生物基因突变

1、温州龙文教育数学学科导学案（第 次课）教师:胡强锋 学生: 年级: 日期: 星期: 时段: 课 题 教学目标 教学重点 教学难点教学方法学习内容与过程1、镰刀型细胞贫血症症状病因 基因中的碱基替换直接原因：血红蛋白分子结构的改变根本原因：控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变2、基因突变概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变基因突变的原因和特点1、基因突变的原因 有内因和外因物理因素：如紫外线、X射线诱发突变（外因） 化学因素：如亚硝酸、碱基类似物生物因素：如某些病毒自然突变（内因）2、基因突变的特点普遍性 随机性 不定向性 低频性 多害少利性3、基因突变的时间

2、有丝分裂或减数第一次分裂间期4.基因突变的意义：是新基因产生的途径；生物变异的根本来源；是进化的原始材料基因重组1、基因重组的概念：指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合随机重组（减数第一次分裂后期）2、基因重组的类型交换重组（四分体时期）3.时间：减数第一次分裂过程中（减数第一次分裂后期和四分体时期）基因突变与基因重组的区别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，也可以产生新基因型，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，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添

3、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；四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。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。 染色体变异染色体结构的变异（猫叫综合征）1、 概念：指细胞内一个或几个染色体发生片段的缺失（染色体的某一片段消失）、增添（染色体增加了某一片段）、颠倒（染色体的某一片段颠倒了180o）或易位（染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上）

4、等改变。2、变异类型：重复、倒位、易位、缺失染色体数目的变异 染色体组的概念： 细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。染色体组指二倍体生物配子中所包含的染色体或基因的总和。染色体组的特征：不论一个染色体组内包含有几个染色体，同一个染色体组的各个染色体的形态、结构和连锁群都彼此不同，但它们却构成了一个完整而协调的体系，缺少其中任何一个都会造成不育或性状的变异。2.常见的一些关于单倍体与多倍体的问题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。）二倍体物

5、种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？（答：对，因为在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开， 导致染色体数目减半。）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，这种说法对吗？（答：不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体。）4）单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？（答：对，如果本物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体，则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。）

6、3.总结：多倍体育种方法： 列表比较多倍体育种和单倍体育种：多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的）常用方法秋水仙素处理萌发的种子、幼苗花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍优点器官大，提高产量和营养成分明显缩短育种年限缺点适用于植物，在动物方面难以开展技术复杂一些，须与杂交育种配合4.染色体组数目的判断（1）细胞中同种形态的染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组 。问：图中细胞含有几个染色体组？（2） 根据基因型判断细胞中的染色体数目，根据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次数，该次数就等于染色体组数。 问：图中细胞

7、含有几个染色体组？ （3）根据染色体数目和染色体形态数确定染色体数目。染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数果蝇的体细胞中含有8条染色体，4对同源染色体，即染色体形态数为4（X、Y视为同种形态染色体），染色体组数目为2。人类体细胞中含有46条染色体，共23对同源染色体，即染色体形态数是23，细胞内含有2个染色体组。杂交育种与诱变育种一、杂交育种1.概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。4.缺点：不会创造新基因，且杂交后代会出现

8、性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。二、诱变育种1.概念：指利用物理或化学因素来处理生物，使生物产生基因突变，利用这些变异育成新品种的方法。2.诱变原理：基因突变3.诱变因素：（1）物理：X射线，紫外线，射线等。（2）化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。4.优点：可以在较短时间内获得更多的优良性状。5.缺点：因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定盲目性，所以利用理化因素出来生物提高突变率，且需要处理大量的生物材料，再进行选择培育。三、四种育种方法的比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异方法杂交激光、射线或化学药品处理秋水仙素处理萌发种子或

9、幼苗花药离体培养后加倍优点可集中优良性状时间短器官大和营养物质含量高缩短育种年限缺点育种年限长盲目性及突变频率较低动物中难以开展成活率低，只适用于植物举例高杆抗病与矮杆感病杂交获得矮杆抗病品种高产青霉菌株的育成三倍体西瓜抗病植株的育成基因工程及其应用1.概念：基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段2.原理 基

