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高三大课说课稿


第5章 基因突变及其他变异
§5.1 基因突变和基因重组

本节聚焦:
1.基因突变的概念和特点 2.基因重组的概念和意义

一、基因突变
(一)基因突变的实例 人类镰刀型贫血病的形成

镰刀型细胞贫血症的病因分析
病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化? 正常 异常

>
…-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸—… …-脯氨酸-缬氨酸-谷氨酸 —…

镰刀型红细胞贫血症
红细胞 圆饼状 血红蛋白 正常 氨基酸 谷氨酸
2

镰刀状 异常 缬氨酸
G U A ┷-┷-┷ 突变 ┯-┯-┯ C A T G T A ┷-┷-┷

mRNA DNA

G A A ┷-┷-┷
1

┯-┯-┯ C T T G A A ┷-┷-┷

具体变化过程:
DNA分子中的碱基对发生变化 mRNA分子中的碱基发生变化 相应氨基酸的改变 相应蛋白质的改变 相应性状的改变 这种变化可否遗传? 如何遗传? 可以遗传

突变后的DNA分 子复制,通过减 数分裂形成带有 突变基因的生殖 细胞,并将突变 基因传给 下一代.

基因突变的概念: DNA分子中发生碱基对的 替换 、 增添 和 基因结构 ,而引起的 的改变。 缺失
┯┯┯┯ ATGC TACG ┷┷┷┷ ┯┯┯┯ ATGC TACG ┷┷┷┷ ┯┯┯┯ ATGC TACG ┷┷┷┷

替 换

┯┯┯┯ ACGC TGCG ┷┷┷┷

增 添

┯┯┯┯┯ ATAGC TATCG ┷┷┷┷┷

缺 失

┯┯┯ AGC TCG ┷┷┷

(二)基因突变发生的时间? Why? 细胞周期中的分裂间期 DNA在进行复制时发生错误或由于某种原因断裂后 进行修复时发生错误。

A.有丝分裂间期 体细胞 中可以发生基因突变 (但一般不能传给后代)
B.减数第一次分裂间期 生殖细胞 中也可以发生基因突变 (可以通过受精作用直接传给后代) 人类能遗传的基因突变常发生在 A.减数第一次分裂 C.减数第一次分裂的间期

B.四分体时期 D.有丝分裂间期

物理因素 (三)基因突变的原因 化学因素 生物因素

(四)基因突变的类型
自然突变 人工诱变 按来源分__________与__________ 有利突变 有害突变 按突变后对生物个体的影响分_________与________, 对生物体而言,多数为____________。 有害突变 为何基因突变对生物体而言,多数为有害突变? 如此的话基因突变对生物岂不是没有意义? ①打破对环境的适应性 ②产生新基因 引发生物变异 为进化提供原始材料

(五)基因突变的特点
①普遍性: 自然界的物种中广泛存在
②随机性: 可发生在任何时期

③稀有性: 自然界突变率很低:10-5- 10-8
④有害性: (打破对环境的适应性)多数有害,少数有利

⑤不定向性:A=a1或A=a2

等位基因是如何产生的?

“一母生九仔,连母十个样”,这种个体 的差异,主要是什么原因产生的?

基因重组

二、基因重组 1、概念: 在生物进行有性生殖过程中,控制不同 性状的基因的自由组合.

2、类型: ①基因的自由组合:非同源染色体上的非等位基因的 自由组合 ②基因的互换: 同源染色体上的非姐妹染色体之间 发生局部互换.
3、意义: 通过有性生殖实现基因重组为生物变异 提供了极其丰富的来源,是生物多样性的 重要原因之一.

基因重组能否产生新的基因?

