2018版高中生物 第五章 基因突變及其他變異 第1節(jié) 基因突變和基因重組學(xué)案 新人教版必修2

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1、 第1節(jié)　基因突變和基因重組 1．結(jié)合實(shí)例，分析基因突變的原因。(重、難點(diǎn))　 2．概述基因突變的概念、類型和特點(diǎn)。(重點(diǎn))　 3．解釋基因重組的實(shí)質(zhì)和類型。(難點(diǎn)) 　　　　　　　　　　　基 因 突 變 1．基因突變的實(shí)例和概念 (1)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因： ①圖解： 2．基因突變對后代的影響[判斷] (1)發(fā)生在配子中的基因突變，可遵循遺傳定律傳給后代。 (√) (2)發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變，一定不能遺傳給后代。 (×) (3)人體某些體細(xì)胞基因的突變，可發(fā)展為癌細(xì)胞。(√) 3．誘發(fā)基因突變的因素[連線] 【提示】

2、：①－c?、冢璦?、郏璪 4．基因突變的特點(diǎn)及含義 5．基因突變的意義 (1)新基因產(chǎn)生的途徑。 (2)生物變異的根本來源。 (3)生物進(jìn)化的原始材料。 探討：DNA中堿基對的改變是否一定是基因突變呢？ 提示：不一定。因?yàn)榛蚴怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段，且基因突變一定是基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。 探討：基因突變有堿基對的增添、缺失和替換等幾種類型?；蛲蛔兪欠駮?huì)導(dǎo)致基因數(shù)量的改變呢？ 提示：基因突變是基因內(nèi)部發(fā)生的堿基對的變化，從而改變了基因中堿基的排列順序，但沒有改變基因在DNA分子和染色體上的位置，也沒有改變基因的數(shù)量。 探討：結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和復(fù)制過程，分

3、析DNA分子復(fù)制時(shí)容易發(fā)生基因突變的原因。 提示：DNA分子復(fù)制時(shí)，DNA雙鏈要解旋，此時(shí)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易導(dǎo)致堿基對的數(shù)量或排列順序改變，從而使遺傳信息改變。 探討：基因突變的頻率為什么非常低？ 提示：DNA分子復(fù)制時(shí)，獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板，堿基互補(bǔ)配對原則保證復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行，故不容易發(fā)生。 1．基因突變的類型 2．基因突變與生物性狀的關(guān)系 3．基因突變的三點(diǎn)提醒 (1)基因突變主要發(fā)生在DNA復(fù)制時(shí)，但其他時(shí)期也可能發(fā)生。 (2)基因突變在光學(xué)顯微鏡下是看不見的，但是基因突變可能會(huì)引起生物性狀的變化，生物性狀可以看到。 (3)基因突變不會(huì)改變?nèi)旧w上基因

4、的數(shù)量和位置。 1．如圖為人 WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因會(huì)發(fā)生突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的突變是(　　) 　　　　　　　　?、佗?③ ④ 　　　　　　　　　↓↓ ↓ ↓ 　　　　　　…G　G　G A　A　G　C　A　G… WNK4基因　…C　C　C T 　T　C　G　T　C… 　　　　　　　　　　　　　↓ 正常蛋白質(zhì)　…甘氨酸－賴氨酸－谷氨酰胺… 　1 168　　1 169　　1 170 甘氨酸：GGG　賴氨酸：AAA、AAG　谷氨酰胺：CAG、CAA　谷氨酸：GAA、GAG　絲氨酸：AGC　

5、丙氨酸：GCA　天冬酰胺：AAU A．①處插入堿基對G—C B．②處堿基對A—T替換為G—C C．③處缺失堿基對A—T D．④處堿基對G—C替換為A—T 【解析】　由題干可知WNK4基因發(fā)生了突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?，而賴氨酸的密碼子為AAA、AAG，谷氨酸的密碼子為GAA、GAG，因此可能的變化為密碼子由AAA→GAA或者AAG→GAG，而在基因的轉(zhuǎn)錄鏈對應(yīng)的變化為TTT→CTT或者TTC→CTC。由題干中WNK4的基因序列可知，應(yīng)為TTC→CTC，因此基因應(yīng)是由A—T替換為G—C。 【答案】　B 2．M基因編碼含63個(gè)氨基酸的肽鏈。該基因發(fā)生插入突變，使mRNA

6、增加了一個(gè)三堿基序列AAG，表達(dá)的肽鏈含64個(gè)氨基酸。以下說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：10090123】 A．M基因突變后，參與基因復(fù)制的嘌呤核苷酸比例增加 B．在M基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，核糖核苷酸之間通過堿基配對連接 C．突變前后編碼的兩條肽鏈，最多有2個(gè)氨基酸不同 D．在突變基因的表達(dá)過程中，最多需要64種tRNA參與 【解析】　A項(xiàng)，雙鏈DNA中嘌呤與嘧啶的比值恒等于1，突變前后此比例不會(huì)發(fā)生變化。B項(xiàng)，轉(zhuǎn)錄過程中，核糖核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連。C項(xiàng)，若AAG插入點(diǎn)在密碼子之間，構(gòu)成一個(gè)密碼子，突變前后編碼的兩條肽鏈，只有1個(gè)氨基酸不同，若AAG插入點(diǎn)在某一密碼子中，會(huì)構(gòu)成兩個(gè)密

