第五章基因突变与其他变异.docx
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第五章基因突变与其他变异
第五章基因突变与其他变异
第一节基因突变与基因重组
一、教学目标
1.知识目标：
（1）人工诱变在育种上的应用（A:
知道）；
（2）基因突变的概念、特点和意义（B:
识记）；（3）基因重组的概念和意义（B:
识记）。
2.能力目标：
通过对课本中实例的分析，培养学生归纳总结的逻辑推理能力。
二、重点·实施方案
1.重点：
（1）基因突变的概念和特点；
（2）基因重组的概念。
2.实施方案：
（1）通过实例加深学生对概念的理解；
（2）让学生在课前搜集有关在诱变育种上取得的成就，进一步突出重点内容。
三、难点·突破策略
1.难点：
基因突变的概念。
2.突破策略：
通过举例放映有关的投影和录像的方法，让学生对抽象的概念有一个具体的理解。
四、教具准备：
投影片、录像片、投影仪、录像机、多媒体设备。
五、课时安排：
2课时
六.教学过程:
第一课时
[一]教学程序
我们学习了生物的遗传问题,了解了性状为什么会遗传以及性状在向后代遗传时所要遵循的规律特点。
知道了性状是由遗传物质决定的。
性状的表现除了与遗传物质有关外，还与外界条件有关。
而且性状由亲代传递给子代时，或多或少都会存在差异，这就是生物的变异。
那么生物的变异又是如何产生的呢?
又有什么特点呢?
今天我们就来学习《生物的变异》的有关教学内容。
[二]教学目标达成过程
1.播映投影片:
上图是一个普通的玉米种子在萌发长成植株的过程中，水、肥、光特别充足，所结种子大而饱满，但这样的种子种下去，结出的是普通种子。
下图是太空椒（普通青椒种子遨游过太空后培育而成）与普通青椒对比，果实明显增大，种植下去，仍然是肥大果实。
2.质疑:
（1）籽粒饱满的种子与普通种子相比，太空椒与普通青椒相比，性状有明显的差异，原因何在?
（回答:
发生了变异）
（2）把子粒大而饱满的种子种下去长不出同样好的种子，而是普通种子；把肥大的太空青椒籽种下去可以结出肥大的青椒。
这些现象说明什么问题?
（回答:
生物的变异有的不能遗传，有的可以遗传。
）
3.从上述可以看出，生物的变异有这样两种类型:
可遗传的变异和不遗传的变异。
我们知道生物的表现型与基因型和外界环境条件有关。
像玉米这样，子粒大而饱满是由于水、肥和光充足引起的（也即由外界环境条件引起），这种变异是不可遗传的。
而太空椒遨游过太空，宇宙辐射改变了其遗传物质，因而改变了其性状，这个变异性状是可遗传的。
可遗传的变异是生物变异的主要类型。
它的来源主要由三个方面:
基因突变、基因重组和染色体变异。
4.组织学生观看关于正常红细胞的基因突变形成镰刀型细胞贫血征的录像。
了解基因突变的概念、产生过程及导致生物变异的过程。
观看录像的同时指导学生思考以下问题:
（1）正常红细胞是什么形状?
有什么功能?
（圆饼状，运输氧的功能。
）
（2）镰刀型细胞贫血症（HbS）的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响?
（有。
运氧能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡。
）
5.投影镰刀型细胞贫血症（HbS）病因的图解，师生共同探求正常红细胞变成镰刀型红细胞的原因。
控制血红蛋白质的DNA，上一个碱基对发生改变，导致该基因脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变，导致基因结构改变。
因为基因控制生物的性状，因此基因结构改变最终导致控制血红蛋白的性状发生改变，红细胞也就由圆饼状变为镰刀状。
6.组织学生讨论，引起基因结构改变的原因除碱基对的替换外，还有哪些原因?