10、因重组3.转基因生物和转基因食品的安全性例题：下图中AE表示几种不同育种方法 甲A. 乙B. C. AABBDD RR ABDR AABBDDRR普通小麦 黑麦 不育杂种 小黑麦 DDTT ddtt F1 F2 能稳定遗传的矮秆抗锈病的品种D. 高秆抗锈病 矮秆易染锈病 DDTT ddtt F1 配子 幼苗 能稳定遗传的矮秆抗锈病的品种E. 高秆抗锈病 矮秆易染锈病 F. 其它生物基因 植物细胞 新细胞 具有新性状的植物体现代生物进化理论的由来一、拉马克的进化学说1、拉马克的进化学说的主要内容（1）、生物都不是神创的，而是由更古老的生物传衍来的。这对当时人们普遍信奉的神创造成一定冲击，因此具有

11、进步意义。（2）、生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体。（3）、对于生物进化的原因，他认为：一是“用进废退”的法则；二是“获得性遗传”的法则。但这些法则缺乏事实依据，大多来自于主观推测。2、拉马克的进化学说的历史意义 二、达尔文自然选择学说（一）、达尔文自然选择学说的主要内容1.过度繁殖 - 选择的基础 生物体普遍具有很强的繁殖能力，能产生很多后代，不同个体间有一定的差异。2.生存斗争 - 进化的动力、外因、条件 大量的个体由于资源空间的限制而进行生存斗争。在生存斗争中大量个体死亡，只有少数的个体生存下来。生存斗争包括三方面：（1）生物与无机

12、环境的斗争（2）种内斗争（3）种间斗争 生存斗争对某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并推动生物的进化。3.遗传变异 - 进化的内因在生物繁殖的过程中普遍存在着遗传变异现象，生物的变异是不定向的，有的变异是有利的，有的是不利的，其中具有有利变异的个体就容易在生存斗争中获胜生存下去，反之，具有不利变异个体就容易被淘汰。4.适者生存 - 选择的结果 适者生存，不适者被淘汰是自然选择的结果。自然选择只选择适应环境的变异类型，通过多次选择，使生物的微小有利变异通过繁殖遗产给后代，得以积累和加强，使生物更好的适应环境，逐渐产生了新类型。 所以说变异不是定向的，但自然选择是定向的，决定着进化的方向

13、。（二）、达尔文的自然选择学说的历史局限性和意义现代生物进化理论的主要内容一、种群基因频率的改变与生物进化（一）种群是生物进化的基本单位1、种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。 种群特点：种群中的个体不是机械的集合在一起，而是通过种内关系组成一个有机的整体，个体间可以彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。2、基因库：是一个群体中所有个体的基因型的集合3、基因频率、基因型频率及其相关计算基因频率= 基因型频率=两者联系：（1）种群众一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。（2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。（二）突变和基因重组产生进化的

14、原材料 可遗传的变异：基因突变、染色体变异、基因重组 突变包括基因突变和染色体变异 突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境（三）自然选择决定生物进化的方向 生物进化的实质是基因频率的改变二、隔离与物种的形成1、物种的概念：是一群可以交配并繁衍后代的个体， 但与其它生物却不能交配，不能性交或交配后产生的杂种不能再繁衍。 地理隔离 量变 2、隔离 生殖隔离 质变 注：一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。（二）、种群与物种的区别与联系种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物范围较小范围内的同种生物的

15、个体分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群必须具备“三同”；即同一时间、同一地点、同一物种主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代联系一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种。地理隔离 阻断基因交流 不同的突变基因重组和选择 基因频率向不同方向改变 种群基因库出现差异 差异加大 生殖隔离 新物种形成共同进化与生物多样性的形成1、概念：共同进化（coevolution）亦称相互进化。广义的共同进化，是指复数种的相互关系中伴有竞争而相互进化。 不同物种间的共同进化2、含义 生物与无机环境之间的相互影响和共同演

16、变生物多样性的形成 基因多样性1、生物多样化的内容 物种多样性 生态系统多样性2、生物多样性形成的进化历程（1）关键点：真核生物出现后有性生殖方式的出现，生物进化速度明显加快；寒武纪大爆发：形成生态系统的第三极（消费者），对植物的进化产生影响；原始两栖类的出现：生物登陆改变着环境，陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件。（2）进化顺序简单 复杂 水生 陆生 低等 高等 异样 自养 厌氧 需氧 无性 有性 单细胞 多细胞 细胞内消化 细胞外消化解题技巧：1原核生物中某一基因的编码区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 （ ）A.置换单个碱