课堂巩固 1、若某基因原为303对碱基,现经过突变,成为300个 碱基对,它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋 白质分子相比较,差异可能为 A.只相差一个氨基酸,其他顺序不变 B.长度相差一个氨基酸外,其他顺序也有改变 C.长度不变,但顺序改变 D.A、B都有可能 2、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对,则 A.不能转录 B.不能翻译 C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变

3、基因突变的原因是: A.染色体上的DNA变成了蛋白质 B.染色体上的DNA变成了RNA C.染色体上的DNA减少了或增多了 D.染色体上的DNA结构发生了局部改变
4、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.基因突变 B.基因重组 C.基因分离 D.环境影响

5、上眼睑下垂是一种显性遗传病,某一男性患者, 其父母正常,请判断这人性状最可能是 A.伴性遗传 B.常染色体遗传 C.基因突变 D.基因重组 6、如果基因中的一个脱氧核苷酸发生了改变, 那么这种变化最终可能引起 A.遗传性状改变 B.遗传密码改变 C.遗传信息改变 D.遗传规律改变 7、生物变异的根本来源是 A.基因重组 B.染色体数目变异 C.染色体结构变异 D.基因突变

8、基因重组发生在 A.减数分裂形成配子的过程中 B.受精作用形成受精卵的过程中 C.有丝分裂形成子细胞的过程中 D.通过嫁接,砧木和接穗愈合的过程中

9、观察肿瘤切片,下列有关其中细胞的叙述 中,正确的是 A.所有细胞经减数分裂增殖 B.所有细胞中都可见到基因突变 C.所有细胞都能合成蛋白质 D.所有细胞中DNA含量都相同

10.诱发突变与自然突变相比,正确的是 A.都是有利的 B.都是定向的 C.都是隐性突变 D.诱发突变率高 11.下列关于自然突变的叙述错误的是 A.自然突变的频率低 B.自然突变只产生在个别生物个别基因 C.自然突变是不定向的,一般是有害的 D.基因突变是变异的主要来源,是生物进 化的重要因素之一

12、生物界是千姿百态,多种多样的,这都要建立在生 物丰富变异的基础上。生物丰富的变异主要来源于 A.基因重组 B.基因突变 C.染色体变异 D.环境变化 13、若一对夫妇所生育子女中,性状差异甚多,这种变 异主要来自 A.基因突变 B.基因重组 C.环境影响 D.染色体变异 14、下面叙述的变异现象,可遗传的是 A.由于水肥充足而造成的小麦粒大粒多性状 B.果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状 C.用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊,得到的 果实无子 D.开红花的一株豌豆自交,后代部分植株开白花

§5.2 染色体变异

本节聚焦:
1.染色体数目的变异 2.染色体组的概念 3.二倍体、多倍体和单倍体的概念及其 联系

一、染色体结构的变异 缺失: 增加: 颠倒: 移接:

二、染色体数目的变异 请思考:
Q1:果蝇体细胞有几条染色体? 8条 Q2:Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系?Ⅲ号和Ⅳ号呢? 同源染色体 非同源染色体 Q3:雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体?

Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅲ、Ⅳ和Ⅳ、X和Y

Q4:雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体?这些染色体 在形态、结构和功能上有什么特点?这些染色体之间 是什么关系?它们是否携带着控制生物生长发育的全 部遗传信息?

Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ X Y 减数分裂 Ⅳ Ⅱ Ⅲ Ⅱ Ⅳ Ⅲ

Q5:如果将果蝇 的精子中的染 色体看作一 组,那么果蝇 的体细胞中有 几组染色体?

X

Y

1、染色体组的概念

非同源 形态 细胞中的一组________染色体,它们在_____ 和______上各不相同,但是携带着控制生物生 功能 长发育的_________,这样的一组染色体,叫 全部信息 做一个染色体组。