（从DNA片断考虑）
7.教师指导学生总结基因突变的概念。
指出基因突变是染色的某一位点上基因的改变。
基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。
因而会产生一些新性状。
这些新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。
这就是基因突变的意义所在。
8.放映“基因突变”的投影片
（一）:
玉米高茎→矮茎、普通羊→短腿羊、正常人→白化病、果蝇长翅→残翅、家鸽羽毛白色→灰红色、正常棉花→短果枝。
放映“植物个体发育过程”的投影片
（二）；
放映“小鼠毛色变化与基因突变关系”的投影片（三）。
组织学生边看投影片边讨论总结基因突变的特点。
投影片
（一）说明植物、动物、人都可能发生基因突变，也即基因突变是普遍存在的。
这种突变在自然条件下发生的叫自然突变，在人为条件下诱发产生的叫诱发突变。
投影片
（二）说明基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。
而且突变发生越早，表现部位越多；反之则相反。
再有一条是只有生殖细胞的突变才会遗传给后代。
然后教师引导学生阅读P49的内容，得以结论:
（1）基因突变率很低，且不同生物的基因突变率、同一种生物不同的基因突变率均不同。
（2）基因突变绝大多数是有害的，但也有少数有利。
这些涉及到生物与环境相适应的问题。
在此给学生可留一伏笔，为《生物与环境》一章打基础。
投影片（三）说明基因突变是不定向的，一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。
但是，每一个基因的突变都只能限定在其相对性状的范围内，不会超出限制。
[三]教学目标巩固
1.生物的变异有两种:
不遗传的变异和不遗传的变异。
前者指变异现象是由于生殖细胞内的遗传物质的改变而引起的，能够遗传给后代。
后者指变异现象是由于环境因素的影响造成的，并没有引起生物体内遗传物质的变化，因而不能够遗传下去。
2.可遗传的变异有三种来源:
基因突变、基因重组、染色体变异。
3.基因突变是指染色体的某一位点上基因的改变，通过基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起—定的表现型变化。
4.基因突变的意义是。
生物变异的根本和主要来源，为生物进化提供了最初的原材料
5.基因突变有以下特点：
（1）普遍性；
（2）随机性；（3）低频性；（4）多害少利性；（5）不定向性。
[四]布置作业
P46复习题一，二、1、3，三、1。
第二课时
[一]教学程序
上节课我们学习了“基因突变的概念、意义和特点”。
明确“性状变异是由于基因突变”。
请大家回答基因突变具体有哪些特点?
（回答略）
放映投影片:
如棉花短果枝、鸡脚叶，水稻矮杆、糯叶，果蝇的白眼、残翅，人的白化病、色盲。
这些基因突变如果是在自然条件下发生的叫---自然突变；在人为条件下诱发产生的叫---诱发突变。
那诱发突变的人为条件是什么?
我们知道基因突变大多是有害的，为什么要人工诱发突变?
这有什么用呢?
今天我们接着来学习下面一个内容---“人工诱变在育种上的应用”。
[二]教学目标达成过程
1.阅读书P44，划出“人工诱变的概念”:
人工诱变就是在人工条件下诱导基因发生突变。
人工条件有两种:
物理方法包括X射线、紫外线、激光等；化学方法有亚硝酸、硫酸二乙酯等。
应用这些方法怎样去处理生物使之发生基因突变呢?
产生的这些突变又有什么用呢?
下面让我们看一段录像片，这是我国科学工作者用人工方法处理农作物发生基因突变的一段内容。
看了录像片，大家清楚了怎样用各种射线和化学物质去处理生物，也看到了生物突变的具体性状的表现了。
让学生说明这些方法诱导基因突变有什么好处?