17、基对 B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对 D.缺失4个碱基对2.下列有关基因突变的叙述正确的是 （ ）A.生物随环境的改变而产生适应性的变异 B.由于细菌的数量多，繁殖周期短，因此其基因突变率很高C.自然状态下的突变是不定向的，而人工诱变多时定向的D.基因突变在自然界中广泛存在3.人类发生镰刀型细胞贫血症的根本原因在于基因突变，其突变的方式是基因内 （ ）A.碱基发生改变（替换） B.增添或缺失某个碱基对 C.增添一小段DNA D.缺失一小段DNA4.下面叙述的变异现象，可遗传的是 （ ）A.割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变的第二性征 B.果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状C

18、.用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无籽 D.开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花5.一个碱基对可加到DNA分子或从DNA分子上除去，这种生物体DNA碱基顺序的变化是一种 （ ）A.基因重组 B.染色体变异 C.基因突变 D.不遗传的变异6.进行有性生殖的生物，其亲.子代之间总是存在着一定差异的主要原因是 （ ）A.基因重组 B.染色体变异 C.基因突变 D.生活条件改变7.人类的基因突变常发生在 （ ）A.有丝分裂的间期 B.减数第一次分裂 C.减数第二次分裂 D.有丝分裂的末期8.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是 （ ）我国科学家袁隆平利用杂交技术培养出超级水稻我国科

19、学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛A. B. C. D.9.在一块栽种红果番茄的田地里，农民发现有一株番茄的果是黄色的，这是因为该株番茄 （ ）A.发生基因突变 B.发生染色体畸变 C.发生基因重组 D.生长环境发生改变10.下列变化属于基因突变的是 （ ）A.玉米籽粒播于肥沃土壤，植株穗大粒饱；播于贫瘠土壤，株株穗小粒瘪B.黄色饱满粒与白色凹陷粒玉米杂交，F2中出现黄色凹陷粒与白色饱满粒C.在野外的棕色猕猴中出现了白色猕猴D.小麦花药的离体培养所发育成的植株产生的变异11.生物变异的主要来

20、源和生物进化的主要因素是 （ ）A.基因重组 B.基因突变 C.染色体结构变化 D.染色体数目变化12.秋天在桃树上如发现个别芽变，欲将变异芽的性状保留下来，则应 （ ）A.等开花时进行授粉 B.等开花时接受同株花粉 C.等开花时接受异株花粉 D.取变异芽嫁接到砧木上13.下列生物的性状都是通过基因突变而形成的一组是 （ ）A.无籽番茄和无籽西瓜 B.人类的白化病和矮杆水稻 C.无籽西瓜和人类镰刀型贫血症 D.无籽番茄和果蝇残翅14.下列变异属可遗传变异的是 （ ）玉米单株自交后代出现白化苗，后代仍白化 由于肥水充足，玉米的穗大粒度多 四倍体西瓜的产生 豌豆的黄皱和绿圆新类型的出现 旧社会妇女

21、缠足而产生的“小脚”A. B. C. D.15.生物变异的根本来源和为生物进化提供了最初的原材料的是 （ ）A.基因重组 B.基因突变 C.染色体结构变异 D.染色体数目变化16.有性生殖后代具有更大的变异性，其根本原因是 （ ）A.基因突变频率高 B.染色体结构变异机会多 C.生产新的基因组合机会多 D.更易接受环境影响而发生变异17.长期接触X射线的人群产生的后代中，遗传病发病率明显提高，主要是该人群生殖细胞发生（ ）A.基因重组 B.基因分离 C.基因互换 D.基因突变18.某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离.为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官和组织进行离体培养，发育

22、成完整的植株.进行离体培养时不应采用该植株的 （ ）A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒19.上眼睑下垂是一种显性遗传病，某一男性患者，其父母正常，请判断这个性状最可能是 （ ）A .伴性遗传 B.染色体变异 C.基因重组 D.基因突变20.基因突变发生在 （ ）A.DNARNA的过程中 B.DNADNA的过程中C.RNA蛋白质的过程中 D.RNA氨基酸的过程中21.如图所示是镰刀型细胞贫血症原因的图解，请据图回答问题（1）图中表示的过程分别是 . 和 ； 蛋白质 正常 异常它们分别在细胞内的 . . 中进行. （2）指出处分别代表的三个碱基序列； 氨基酸 （） （） （3）和代表的氨基

