高考生物大一輪復習 第五章 第1節(jié) 基因突變和基因重組課件 新人教版必修2.ppt

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第1節(jié) 基因突變和基因重組,,梳理備考導航,基因突變,基因重組,染色體變異,遺傳物質,堿基對的,替換,增添,缺失,基因結構,新基因,根本來源,原始材料,有性生殖,不同性狀,生物變異,非同源染色體上的非等位基因的自由組合,同源染色體上的非姐妹染色單體的交叉,互換,,整合知識體系,,自我校對：①可遺傳的變異 ②基因突變 ③DNA堿基對替換、增添和缺失 ④普遍性、隨機性、不定向性、低頻性 ⑤自由組合 ⑥交叉互換 ⑦水、肥、光、溫度等外界因素,一、基因突變 1．實例：鐮刀型細胞貧血癥,,氨基酸,堿基對,2．基因突變的原因、特點、時間和意義,替換,缺失,物理因素,化學因素,普遍性,低頻性,新基因,二、基因重組 下圖a、b為減數(shù)第一次分裂不同時期的細胞圖像，其中均發(fā)生了基因重組。,,1．發(fā)生時間(寫出相應的細胞所處的時期) [a]：_____________；[b]：____________________。 2．類型 [a]：同源染色體上________________之間交叉互換； [b]：非同源染色體上的_____________之間的自由組合。 3．意義 (1)是形成______________的重要原因。 (2)是生物變異的來源之一，有利于_____________。,四分體時期,減數(shù)第一次分裂后期,非姐妹染色單體,非等位基因,生物多樣性,生物進化,思考辨析 1．(2011上海卷，8A)A基因突變?yōu)閍基因，a基因還可能再突變?yōu)锳基因。( ) 2．基因突變通常發(fā)生在DNA→RNA的過程中。( ) 3．基因是具有遺傳效應的DNA片段，HIV的遺傳物質是RNA，不能發(fā)生基因突變。( ) 4．病毒、大腸桿菌及動植物都可能發(fā)生基因突變。( ) 5．基因突變產(chǎn)生的新基因不一定傳遞給后代。( ),√,,,√,√,6．基因突變具有隨機性，分裂旺盛的細胞和停止分裂的細胞基因突變頻率相同。( ) 7．一對等位基因不存在基因重組，一對同源染色體存在基因重組。( ) 8．減數(shù)分裂四分體時期，姐妹染色單體的局部交換可導致基因重組。( ),,√,,,精研核心考點,考點一 基因突變,[典例1] 在一個常規(guī)飼養(yǎng)的實驗小鼠封閉種群中，偶然發(fā)現(xiàn)幾只小鼠在出生第二周后開始脫毛，以后終生保持無毛狀態(tài)。為了解該性狀的遺傳方式，研究者設置了6組小鼠交配組合，統(tǒng)計相同時間段內繁殖結果如下。,,(1)已知Ⅰ、Ⅱ組子代中脫毛、有毛性狀均不存在性別差異，說明相關基因位于______染色體上。 (2)Ⅲ組的繁殖結果表明脫毛、有毛性狀是由________基因控制的，相關基因的遺傳符合________定律。 (3)Ⅳ組的繁殖結果說明，小鼠表現(xiàn)出脫毛性狀不是__________影響的結果。 (4)在封閉小種群中，偶然出現(xiàn)的基因突變屬于______。此種群中同時出現(xiàn)幾只脫毛小鼠的條件是__________________。,(5)測序結果表明，突變基因序列模板鏈中的1個G突變?yōu)锳，推測密碼子發(fā)生的變化是________(填選項前的符號)。 A．由GGA變?yōu)锳GA B．由CGA變?yōu)镚GA C．由AGA變?yōu)閁GA D．由CGA變?yōu)閁GA,(6)研究發(fā)現(xiàn)，突變基因表達的蛋白質相對分子質量明顯小于突變前基因表達的蛋白質，推測出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是蛋白質合成______。進一步研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白質會使甲狀腺激素受體的功能下降，據(jù)此推測脫毛小鼠細胞的________下降，這就可以解釋表中數(shù)據(jù)顯示的雌性脫毛小鼠______________的原因。,[命題思路] 借助信息材料考查基因突變的特征、基因突變對肽鏈及生物性狀的影響。考查學生的理解能力，題型多為選擇題。,[解題思路] (1)子代的有毛、無毛性狀與性別無關，說明控制該相對性狀的基因位于常染色體上。 (2)分析第Ⅲ組繁殖結果可知：子代有毛與脫毛的比接近3∶1，符合孟德爾分離定律，是由一對等位基因控制。 (3)Ⅳ組中純合脫毛♀純合脫毛♂，后代全為脫毛，說明脫毛性狀不是環(huán)境因素影響的結果。 (4)在常規(guī)飼養(yǎng)的實驗小鼠封閉種群中，該基因突變應為自然突變。只有基因的突變率足夠高，才有可能同時出現(xiàn)幾只脫毛小鼠的條件。,(5)根據(jù)轉錄過程中的堿基互補配對原則，模板鏈中1個G變?yōu)锳，相對應mRNA上密碼子由C變?yōu)閁。 (6)突變基因表達的蛋白質相對分子質量變小，推測可能是蛋白質的合成提前終止；甲狀腺激素的作用是促進細胞新陳代謝，促進物質氧化分解，因此該突變小鼠細胞供能減少，細胞代謝速率下降，產(chǎn)仔率降低。,[答案] (1)常 (2)一對等位 孟德爾分離 (3)環(huán)境因素 (4)自發(fā)/自然突變 突變基因的頻率足夠高 (5)D (6)提前終止 代謝速率 產(chǎn)仔率低,1．圖解引起基因突變的因素及其作用機理,,2．基因突變未引起生物性狀改變的原因 (1)不直接編碼氨基酸的基因片段發(fā)生突變。 (2)堿基替換前后所對應的氨基酸未發(fā)生改變。 (3)由顯性純合子中的顯性基因突變成雜合子中的隱性基因。,3．基因突變與基因表達的聯(lián)系,4.基因突變類型 (1)顯性突變：如a→A，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應性狀。 (2)隱性突變：如A→a，突變性狀一旦在生物個體中表現(xiàn)出來，該性狀即可穩(wěn)定遺傳。,由基因突變可聯(lián)系的知識 (1)聯(lián)系細胞分裂：在細胞分裂間期，DNA復制時，DNA分子雙鏈打開，脫氧核苷酸鏈極其不穩(wěn)定，容易發(fā)生堿基對的變化。 (2)聯(lián)系細胞癌變：癌細胞就是原癌基因和抑癌基因發(fā)生基因突變所致。 (3)聯(lián)系生物育種：誘變育種就是利用基因突變的原理進行的。 (4)聯(lián)系生物進化：基因突變?yōu)樯镞M化提供原始材料。,,1．(高考題組合)判斷正誤。 (1)(2011安徽卷，4D)積聚在甲狀腺細胞內的131I可能直接誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細胞基因突變并遺傳給下一代。( ) (2)(2011江蘇卷，22A)DNA復制時發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變，導致基因突變。( ) (3)(2010新課標卷，6B)為了確定在白花豌豆品種栽培園中，偶然發(fā)現(xiàn)的一株紅花豌豆是否是基因突變的結果，應檢測和比較紅花植株與白花植株中花色基因的DNA序列。( ) (4)(2010江蘇卷，6C)觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置。( ),,√,√,,2．(2015北京豐臺模擬)5溴尿嘧啶有酮式和烯醇式兩種異構體，5溴尿嘧啶酮式是胸腺嘧啶的類似物，5溴尿嘧啶烯醇式則能與鳥嘌呤配對。A—T堿基對復制時加入了酮式5溴尿嘧啶，復制第二輪酮式5溴尿嘧啶異構為烯醇式。下列敘述錯誤的是( ) A．細胞中發(fā)生類似的堿基對種類改變，屬于基因突變 B．細胞中發(fā)生此改變，可能導致翻譯的多肽鏈變短 C．第三輪復制后，A—T堿基對才能突變?yōu)镚—C堿基對 D．堿基對種類發(fā)生改變，此變異對生物體是有害的,解析：5溴尿嘧啶會引起細胞中堿基種類的改變，導致基因突變，A正確。若突變使得轉錄出的mRNA上提前出現(xiàn)了終止密碼，則會導致翻譯的肽鏈變短，B正確。第一輪復制時，可形成堿基對“酮式5溴尿嘧啶A”；復制第二輪酮式5溴尿嘧啶異構為烯醇式，則會形成堿基對“5溴尿嘧啶烯醇式G”；第三輪復制時，才會出現(xiàn)G—C堿基對，C正確。基因突變對生物體不一定有害，D錯誤。 答案：D,考點二 基因重組,[典例2] 下圖是某種高等動物的幾個細胞分裂示意圖(數(shù)字代表染色體，字母代表染色體上帶有的基因)。圖中不可能反映的是( ),,A．圖甲細胞表明該動物發(fā)生了基因重組 B．圖乙細胞由于完成DNA復制解開雙螺旋容易發(fā)生基因突變 C．圖丙細胞中1與2的片段部分交換屬于基因重組 D．圖丙細胞表示發(fā)生自由組合,[命題思路] 結合減數(shù)分裂及生物育種考查對基因重組概念的理解及其在生產(chǎn)實踐中的應用，考查學生的綜合分析能力，選擇題和非選擇題均有出現(xiàn)。