回答:
可提高突变率，创造人类需要的突变类型，从中选育出优良新品种。
2.通过人工诱导方法培育出的农作物新品种，具抗病力强、产量高、品质好等优点。
例如，黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成黑农五号大豆品种，含油量比原来的品种提高了2.5％，大豆产量提高了16％。
大家看书P52图，太空椒就是利用宇宙空间强烈辐射而发生基因突变培育的新品种。
人工诱变不仅在农作物育种上起作用，在微生物育种上也发挥了重要作用，如青霉素，最初产量为20单位／mL，后经人们多次用射线等综合处理，目前产量已是50000～60000单位／mL了，可见人工诱变对生物育种起着巨大作用。
因此我们研究基因突变确实有很重要的应用价值。
3.生物变异不只是由基因突变引起的，基因重组也会造成生物变异。
基因重组造成的生物变异是在什么情况下发生的呢?
又有什么特点呢?
接下来我们就来学习基因重组。
什么是基因重组呢?
基因重组是控制不同性状的基因重新组合。
关于基因重组我们在前面学习自由组合定律和连锁定律时已经接触过这方面的知识。
请同学们回忆一下，黄色圆粒与绿色皱粒作亲本杂交，产生后代的过程。
放映投影片:
让学生看投影并分析:
F2中除黄色圆粒、绿色皱粒外，还有两种亲本所没有的新性状：
黄色皱粒、绿色圆粒，这两种性状与亲本相比是不是变异性状?
（是）它们又是如何产生的呢?
（在F1减数分裂形成配子时，控制不同性状的基因自由组合形成的。
）
让学生画出以上过程的染色体图，总结出:
基因重组可以发生在减数分裂形成配子非同源染色体上的非等位基因的自由组合。
接着回忆果蝇的灰身长翅和黑身残翅杂交，其子一代雌性个体测交后代的表现型的遗传过程。
放映投影片:
分析说明:
测交后代有两种类型是亲本所没有的：
灰身残翅和黑身长翅。
这两种变异的性状是由于控制不同性状的基因进行交换、重新组合的结果。
这种情况也属于基因重组，它发生在减数分裂的四分体时期，是由于同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了局部互换而造成控制不同性状的基因重新组合。
4.以上是基因重组的两种类型，我们可以看到这两种类型的基因重组都是在有性生殖过程中实现的。
在有性生殖过程中，由于父本和母本遗传物质基础不同，当两者杂交时，基因重新组合，就使子代产生了变异，这就是基因重组造成的变异。
5.阅读课本P45，指导学生讨论分析:
由基因重组引起的变异有什么特点?
（非常丰富）为什么?
（回答：
父本和母本遗传物质基础不同，自身杂合性越高，二者遗传物质基础相差越大，基因重组产生的差异可能性也就越大。
）
课本上介绍:
具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如只考虑自由组合引起的基因重组，F2就可能出现210=1024种表现型。
而在生物体内尤其是在高等动植物体内控制性状的基因数目是非常巨大的，由同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换引起的基因重组在自然界中也十分常见。
如果把这些因素都考虑在内，那么生物通过有性生殖产生的变异就更多了。
丰富多彩的变异形成了生物多样性的重要原因之一。
因此对生物进化具有十分重要的意义。
[三]教学目标巩固
1.人工诱变是指在人工条件下诱导基因发生突变。
2.人工诱变的条件有哪些?
有两种。
物理方法包括X射线、紫外线、激光等；化学方法有亚硝酸、硫酸二乙酯等。
3.基因重组是指控制不同性状的基因重组合，它是通过有性生殖过程实现的，主要有自由组合和交叉互换两种类型。
4.举出几个基因重组引起生物变异的例子。
5.玉米的非糯性、糯性分别由基因W、w控制，基因型为WW的玉米经辐射处理后，变成为Ww基因型的玉米，这种变异属于基因突变，这种培育新品种的方法称为诱变育种，其优点是提高突变率，创造新类型，培育新品种。
6.下列变异中，属于基因突变的是（B）
①人类的色盲②无籽西瓜③果蝇的白眼④小黑麦⑤无籽番茄⑥棉花中的短果枝A.①②④B.①③⑥C.②④⑤D.②④⑥
[四]布置作业
P46复习题:
二、2、4三、2。
[五]总结
我们用两课时学习了可遗传变异的来源中的两种:
基因突变和基因重组。
知道了变异的两种类型及其来源。
请大家一起归纳总结一下:
基因突变和基因重组引起的变异有什么区别?
