教案：第5節(jié)遺傳與進(jìn)化

第5節(jié)遺傳與進(jìn)化俗話說：龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會(huì)打洞；種瓜得瓜，種豆得豆生物體通過生殖產(chǎn)生子代,子代和親代、子代和子代之間的性狀都很相似，這種現(xiàn)象稱為遺傳(heredity)。什么是遺傳現(xiàn)象？這就是遺傳你知道下面兩副圖反映的什么現(xiàn)象嗎？一只母貓生出不同的小貓生物的變異現(xiàn)象一對綠鸚鵡的四個(gè)羽色不同的子女互相觀察，比較：

性狀具體表現(xiàn)耳垂的位置與面頰分離與面頰緊貼能否卷舌舌能向上卷曲舌不能向上卷曲食指長短較無名指長較無名指短雙手自然交叉左手拇指在上右手拇指在上上眼瞼特征雙眼皮單眼皮酒窩有無足的特征腳底有弧度扁平足色覺色覺正常紅綠色盲GAMEzxxkw1.耳垂的位置與面頰分離與面頰緊貼2.能否卷舌舌能向上卷曲舌不能向上卷曲3.食指長短較無名指長較無名指短4.雙手自然交叉組卷網(wǎng)左手拇指在上右手拇指在上5.上眼瞼特征雙眼皮單眼皮有6.酒窩沒有腳底有弧度7.足的特征扁平足8.色覺其它顴骨突出不突出發(fā)絲粗而硬細(xì)而柔軟俗話說：一母生九子，連母十個(gè)樣。子代與親代及子代不同個(gè)體間的性狀差異叫變異(variation)。這就是變異根據(jù)上述觀察結(jié)果進(jìn)行推理：為什么不同的人所有性狀都不相同的可能性很??？思考：遺傳和變異是普遍存在的生命現(xiàn)象。為什么生物體會(huì)出現(xiàn)遺傳現(xiàn)象呢？17世紀(jì)先成論者畫的人的精子精子染色體二、遺傳物質(zhì)的傳遞同一物種細(xì)胞中染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目是相對穩(wěn)定的。生物染色體數(shù)目體細(xì)胞生殖細(xì)胞人46條（23對）23條牛30條（15對）15條水稻24條（12對）12條玉米20條（10對）10條體細(xì)胞染色體數(shù)是生殖細(xì)胞染色體數(shù)2倍，或者說生殖細(xì)胞染色體數(shù)是體細(xì)胞染色體數(shù)的1/2。福建含笑的染色體云南含笑的染色體不同生物染色體數(shù)目一般不同各種生物的細(xì)胞中染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目是不同的；每種生物的染色體有自己獨(dú)特的特點(diǎn)。人的染色體云南含笑的染色體證實(shí)推測：同卵雙生，外貌酷似推測：染色體與生物遺傳現(xiàn)象有關(guān)。染色體的組成染色體主要由兩種物質(zhì)組成：蛋白質(zhì)和脫氧核糖核酸（簡稱DNA）。DNA對生物性狀起著決定作用，是主要的遺傳物質(zhì)。推測：染色體與生物遺傳現(xiàn)象有關(guān)染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成證實(shí)：DNA是決定生物性狀的遺傳物質(zhì)DNA結(jié)構(gòu)DNA分子上起遺傳作用的片段叫做基因?；蛞粋€(gè)DNA分子上有成千上萬個(gè)基因，每一個(gè)基因都控制著一個(gè)或多個(gè)性狀推測：染色體與生物遺傳現(xiàn)象有關(guān)染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成證實(shí)：DNA是決定生物性狀的遺傳物質(zhì)1953年美國科學(xué)家沃森(Watson)和英國科學(xué)家克里克(Crick)共同提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型現(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為：DNA分子上有一些片段，含遺傳信息，控制生物體的性狀（基因）細(xì)胞→遺傳物質(zhì)染色體DNA基因總結(jié)染色體

