高中生物《基因突变和基因重组》名师精选教案10新人教版必修2

1、名校名 推荐基因突变和基因重组【本讲信息 】一、教学内容基因突变和基因重组二、学习内容：基因突变基因突变的原因基因重组重组 DNA技术基因的连锁和交换定律三、教学目标说明基因突变的特征和原因总结基因重组及其意义四、教学重点：基因突变是生物变异的一个重要来源， 属于分子水平上的变化， 这是本节的一个重点和难点。基因重组、重组 DNA技术、基因的连锁和交换定律五、学习难点基因突变、基因重组、重组DNA技术基因的连锁和交换定律六、教学过程1. 重组 DNA技术 重组 DNA技术是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术 1973

2、 年，美国科学家科恩等将两种不同生物的DNA分子进行体外重组，并首次在大肠杆菌中得到表达。重组 DNA，需要有能在特定位置上切割DNA分子的限制性内切酶和能将DNA片段连接起来的 DNA连接酶。1名校名 推荐 重组 DNA技术的一般过程（重组DNA技术是基因工程的核心技术） 分离目的基因从生物细胞内直接分离或人工合成，获得目的基因。 选择基因工程载体运载目的基因需要载体，常用的载体有质粒、噬菌体等。 体外重组DNA 用同一种限制性内切酶切割的目的基因和载体，在DNA连接酶的作用下形成重组DNA。 导入目的基因 将带有目的基因的重组 DNA导入受体细胞，基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、酵母菌

3、和动植物细胞等。 筛选、培养受体细胞筛选并大量培养已获得重组DNA分子的受体细胞 目的基因表达目的基因在受体细胞中表达产生蛋白质。2名校名 推荐 基因工程的应用价值例如，治疗糖尿病的胰岛素、治疗侏儒症的人生长激素等基因工程药物和防治乙肝的疫苗等基因工程疫苗已广泛应用。用重组 DNA技术生产的部分人类蛋白质及其功能蛋白质名称用 途蛋白质名称用 途 - 抗胰蛋白肺气肿的治疗胰岛素糖尿病的治疗酶促肾上腺皮质风湿的治疗干扰素抗病毒抗肿瘤激素B 细胞生长因子免疫系统的功能白细胞介素癌症的治疗失调降钙素软骨病的治疗淋巴毒素抗肿瘤上皮生长因子促进伤口愈合尿激酶溶栓剂红细胞生成素贫血的治疗血清蛋白血浆补充物凝

4、血因子和血友病的治疗生长调节素促进生长3名校名 推荐生长激素释放促进生长组织型纤溶酶原激溶栓剂因子活剂生长激素促进生长肿瘤坏死因子抗肿瘤 基因工程中的转基因技术可使人类按照自己的愿望定向地改造生物，特别是改造高等动植物 转基因作物已经在我国和美国、阿根廷、加拿大等许多国家大面积种植 转基因微生物已经被用于生产各种药品等 转基因动物的研究也取得了令人瞩目的进展 通过转基因技术培育出的抗软化番茄、高脂肪酸向日葵、高产玉米等植物已投入商品化生产；培育出的各种具有抗逆性的作物新品种，在农业生产上具有重要意义。 我国科学家已经将编码苏云金芽孢杆菌的一种毒蛋白的基因，通过转基因技术导入棉细胞内， 成功地培

5、育出抗棉铃虫的转基因抗虫棉，栽培抗虫棉等转基因抗虫作物可以大大减少农药的用量，不仅降低了生产成本，还能减少农药对环境的污染 在养殖业上， 科学家也利用转基因技术培育出转基因奶牛、转基因鱼等动物新品种。 基因工程已经广泛应用于医、农、林、牧、渔、环境保护等许多方面。2. 转基因生物的安全性问题 一些生态学家认为，转基因生物进入自然环境可能会有一定程度的风险 例如，转入抗除草剂基因的转基因作物有可能与亲缘关系较近的杂草发生天然杂交，从而产生具有抗除草剂基因的新杂草，出现更难对付的“超级杂草”危害。 处于实验阶段的转基因生物必须严加管理，所有新的转基因生物都必须通过严格的审查评估，排除风险后才能被批

6、准进入自然环境。 基因工程既可用于特殊蛋白质的生产、动植物的遗传改良和人类基因治疗，又可用于制造更危险的具有毁灭性的生物武器。实验用转基因生物， 特别是食用转基因生物产品对人体健康是否会造成不利的影响，一直是公众关心的问题。4名校名 推荐 大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。 有人对基因治疗的安全问题也非常关切从理论上说，目的基因导入人体细胞，有可能使受体的基因组成发生某种无法控制和预见的遗传变异 含有目的基因的人和正常人婚配有可能使那些目的基因在人群中传播，进而可能对整个人类基因库产生难以预料的影响