（1）基因突变是基因内部结构的改变，它能产生新的基因,是生物变异的根本来源。
其过程发生于:
DNA复制时；特点是:
普遍性、随机性、低频性、多害少利性、不定向性。
（2）基因重组是控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型,是生物变异的主要来源。
其过程发生在有性生殖过程中，特点是非常丰富。
还应该注意把理论知识应用于实践中，特别要注意了解人工诱变在育种上的应用。
课本P46最后一段以小字方式简要介绍了“重组DNA技术”，同学们也应稍加了解。
第五章基因突变与其他变异
第二节染色体变异
教学目标:
1、简
述染色人体结构变异和数目变异
2、搜集生物变异在育种上应用的事例
教学重点:
1.染色体数目的变异及染色体组的概念
2.二倍体、多倍体及单倍体的概念及其联系
教学难点:
1.染色体组的概念
2.二
倍体、多倍体及单倍体的概念及其联系
课时安排:
1课时
教学过程:
第一课时
一.基因突变与染色体变异的区别：
1．基因突变
是染色体上基因的改变，是微小区段变异，是水平的变异，而染色体变异是比较明显的染色体或的变异。
2．在光学显微镜下观察到的变异是
，看不见的是。
二、染色
体结构的变异
1、定义：
由引起的变异。
如猫叫综合征是由人的缺失引起的遗传病，而果蝇的棒壮眼是由于染色体中
某一片段引起的变异。
2、类型:
①___:
染色体某一段的缺少。
如。
②:
染色体增加了某一片段。
如。
③:
染色体的某一片段移接到另一条上。
④:
染色体的某一段的位置颠倒了180°
3、结果：
使排列在染色体上的___________或___________发生改变，从而导致________的变异。
大多数染色体结构变异对生物体是_______________，有的甚至导致生物体。
例1.已知某物种的一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基因，下面列出的若干种变化中，未发生染色体结构变化的是（D）
例2．
是正常的两条同源染色体，则下图所示是指染色体结构的
（B）
A.倒位B.缺失C.易位D.重复
三、染色体数目的变异：
（一）染色体组
1、染色体数目的变异可以分为两类：
一类是细胞内________的增加或减少；例如。
一类是以___________的形式成倍的增加或减少。
例如。
2、染色体组：
细胞中的一组______________，在__________上各不相同，携带着控制生物________的全部遗传信息，这样的一组染色体就叫做一个染色体组。
例3．下列关于染色体组的正确叙述是（A）
A.染色体组内不存在同源染色体B.染色体组只存在于生殖细胞中
C.染色体组只存在
于体细胞中D.染色体组在减数分裂过程中消失
3、总结：
（1）根
据染色体图判定。
其判断依据是：
形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
观察右图，图中有几个染色体组？
（2）根据基因型判定。
其判断依据是：
由于相同基因或等位基因（控制同一性状的基因）位于形态相同的染色体上（同源染色体上），所以在细
胞或生物体的基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组。
思考：
下列细胞中各有几个染色体组？
AAaaAABBDDAaaABCD
（3）根据染色体数目和染色体形态判定:
染色体组数=染色体数∕染色体形态数
思考：
某细胞共有8条染色体，染色体形态数为2，则染色体组数？
（二）二倍体与多倍体
1、概念：
二倍体：
像雄果蝇这样由__________发育成的个体，________
中含有__________，如__________。
三倍体：
由__________发育成的个体，_
_______中含有__________，如__________。
四倍体：
