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第1节 基因突变和基因重组
一、教学目标
1.举例说明基因突变的特点和原因。
2.举例说出基因重组。
3.说出基因突变和基因重组的意义。
二、教学重点和难点
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：基因突变和基因重组的意义。
三、教学方法：讨论法、 讲授法
四、教学课时：2
五、教学过程
引言
前面我们对遗传问题进行了学习、知道了主 ( http: / / www.21cnjy.com )要的遗传物质是DNA，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的三个基本定律和伴性遗传。
可见遗传的问题很复杂。那么，变异呢？也同样如此。在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。今天，我们就来学习这方面的知识。
【介绍】生物的变异可分为两大类：不可遗传的变异和可遗传的变异。可遗传变异有三种来源：基因突变、基因重组和染色体变异。
【强调】可遗传的变异不是由于环境因素的影响而引起的性状改变，而是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代。
【问】通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？
【问】“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的？
【归纳】
一、基因突变【问1】镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？（教师简介镰刀型细胞贫血症）
学生阅书第80—81页后回答。是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。
【问2】大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？
出示基因结构变化示意图，对图讲解。
基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同。
1．基因突变的概念
强调基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异。
由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。
基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，且通常会引起一定的表现型变化。
那么，基因突变是如何产生的呢？
2．基因突变的原因　以人类的镰刀型细胞贫血症为例。
显示：正常型红细胞与镰刀型细胞贫血症的红细胞的性状比较图。
镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧 ( http: / / www.21cnjy.com )，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。
显示：镰刀型细胞贫血症病因图解。
问1：镰刀型贫血症病人的红细胞和正常人的为什么不一样？
问2：镰刀型贫血症病人的血红蛋白中的谷氨酸为什么被缬氨酸取代？
【强调】镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是控制血红蛋白会成的基因中一个碱基对发生了改变，由 变成 。
问3：基因突变有何意义？
基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的内因，没有变异就没有进化，因而在生物进化中具有重要意义。
3．基因突变的特点
问：基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些特点呢？
【强调】自然条件下发生的基因 ( http: / / www.21cnjy.com )突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。在高等生物里，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有一个发生基因突变。可见突变其实也是不容易发生的。
【归纳】①普遍性②随机性③稀有性④有害性⑤ 不定向性
4．基因突变的意义
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。
二、基因重组
1．基因重组的概念
问：什么叫基因重组？基因重组产生的根本原因是什么？举例说明
基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
【强调】这里必须注意到，基因重组只是生物个体的基因型发生了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。
2．基因重组的原因
基因重组产生的根本原因主要有两方面，一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。另一方面是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因， 在减数分裂第一次分裂的前期，复制后的同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。
上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。
基因重组是通过有性生殖来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质的差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异也就越多。以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组， 可能出现的表现型就有 种……。
