因结构变化的示意图．认识基因突变的实质。

　　3．在教师启发下，由学生分析镰刀型细胞贫血症病因图解，理解基因突变的原因。

教学步骤

第一课时

　　（一）明确目标

　　出示本节课应达到的学习目标。

　　1．变异的类型及可遗传变异的来源（B：识记）。

　　2．基因突变的概念、原因、特点和意义（B：识记）。

　　（二）重点、难点的学习与目标完成过程

　　引言：前面我们对遗传问题进行了学习、知道了主要的遗传物质是DNA，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的三个基本定律和伴性遗传。

　　可见、遗传的问题很复杂。那么，变异呢？也同样如此。在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。今天，我们就来学习这方面的知识。

第四节  生物的变异

　　看教材第47页最后一段。

　　问：变异分为哪两大类？可遗传变异有哪几种来源。

　　学生回答。

　　教师强调，可遗传的变异不是由于环境因素的影响而引起的性状改变，而是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代。

　　问：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？

　　（学生回答。）

　　又问：“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的？

　　学生答出：通过基因重组产生的。

　　教师归纳：

　　

　　 问：镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？（教师简介镰刀型细胞贫血症）

　　学生阅书第48后回答。

　　一、基因突变

　　镰刀型细胞贫血症是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。

　　问：大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？

　　学生回答。

　　基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同。

　　出示基因结构变化示意图，对图讲解。

　　强调基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异。

　　1．基因突变的概念

　　由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。

　　 基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，且通常会引起一定的表现型变化。

　　那么，基因突变是如何产生的呢？

　　2．基因突变的原因

　　以人类的镰刀型细胞贫血症为例。

　　显示：正常型红细胞与镰刀型细胞贫血症的红细胞的性状比较图。

　　镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。

　　显示：镰刀型细胞贫血症病因图解。

　　问：镰刀型贫血症病人的红细胞和正常人的为什么不一样？

　　问：镰刀型贫血症病人的血红蛋白中的谷氨酸为什么被缬氨酸取代？

　　学生回答。

　　教师强调，镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是控制血红蛋白会成的基因中一个碱基对发生了改变，由 变成 。

　　问：基因突变有何意义？

　　学生答出：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的内因，没有变异就没有进化，因而在生物进化中具有重要意义。

　　3．基因突变的特点

　　问：基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些特点呢？

　　学生阅书第49页后，由学生回答教师穿插其中讲解，后归纳。

　　①普遍性      ②随机性      ③稀有性      ④有害性      ⑤ 不定向性

　　教师强调，自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。在高等生物里，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有一个发生基因突变。可见突变其实也是不容易发生的。

　　（三）总结、扩展

　　生物的变异，根据生物体内的遗传物质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异中的基因突变，是基因分子结构的改变。是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，结果是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。

　　基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生了新的遗传物质。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。

　　（四）布置作业

　　1．某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是（  ）

　　A．基因分离　　B．基因重组　　C．基因突变　　D．环境刺激

　　（答案：C）

　　2．课本第51页复习题一，二、1、2。

　　（五）板书设计

第四节  生物的变异

　　  

　　一、基因突变

　　1．基因突变的概念

　　2．基因突变的原因

　　3．基因突变的特点

第二课时

　　（－）明确目标

　　出示本节课应达到的学习目标。

　　1．人工诱变在育种上的应用及成就（A：知道）。

　　2．基因重组的概念和意义（B：识记）。

　　（二）重点、难点的学习与目标完成过程

　　复习提问

　　（1）生物变异的根本来源是什么？它是怎样发生的？

　　（2）什么是诱发突变？它与自然突变的区别？

　　上述问题由学生—一回答。

　　诱发突变和自然突变在表现型上和遗传规律上没有区别，只是在人为条件下增加了突变出现的频率。

　　诱发突变又叫人工诱变，在生产实际中得到广泛应用。下面我们就来学习这方面的知识。

　　4．人工诱变在育种上的应用

　　指导学生阅书第50页后，回答问题：

　　（l）人工诱变的概念？

　　（2）人工诱变常用的方法有哪些？

　　诱发基因突变常用的物理因素主要包括电离射线如X射线、Y射线等，非电离射线如紫外线等，它们都直接或间接地作用于遗传物质，能引起有机体的突变。

　　诱发基因突变的化学因素如亚硝酸、硫酸二乙酯等，它们往往作用在核酸的碱基上，有时会引起DNA分子在复制时发生碱基配对的“差错”，而产生突变。

　　（3）诱变育种举例

　　人工诱变和杂交育种一样，能创造动植物新品种。20世纪60年代，我国培育出数百个农作物新品种。这些新品种具有抗病力强，产量高、品质好等优点。如黑龙江农科院培育成的“黑农五号”6个大豆新品种，产量提高了16％，含油量比原来的品种提高了2.5％。

　　应用诱变因素培养优良菌种在微生物选种中发挥了重要作用。青毒素高产菌株的培育，从1943年最初的菌种分泌的青毒素产量只有20单位／mL，到目前青毒素产量已达到 单位／mL，就是人工诱变的一个典型例子。

　　问：诱变育种有哪些优点呢？

　　学生回答。

　　通过人工诱变，可以大大提高突变率，再经过人工选择及一些育种措施，培育出人类需要的优良的生物品种。

　　问：可遗传的变异除基因突变外，还有哪些来源？

　　答：基因重组，染色体变异。

　　二、基因重组

　　问：什么叫基因重组？基因重组产生的根本原因是什么？举例说明

　　让学生回顾以前学过的遗传定律后，再—一回答。

　　1．基因重组的概念

　　基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。这里必须注意到，基因重组只是生物个体的基因型发生了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。

　　2．根本原因

　　基因重组产生的根本原因主要有两方面，一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。另一方面是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因， 在减数分裂第一次分裂的前期，复制后的同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。

　　上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。

　　基因重组是通过有性生殖来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质的差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异也就越多。以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组， 可能出现的表现型就有 种……。

　　（三）总结、扩展

　　人工诱变是人工应用各种物理、化学因素引起的基因突变，其优点是提高了变异的频率；变异性状稳定较快，加速了育种进程；能大幅度改良某些性状。因而是创造动植物新品种和微生物新类型的重要方法。

　　基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。

　　近年来，应用重组DNA技术，可以把经过改造的基因，通过载体送入生物细胞中，并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径，获得人类需要的转基因动物或转基因植物。

　　（四）布置作业

　　1．生物变异的根本来源是（  ）

　　A．基因突变      B．基因重组

　　C．染色体变异    D．外界环境的影响

　　2．课本第51页复习题二、3、4，三、1、2。

　　（五）板书设计

　　4．人工诱变在育种上的应用

　　（l）人工诱变的概念　　（2）人工诱变常用的方法

　　（3）诱变育种举例　　   （4）诱变育种的优点

　　二、基因重组

　　1．基因重组的概念

　　2．基因重组产生的原因

　　　（l）基因的自由组合

　　　（2）基因的连锁和交换