7、。3.空间技术育种空间技术育种是利用返回式航天器和高空气球所能达到的空间环境对植物（种子）的诱变作用，以产生有利变异的育种技术 2003 年 10 月 15 日，我国成功发射的“神舟五号”又搭载了相关的植物种子进行空间技术育种 空间技术育种已经取得了许多重要成果，培育出许多动植物新品种。4. 基因的连锁和交换定律 美国遗传学家摩尔根采用果蝇作为遗传学研究材料，不仅证实了基因的分离定律和基因的自由组合定律是正确的， 而且又发现了基因的连锁和交换定律。 这一定律解释了孟德尔的遗传定律所不能解释的遗传现象。 连锁 果蝇两对相对性状的杂交实验 测交后代未出现自由组合定律分离比（灰身长翅黑身残翅=1 1

8、） 分析：两对等位基因位于同一对同源染色体上，减数分裂时，出现同5名校名 推荐一条染色体上的不同基因连在一起不分离的现象。 F 1 雄果蝇只产生两种雄配子，故只有两种测交子代（ 3）不完全连锁遗传（雌果蝇） F l 的雌果蝇与双隐性类型测交，后代中除了多数是灰身长翅（ BbVV）和黑身残翅（ bbvv ）果蝇（两者各占 42%）以外，还有少数是灰身残翅（ Bbvv）和黑身长翅（ bbVv）果蝇（两者各占 8）。 解释 F 1 雌果蝇的位于同一个染色体上的两个基因也大都是连锁遗传的，因此生成的两种配子特别多（各占42）； 小部分联会的同源染色体因交叉而互换了一部分，而交叉正在基因B 与 V 和

9、b 与 v中间，结果就产生了两种含有新基因组合的和配子各占8。 F 1 的灰身长翅雌果蝇与黑身残翅雄果蝇测交6名校名 推荐（ 4）连锁与互换现象在生物界普遍存在完全连锁。 在同一染色体上的连锁基因 100联系在一起传递给下一代。 雄果蝇 B、V基因是完全连锁的。 不完全连锁：在减数分裂形成四分体时，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换。来自父方的染色单体和来自母方的染色单体，在减数分裂时， 相互交换对应部分，能使染色体上的基因产生新的组合，是形成生物新类型的原因之一。每对同源染色体上都有很多对等位基因，如果控制不同性状的等位基因在同一对同源染色体上，那么，它们就不

10、按照自由组合规律来遗传，而是按照连锁和互换定律来遗传。（ 5）基因的连锁和互换定律在实践上的应用基因互换产生的新类型能为育种工作提供原始材料；根据育种目标选择杂交亲本时，必须考虑性状之间的连锁关系 几个好的性状连锁在一起，这对育种工作就很有利 不利的性状与有利的性状连锁在一起，要采取措施， 打破基因连锁， 进行基因互换，让人们所要求的基因重组在一起，培育出优良品种来例：有两个大麦品种：一个是矮秆抗倒伏但不抗锈病的品种，另一个是高秆易倒伏但能抗锈病的品种。 矮秆抗倒伏与不抗锈病这两个基因位于同一个染色体上，高秆易倒伏与抗锈病这两个基因也位于同一个染色体上。经过杂交，F1 就会出现四种类型的后代，

11、其中就有由于基因互换而出现的矮秆抗倒伏同时又抗锈病的类型，经过进一步培育和大量繁殖就可以成为良种。【典型例题】1. 现在人们已经实现了分子水平上遗传物质的人工重组，下列实例中属于分子水平上人工重组基因的是（）A. 利用杂交技术培育出新的高品质水稻品种B. 科学工作者将猪的胰岛素转变成人的胰岛素C. 能产生抗体的小鼠 B 淋巴细胞和骨髓细胞的融合7名校名 推荐D. 将人的- 抗胰蛋白 基因 入到羊的DNA分子中解析： 分子水平上人工重 是指基因工程中目的基因与受体 胞中的DNA分子重 。答案： D2. 下列有关基因工程的叙述，正确的是A. 限制性内切 特定的核苷酸序列的 与DNA的来源无关，因此

12、 各种DNA普遍适用B. 目的基因是指 蛋白 的基因，它不包括一些具有 控作用的核苷酸序列C. DNA 接 既能 合双螺旋DNA骨架上的切口，又能 接两条 的DNA分子D. 采用反 法得到的目的基因有内含子解析： 目的基因包括 蛋白 的 区和有 控作用的非 区，DNA 接 不能 接两条 的DNA分子，反 法的模板RNA一般是剪切掉内含子 部分的成熟的信使RNA，所以反 后不含有内含子。答案： A3. （ 典回放） 刀型 胞 血症的病因是血 蛋白基因的碱基序列 生了改 ， 种碱基序列的改 必 使用的 是（）A. 解旋 B. DNA 接 C. 限制性内切 D. RNA 聚合 解析： 的考 点是基因