2、染色体数目的变异

个别变异 正常

增多

减少

整组变异 成倍增多或减少

3、二倍体和多倍体
二倍体:由受精卵发育而成的,体细胞中有 两个染色体组的个体。 例如:人、果蝇、玉米等大多数生物

多倍体:由受精卵发育而成的,体细胞中含有 三个或三个以上的染色体组的个体。 例如:香蕉、马铃薯
三倍体、四倍体……

多倍体植株的特点

1.多倍体在植物中广泛存在,而在动物中则较少见 2.茎杆粗壮,叶片、果实和种子都比较大;糖类、蛋 白质等含量增高. 3.但发育延迟,结实率低。

多倍体的形成
染色体复制 着丝点分裂

4个染色体

无纺缍体形成

无纺缍丝牵引

若继续进行正常 染色体加 的有丝分裂

倍的组织 或个体

8个染色体

4、单倍体 (1)概念: 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体

(2)单倍体植株特点 弱小,且高度不育 (3)单倍体育种的措施和优点 明显缩短育种年限
二倍体植株 花药离体培养 单倍体植株 人工诱导染色体加倍

(纯合体) 恢复回二倍体植株 自交

纯合体

请判断: a、二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中 只含一个染色体组。 b、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体, 其体细胞中就含有两个或三个染色体组, 我们可以称它为二倍体或三倍体。 c、单倍体中可以只有一个染色体组, 也可以有多个染色体组 d、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体

对一个个体称单倍体还是几倍体, 关键看什么? 关键看它是由受精卵发育而成的个体, 还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育 而成的个体叫几倍体,由受精卵发育而成的 个体叫单倍体。
Q:一倍体一定是单倍体吗?单倍体一定是一倍体吗?

一倍体一定是单倍体;单倍体不一定是一倍体。

染色体变异

染 色 体 变 异

结构变异 : 缺失、增加、颠倒、移接 个别增减 数目 变异 成倍 增减 分类 染色体组

概念 特征
概念 特点 成因 应用

二倍体
多倍体

单倍体

课堂巩固

1、认真分析下图的对照图,从A、B、C、D中确 认出表示含一个染色体组的细胞,是图中的

如何从图形、基因型中识别二倍体或多倍体? 2.韭菜体细胞中的32条染色体具有8种各不相 同的形态,韭菜是 A.单倍体 B.二倍体 C.四倍体 D.八倍体

3、下列细胞中含有1个染色体组的细胞是 A.人的口腔上皮细胞 B.果蝇的受精卵 C.小麦的卵细胞 D.玉米的卵细胞 4、下面有关单倍体的叙述中,不正确的是 A.由未受精的卵细胞发育而成的个体 B.花药经过离体培养而形成的个体 C.凡是体细胞中含有奇数染色体组的个体 D.普通小麦含6个染色体组,42条染色体, 它的单倍体含3个染色体组,21条染色体

5、基因突变和染色体变异的一个重要区别是 A.基因突变在光镜下看不见 B.染色体变异是定向的,基因突变是不定向的 C.基因突变是可以遗传的 D.染色体变异是不能遗传的 6、引起生物可遗传的变异的原因有3种,即基因 重组、基因突变和染色体变异。以下几种生物 性状的产生,来源于同一种变异类型的是 ①果蝇的白眼 ②豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒 ③八倍体小黑麦的出现 ④人类的色盲 ⑤玉米 的高茎皱形叶 ⑥人类的镰刀型细胞贫血症 A.①②③ B.④⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤

7、在三倍体无籽西瓜的培育过程中,以二倍体普通西 瓜幼苗用秋水仙素处理,待植株成熟后接受普通二 倍体西瓜的正常花粉,所结果实的果皮、种皮、胚 芽、胚乳细胞的染色体组数依次为 A.4、2、2、4 B.4、4、3、6 C.3、3、3、4 D.4、4、3、5 8、下列变异中不属于染色体结构变异的是 A. 染色体缺失某一片段 B. 染色体中增加了某一片段 C. 染色体中DNA的一个碱基对发生了改变 D. 染色体某一片段的位置颠倒180? 。
10、就二倍体而言,下列组合中属于配子的是 A、MMNN B、Mm C、MN D、Nn

