高中生物导学案-基因突变-公开课

第5章基因突变及其他变异第1节：基因突变和基因重组授课人：梁小妹20210517学习目标1、简述基因突变的概念。（科学思维）（重难点）2、分析基因突变的原因，阐明基因突变的意义。（生命观念、科学思维）（重难点）3、分析细胞癌变的原因，选择健康的生活方式，远离致癌因子。（社会责任）

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？不可遗传的变异。问题探讨遗传：指亲代和子代间的相似性。遗传物质能稳定的传给后代，亲子代之间应该极其相似。变异：指亲子代间或子代个体间存在性状差异的现象。

基因突变染色体变异基因重组表现型基因型环境（改变）（改变）（遗传物质发生改变）（可遗传的变异）生物变异类型判断关键:遗传物质是否改变生物的变异（不遗传的变异）（改变）（遗传物质未发生改变）（改变）这种病患者一旦缺氧，红细胞变成长镰刀型。病重时，红细胞受机械损伤而破裂的现象，引起严重贫血而造成死亡。

1、基因突变的实例1——镰状细胞贫血1基因突变

2、镰状细胞贫血形成的原因思考•讨论1.图中氨基酸发生了什么变化？红蛋白有两条β肽链上，第6位上的谷氨酸被缬（xié）氨酸取代。2.研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解，请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传？怎样遗传？能够遗传，是亲代通过生殖过程把基因传递给子代的。

2、镰状细胞贫血形成的原因思考•讨论TAAU3.如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？所对应的的性状呢？如果发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列也会发生改变，所对应的的性状肯定会改变。

2、镰状细胞贫血形成的原因思考•讨论相应性状的改变相应蛋白质的改变相应氨基酸的改变DNA分子中的碱基对发生变化mRNA分子中的碱基发生变化

2、基因突变的实例2——细胞的癌变癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。细胞的癌变与基因突变有关吗？下面以结肠癌为例来探讨。1基因突变结肠癌发生的原因思考•讨论P82结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。下图是解释结肠癌发生的简化模式图。正常结肠上皮细胞抑癌基因Ⅰ突变原癌基因突变抑癌基因Ⅱ突变抑癌基因Ⅲ突变癌细胞转移癌结肠癌发生的原因1、从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？原癌基因和抑癌基因发生基因突变（原癌基因和抑癌基因都是一类基因，不是一个基因）2、健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？正常细胞的DNA分子中都有原癌基因和抑癌基因原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必须的；原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。思考•讨论P82结肠癌发生的原因3、癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？①无限增殖②形态结构发生显著变化③细胞膜上糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，容易分散和转移正常的成纤维细胞

癌变的成纤维细胞思考•讨论P82与社会的联系P82在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生，致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式，请思考致癌因子有哪些？物理致癌因子：化学致癌因子：病毒致癌因子：主要指辐射，如紫外线，X射线等。如石棉、砷化物、亚硝胺、黄曲霉素等。指的是能使细胞发生癌变的病毒。┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替换3．基因突变的概念

DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。1基因突变1、基因突变是否一定会引蛋白质性状的改变？思考•讨论（1）由于一种氨基酸可能对应多种密码子，有些基因突变不引起蛋白质改变，性状就不发生变化。（密码子简并性）（2）显性纯合子(AA)突变成杂合子(Aa)，性状在当代不会发生变化。（发生隐性突变）（3）基因中不直接编码氨基酸的序列发生突变。2、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

①．只相差一个氨基酸，其他顺序不变

②．长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变

③．长度不变，但顺序改变

④．①、②都有可能④思考•讨论4、基因突变发生的时间（1）有丝分裂前的间期（体细胞）（2）减数分裂前的间期（生殖细胞）一般不能传给后代。但是有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。可以通过受精作用，遵循遗传规律传递给后代。在个体发育中，基因突变发生得越早，影响范围越大。1基因突变5、基因突变的原因：生物因素：某些病毒能影响宿主细胞的DNA物理因素：紫外线、X射线、其他辐射能损伤细胞内的DNA化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基DNA复制时偶尔发生错误，DNA的碱基组成发生改变等原因基因突变种类外因（诱发突变）内因（自发突变）1基因突变(1)