(載體）

DNA（主要遺傳物質(zhì)）基因(控制生物的性狀特征）→蛋白質(zhì)細(xì)胞核→人體染色體有幾條？男性的染色體與女性的染色體有什么異同？活動(dòng)二：讀圖人：23對（46條）染色體。其中22對常染色體，1對性染色體（XX、XY）生物的性狀是通過生殖細(xì)胞遺傳給后代的。父母精子卵細(xì)胞受精卵子女受精發(fā)育（23對）（23對）（23對）子女體細(xì)胞中的每一對染色體一條來自父親，另一條來自母親。在生殖發(fā)育過程中，體細(xì)胞與生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目是怎樣變化的？（23條）（23條）（23對）生物體的基因可以改變嗎？白化病患者為什么不能合成黑色素呢？鐮刀形細(xì)胞貧血癥下列關(guān)于染色體、DNA、基因三者之間的關(guān)系中，正確的是（）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｃ、染色體基因DNA

染色體

DNA基因基因

DNA染色體基因染色體DNAＢ課堂練習(xí)2.人的指紋重復(fù)的概率極小，常被用來鑒別身份，被稱為“人體身份證”，決定每個(gè)人指紋這一性狀的是：（

）

A:無機(jī)鹽B：基因C:葡萄糖D:蛋白質(zhì)4.下例成語或詩句中，描寫生物遺傳現(xiàn)象的是（）A:螳螂捕蟬，黃雀在后組卷網(wǎng)B:人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開C:種瓜得瓜，種豆得豆D：母豬生九仔，連母十個(gè)樣BC三、進(jìn)化理論的發(fā)展zxxkw1、同一物種不同個(gè)體細(xì)胞內(nèi)的基因組成是有差異的2、親代傳遞到子代的基因保持相對的穩(wěn)定性，也發(fā)生某些變異3、某些基因所控制的生物性狀對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，則這些基因會(huì)在后代中越來越多。4、某些基因所控制的生物性狀對環(huán)境的適應(yīng)性較弱，則這些基因會(huì)在后代中越來越少。親代的基因在傳遞到子代的過程中也發(fā)生自然選擇遺傳病是指因遺傳物質(zhì)不正常引起的先天性疾病問題:“遺傳物質(zhì)不正?！?包括什么?染色體、DNA、基因四、遺傳病和優(yōu)生多指癥白化病豁唇先天愚型基因突變

鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病。一旦缺氧，患者紅細(xì)胞變成長鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起溶血性貧血甚至造成死亡。遺傳病對人類的危害我國遺傳的發(fā)病狀況：組卷網(wǎng)統(tǒng)計(jì)表明，我國人口中有1/5到1/4的人患有危害輕重不同的遺傳病！其中單基因遺傳病約3%-5%，多基因遺傳病約15%-20%，染色體異常遺傳病約0.5%-1%。每年新出生的兒童中，有先天性缺陷的約1.3%，其中70%以上是遺傳因素所致。在自然流產(chǎn)兒中，約50%是染色體異常引起的！我國人口中患21三體綜合癥的人就在100萬以上。優(yōu)生學(xué)概念：應(yīng)用遺傳學(xué)原理改善人類遺傳素質(zhì)的科學(xué)。意義：讓每一個(gè)家庭生出健康的、遺傳素質(zhì)優(yōu)良的又無遺傳疾病的后代。事例

和表妹愛瑪生育六個(gè)子女，三個(gè)中途夭折，三個(gè)終生不育。達(dá)爾文優(yōu)生的措施（一）禁止近親結(jié)婚：

我國婚姻法規(guī)定：“直系血親和三代以內(nèi)的旁系血親禁止結(jié)婚?！边M(jìn)行遺傳咨詢產(chǎn)前診斷開展婚前檢查五、育種1、育種的方法：人工選擇和雜交育種2、例如：驢和馬雜交產(chǎn)生的騾雜交玉米雜交水稻3、基因工程按人的意愿重新組合基因的技術(shù)叫基因工程（用優(yōu)良的基因組合起來，創(chuàng)造出一些具有優(yōu)良性狀的新生物）甲生物乙生物取出優(yōu)秀基因“剪切”

“拼接”

新類型表達(dá)新的生物產(chǎn)品基因敲除技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)生物新類型敲除不利基因新的生物產(chǎn)品㈠基因操作的工具基因的大小以納米計(jì)算，要對它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：１、基因的剪刀──限制性內(nèi)切酶（限制酶）一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。

DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的“黏性末端”。被同一種限制切斷的幾個(gè)DNA具有相同的黏性末端，能夠通過互補(bǔ)進(jìn)行配對。２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。重播重播２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。㈡基因操作的基本步驟１、提取目的基因——將

