1、第7单元 生物的变异和进化,第21讲 基因突变和基因重组,1.阐明基因重组及其意义。 2.阐明基因突变的特征和原因。 3.描述某些基因突变可能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变。,-4-,必备知识梳理,关键能力突破,基因突变 1.变异类型概述基因突变和染色体变异均属于突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异,分子水平发生的变异为基因突变和基因重组,只在减数分裂过程中发生的变异为基因重组,真核生物、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。,-5-,必备知识梳理,关键能力突破,2.基因突变 (1)基因突变的实例 镰刀型细胞贫血症图示中a、b、c过程分别代表 DNA复制 、转录和 翻译。突变
2、发生在 a (填字母)过程中。 患者贫血的直接原因是 血红蛋白 异常,根本原因是发生了 基因突变 ,碱基对由 突变成 。,-6-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)基因突变的概念 DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失 基因结构 的改变。 (3)发生时间 主要发生于有丝分裂间期或减分裂前的间期。 (4)诱发基因突变的因素(连线),-7-,必备知识梳理,关键能力突破,(5)基因突变的特点 普遍性 :一切生物都可以发生。 随机性:可以发生在生物个体发育的任何时期和部位。 低频性 :自然状态下,突变频率很低。 不定向性:一个基因可以向不同的方向发生突变。 多害少利性:大多数基因突变对生物体是有害的
3、,但有些基因突变,可使生物获得新性状,适应改变的环境。 (6)基因突变的结果 产生一个以上的 等位基因 。 (7)意义 新基因 产生的途径; 生物变异 的根本来源;提供生物进化的 原始材料 。,-8-,必备知识梳理,关键能力突破,3.细胞的癌变 (1)实质: 和抑癌基因发生突变。 (2)特征,(3)致癌因子的类型与实例(连线),原癌基因,无限增殖,细胞形态,糖蛋白,在体内分散和转移,-9-,必备知识梳理,关键能力突破,(4)原癌基因的功能:主要负责调节 ,控制细胞生长和分裂进程。 (5)抑癌基因的功能:主要是阻止细胞 的增殖,原癌基因和抑癌基因突变导致细胞生长和 失控而变成癌细胞。,细胞周期,
4、不正常,分裂,-10-,必备知识梳理,关键能力突破,教材拾遗1.(必修2第81页“学科交叉”改编)携带一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力,镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。请根据这一事实探讨突变基因对当地人生存的影响。 答案镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力,这说明在易患疟疾的地区,镰刀型细胞的突变有利于当地人的生存。虽然这个突变体的纯合子对生存不利,但其杂合子却有利于当地人的生存。,-11-,必备知识梳理,关键能力突破,2.(必修2第82页“批判性思维”改编)基因
5、突变频率很低,而且大多数基因突变对生物体是有害的,但为何它仍可“为生物进化提供原材料”? 答案对于生物个体而言,发生自然突变的频率是很低的。但是,一个物种往往是由许多个体组成的,就整个物种来看,在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的,其中有不少突变是有利突变,对生物的进化有重要意义。因此,基因突变能够为生物进化提供原材料。,-12-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念通过对基因突变的概念、原因和特点的分析,建立起基因突变是生物变异的根本来源、是生物进化的原材料的观点。 2.科学思维运用联想与类比推理的方法,理解基因突变的类型,推测基因突变与生物性状改变之间的关系。 3.社会
6、责任通过分析因基因突变而引发的癌变的实例,宣传预防癌变的知识。,-13-,必备知识梳理,关键能力突破,(生命观念)下图为基因突变的机理,据图分析下列问题。,-14-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)图中表示引起基因突变的因素分别是物理、生物 、 化学 。 (2)图中表示基因突变的类型分别是增添、替换、缺失。 (3)在细胞分裂间期易发生基因突变的原因是细胞分裂的间期进行DNA复制,DNA复制时需要解旋成单链,单链DNA容易受到内、外因素的影响而发生碱基的改变 。 (4)基因突变 不一定 (填“一定”或“不一定”)能通过有性生殖遗传给后代,因为 若基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,可通过无性生
7、殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代;若基因突变发生在减数分裂过程中,可通过有性生殖传给后代 。 (5)基因突变 不一定 (填“一定”或“不一定”)能产生等位基因,因为 真核生物基因突变一般可产生它的等位基因,而病毒和原核细胞中不存在等位基因,其基因突变产生的是一个新基因 。,-15-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1 基因突变的实质和特点分析 1.(2018山西运城芮城中学期末)下列有关基因突变的叙述,正确的是( ) A.环境因素可诱导某基因朝某一方向突变 B.基因突变后遗传信息不一定改变,但生物的性状一定改变 C.自然界中所有等位基因产生的根本来源都是基因突变 D.基因突变产生的性状往
