基因重组教案公开课一等奖

第四节

基因突变和基因重组

授课人：唐江燕

【学习目标】

1.简述基因重组的概念含义,举例说出基因重组现象,简述基因重组的意义。

2.概述基因突变的概念含义,解释基因突变的原因,举例说明基因突变的特征, 概述基因突变的意义。

3.简述基因重组和基因突变的差异。

4.简述诱变育种原理、方法和特点，举例说出诱变育种在生产中的应用。

【考纲要求】1.

基因重组及其意义：B 2.

基因突变的特征和原因：B 3. 基因重组和基因突变在育种上的应用：C 【基础回顾】

1、基因突变的概念:DNA分子中发生碱基对的 ，而引起的 的改变，叫做基因突变。

2、易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类： 。其发生的时期是 。

3、基因突变的特点：①___ _____；②___ ___；③______ _______；

④____ ____；⑤________ ____。

4、基因突变的意义:基因突变是 基因产生的途径，是生物变异的 来源，是生物进化的 材料。

5、基因重组的概念：生物体在进行_____ ________的过程中，控制_____ ___的基因重新组合。

6、基因重组的类型：一类是在生物减数分裂形成配子时，随着_______ ______的自由组合，_____________也自由组合。另一类是在减数分裂____ ______时期，位于_____________上的_____________有时会随着_______ 的交换而发生交换，导致基因重组。

【共同探究】

一、生物变异的类型

生物的变异从形成的原因上分析可分为：不遗传的变异（仅由环境因素的影响造成的，遗传物质没有改变）和可遗传的变异（遗传物质的改变引起的变异，来源主要有3个：基因突变、基因重组和染色体变异）。如右图所示。

二、基因突变

（一）概念：

基因突变是DNA分子中 的改变。在光学显微镜下看不见。

基因突变的结果：产生 。

（二）实例：

镰刀型细胞贫血症：如右图。

【思考题1】请在右图中填写相关内容。

镰刀型细胞贫血症的直接原因是 ；

镰刀型细胞贫血症的根本原因是 。

（三）特点：

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1、普遍性：是指 都有可能发生基因突变。

2、随机性：基因突变可以发生在生物个体发育过程中的 、可以发生在细胞内不同的 上、可以发生同一DNA分子的 。

【小资料】一般说来，基因突变发生的时期越早，生物个体表现突变的部分越多，反之越少；体细胞突变一般不能传给后代，若其控制的性状优良且符合人类的需求，则可通过嫁接或组织培养等进行无性繁殖而传递；生殖细胞发生突变可传给后代。人体某些体细胞基因突变可能发展为癌细胞。

3、不定向性：一个基因可以向 同的方向发生突变，产生一个以上的 基因，而且突变的方向和环境没有明确的因果关系。如A→a1、a2、a3……；b→B1、B2、B3……。但是，每一个基因的突变都只能限定在其所控制的相对性状的范围内。

【思考题2】基因突变的“不定向性”与基因突变只能突变成“等位基因”是否矛盾？ 。

4、低频性：在自然状态下，对一种生物来说，基因突变的频率是很低的。

【思考题3】有人认为，自然条件下基因突变频率很低，且大多有害，因此它不能为生物进化提供原始材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？

5、多害少利性：大多数突变对生物是有害的，也有少数突变是有利的，还有少数的既无利也无害。

【思考题4】为什么说基因突变一般是有害的？

（四）发生的条件及时间：

条件：自发突变 。

人工诱变 ；人工诱变的因素包括 。

时间：基因突变发生在细胞分裂 期（有丝分裂 期或减数分裂第 次分裂 期）的DNA分子的 过程中。

【思考题5】基因突变一定能遗传给后代吗？

（五）基因突变的意义：

基因突变是 基因产生的途径，是生物变异的 来源，是生物进化的

。

【思考题6】基因突变一定导致性状改变吗？

【思考题7】为什么说基因突变是生物变异的根本原因？

【思考题8】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

【思考题9】（11年上海卷）基因突变在生物进化中起重要作用，下列表述错误的是

A．A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因

B．A基因可突变为A1、A2、A3……，它们为一组复等位基因

C．基因突变大部分是有害的

D．基因突变可以改变种群的基因频率

（六）基因突变应用——诱变育种

1、概念：诱变育种是指利用物理或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而选择出符合人类需要的新品种的育种方法。