3.基因重组的意义
引导阅读思考
总结：生物的变异，根据生物体内的遗传物 ( http: / / www.21cnjy.com )质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异中的基因突变，是基因分子结构的改变。是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，结果是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。
基因突变不同于基因重组，基因重组是基因 ( http: / / www.21cnjy.com )的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生了新的遗传物质。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。
基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果 ( http: / / www.21cnjy.com )两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。
近年来，应用重组DNA技术，可以把经过改造的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因，通过载体送入生物细胞中，并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径，获得人类需要的转基因动物或转基因植物。
【典型例题】
1．将同一品种的小麦分别种在水肥条件不同的农田，其株高等性状表现出很大差异，这种现象在遗传学上称为（ ）
　　A．遗传性　　　　　　　B．遗传重组引起的变异
　　C．基因突变产生的差异　D．不遗传的变异
　　解析：生物的变异分为不遗传的变异和遗传的变异，前者是由于环境条件的改变引起生物性状的变异，后者是由于遗传物质改变引起的生物性状的变异。
　　同一品种的小麦含有相同的遗传物质 ( http: / / www.21cnjy.com )，若在相同的环境条件下，其表现出来的性状是一样的。同一品种的小麦在水肥不同的农田，其性状差异是由于环境条件不同引起的，而非遗传物质改变引起的。若由基因突变引起的，则只限于极少数个体出现性状差异。因为品种是纯合子，也不存在由基因重组和染色体变异导致性状变异的问题。所以是一种不遗传的变异。答案：D
2．基因突变大多数都有害的原因是（ B）
　　A．基因突变形成的大多是隐性基因
　　B．基因突变破坏了生物与环境之间形成的均衡体系
　　C．基因突变形成的表现效应往往比基因重组更为明显
　　D．基因突变对物种的生存和发展有显著的负作用
　　解析：如果对基因突变的有害性理解不 ( http: / / www.21cnjy.com )深刻，易选C和D，因基因突变后，性状改变确定非常显著，而且往往对个体生存确实不利；但表现效应明显不一定导致有害，虽然基因突变大多有害，可是对生物的进化具有重要的意义。故C、D不合题意。A项中的隐性基因不一定就有害，何况基因突变是不定向的。只有B项叙述才是真正导致有害性的原因。
　　该题重在分析供选项之间隐含的微妙关系，必须应用基础知识作出推理，确定正确答案。
　　3．果蝇约有 对基因，假定每个基因的突变率都是 ，一个大约有 个果蝇的群体，每一代出现的基因突变数是（ ）
　　A． B． C． D．
　　解析：自然界中生物的自发突变的频率很低，这是对于单个基因而言，但种群是由许多个体所组成，每个个体的每个细胞中都含有成千上万个基因，依据题干所列出的数值，这个果蝇群体每一代出现的基因突变数目是 （个）。该题通过有关数据的分析，说明基因突变是生物变异的根本来源。对于生物群体而言，基因突变的性状也是非常巨大的。
　　答案：B
　　4．用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用？（ ）
　　A．有丝分裂间期 B．有丝分裂全过程
　　C．受精作用过程 D．减数分裂第一次分裂间期
　　解析：基因突变最易发生于DNA分子复 ( http: / / www.21cnjy.com )制过程中，即细胞有丝分裂间期（导致体细胞发生突变）或减数分裂第一次分裂间期（导致生殖细胞发生突变）。当然，对有性生殖的动、植物，只有生殖细胞中的基因突变才能影响到子代性状的变化。霉菌的繁殖方式是无性生殖（孢子生殖），它不进行减数分裂。
　　该题是关于基因突变发生时期的应用题，属于化学诱变的范围。考查学生对知识的迁移能力。
　　答案：A
　　5．根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因，并回答：
（1）请给予图中①②③以特定的含义：
①__________；②__________；③__________。
（2）患镰刀型细胞贫血症的根本原因是，
控制__________合成的___________________，从而改变了遗传信息。
（3）镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病，
该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为__________；
正常基因在图中对应的组成为______。
（4）根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征，说明基因突变具有__________和__________的特点。
　　解析：镰刀型细胞贫血症的病因是由于病人的血红蛋白分子的一条多肽链上，有一个氨基酸的种类发生了改变，即由正常的谷氨酸变成了异常的缬氨酸，根本原因是合成血红蛋白分子的遗传物质DNA的碱基序列发生了改变，就是发生了基因突变，由 突变成 。
　　答案：（1）①基因突变 ②CAT ③GUA （2）血红蛋白 DNA碱基序列发生了改变