23、酸分别是 和 RNA GAA （4）从图解可知，由于DNA分子中的一个碱基 变成了 ， 最终导致合成的血红蛋白异常，这种改变称作 . DNA CTT ()（5）由于血红蛋白分子的改变，导致 容易破裂，造成溶血性 = = 贫血，甚至引起死亡，这说明基因突变一般是 . GAA ()22.某一红色链孢霉合成精氨酸的过程： 基因 基因 基因 酶 酶 酶 某化合物鸟氨酸瓜氨酸精氨酸（1）在一次实验中，经测试只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸.产生此现象的可能原因是 致使 .（2）如果酶和酶活性正常，酶活性丧失，则能否合成鸟氨酸和精氨酸 ，原因是 .1下列哪一项不是染色体结构变异（ ） A染色体数增加B染

24、色体片断移接 C染色体片断的缺失或增加D染色体片断颠倒2下列叙述中，不正确的是（ ） A用生长素处理未授粉的西瓜花蕾，所结的无籽西瓜是二倍体 B八倍体小黑麦品种的培育利用了染色体变异的原理 C利用染色体变异的原理也可培养出无籽西瓜的种子 D要使青霉菌株提高青霉素产量，也可以利用染色体变异的原理进行育种3用花药离体培养法进行单倍体育种，必须经过的过程是（ ） A杂交B射线或激光照射 C秋水仙素处理D人工诱变4用花药离体培养出马铃薯单倍体植株，当它进行细胞减数分裂时，可观察到染色体两两配对，共有12对，据此现象可谁知产生花药的马铃薯是（ ） A二倍体 B三倍体 C四倍体 D多倍体5用秋水仙素处理是

25、使细胞内染色体加倍的有效方法，因为秋水仙素能（ ） A使细胞内染色体复制两次，细胞只分裂一次 B阻止细胞形成纺锤丝，使染色体已复制并将要分裂的细胞不能进行细胞分裂 C使细胞的染色体只能复制，不能分裂 D使细胞内染色体不能复制和分裂6自然界中多倍体植物的形成，主要是受外界条件剧烈变化的影响而形成的，这种“剧烈变化”的条件对细胞的作用，相当于下列哪种条件对细胞的影响 （ ） A射线B激光C秋水仙素D生长素7萝卜的体细胞中有9对染色体，白菜的体细胞中也有9对染色体，若将萝卜和白菜杂交培育成开花结籽的新作物，这样的作物体细胞中至少应有多少染色体（ ） A9个 B18个 C36个 D72个8将基因型为A

26、aBb的玉米进行花药离体培养后，对其幼苗用秋水仙素处理后长成的植株中，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基因重组、基因突变和染色体变异的共同点是（ ） A均能产生可遗传的变异 B都能产生新的基因 C产生的变异对生物均不利 D在显微镜下都可看到变异状况11已知某小麦的基因型是AaBbCc，三对基因分别位于三对同源染色体上，利用其花药进行离体培养，获得N株小麦，其中基因型为aabbcc的个体约占（ ）A B C D012对下列哪种植物的结构用秋水仙素

27、进行处理，肯定能诱导形成多倍体（ ） A配子 B合子 C种子或幼苗 D植物器官或植物体13下面是八倍体小黑麦培育过程（A、B、C、D、E各表示一个染色体组）据图作答：（l）普通小麦的配子中含有_个染色体组，黑麦配子中含有_个染色体组，杂交后代含_个染色体组。（2）普通小麦和黑麦杂交后代不育的原因是_必须用_将染色体加倍，加倍后含_个染色体组，加倍后可育的原因是_，这样培养的后代是_八倍体小黑麦。14下面的杂交图表示的是“萝卜甘蓝”的形成过程：萝卜（2N 18）甘蓝（2N18） （2N 18） （2N36）萝卜甘蓝（是可育的）请根据上图所示回答问题： （l） 是否可育？是几倍体？ 的染色体组成是（从来源