11、二倍体生物中,可能含有一个染色体组的细 胞是 A.子房壁细胞 B.珠被细胞 C.花粉细胞 D.柱头细胞
12、下列细胞中,属于果蝇配子并能形成受精卵 的是

A.甲与乙

B.乙与丙

C.乙与丁

D.丙与丁

13、将基因型为AaBb(独立遗传)的玉米的一粒 花粉离体培养获得幼苗,再用秋水仙素处理幼 苗,获得的植株基因型为 A.AB或ab或Ab或aB B.AABB或aabb或AABb或aaBb C.AB,ab,Ab,aB D.AABB或aabb或AAbb或aaBB
14、大麦的一个染色体组有7条染色体,在四倍 体大麦根尖细胞有丝分裂后期能观察到的染色 体数是 A.7条 B.14条 C.28条 D.56条

15、用秋水仙素诱发基因突变和诱导多倍体, 起作用的时期分别是 A.有丝分裂的间期和前期 B.有丝分裂的间期和后期 C.有丝分裂的前期的前期 D.有丝分裂的间期和间期 16、如图:为一果蝇体细胞的染色 体图,请据图回答下列问题: (1)此果蝇为 雌 性果蝇; (2)它的体细胞中有染色体 4 对,属同源染 色体的有 对,一个体细胞中共含有_____ 4 2 个染色体组。

? 第1节 杂交育种与诱变育种

? 第2节 基因工程及其应用

本节聚焦: 1、杂交育种的原理是什么? 2、什么是诱变育种? 3、杂交育种和诱变育种各有哪些优点和不 足?

小麦高秆(D)对矮秆

(d)为显性,抗锈病(T)
对不抗锈病(t)为显性,现 有纯合的高秆抗锈病的小麦 (DDTT)和矮秆不抗锈病的 小麦(ddtt),可采用哪些

育种方式得到符合人类要求
的优良品种?

以下为同学们提供的育种方案:

杂交育种 单倍体育种 诱变育种

P

DDTT高秆抗锈病 × ddtt矮秆易染锈病

F1 F2

DdTt高秆抗锈病
自 交

ddTt、ddTT矮秆抗锈病
自 交
∶ ∶ ∶

Fn

ddTT矮秆抗锈病

杂交育种的优点 是很明显的,但是在 实际操作中会遇到不 少困难。请从杂交后 代可能出现的各种类 型,以及育种时间等 方面,分析杂交育种 方法的不足。

2004年十大感动中国人物
颁奖辞

他是一位真正的耕耘者。当他还是一 个乡村教师时,已具有颠覆世界权威的胆识; 当他名满天下时,却仍专注于田畴。淡薄名 利,一介农夫,播撒智慧,收获富足。他毕 生的梦想,就是让所有的人远离饥饿。喜看 稻菽千重浪,最是风流袁隆平。

P

DDTT高秆抗锈病 × F1

ddtt矮秆易染锈病

DdTt高秆抗锈病 DT、dT、Dt、dt
花药离 体培养

花粉
单倍体 幼苗

DT、dT、Dt、dt
秋水仙 素处理

纯合体 植株

ddTT矮秆抗锈病

P DDTT高秆抗锈病 γ射线 ddTT矮秆抗锈 病 或 P ddtt矮秆不抗锈病 γ射线 ddTT矮秆抗锈


与杂交育种相比, 诱变育种有什么优点? 联系基因突变的特点, 谈谈诱变育种的局限性。 要想克服这些局限性, 可心采取什么办法?

概念: 利用物理因素(如x 射线,γ射线、紫外线,激光等)或 化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物,使生物发生 基因突变。 原理: 基因突变 优点: 提高变异的频率,加速育种进程。 大幅度地改良某些性状。 缺点: 难以控制突变方向,无法将多个优良性状 组合。 应用: 农作物育种——黑农五号大豆 (产量提高16%、含油量提高2.5%) 微生物育种——青霉素 (20单位/ml→50000单位/ml)

“神舟”三号飞船上搭载的38种共计200克

神舟三号”飞船从太空带回的试管种苗

“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜

甘肃种植的太空育种的蔬菜

1、假设你想培育一个作物品种,你想要 的性状和不想要的性状都是由隐性基因 控制的。试说明培育方法,画出遗传图 解,并说明这各方法的优缺点。 2、育种方式只限以上四种吗?还有什么 更好的育种方式吗?请发挥你的想象力!