需要的基因從供體生物

的細(xì)胞內(nèi)提取出來。供體生物細(xì)胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是運(yùn)載體。運(yùn)載體必須同時(shí)滿足三個(gè)要求：①能與目的基因結(jié)合；②能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)；③比較容易得到。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大腸桿菌、枯草桿菌等的質(zhì)粒能同時(shí)滿足以上三個(gè)要求。提取目的基因的方法用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥槍法將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到受體生物的不同細(xì)胞中去。只要有一個(gè)細(xì)胞獲得了需要的目的基因并得以表達(dá)，基因工程就算成功了。

該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。⑵人工合成基因法DNA合成儀有兩種方法：

①逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。

②直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。3、將目的基因?qū)胧?/p>

體細(xì)胞并使之?dāng)U增導(dǎo)入擴(kuò)增要讓目的基因表達(dá)，必須將它導(dǎo)入受體細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增。

為獲得目的基因的表達(dá)產(chǎn)物時(shí)，通常以大腸桿菌等無害易得的細(xì)菌為受體。為改進(jìn)某種生物時(shí)，將欲改進(jìn)的生物細(xì)胞為受體。為使重組的DNA分子更容易進(jìn)入受體細(xì)胞，通常還要用一些物質(zhì)對受體細(xì)胞進(jìn)行處理，使受體細(xì)胞具有更大的通透性。多細(xì)胞生物的檢測，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體，檢測這些個(gè)體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個(gè)體，保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。六、基因工程的成果與發(fā)展前景：胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!１、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產(chǎn)許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)⑵基因診斷與基因治療運(yùn)用基因工程設(shè)計(jì)制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞通過基因工程給患有遺傳病的人體內(nèi)導(dǎo)入正?；蚩伞耙淮涡浴苯獬∪说募部?。２、基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級動(dòng)物特殊動(dòng)物3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測出來利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。

21世紀(jì)將是基因工程迅速發(fā)展并完善的世紀(jì)，也是它產(chǎn)生巨大效益的世紀(jì)！基因工程將在醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、環(huán)保等許多方面發(fā)揮重大的作用！人類基因組計(jì)劃

(humangenomeproject,HGP)

人類只有一個(gè)基因組，大約有5－10萬個(gè)基因。人類基因組計(jì)劃是美國科學(xué)家于1985年率先提出的，旨在闡明人類基因組30億個(gè)堿基對的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識自我。計(jì)劃于1990年正式啟動(dòng)，這一價(jià)值30億美元的計(jì)劃的目標(biāo)是，為30億個(gè)堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，從而最終弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。

人類基因組：是建立人體所需的化學(xué)密碼或藍(lán)圖，而這幅藍(lán)圖的基本組成是DNA。DNA是一條由磷酸鹽和糖組成的分子鏈，呈雙螺旋形，即兩條互相纏繞的螺旋形分子帶，中間以稱為堿基的橫條緊扣。除了孿生子女外，每個(gè)人的DNA（脫氧核核酸）都是獨(dú)一無二的?；颍菏荄NA中的部分，主宰著人類由生到死的整個(gè)歷程?；蛑徽颊麄€(gè)DNA質(zhì)量的2%到4%。其余部分稱為“無用的”或“沉默的”DNA，它們的用途至今是一個(gè)謎。染色體：人體每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有23對染色體，它們位于細(xì)胞的核心，其中染色體XY是決定性別的。一個(gè)人體內(nèi)所有細(xì)胞的染色體的長度加起來，足足有1600億公里長。序列分析：對DNA堿基對排列的分析。科學(xué)家為了識別，以A、C、G、T來為構(gòu)成堿基對的四種化學(xué)物質(zhì)做標(biāo)記。在分析的過程中，DNA會(huì)被分拆，然后重新組合其資料。在人體內(nèi)有超過30億個(gè)這種由化合物構(gòu)成的遺傳“字母”?；蛑委煟喊迅脑炝说幕蛑踩肴梭w內(nèi)，以取代或修補(bǔ)有問題的基因?；蜓芯看笫掠?990年10月，國際人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)。1999年9月，中國獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃。1999年12月1日，人類首次成功地完成人體染色體基因完整排序的測試。2000年4月底，中國科學(xué)家完成1％人類基因組的工作框架圖。2000年5月8