性：所有生物均可发生基因突变。(2)

性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、发生在细胞内不同DNA分子上、发生在同一DNA分子的不同部位。(3)

性：自然状态下，突变频率很低。(4)

性：突变的方向与环境也没有明确因果关系。一个基因可以向不同方向发生突变产生复等位基因，还可能发生回复突变。(5)

性：突变性状大多有害少数有利。普遍不定向随机低频多害少利6、基因突变的特点1基因突变7、基因突变的结果AAaA结果：改变：不变：可能改变：产生的是它的等位基因，即产生了新基因基因型、遗传信息、密码子基因数目、遗传规律氨基酸、蛋白质、生物性状1基因突变8、基因突变的意义①.新基因产生的途径②.生物变异的根本来源③.生物进化的原始材料产生新基因形成新性状生物进化的原始材料基因突变生物变异的根本来源1基因突变对生物体来说，基因突变可能对生物体有害，有利，或是中性的。航天育种是指将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。1、航天育种的生物学原理是什么？问题探讨P80通过太空高辐射、微重力（或无重力）的特殊环境提高作物基因突变的频率，从而筛选出人们需要的品种。航天育种是指将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。2.如何看待基因突变所造成的的结果？基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接表现在性状上，改变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无利。问题探讨P80A精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸A1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸A2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸A3精氨酸苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸这三种突变基因DNA分子的改变是:1、在玉米体细胞内，控制酶的正常基因A和突变基因A1、A2、A3所决定的部分氨基酸序列如下：巩固训练突变基因A1和A2为—个碱基的替换，突变基因A3为一个碱基的增添或缺失.2、DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U-A、A-T、G-C、C-G，P可能是

A.胸腺嘧啶B.腺嘌呤

C.胸腺嘧啶或腺嘌呤D.胞嘧啶巩固训练

3、在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中A．花色基因的碱基组成

B．花色基因的DNA序列C．细胞的DNA含量

D．细胞的RNA含量

巩固训练4、在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是A．有基因突变产生的抗药性个体存在

B．以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力C．约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子D．生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体巩固训练比较项目基因突变基因重组定义时期类型结果意义应用碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合分裂前的间期复制过程减数分裂Ⅰ前期、后期自发突变、诱发突变自由组合、染色体互换产生新的基因产生新的基因型生物变异的根本来源生物变异的来源之一诱变育种杂交育种基因突变和基因重组的比较总结归纳结束一、概念检测我国大面积栽培的水稻有粳稻（主要种植在北方）和籼稻（主要种植在南方）。研究发现，粳稻的bZIP73基因通过一系列作用，增强了粳稻对低温的耐受性。与粳稻相比，籼稻的bZIP73基因中有1个脱氧核苷酸不同，从而导致两种水稻的相应蛋白质存在1个氨基酸的差异。判断下列表述是否正确。（1）bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因突变导致的。（

）（2)bZIP73蛋白质的1个氨基酸的差异是由基因重组导致的.（

）（3）基因的碱基序列改变，一定会导致表达的蛋白质失去活性.(

)×√×二、拓展应用镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体（即杂合子）在氧含量正常的情况下，并不表现出镰状细胞贫血的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。（1）这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例较其他地区的高，为什么？【答案】杂合子能同时合成正常和异常的血红蛋白，相比只能合成正常血红蛋白的纯合子，杂合子对疟疾具有较强的抵抗力，在疟疾高发地区，他们生存的机会更多，从而能将自己的基因传递下去。因此，这些地区具有嫌状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例更高。二、拓展应用镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体（即杂合子）在氧含量正常的情况下，并不表现出镰状细胞贫血的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。（2）为什么某些看