由__________发育成的个体，________中含有__________，如__________。
多倍体：
由_______与二倍体相比多倍体的优点：
2、与二倍体相比多倍体的优点：
茎秆________，叶片、果实和种子__________，______________等营养物质的含量____________。
3、多倍体育种：
①方法：
目前最常用且最有效的方法是
用处理萌发的种子或幼苗。
②秋水仙素的作用是________________________，作用的时期。
例4.四倍体的曼陀罗有48条染色体，该植物体细胞中的每个染色体组的染色体数目为（
C）
A.48B.24C.12D.4
（三）单倍体：
1、概念：
像蜜蜂的雄蜂这样，体细胞中含有___________________________的个体，叫做单倍体。
2、单倍体的植株特点是：
与正常植株相比，植株长的________，且______。
3、获得单倍体通常用的方法是：
_________________。
用到的生物技术。
4、单倍体育种的过程：
_
_________离体培养→__________→正常纯合子
5、
单倍体育种的优点：
________________________________________。
例5.下列哪种植株可确定为单倍体
A．高度不孕的植株B．无性繁殖生成
的植株
C．花粉离体培
养长成的植株D．利用秋水仙素处理过的植株
例6.用花药离体培养的方法培养出马铃薯单倍体植株，当它进行减数分裂时，观察到染色体两两配对，形成12对，据此现象可推知产生花药的马铃薯是（）A．二倍体 B．三倍体
C．四倍体 D．六倍体
规律总结：
1、由受精卵发育成的个体，体细胞有几个染色体组就叫几倍体。
2、有配子直接发育成的个体，无论体细胞有几个染色体组都叫单倍体。
第二课时
一、单倍体育种
1、方法：
花药离体培养
2、原理：
染色体变异
3、过程：
P高杆抗病×矮杆不抗病
DDTTddtt第一年
↓
↓
配子DTdt
F1
DdTt高杆抗病
配子DT
DtdTdt
↓↓↓↓花药离体培养第二年
单倍体植株DTDtdTdt
↓↓↓↓秋水仙素处理
纯合正常植株DDTTDDttddTTddtt
4、优点：
明显缩短育种年限，自交后代不发生性状分离。
例1、现有两个番茄品种，一种是圆
形红果（YYRR），另
一种是椭圆形黄果（yyrr），椭圆形红果番茄因其形态和品质深受人们喜爱。
请回
答下列问题：
（1）请设计一种快速培育出符合育种要求的椭圆形红果品种的方法，写出主要步骤。
P圆形红果×椭圆形黄果
YYRR
yyrr
↓↓
配子YRyr
F1
YyRr高杆抗病
配子YRYryRyr
↓↓↓
↓花药离体培养
YRYryRyr
↓↓↓↓秋水仙素处理
纯合正常植株YYRRYYrryyRRyyrr
使纯合正常植株自交，得到椭圆形红果番茄的种子进行留种。
（2）你选用的快速育种方法叫（）育种。
得到椭圆形红果植株后，还可以用（）方法进行快速繁殖。
（3）若用圆形红果的番茄（YyRr）做亲本自交，在其子代中选择圆形黄果再进行自交，后代中能稳定遗传的圆形黄果番茄所占的比例为（1／2）
（4）欲延长番茄果实储存期，可以采用的方法有（
）。
二、多倍体育种
1、方法：
花药离体培养
2、原理：
染色体变异
3、过程：
三倍体无子西瓜的培育过程图示：
思考：
1、二倍体提供花粉的作用是什么？
2、无籽西瓜形成的原因是什么？
例2、下图是八倍体小黑麦培育过程（A、B、D、R各表示一个染色体组）
（1）
普通小麦的配子中含（）个染色体组，黑麦的配子中含（）个染色体组，杂交后代有（）个染色体组。
（2普通小麦杂交后不育的原因是（），可以用（）将染色体加倍，加倍后含（）个染色体组，加倍后可育的原因是（）。
（3）用秋水仙素处理不育杂种ABDR获得八倍体小黑麦的最佳时期是（）。