,[解題思路] 根據(jù)題干知，圖甲、圖乙、圖丙分別是同一種動物的細胞分裂示意圖。圖甲細胞中著絲點已分開，而且有同源染色體，是有絲分裂；造成相同兩條染色體上基因不同是基因突變。圖乙細胞處于分裂間期；圖丙細胞中同源染色體正在分開，是減數(shù)第一次分裂?；蛑亟M通常發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以甲不能進行基因重組；1與2的片段部分交換，屬于同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換，屬于基因重組；圖丙細胞中同源染色體分離，非同源染色體自由組合。 [答案] A,(1)圖丙細胞中1與4發(fā)生片段交換，屬于什么變異？ (2)若圖甲與圖丙都發(fā)生基因突變，遺傳給后代的可能性哪個大？ (1)提示：染色體結構變異。1與4屬于非同源染色體。 (2)提示：圖丙細胞遺傳給后代的可能性大。圖甲細胞產(chǎn)生的是體細胞，不遺傳給后代。,1．根據(jù)細胞分裂圖來確定變異的類型 (1)若細胞分裂圖為減數(shù)分裂過程圖(如圖所示)，造成B、b不同的原因可能是基因突變或交叉互換。,,(2)若細胞分裂圖為體細胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細胞、受精卵等)則造成B、b不同的原因只能是基因突變。 (3)若題目中有“分裂時期”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．基因突變與基因重組的比較,(1)精卵結合并沒有發(fā)生基因重組。來自父方、母方的染色體為同源染色體，每一對同源染色體上都有控制相同性狀的基因。 (2)基因重組在人工操作下也可以實現(xiàn)，如基因工程、肺炎雙球菌轉化中都發(fā)生了基因重組。,,3．(2015鄭州一模)下列都屬于基因重組的選項是( ) ①同源染色體的非姐妹染色單體交換片段 ②染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上 ③DNA堿基對的增添、缺失 ④非同源染色體上非等位基因自由組合 ⑤大腸桿菌細胞中導入了外源基因 A．①③⑤ B．①②④ C．①④⑤ D．②④⑤,解析：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上導致染色體結構變異，DNA堿基對的增添、缺失導致基因突變。 答案：C [備課札記] ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________,,演練目標課堂,1．(2013四川卷，1)在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中，下列生命活動不會同時發(fā)生的是( ) A．細胞的增殖與分化 B．光能的吸收與轉化 C．ATP的合成與分解 D．基因的突變與重組,解析：誘導離體菊花莖形成幼苗的過程為植物組織培養(yǎng)，該過程為無性繁殖不會發(fā)生基因重組，A、B、C所述生命活動均會發(fā)生。 答案：D,2．已知小麥無芒(A)與有芒(a)為一對相對性狀，用適宜的誘變方式處理花藥可導致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛，有人設計了以下4個雜交組合，雜交前對每個組合中父本的花藥進行誘變處理，然后與未經(jīng)處理的母本進行雜交。若要通過對雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變，則最佳的雜交組合是( ) A．♂無芒♀有芒(♂AA♀aa) B．♂無芒♀有芒(♂Aa♀aa) C．無芒♀無芒(♂Aa♀Aa) D．♂無芒♀無芒(♂AA♀Aa),解析：由于顯性基因對隱性基因有顯性作用，如果基因A發(fā)生突變而變?yōu)榛騛，這時無芒的純合子父本AA產(chǎn)生含a的雄配子，當遇到含a的雌配子時，形成受精卵aa，將來發(fā)育成的植株表現(xiàn)出隱性性狀。所以，最佳的雜交組合為：父本為顯性純合子，母本為隱性純合子。 答案：A,3．(2014浙江卷，6)除草劑敏感型的大豆經(jīng)輻射獲得抗性突變體，且敏感基因與抗性基因是1對等位基因。下列敘述正確的是( ) A．