（3） （4）突变率低 有害性
（四）布置作业：第2节 染色体变异 教案
教学目标
1、说出染色体结构变异的基本类型。
2、说出染色体数目的变异。
3、进行低温诱导染色体数目变化的实验。
教学重点：染色体数目的变异。
教学难点
⑴染色体组的概念。
⑵二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。
⑶低温诱导染色体数目变化的实验。
课时：2课时。
教学方法：直观教学法、实验法。
教学程序
第1课时
导入：基因突变导致生物变异的原因是什么？
基因能够发生突变，那么染色体能不能发生变化呢？如果染色体发生变化，它会发生什么样的变化呢？生物的性状又会发生什么样的变化呢？
一、染色体结构的变异
1.出示投影片:猫叫综合征幼儿照片。
2.让学生观察:患儿的征状---两眼较低、耳位低下，存在着严重的智力障碍
教师补充说:患儿哭声轻、音调高，很像猫叫。
3.投影片放映:病因---染色体缺失图，包括：
在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有4种： ①染色体缺失某一片断（上图1）；②染色体增加某一片断（上图2）；③染色体某一片断位置颠倒1800（上图3）；④染色体的某一片断移接到另一条非同源染色体上（上图4）。
4.讲述:猫叫综合征的病因是病儿第5号染色体部分缺失，这属于染色体结构变异。
投影片上的其他几种情况也属于染色体结构变异，请同学们仔细观察染色体的变化情况。
5.染色体结构变异，为何能导致生物性状的变异呢
教师引导学生从染色体结构的变化会引起染色体上的基因数目和排列顺序的改变等方面来加以思考。
二、染色体数目变异
1.我们已经知道染色体结构变异会导致生物性状的变异，那么染色体数目发生改变会不会引起生物的变异呢 (回答:会)染色体数目会如何改变呢 (回答:可增加，也可减少)。
2.前面所说的仅是染色体“个别数目”的增加或减少，它只是染色体数目变异的一种类型。
例如，人类有一种叫“21-三体综合征”的遗传病，患者比正常人多一条染色体---21号染色体是三条，其征状表现为智力低下，身体发育缓慢等；
再如，人类的另一种遗传病叫“性腺发育不良(Turner综合征)”，患者少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。
染色体数目变异的另一种类型是染色体数目以 ( http: / / www.21cnjy.com )“染色体组”为单位成倍增加或减少，这种类型的变异在实践中的应用更为普遍。因此，我们重点介绍后一种类型的染色体数目变异。
3.首先我们要了解什么是“染色体组”
放映:动物精子形成过程图
组织学生观察、归纳、总结:
(1)在减数分裂过程中，染色体复制一次细胞分裂二次，结果生殖细胞中的染色体数减少了一半。
(2)精原细胞和体细胞中的染色体是成对存在的，精子中因同源染色体的分离而使染色体成单存在。
(3)由于同源染色体的分离，使得生殖细胞中所含染色体成为大小、形状各不相同的非同源染色体。
出示:雄果蝇染色体的活动投影片。
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观察说明: 果蝇细胞中有8条染色体，共4对 ( http: / / www.21cnjy.com )同源染色体，其中3对常染色体和1对性染色体。(抽拉投影片，使同源染色体分开成为两组)若把形状、大小不同的归为一组，每一组都包括了3条常染色体和1条性染色体，且是每对同源染色体中的某一条染色体。这样一个生殖细胞中的全部染色体即为一个染色体组。一个染色体组内的染色体大小、形状均各不相同，但却包含了控制生物体生长发育、遗传和变异的全部信息。
投影玉米体细胞图观察:玉米体细胞中20条染色体，其生殖细胞内有10条大小、形状各不相同的染色体。这10条染色体组成了一个染色体组。
同样，人的一个染色体组中有23条染色体。
4.教师讲述:人、果蝇、玉米体细胞中各含两个染色体组，都属于二倍体。在自然界中，几乎全部的动物和过半数的高等植物均是二倍体。
那么，该如何给二倍体下定义呢
回答:二倍体指的是体细胞中含有两个染色体组的个体。
依此类推，体细胞中含三个染色体组的个体该称为三倍体，如香蕉、无籽西瓜等；体细胞中含四个染色体组的个体被称为四倍体，如马铃薯。
我们把体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体称为多倍体。三倍体、四倍体都属于多倍体。
多倍体个体在植物中广泛存在，动物中较少见。
5.多倍体是生物以“染色体组”为单位成倍地增加而致。
在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍增加，也可以成倍减少。
例如，我们在初中生物中学过蜜蜂中的工蜂和蜂王由受精卵发育而成，而雄蜂由未受精卵直接发育而成。因此，雄蜂体细胞中的染色体数是工蜂和蜂王的一半。像这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，称为单倍体。
由学生分析回答:
玉米是二倍体，20条染色体。由玉米花粉直接发育成的个体中含有10条染色体，是一个染色体组，我们称之为单倍体。
普通小麦是六倍体，体细胞中有六个染色体组。其配子中有三个染色体组。而由其配子发育而成的含有三个染色体组的个体也叫单倍体，不能被称为三倍体。因为由配子发育成的小麦，其体细胞中的染色体数同本物种配子中的染色体数相同。
教师总结: 可见，二倍体、多倍体和单倍体的 ( http: / / www.21cnjy.com )划分依据是不同的。二倍体、多倍体以含染色体组的数目来划分；单倍体则只要含有本物种体细胞染色体数目的一半即是，与含染色体组的数目多少没有关系。
第2课时
提问:多倍体的自然成因是什么
具有什么特点 (回答:略)
投影展示:二倍体草莓、多倍体草莓的图片。看图可知，多倍体植物各器官均较
二倍体大，果实中含营养物质多。如四倍体水稻的干粒重是二倍体水稻的二倍，蛋白质含量提高了5％～15％，可见多倍体有较高的应用价值。
