課程內(nèi)容

《基因突變和基因重組》（必修2）
考綱要求
（1）基因重組及其意義
（2）基因突變的特征和原因
（3)染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異
（4）生物變異在育種上的應(yīng)用
（5)轉(zhuǎn)基因食品的安危
知識(shí)精講
（一）變異的概念
1.變異的概念
生物的親子代之間及同一親代所生的各子代之間，均有或多或少的差異，這種差異就是變異。
提醒：變異強(qiáng)調(diào)親子代之間或子代不同個(gè)體之間的差異，而遺傳強(qiáng)調(diào)親子代之間的相似性。
討論：是不是環(huán)境因素引起的變異就一定不能遺傳呢？
水、肥、陽(yáng)光特別充足時(shí)，溫度改變、激素處理等引起的變異一般是不可遺傳變異，但射線、太空、化學(xué)誘變劑等處理引起的變異一般為可遺傳變異。
生物可遺傳變異的來(lái)源
（1）病毒的可遺傳變異的來(lái)源--基因突變
（2）原核生物可遺傳變異的來(lái)源--基因突變
（3)真核生物可遺傳變異的來(lái)源
無(wú)性生殖時(shí)--基因突變和染色體變異
有性生殖時(shí)--基因突變、基因重組和染色體變異
從細(xì)胞分裂圖看變異類型油如何呢？
2.可遺傳變異與不可遺傳變異的比較
遺傳物質(zhì)是否變化：前者遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，后者不變
遺傳情況：前者變異能在后代中再次出現(xiàn)，后者變異性狀僅限于當(dāng)代表現(xiàn)
應(yīng)用價(jià)值：前者是育種的原始材料，能從中選育初符合人類需要的新類型或新品種；后者五育種價(jià)值，但在生產(chǎn)上可利用優(yōu)良環(huán)境條件來(lái)影響性狀的表現(xiàn)獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
實(shí)驗(yàn)探究
探究某一變異性狀是否是可遺傳變異的方法思路
1.若染色體變異，可直接借助顯微鏡觀察染色體形態(tài)、數(shù)目、結(jié)構(gòu)是否改變。
2.與原來(lái)類型在相同環(huán)境下種植，觀察變異性狀是否消失，若不消失則為可遺傳變異，反之則為不可遺傳變異。
3.設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定變異性狀的基因型是否改變。
第1課時(shí)  基因突變和基因重組
考綱要求：
1.基因重組及其意義
2.基因突變的特征和原因
一、概念
基因突變是指由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的變化。
實(shí)例--堿基數(shù)目增減
二、基因突變對(duì)性狀的影響
1）改變性狀的原因
突變間接引起密碼子的改變，最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)功能改變，影響生物性狀。
DNA分子中的堿基對(duì)發(fā)生變化→ mRNA分子中的堿基發(fā)生變化→ 相應(yīng)氨基酸的改變→ 相應(yīng)蛋白質(zhì)的改變→ 相應(yīng)性狀的改變
2）不改變性狀的可能原因：
（1）一個(gè)氨基酸有多個(gè)密碼子，當(dāng)突變后的DNA轉(zhuǎn)錄成的密碼子仍然決定同種氨基酸時(shí)，這種突變不會(huì)引起生物性狀的改變；
（2）突變成的隱性基因在雜合子中不引起性狀的改變。
（3）一些DNA片段不攜帶遺傳信息；
（4）一些蛋白質(zhì)中的氨基酸種類改變，不一定影響其正常功能。
（5）生物的性狀還受環(huán)境影響
隨堂練習(xí)
若某基因原為303對(duì)堿基，現(xiàn)經(jīng)過(guò)突破，成為300個(gè)堿基對(duì)，它合成的蛋白質(zhì)分子與原來(lái)基因合成的蛋白質(zhì)分子相比較，差異可能為（D）
Ａ　只相差一個(gè)氨基酸，其他順序不變
B 長(zhǎng)度相差一個(gè)氨基端，其他順序不變
C 長(zhǎng)度不變，但順序改變
D A，B都有可能
三、基因突變發(fā)生的時(shí)期
基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期以及體細(xì)胞或生殖細(xì)胞周期的任何時(shí)期。
基因突變發(fā)生的時(shí)期越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時(shí)期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。
基因突變?cè)谑裁磿r(shí)期最容易發(fā)生？為什么？
細(xì)胞分裂間期要發(fā)生DNA復(fù)制，當(dāng)雙鏈揭開(kāi)螺旋，成為單鏈時(shí)，單鏈容易發(fā)生基因突變、
有絲分裂間期  體細(xì)胞中可以發(fā)生基因突變（一般不能傳給后代）
減數(shù)第一次分裂間期 生殖細(xì)胞中也可以發(fā)生基因突變（可以通過(guò)受精作用直接傳給后代）
四、基因突變發(fā)生類型
（1）顯性突變：如a→ A，該突變一旦發(fā)生即可變現(xiàn)出相應(yīng)性狀。
（2）隱性突變：如A→ a，突變性狀一旦在生物個(gè)體中變現(xiàn)出來(lái)，該性狀即可穩(wěn)定遺傳