13、的 断，所用的技 是DNA探 ，原理是 DNA分子 交技 。在 行基因 断 ，首先要用限制性内切 切割DNA片段， 得正常人的血 蛋白基因，用同位素 做成探 ， 然后用同一种限制性内切 切割 刀型 胞 血症病人的DNA 得血 蛋白基因，然后放在同一容器中高温加 ，使DNA 性， 断裂，再降温，DNA复性 两种 DNA分子 行 交， 从而 出血 蛋白基因碱基序列 生改 的部位。所以 DNA分子 交技 用到的 是限制性内切 。答案： C4. 采用基因工程技 将人凝血因子基因 入山羊受精卵中，培育出了 基因羊。但是，人凝血因子只存在于 基因羊的乳汁中。以下有关叙述正确的是A. 人体 胞凝血因子基因

14、区的碱基 数目，等于凝血因子氨基酸数目的3 倍B. 可用 微注射技 将含有人凝血因子基因的重 DNA分子 入羊的受精卵中C. 在 基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺 胞，而不存在于其他体 胞中D. 人凝血因子基因开始 后， DNA 接 以 DNA分子的一条 模板合成 mRNA解析： 人体 胞是真核 胞，其基因中含有内含子，其碱基 数大于氨基酸数的三倍；山羊的受精卵中 入人凝血因子基因， 成的山羊每个体 胞中都含有 种基因；DNA 接 是把两条DNA 末端之 的 隙“ 合”起来，而不是参与 。基因工程外源基因的 入多采用人工的方法， 使体外重 的DNA分子 移到受体 胞， 在本 中可采用 微注射

15、法。答案： B8名校名 推荐5.在欧洲人中有一种罕 的 病，在人群中的 病率 25 万分之一， 患者无生育能力。 有一 表 型正常的夫 ，生了一个患病的女儿和一个正常的儿子。后因丈夫 死亡， 女又与一个与自己没有任何 关系的男子婚配， 位 女再婚后再生一个患病孩子的概率是A. 1/4B. 1/250 000C. 1/1 000D. 1/50 000解析： 据 意知， 病 常染色体上的 性 病，故原夫 的基因型 Aa Aa（ 致病基因 a）。由人群中的 病率（aa） 25 万分之一，可知人群中a 配子出 的几率 1/500 。 女基因型 A， 女 生配子的几率 1/2 ，与人群中没有 关系的男子

16、婚配， 生出病孩的几率 l/2 1/500 1/l 000。答案： C6. 在玉米中，高茎基因（ D） 于矮茎基因（ d）是 性，常 叶基因（ C） 于 形叶基因（ c）是 性。 种的高茎常 叶（ DDCC）与矮茎 形叶（ ddcc ） 交， F1 是高茎常 叶，再 F1 与双 性 型 交，其后代是：高茎常 叶（83），矮茎 形叶（81），高茎 形叶 （ 19），矮茎常 叶 （ 17）。 分析 两 基因是否 以及有无交 ，并 明原因。分析： DDCC（高茎常 叶）ddcc （矮茎 形叶）DdCc（高茎常 叶）由 交后代分离比分析，可判断D、 C位于 1 条染色体上， d、c 位于 1 条染色体

17、上，控制不同性状的基因 状 。 交后代出 少量高茎 形叶（19），矮茎常 叶（17）， 明 F1 在形成配子 生了交 。【模 】（答 ： 60 分 ）一、 1. 干旱条件下育成的作物品种一般适于干旱地区种植；潮湿条件下育成的作物品种一般适于潮湿地区种植。在育种 程中干旱和潮湿条件所起的作用是（）A. 基因突 B.引起染色体 异C. 基因型D. 致基因重 2. 一个碱基 可加到 DNA分子上或从 DNA分子上除去。 种生物体的DNA碱基 序的 化是一种（）A. 菌 化B.基因自由 合C.基因突 D. 等位基因分离3. 了培育 水高 的小麦品种，科学家将大麦与抗旱 水有关的基因 入小麦中，得到 基

18、因小麦，其水分利用率提高了20。 技 的 学原理是（）A. 基因突 B.基因重 C. 基因复制D. 基因分离4. 与 的 交育种和 育种相比，通 基因工程和 胞工程等 代生物技 培育 作物新品种的 越性在于（）9名校名 推荐克服 交的生殖隔离 作物 行定向改良不存在生 和 化安全性问题育种周期 短A. B. C. D. 5.下面有关基因重 的 法不正确的是（）A. 基因重 生在减数分裂 程中B. 基因重 生原来没有的新基因C. 基因重 是生物 异的重要来源D. 基因重 能 生原来没有的新性状6.下列高科技成果中，根据基因重 原理 行的是（）我国科学家袁隆平利用 交技 培育出超 水稻我国科学家将