本节聚焦: 1、什么是基因工程? 2、基因工程的原理是什么? 3、基因工程有哪些应用? 4、转基因食品安全吗?

“嫁接”了人胰岛素基 因的工程菌
你知道为什么能把人的基因“嫁接” 到细菌上吗?你能推测出,这种基因的 “嫁接”是怎么实现的吗?你能举出一 些类似的、与你的生活关系很密切的例 子吗?

一、基因工程的原理:
1、概念:
就是按照人们的意愿,把一种生物的某 种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到 另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗 传性状。
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基 因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类需要的基因产物

2、 基因的“剪刀”

——限制性内切酶
识别特定核苷酸序列,切割特定DNA切点, 具特异性。 并裂解磷酸二酯键。 例:大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列,并在G和A之间切开。

EcoRⅠ GAATTC 3 ′ 3 ′ CTTAAG 5 ′
5′ 5′

粘性末端 G 3 ′ CTTAA AATTC 3 ′ G 5′

SmaⅠ CCCGGG 3 ′ GGGCCC
5′ 3′ 5′ 5′

平头末端 CCC 3 ′ GGG GGG 3 ′ CCC 5 ′

3、基因的“针线”

——DNA连接酶
连接酶的作用:

将互补配对的两个黏性末端连接起来,使 之成为一个完整的DNA分子。 连接的部位:
生成3′- 5′磷酸二酯键

DNA连接酶的作用过程:

4、基因的运载体 ——质粒或病毒
作用: 将外源基因送入受体细胞。 条件: 能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 具有多个限制酶切点。 具有某些标记基因。 种类: 质粒、噬菌体和动植物病毒。

基因工程过程示意图
①从细胞中分 离出DNA

③ ①

②限制酶截取 DNA片断 ③分离大肠杆 菌中的质粒





④ DNA重组




⑤用重组质粒 转化大肠杆菌 ⑥培养大肠杆菌 克隆大量基因

基因工程的操作步骤

提取目的基因 目的基因与运载体结合 目的基因导入受体细胞 目的基因的表达和检测

二、基因工程的应用:
1、基因工程与作物育种

2、基因工程与药物研制:

三、转基因生物和转基因食品的 安全性:

转基因烟草

转基因马铃薯

抗虫原理?抗虫结果?

抗虫棉

抗CMV甜椒

全身散发绿色荧光的 转基因鱼

美科学家研制出世界 上第一只转基因蝴蝶

首只转基因猴降生

超凡嗅觉能力的 转基因鼠

乳汁中分泌人凝血因子 IX的转基因山羊

餐桌上的基因

转基因食品你敢吃吗?
转基因食品ABC

转基因食品看起来分外诱人

课堂巩固

现有高秆(D)抗锈病(T)的纯种小麦与矮秆(d) 易染锈病(t)的纯种小麦, 请根据所给的两种小麦,运用学过的生物学知识, 设计一个育种方案。要求是: (1)在育种的第二年拿到小麦新品种。 (2)新品种应该是矮秆(抗倒伏)抗锈病的 小麦。 (3)新品种自交后代不发生性状分离,能稳 定遗传。 请写出育种方案的步骤,并画出遗传图解。

习题答案
?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

育种方法是:(1)高秆抗锈于矮秆不抗绣的纯种小麦杂交,得到F1(DdTt);(2)取F1的 花粉进行离体培养得到单倍体植株;(3)用秋水仙素处理单倍体幼苗得纯合体正常植株; (4)淘汰不符合要求的植株,获得新品种。 遗传图解: P DDTT × ddtt 高秆抗锈 矮秆不抗锈 ↓ ↓ 配子 DT dt F1 DdTt ↓

花粉


DT

单倍体 DT dt 秋水仙 素处理 正常植株 DDTT DDtt ddTT ddtt (淘汰) (淘汰) (保留) (淘汰)

Dt ↓ Dt

dT ↓ dT

dt



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