三、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
常
用方法
优点
器官大，提高产量和营养成分
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
第五章基因突变与其他变异
第三节人类遗传病
一、教学目标:
1.知识目标：
（1）人类遗传病的主要类型（A:
知道）；
（2）遗传病对人类的危害（A:
知道）；（3）优生的概念和开展优生工作应采取的主要措施（A:
知道）。
2.能力目标：
（1）通过介绍遗传病的类型，培养学生观察、分析、判断的思维能力；
（2）通过复习旧知识引出新知识，培养学生温故而知新，注重知识内在联系、知识迁移的学习方法；（3）通过阅读讨论，培养学生发散思维和创新精神。
二、重点实施方案:
1.重点：
（1）人类遗传病的类型；
（2）优生的概念及开展优生工作应采取的措施。
2.实施方案：
（1）通过展示人类遗传病的图片和回顾旧知识，归纳总结出人类遗传病的类型；
（2）通过有关资料的收集，多媒体演示来介绍优生的概念及开展优生工作应采取的措施。
三、难点突破策略:
1.难点：
近亲结婚的含义及禁止近亲结婚的原因。
2.突破策略：
通过显示近亲关系的电脑软件，有关的实物投影及资料，让学生明确近亲结婚的含义及禁止近亲结婚的原因。
四、教具准备：
1.人类遗传病的图片；2.遗传病对人类危害的资料；3.显示近亲关系的电脑软件；4.实物投影仪。
五、教学方法:
学生观察、分析、讨论与教师讲授相结合。
六、课时安排：
l课时。
七.教学过程:
第三节人类遗传病
1.从生物与环境的相互关系，全球性危机导人新课。
2.提出问题:
（1）影响人类生存和发展的全球性问题有哪些?
（2）其中环境污染直接威胁我们的健康，而且还会贻害下一代的是什么病?
（3）目前遗传病的发生率和死亡率如何?
遗传病是如何产生的?
（4）怎样利用遗传病的原理避免遗传病的发生，使每一个家庭都生育出一个健康的孩子?
3.根据学生回答，导出本节课的研究内容，人类遗传病与优生。
[二]教学目标达成过程
一、人类遗传病概述
1.请同学们回忆学过了哪些人类遗传病:
白化病和猫叫综合征是如何产生的。
遗传病的概念:
遗传病是由于遗传物质改变而引起的人类疾病。
2.遗传物质的基本单位和它的主要载体是什么?
（基因、染色体）在此基础上总结出遗传病的类型。
遗传病的类型:
单基因遗传病、多基因遗传病、染色体异常遗传病。
3.指导学生阅读教材P52～53，找出遗传病的概念和类型。
通过阅读课本后，再让学生观察相关的人类遗传病的图片，阅读和交流学生在课前查找到的相关资料，分析其发病原因，总结出各种遗传病，并让学生进行列表分类比较。
各种遗传病比较一览表
名称
单基因遗传病
多基因遗传病
染色体异常遗传病
种类
特点
发病原因
举例
二、人类遗传病对人类的危害
教师通过投影仪出示以下资料:
然后让学生交流搜集到的有关资料，同时组织学生进行讨论:
（1）作为健康人应如何生活，以教育学生要珍惜生命。
（2）遗传病发病率逐年升高的原因，要特别注意习境污染导致的遗传病发病率的升高，对学生进行环保教育。
三、优生的概念
指导学生阅读课本P54，了解以下问题:
（1）什么是优生?
什么是优生学?
（2）阅读小字材料，了解优生学的划分。
（3）了解我国的人口发展情况，明确计划生育国策与优生的关系。
四、优生的措施
1.指导学生阅读课本P54～56，总结出优生的具体措施。
2.教师利用电脑多媒体软件介绍近亲关系，突破难点。
3.教师出示几个民族近亲婚配率，对学生进行优生教育和人口素质教育。
[三]教学目标巩固
1.连线题，请同学们连线指出下列遗传各属于何种类型?
（1）苯丙酮尿病A.常显
（2）21-三体
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