基因突变和基因重组

 

【教学目标】

1．举例说明基因突变的特点和原因

2．举例说明基因重组的概念

3．说出基因突变和基因重组的意义

【教学重难点】

1．教学重点：

（1）基因突变的概念及特点

（2）基因突变的原因

2．教学难点：基因突变的特点

【教学方法】

讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳

【课时安排】

2课时

【教学过程】

引导学生阅读教材“问题探讨”，然后学生分小组讨论。

三位同学在抄写英语句子“THE CAT SAT ON THE MAT．”（猫坐在草席上）时，分别抄成了下图中的句子。

请将抄写的句子与原句进行比较，看看意思发生了哪些变化？

1．THE KAT SAT ON THE MAT．阿拉伯茶坐在草席上。

2．THE HAT SAT ON THE MAT．帽子坐在草席上。

3．THE CAT ON THE MAT．猫在草席上。

我们发现错误类型为一个字母种类的改变和一个单词的丢失，经翻译可能导致句子的意思不变，变化不大和完全改变三种情况。

如果DNA分子复制时发生类似错误势必会导致DNA的脱氧核苷酸排列顺序发生改变，将改变DNA遗传信息。但由于密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变，所以这些变化不一定会对生物体产生影响。

（一）基因突变的实例

介绍基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症

积极思维：正常血红蛋白究竟出了什么问题？

1．从图中我们看到正常红细胞是什么形状，有什么功能？

圆饼形状。运输氧气功能

2．镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响？

有，运输氧气能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡

那么又是什么原因使正常的红细胞变成镰刀型红细胞？分子生物学研究表明是基因突变的结果。让我们来看看镰刀型细胞贫血症病因的图解。

 

直接原因：正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。

 

病因：镰刀型细胞贫血症是由__DNA分子中碱基对替换__引起的一种遗传病。

基因突变可否遗传？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。

 

1．基因突变的概念：

由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变。

2．基因突变的主要时期：细胞分裂间期

（1）有丝分裂间期（体细胞）：但一般不能传给后代

（2）减数第一次分裂间期（生殖细胞）：可以通过受精作用直接传给后代

3．细胞癌变

 

人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。相反，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，这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。

精典例题

1．在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则（D）

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

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（D）

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

3．人类能遗传给后代的基因突变常发生在（C）

A．减数第一次分裂

B．四分体时期

C．减数第一次分裂的间期

D．有丝分裂间期

自主学习：

究竟是什么因素导致基因突变呢？

阅读书本P83部分，寻找诱发基因突变的原因。

（二）基因突变的原因：

（1）外部因素（诱发突变）：

A．物理因素：X射线、激光等

B．化学因素：亚硝酸和碱基类似物等

C．生物因素：病毒和某些细菌等

讨论：

能不能列举一些实例来说明这些因素确实会导致基因突变？

案例一：

在第二次世界大战临近结束的1945年8月，美国先后向日本广岛和长崎投下了两颗原子弹，造成约10．6万人死亡，约13万人受伤。

在战后的20多年里，广岛和长崎先后出生了数以百计死胎和智障、肢体畸型的新生儿。

案例二：

北京市民李发君的妻子朱继荣2002年8月初买了一辆新车作为上下班的交通工具，9月底就发现身上有大量出血点。10月经正规医院诊断为重症再生障碍性贫血（白血病），治疗5个月后宣告治疗无效病逝。

由于苯中毒可导致重症再生障碍性贫血，朱也是继买车后才出现病症，于是李在中国室内装饰协会下属室内环境监测中心进行车内空气检测，确认车内苯超标后，认为罪魁祸首就是这辆新车。

如果没有这些因素，基因突变会不会发生？

但是，再没有这些外来因素的影响时，基因突变也会由于DNA分子复制偶尔发生错误，DNA的碱基组成发生改变等原因自发产生。

（2）内部因素（自发突变）：

A．复制偶发错误

B．碱基组成改变

为什么在强烈的日光下要涂抹防晒霜，做X射线透视的医务人员要穿防护服？

因为紫外线和X射线易诱发基因突变，使人患癌症。

有关基因突变的叙述，正确的是（C）

A．不同基因突变的频率是相同的

B．基因突变一定会引起生物性状的改变

C．一个基因可以向多个方向突变

（三）基因突变的特点（阅读课本P83）

资料一：

看图——白眼果蝇、白化苗，高产青霉菌株，果蝇长翅、残翅，人正常色觉、色盲，正常人、白化病

这些图片，有植物、动物、还有人的例子，你们认为突变有什么特点？

植物、动物和人都可能发生基因突变。

（1）基因突变具有普遍性

资料二：

 

任何时期、任何细胞、DNA的任何部位

（2）基因突变具有随机性

资料三：

 

一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。

（3）基因突变是不定向的

资料四：

 

（4）基因突变的频率很低

虽然基因突变的频率很低，但是当一个种群内由许多个体时，就有可能产生各种各样的随机突变，足以提供丰富的可遗传变异。

资料五：基因突变对生物体究竟好不好？

有害的基因突变：畸形的雏鸭、人类的并指、唇裂

（5）大多数突变是有害的

为什么？

因为任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境已经取得高度协调。如果发生基因突变就可能破坏这种协调关系。因此基因突变对于生物往往有害，但也有少数有利的。

5．基因突变的结果：产生新的等位基因

（四）基因突变的意义

 

有关基因突变的叙述，正确的是（C）

A．不同基因突变的频率是相同的

B．基因突变一定会引起生物性状的改变

C．一个基因可以向多个方向突变

为何基因突变对生物体而言，多数为有害突变？

打破生物对环境的适应性

这样的话基因突变对生物岂不是没有意义？

产生新基因→引发生物变异→为进化提供原始材料

（五）基因重组

“一母生九子，连母十个样”这种个体的差异，主要是什么原因产生的？

其实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。那么基因重组造成的生物变异又是在什么情况下发生的呢？有什么特点？接下来我们就来学习基因重组。

1．概念：

在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

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）交叉互换（四分体时期）：同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换

（3）重组DNA技术：通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，在生物体外重组，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。

3．结果：不产生新基因，可形成新的基因型

4．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。

基因突变和基因重组引起的变异有什么区别？

1．基因突变：

基因__内部结构__改变，它_能_（能或否）产生新的基因

主要时期：__细胞分裂间期（DNA复制时）__

特点：①普遍性、②随机性、③_突变率低_、④多数有害、⑤不定向性。

2．基因重组：

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_。

发生时期：__有性生殖过程中__

特点：_非常丰富_

练一练：

1．判断下列表述是否正确

（1）基因突变是广泛存在的，并且对生物自身大多是有害的（对）

（2）基因突变一定能够改变生物的表现型（错）

（3）基因重组可以产生新的性状（错）

2．同无性生殖相比，有性生殖产生的后代具有更大的变异性，其根本原因是（B）

A．基因突变频率更高

B．产生新的基因组合机会多

C．产生许多新的基因

D．更容易受环境影响而发生变异

3．下列关于基因重组的说法，不正确的是（A）

A．基因重组是生物变异的根本来源

B．基因重组能够产生多种基因型

C．基因重组发生在有性生殖是过程中

D．非同源染色体上的非等位基因可以发生重组

小结：