19、 云金芽 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 返回式 星搭 种子培育出太空椒我国科学家通 体 胞克隆技 培养出克隆牛A. B. C. D. 7.用基因工程生 胰 素的主要原因是（）A. 工 ，容易操作B. 生 量大，价格 低C. 所生 的胰 素可以口服D. 所生 的胰 素 效大大提高8.基因 A 与 a1、 a2、 a3 的关系如下 ， 不能 明的是（）A. 基因突 是不定向的B. 等位基因的出 是基因突 的 果C. 正常基因与致病基因可以通 突 而 化D. 些基因的 化遵循自由 合定律9.限制性内切 的特点是（）A. 只能 GAATTC序列B. 特定的核苷酸序列和特定的

20、切位点C. 黏性末端D. 切割 粒DNA的 基因10.上海医学 研究所成功地培育出第一 携 白蛋白的 基因牛，他 研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使 基因 物乳汁中的 物蛋白含量提高30 多倍。 基因 物是指（）A. 提供基因的 物B.基因 中增加外源基因的 物C. 能 生白蛋白的 物D. 能表达基因信息的 物11. 米技 将激光束的 度聚焦到 米范 内，可 DNA分子 行超微型基因修复，把至今尚令人 无奈的癌症、 病 底根治。 DNA的修复属于（）A. 基因 B.基因重 C. 基因突 D. 染色体 异10名校名 推荐12.既要提高 作物的 异 率，又要使后代 异性状 快 定，可采用

21、 （）A. 交育种法B. 育种法C. 倍体育种法D. 多倍体育种法13.下列叙述不是运 体必 具 的条件的是（）A. 具有某些 基因B.决定宿主 胞的生存C. 不能在宿主 胞中复制D. 有多个限制 切点14.已知某信使 RNA的碱基中，U占 20， A 占 10，求它的模板基因中胞 占（）A. 25 B. 30 C. 35 D. 7015. 自然界中，一种生物某一基因及其三种突 基因决定的蛋白 的部分氨基酸序列如下：正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸 氨酸脯氨酸突 基因 1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸 氨酸脯氨酸突 基因 2精氨酸亮氨酸亮氨酸 氨酸脯氨酸突 基因 3精氨酸苯丙氨酸 氨酸酪氨酸丙氨酸根据上述氨

22、基酸序列确定 三种突 基因DNA分子的改 是（）A. 突 基因1和 2 一个碱基的替 ，突 基因3 一个碱基的增添B. 突 基因2和 3 一个碱基的替 ，突 基因1 一个碱基的增添C. 突 基因1 一个碱基的替 ，突 基因2 和 3 一个碱基的增添D. 突 基因2 一个碱基的替 ，突 基因1 和 3 一个碱基的增添二、非 16. 艾滋病病毒（ HIV）是一种球形的 RNA病毒， HIV 侵染 T 淋巴 胞并繁殖新一代病毒的 程示意 如 。 据 完成下列 ：（ 1） 中表示病毒侵染淋巴 胞。 入寄主 胞的是病毒的。（ 2） 学上将 程称 。（ 3） 和的信息 程分 称 。（ 4） HIV 有 I

23、 和两种 型，其中I 型又有 7 个 型。 I 型的基因 中4 个主要基因的 异率最高可达22。多达100 种左右的HIV 异株是目前研制疫苗的主要困 ，因此切断 播途径是唯一行之有效的 防措施。HIV 众多 异 型是的 果， 种 异的11名校名 推荐特点与一般生物的不同之处是，其原因是。（ 5） 2004 年 12 月 1 日是国际上第17 个日。（ 6）据最近研究认为，引起“严重急性呼吸系统综合症”（SARS）的病原体可能是。它和 HIV 一样，遗传信息的传递是按照的规律进行的（可以用简图表达）。17. 下图是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答；（ 1） 图示中，必须要用到的动物细胞工程技术是。（ 2） 过程常在诱导下完成，所获得的杂交瘤细胞具有的特性。在筛选杂交瘤细胞过程中，需要在培养液中加入某种试剂，该试剂应该能够。A. 抑制淋巴细胞和杂交瘤细胞的DNA复制B. 阻止淋巴细胞的原癌基因被激活C. 选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制D. 阻止杂交瘤细胞核糖体上所有蛋白质的合成（ 3） 过程所选用的培养液中通常含有等成分。（ 4） 杂交瘤细胞所产生的抗体具有的特性。（ 5） 过程与体外培养相比，其优点是。18.根据下列所给的材料完成问题：材料一： 把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌体内