體細(xì)胞基因突變（一般不能傳給后代）
生殖細(xì)胞基因突變（可以通過(guò)受精作用直接傳給后代）
自我突破：
在沒(méi)有人為因素的干預(yù)下，DNA在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時(shí)也可能會(huì)因?yàn)榕既怀霈F(xiàn)的堿基配對(duì)錯(cuò)誤，堿基組成發(fā)生改變。
人工誘變：
任何細(xì)胞在一定的誘導(dǎo)因素下都有可能改變DNA的分子結(jié)構(gòu)，只是DNA分子在解旋時(shí)較易突變而已。
五、基因突變的原因
內(nèi)因：在沒(méi)有人為因素的干預(yù)下，DNA在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時(shí)也可能會(huì)因?yàn)榕既怀霈F(xiàn)的堿基配對(duì)錯(cuò)誤，堿基組成發(fā)生改變。
外因：任何細(xì)胞在一定的誘導(dǎo)因素下都有可能改變DNA的分子結(jié)構(gòu)，只是DNA分子在解旋時(shí)較易突變而已。
物理因素：紫外線、X射線及其其他輻射
化學(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物等
生物因素：病毒
六、基因突變的特點(diǎn)
①普遍性：自然界的物種中廣泛存在
②隨機(jī)性：可發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期、任何細(xì)胞，細(xì)胞的不同DNA分子上，同一DNA分子的不同部位
③低頻性：自然界突變率很低：10-5---10-8
④有害性：（打破對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性）多數(shù)有害，少數(shù)有利
⑤不定向性：一個(gè)基因可以向不同方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因
基因突變的結(jié)果：產(chǎn)生它的等位基因
突變性狀：
細(xì)菌： 無(wú)抗藥性--抗藥性
棉花    正常枝--短果枝
果蠅    紅眼--白眼  長(zhǎng)翅--殘翅
家鴿：  羽毛白色--灰紅色
人：    正常色覺(jué)--色盲     正常膚色----白化病
誤區(qū)警示
1.DNA復(fù)制只發(fā)生在①過(guò)程中，②③過(guò)程不發(fā)生。
2.基因突變?nèi)菀装l(fā)生在具有DNA復(fù)制功能的細(xì)胞中（具有分裂能力的細(xì)胞），已高度分化的失去分裂能力的細(xì)胞因其不發(fā)生DNA復(fù)制，故不容易發(fā)生基因突變。
所以細(xì)胞發(fā)生基因突變的概率為：生殖細(xì)胞>體細(xì)胞，分裂旺盛的細(xì)胞>停止分裂的細(xì)胞。
3.誘變育種材料
只要能進(jìn)行細(xì)胞分裂的材料都符合要求，如萌發(fā)的種子、小白鼠等；但不進(jìn)行細(xì)胞分裂的材料不符合要求，如干種子、動(dòng)物鏡子等。
4.突變頻率很低，但突變的基因數(shù)或個(gè)體數(shù)不一定少。
5.基因突變一定是可遺傳變異，因?yàn)檫z傳物質(zhì)改變了；但基因突變發(fā)生的新基因新性狀不一定傳遞給后代，若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般不會(huì)傳遞給子代，而發(fā)生在配子中可以。
七、基因突變的意義
由于基因突變產(chǎn)生的新性狀是生物從未有過(guò)的性狀，因此它是產(chǎn)生新基因的途徑，生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了原始的材料。
基因重組
一、概念
在生物進(jìn)行有性生殖過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。
實(shí)現(xiàn)：主要是通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的
途徑1：基因自由組合（減1后期）
途徑2：交叉互換（四分體時(shí)期）
途徑3：轉(zhuǎn)基因（DNA重組技術(shù)）
對(duì)位訓(xùn)練
4.下列有關(guān)基因重組的說(shuō)法，不正確的是（A）
A 基因重組是生物變異的根本來(lái)源
B 基因重組能夠產(chǎn)生多種基因型
C 基因重組發(fā)生在有性生殖的過(guò)程中
D 非同源染色體上的非等位基因可以發(fā)生重組
二、基因突變和基因重組的區(qū)別
本質(zhì)：前者基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)新性狀；后者不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，產(chǎn)生新的基因型，使性狀重組
發(fā)生時(shí)間：前者通常在分裂間期DNA復(fù)制時(shí)；后者減數(shù)分裂的四分體時(shí)期和減數(shù)第一次分裂后期
可能：前者可能性很小，后者非常普遍
聯(lián)系：1.都屬于可遺傳的變異；2.都產(chǎn)生新的基因型；3.基因突變是基因重組的基礎(chǔ)