突變體若為1條染色體的片段缺失所致，則該抗性基因一定為隱性基因 B．突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致，則再經(jīng)誘變可恢復為敏感型 C．突變體若為基因突變所致，則再經(jīng)誘變不可能恢復為敏感型 D．抗性基因若為敏感基因中的單個堿基對替換所致，則該抗性基因一定不能編碼肽鏈,命題立意：知識：本題考查變異的種類和實質。能力：考查考生對各種變異本質的理解能力。試題難度：較大。,解析：A項，突變體若為1條染色體的片段缺失所致，缺失后表現(xiàn)為抗性突變體，則可推測出除草劑敏感型的大豆是雜合子，缺失片段中含有顯性基因，缺失后即表現(xiàn)了隱性基因控制的性狀。B項，突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致，則會導致控制該性狀的一對基因都丟失，經(jīng)誘變后不可能使基因從無到有。,C項，突變體若為基因突變所致，由于基因突變具有不定向性，所以經(jīng)誘變仍可能恢復為敏感型。D項，抗性基因若為敏感基因中的單個堿基對替換所致，若該堿基對不在基因的前端(對應起始密碼)就能編碼肽鏈，肽鏈的長短變化需要根據(jù)突變后對應的密碼子是否為終止密碼子來判斷。 答案：A,4．(2015潛江模擬)正常人甲無致病基因，乙、丙、丁三人均表現(xiàn)正常。這四個人的7號和12號染色體上的相關基因對應的堿基排列順序如表所示。以下有關分析不正確的是( ),A.乙、丙、丁三人表現(xiàn)正常的原因一定是致病基因為隱性突變所致 B．若表中堿基所在的鏈為非模板鏈，則基因突變前后控制合成的蛋白質中氨基酸的數(shù)量不變 C．若乙、丙、丁體內變化的基因均為致病基因，且乙為女性，丙、丁為男性，則乙不宜與丁婚配 D．7號、12號染色體上基因堿基排列順序變化的根本原因是基因突變,解題指南：解答本題時，需要注意以下兩點： (1)一種氨基酸可以對應多種密碼子，發(fā)生基因突變后密碼子對應的氨基酸不一定改變。 (2)堿基數(shù)量不變，若不考慮終止密碼，氨基酸數(shù)量不變。,解析：該變異是基因中堿基序列發(fā)生改變而引起的基因突變。乙、丙、丁三人表現(xiàn)正常的原因可能是發(fā)生了隱性突變，也可能是基因突變未改變其控制的蛋白質的結構；若變化的基因為致病基因，則乙、丁具有相同的致病基因，后代易出現(xiàn)隱性基因純合現(xiàn)象。 答案：A,5．(2015威海一模)某地區(qū)生長的野生植物類群中出現(xiàn)了許多變異植株。請分析回答有關問題： (1)植株的可遺傳變異類型中，只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中的是________。 (2)部分變異植株與正常植株相比，莖稈粗壯，營養(yǎng)物質含量明顯增加。原因是環(huán)境因素影響了這些植株有絲分裂中________的形成，導致________成倍地增加。,(3)某種植物有甲、乙兩株突變植株，對它們同一基因形成的信使RNA進行檢測，發(fā)現(xiàn)甲的第二個密碼子中第二個堿基C變?yōu)閁，乙的第二個密碼子中第二個堿基前多了一個U，則與正常植株相比________的性狀變化大。 (4)某植株產(chǎn)生了一種新的抗病基因，要將該基因提取出來，應用________酶處理它的DNA分子，這種酶的作用部位是________。 (5)將上述抗病基因轉移到農(nóng)作物體內的核心步驟是__________，抗病基因導入受體細胞最常用的方法是________。,解析：(1)植物在通過減數(shù)分裂形成配子的過程中，會發(fā)生基因重組。(2)環(huán)境因素(如低溫)可影響有絲分裂過程中紡錘體的形成，形成多倍體。(3)基因中堿基的替換屬于點突變，只影響一個密碼子的表達；而乙的突變屬于移碼突變，從突變點開始，整個基因中的脫氧核苷酸的序列都發(fā)生了變化，因此乙的性狀變化較大。(4)限制性核酸內切酶可能用來切取目的基因，切割的部位是磷酸二酯鍵。(5)基因工程包括四個步驟，其中最核心的步驟是基因表達載體的構建，抗病基因導入植物細胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉化法。,答案：(1)基因重組 (2)紡錘體 染色體組(染色體數(shù)目) (3)乙 (4)限制性核酸內切(或限制) 磷酸二酯鍵 (5)基因表達載體的構建 農(nóng)桿菌轉化法,