7、碼子，則突變前后編碼的兩條肽鏈，最多有2個(gè)氨基酸不同。D項(xiàng)，密碼子雖然有64種，但是tRNA只有61種，因?yàn)橛?種終止密碼子無相應(yīng)的tRNA。 【答案】　C 　　　　　　　　　　　基 因 重 組 1．概念 在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合，稱為基因重組。 2．類型 類型 圖示 發(fā)生的時(shí)期 發(fā)生的范圍 自由 組合型 減數(shù)第一次分裂后期 非同源染色體 上的非等位基因 交叉 互換型 減數(shù)第一次分裂前期 同源染色體上的等位基因隨 非姐妹染色單體 的交換而交換 3.基因重組的意義[判斷] (1)通過基因重組，能使親

8、代產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代。 (√) (2)基因重組是生物變異的來源之一。 (√) (3)基因重組與生物進(jìn)化沒有關(guān)系。 (×) 探討：請判斷下列兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是否屬于基因重組并分析原因。 ①高莖豌豆自交后代出現(xiàn)高莖和矮莖豌豆。 ②黃色圓粒豌豆自交后代中出現(xiàn)黃皺、綠圓和綠皺豌豆。 提示：①否。雜合高莖豌豆自交后代中出現(xiàn)矮莖豌豆，是控制同一性狀的等位基因分離的結(jié)果。 ②是。雜合黃色圓粒豌豆自交后代出現(xiàn)黃皺、綠圓、綠皺豌豆，是兩對非同源染色體上控制豌豆兩種性狀的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而重新組合的結(jié)果。 探討：子代不同于親代的性狀，主要來自基因重

9、組，仔細(xì)觀察下列圖解并選出哪些過程可以發(fā)生基因重組？ 提示：④⑤ 探討：如圖為基因型為AaBb的某高等動(dòng)物的細(xì)胞分裂示意圖，據(jù)圖回答： 圖1 圖2 (1)圖1細(xì)胞處于什么時(shí)期？圖中形成B、b現(xiàn)象的原因是什么？ (2)圖2細(xì)胞的名稱是什么？圖中形成B、b現(xiàn)象的原因可能是什么？ (3)若該動(dòng)物的基因型為AaBB，則產(chǎn)生圖2現(xiàn)象的原因又是什么？ 提示：(1)有絲分裂后期；基因突變。 (2)次級精母細(xì)胞或者極體；基因突變或者基因重組(交叉互換)。 (3)基因突變。 1．姐妹染色單體含有等位基因的原因分析 基因突變或交叉互換都會(huì)導(dǎo)致姐妹染色單體中含有等

10、位基因(如圖)。在確定變異類型時(shí)，可根據(jù)題意來確定，方法如下： (1)若為體細(xì)胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細(xì)胞、受精卵等)，則只能是基因突變造成的。 (2)若為減數(shù)分裂，則原因是基因突變(間期)或交叉互換(減數(shù)第一次分裂)。 (3)若題目中問造成B、b不同的根本原因，應(yīng)考慮可遺傳變異中的最根本來源——基因突變。 (4)若題目中有“××分裂××?xí)r期”提示，如減Ⅰ前期造成的則考慮交叉互換，間期造成的則考慮基因突變。 2．基因突變和基因重組的比較 項(xiàng)目 基因突變 基因重組 發(fā)生 時(shí)間 常發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期的DNA復(fù)制過程中 形成有性生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂過

11、程中 變異 實(shí)質(zhì) 基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生新的基因 控制不同性狀的基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型，沒有產(chǎn)生新的基因 產(chǎn)生 過程 物理、化學(xué)、生物因素可引起基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，也可自發(fā)產(chǎn)生 減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時(shí)，控制不同性狀的基因重新組合 種類 (1)自然突變； (2)人工誘變 (1)基因自由組合； (2)基因交叉互換 適用 范圍 所有生物都可以發(fā)生 適用于真核生物有性生殖細(xì)胞核遺傳 應(yīng)用 人工誘變育種 雜交育種 發(fā)生可能性 可能性小 非常普遍 1．下列關(guān)于基因重組的說法，不正確的是(　　) A．生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組

12、合屬于基因重組 B．減數(shù)分裂四分體時(shí)期，由于同源染色體的姐妹染色單體之間的局部交換，可導(dǎo)致基因重組 C．減數(shù)分裂過程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組 D．一般情況下，花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組，而根尖不能發(fā)生基因重組 【解析】　自然情況下，基因重組的發(fā)生有兩種過程：一是在減數(shù)第一次分裂的前期即四分體時(shí)期，同源染色體上的非姐妹染色單體的交叉互換；二是在減數(shù)第一次分裂的后期，同源染色體分開，非同源染色體自由組合。 【答案】　B 2．下圖是基因型為Aa的個(gè)體不同分裂時(shí)期的圖像，請根據(jù)圖像判定每個(gè)細(xì)胞發(fā)生的變異類型(　　) A．①基因突變?、诨蛲蛔儭、刍蛲蛔? B．