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下面，我们以“三倍体西瓜的培育过程”为例，学习多倍体在实践中的应用。师生根据P49图示学习、讨论三倍体无籽西瓜的培育过程。
板书培育过程
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刚才，我们归纳了“多倍体”的有关知识，明确了采用人工诱导多倍体来获得多倍体，可以应用在育种上培育新品种。
那么，单倍体的情况又是怎样的呢
请同学们思考以下问题:
（1）单倍体的概念。
（2）一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？
（一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。）
（3）二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？
（答：对，因为在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。）
（4）如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗？
（答：不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体。）
（5）单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？
（答：对，如果本物种是二倍 ( http: / / www.21cnjy.com )体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体，则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。）
（6）单倍体植株有何特点？
2.在学生阅读、思考、讨论的基础上根据大纲归纳总结单倍体的有关知识:
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讲述:多倍体和单倍体在人工诱导育种上都有很重要的意义，目前许多国家利用多倍体和单倍体育种方面均取得很大的成果。
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 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的）
常用方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍
优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限
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
课堂反馈（略）第3节 人类遗传病
一、教学内容和教学对象分析
1.教学内容
本节以遗传病的病理、危害、诊断和预防为 ( http: / / www.21cnjy.com )线索，主要讲述人类遗传病常识性知识，与第2章第3节“伴性遗传”联系密切。本节活动较多，与人类的生活联系紧密，对于提高个人和家庭生活质量，提高人口素质有重要的现实意义。
2.教学对象分析
对于实践调查，学生有畏难情绪，因此教师应先加以趣味性引导，鼓励学生深入生活，发现问题，主动探究解决问题，以期更好的激发学生的参与热情。
二、教学目标
1.举例说出人类常见遗传病的类型。
2.概述人类遗传病的产生原因、监测和预防的方法。
3.简述人类基因组计划及其意义。
三、教学重点、难点及解决方法
1.教学重点及解决方法
【教学重点】
人类常见遗传病的类型以及遗传病的监测和预防。
【解决方法】
在学习本节内容前一周，布置学生调查人群中的某种遗传病：确定调查目的→制定调查计划→实施调查活动→整理、分析调查资料→得出调查结论。
2.教学难点及解决方法
【解决难点】
（1）如何开展及组织好人类遗传病的调查。
（2）人类基因组计划的意义及其与人体健康的关系。
【解决方法】
（1）教师制作好调查表，发给学生，让学生分组调查人群中的某种遗传病。
（2）布置学生分组搜集资料，开展相关的辩论赛。
四、教学方法和教学手段
1、教学方法：调查法、辩论法、讨论学习法
2．教学手段：多媒体、设计调查表
五、教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
【引言】 赞美生命！【过渡】每一个人都想拥有健康、 ( http: / / www.21cnjy.com )高质量的生活，而这世界上的一部分人却因身体疾病而不能拥有健康，其中有些较严重的疾病是因为遗传所致，这些人的生活有着不为常人所知的痛苦，让我们一起来了解遗传病吧！【引出主题】人类遗传病 认同生命的美丽在于生命的质量。 用教师富有感情的话，，激发学生兴趣。
【主题一：人类常见遗传病的类型】1. 遗传病的定义及分类？引导学生思考：先天性疾病都是遗传病吗？遗传病都是先天性疾病吗？2.【展示图片】 几种常见的或是较严重的遗传病并提问学生属于何种类型。 讨论先天性疾病和遗传病的区别，并进行总结性回答。学生加深印象，增进理解。 在调查活动中，培养学生善于从自已亲身经历的事物中发现问题和提出问题，大胆作出假设和进行自主性探究。
【主题二：遗传病的监测和预防】【引入】展示数据资料。【过渡】遗传病危害之大，所以我们要预防它。简述“达尔文”资料。【启发】红绿色盲遗传病的咨询？ 展示红绿色盲的的调查结果。分析健康夫妇的色盲遗传咨询的解答方法。遗传咨询和产前诊断 引导学生高度关注遗传病，意识到婚前优生咨询和产前诊断的必要性。
【主题三：人类基因组计划】人类基因组计划的相关内容及意义的介绍。【课后进一步探究】有关人类基因组计划的相关问题，及对社会的影响。 学生回答，提高自学能力。五一假期学生学生搜集资料，提高自学能力。 将探讨延伸到课外，培养学生自主探究的习惯。
【主题四：当堂巩固】 出示典型习题 学生独立完成练习 检查教学效果

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