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2、人工诱变的方法有： 。

3、优、缺点：

（1）优点：①提高变异频率；②大幅度改良某些性状。

（2）缺点：有利变异的个体不多。

【思考题10】诱变育种能提高生物有利变异的比例，所以在育种中有广泛的应用。这种说法对吗？

【思考题11】（10江苏卷）育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是

A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的

B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体

C.观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置

D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系

【思考题12】淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量，可利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。

根据诱发突变频率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果： 。

三、基因重组

（一）概念：生物体进行_____________的过程中，控制_____________的基因重新组合。

（二）类型：

1、基因的自由组合：位于 的基因，在 时期，随着 的分离， 自由组合，产生新的 。

2、基因的交叉互换：位于 的基因，在 时期，由于 的交叉互换， 自由组合，产生新的 。

（三）特点：只产生新基因型，不产生新的基因；只实现不同性状的重新组合，不产生新的性状。

（四）意义：生物变异的来源之一；是形成生物多样性的重要原因；为自然选择提供丰富的材料，对生物进化有重要意义。

【思考题13】（11年江苏）在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是（多选） A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变

B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组

C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异

D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异

（五）应用——杂交育种：用杂交的方法，有目的的使生物不同品种间的基因重新组合，以使不同亲本控制优良性状的基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。

1、概念：将两个或多个品种的优良性状通过

交配

集中在一起，再经过

选择和培育

获得新品种的方法。

2、原理： 。

3、方法、过程：选择具有不同优良性状的亲本杂交→F1自交→F2→选择符合要求的品种自交→选择→……直至不发生性状分离。

【思考题14】已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育第3页共5页

种的方法培育出具有优良性状的新品种。操作方法（参见右面图解）：

①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1

；②让F1自交得F2

；③选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3；④留F3中未出现性状分离的矮秆抗病个体，对于F3中出现性状分离的再重复③④步骤直至不出现性状分离为止。

4、特点：

优点：能根据人们的需要使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体身上；

缺点：“育种年限长”，需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的并能稳定遗传的类型。

四、重组DNA技术

重组DNA技术：是将从一个生物体内 的 导入 ，使后者获得 或 的技术。

变异的本质： ；与上述基因重组的区别是 。

基本步骤： 。

【课堂巩固】

1、(09北京）真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代

A．增加发生基因突变的概率 B．继承双亲全部的遗传性状

C．从双亲各获得一半的DNA D．产生不同于双亲的基因组合

2、同一番茄地里有两株异常番茄，甲株所结果实均为果形异常，乙株只结了一个果形异常的果实，其余的正常。甲乙两株异常果实连续种植其自交后代中果形仍保持异常。下列分析不正确的是

A．二者均可能是基因突变的结果

B．甲发生变异的时间比乙早

C．甲株变异一定发生于减数分裂时期

D．乙株变异一定发生于有丝分裂时期

3、某炭疽杆菌的A基因含有A1～A6 6个小段，某生物学家分离出此细菌A基因的2个缺失突变株：

K(缺失A2、A3)、L(缺失A3、A4、A5、A6)。将一未知的点突变株X与L共同培养，可以得到转化出来的野生型细菌(即：6个小段都不是突变型)；若将X与K共同培养，得到转化的细菌都为非野生型。由此可判断X的点突变最可能位于A基因的

A．A2小段

B．A3小段 C．A4小段

D．A5小段

4、（08江苏）下列关于育种的叙述中，错误的是（多选） A．用物理因素诱变处理可提高突变率 B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因

C．三倍体植物不能由受精卵发育而来 D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状

5、（09江苏）甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中G—C对转换成A—T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。

(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为 突变。

(2)用EMS浸泡种子是为了提高 ，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有 。

(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的 不变。

(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有 、 。

(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作第4页共5页

为检测材料，这是因为 。

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