13、①基因突變或基因重組?、诨蛲蛔儭、刍蛑亟M C．①基因突變?、诨蛲蛔儭、刍蛲蛔兓蚧蛑亟M D．①基因突變或基因重組?、诨蛲蛔兓蚧蛑亟M?、刍蛑亟M 【解析】　圖中①②分別屬于有絲分裂的中期和后期；A與a所在的DNA分子都是經(jīng)過復(fù)制而得到的，由于交叉互換只發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以圖中①②的變異只能屬于基因突變；③屬于減數(shù)第二次分裂的后期，由于減數(shù)分裂過程中可以發(fā)生交叉互換，所以不能確定A與a的不同是基因突變還是基因重組的結(jié)果。 【答案】　C 1．下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是(　　) A．基因突變就是DNA分子中堿基對的替換、增添、缺失和重組 B．基因突變一定會(huì)導(dǎo)致

14、生物性狀的改變 C．基因突變只能發(fā)生在真核細(xì)胞中 D．基因突變是有害還是有利主要看該突變對于生物生存的影響 【解析】　基因突變不包括堿基對的重組，A項(xiàng)錯(cuò)誤；基因突變雖然引起密碼子的改變，但決定的還可能是相同氨基酸，因此基因突變不一定引起性狀的改變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；基因突變發(fā)生在DNA復(fù)制過程中，不僅真核細(xì)胞中可以發(fā)生，原核細(xì)胞中也可以發(fā)生，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　D 2．基因突變按其發(fā)生部位可分為體細(xì)胞突變(a)和生殖細(xì)胞突變(b)兩種，則(　　) A．均發(fā)生于有絲分裂的間期 B．a(chǎn)發(fā)生于有絲分裂的間期，b發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期 C．均發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期 D．a(chǎn)發(fā)生于

15、有絲分裂間期，b發(fā)生于減數(shù)第二次分裂的間期 【解析】　基因突變多發(fā)生于DNA復(fù)制的時(shí)候，因此a、b分別發(fā)生于有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。 【答案】　B 3．下列關(guān)于基因突變的敘述，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：10090124】 A．紫外線、γ射線、亞硝酸都是誘發(fā)突變的誘變因素 B．基因突變是由于內(nèi)外因素的干擾，使DNA復(fù)制發(fā)生差錯(cuò)導(dǎo)致的 C．基因突變主要發(fā)生在DNA復(fù)制過程中的原因是此時(shí)DNA分子的穩(wěn)定性降低 D．基因突變能產(chǎn)生新基因，但不能產(chǎn)生新基因型 【解析】　引起基因突變的因素包括內(nèi)因和外因兩方面。基因突變是在內(nèi)外因素的作用下，使DNA分子的復(fù)制發(fā)生差錯(cuò)

16、而產(chǎn)生的；DNA復(fù)制過程中雙螺旋結(jié)構(gòu)打開以后，DNA分子的穩(wěn)定性降低，使其結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變；基因突變能產(chǎn)生新基因，因此就能產(chǎn)生新基因型。 【答案】　D 4．下列關(guān)于基因重組的敘述中，正確的是(　　) A．等位基因的分離可導(dǎo)致基因重組 B．有性生殖可導(dǎo)致基因重組 C．非等位基因的自由組合和互換可導(dǎo)致基因重組 D．無性生殖可導(dǎo)致基因重組 【解析】　等位基因的分離是隨著同源染色體的分開而分離的，會(huì)導(dǎo)致性狀分離；基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中，減數(shù)分裂參與有性生殖過程；非同源染色體上的非等位基因自由組合以及同源染色體內(nèi)非姐妹染色單體上的等位基因的交叉互換都能導(dǎo)致基因重組。 【答案】　B

17、 5．基因突變和基因重組的共同點(diǎn)是(　　) A．都可以產(chǎn)生新的基因 B．都對生物體有利 C．均可增加基因的數(shù)目 D．都能產(chǎn)生可遺傳的變異 【解析】　基因重組不能產(chǎn)生新基因；基因突變具有多害少利性；基因重組不能增加基因的數(shù)目；基因突變和基因重組均屬于可遺傳的變異。 【答案】　D 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.基因突變有堿基對的替換、增添和缺失三種方式。 2.基因突變會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變。 3.誘發(fā)基因突變的因素有物理因素、化學(xué)因素和生物因素。 4.基因突變具有普遍性、隨機(jī)性、不定向性及低頻性等特點(diǎn)。 5.基因突變可以產(chǎn)生新基因，而基因重組只能產(chǎn)生新的基因型。 6.基因重組包括非同源染色體上非等位基因的自由組合和同源染色體上非姐妹染色單體交叉互換兩種類型。 10