8、往对个体的生存是不利的,所以会阻止生物的进化,答案,解析,-16-,必备知识梳理,关键能力突破,基因突变的“一定”与“不一定” 1.基因突变一定会引起基因结构的改变,即基因中碱基排列顺序的改变。 2.基因突变不一定会引起生物性状的改变。 3.基因突变不一定都产生等位基因。 病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。,-17-,必备知识梳理,关键能力突破,考向2 基因突变类型及突变基因位置的判断基因突变与生物性状的关系 2.(2018江西新余期末)周期性共济失调是一种由编
9、码细胞膜上的钙离子通道蛋白的基因发生突变导致的遗传病,该突变基因相应的mRNA的长度不变,但合成的肽链缩短使通道蛋白结构异常而导致的遗传病。下列有关该病的叙述正确的是( ) A.翻译的肽链缩短说明编码的基因一定发生了碱基对的缺失 B.突变导致基因转录和翻译过程中碱基互补配对原则发生改变 C.该病例说明了基因能通过控制酶的合成来控制生物的性状 D.该病可能是由于碱基对的替换而导致终止密码子提前出现,答案,解析,-18-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)基因突变对蛋白质的影响(2)基因突变不一定导致生物性状改变的原因 突变可能发生在基因的非编码区。 基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种
10、氨基酸。 基因突变若为隐性突变,如AAAa,可能不会导致性状的改变。,-19-,必备知识梳理,关键能力突破,基因重组 1.概念,-20-,必备知识梳理,关键能力突破,2.类型(1)类型1交叉互换型;类型2 自由组合型 ;类型3 基因工程 。 (2)类型1减时期;类型2 减后期 ;类型3基因工程操作成功即可实现外源基因与受体细胞基因的重组。 3.结果:产生新 基因型 ,导致重组性状出现。 4.意义 (1)形成 生物多样性 的重要原因。 (2)生物变异的来源之一,有利于生物进化。,-21-,必备知识梳理,关键能力突破,5.基因重组和基因突变的比较,-22-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养
11、 1.生命观念通过对基因重组产生生物新类型的分析,建立起基因重组为生物进化提供了可供选择的材料的观点。 2.社会责任通过分析杂交育种的实例,认识科学技术与社会之间相互影响、相互制约的关系,并能运用遗传变异原理解决实际问题。,-23-,必备知识梳理,关键能力突破,(生命观念)如图a、b为某二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像,据图分析并回答下列问题。,(1)图a细胞处于减数分裂的 四分体 时期,细胞中的1、2号染色体因 交叉互换 发生了 基因重组 。 (2)图b细胞处于 减数第一次分裂后 期,该细胞名称为 初级精母细胞 ,该时期细胞可发生非同源染色体上的 非等位基因自由组合 ,即 基因重组 。,
12、-24-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1 基因重组的范围、类型及意义 1.(2018湖南师大附中摸底)下面有关基因重组的说法不正确的是( ) A.基因重组发生在减数分裂过程中,是生物变异的重要来源 B.基因重组产生原来没有的新基因,从而改变基因中的遗传信息 C.基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新的表现型 D.基因重组能产生原来没有的新性状组合,答案,解析,-25-,必备知识梳理,关键能力突破,基因重组只是“原有基因间的重新组合”,它既未改变基因的“质”(未产生“新基因”)也未改变基因的“量”,只是产生了“新基因型”,其所产生的性状应称作“重组性状”而不是“新性状”。,-26-,必备知
13、识梳理,关键能力突破,考向2 细胞分裂图中基因突变和基因重组的判断 2.右图是某二倍体动物细胞的分裂示意图,其中字母表示基因。据图判断下列正确的是( ) A.此细胞含有4个染色体组,8个DNA分子 B.此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd C.此细胞发生的一定是显性突变 D.此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组,答案,解析,-27-,必备知识梳理,关键能力突破,基因突变和基因重组的判断方法 (1)根据生物基因型判定 如果亲代基因型为AA或aa,则一条染色体的两条姐妹染色单体上分别有A、a基因的原因是基因突变。 如果亲代基因型为Aa,则一条染色体的两条姐妹染色单体上分别有A、a基因的原因是
14、基因突变或交叉互换。,-28-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)根据细胞分裂图判定,对图1、2分析:,(3)根据变异个体数量判定,4,-29-,1,2,3,1.利用X射线处理长翅果蝇,成功地使生殖细胞内的翅长基因(M)中的碱基对AT变为GC,经多次繁殖后子代中果蝇的翅长未见异常。下列分析正确的是( ) A.此次突变为隐性突变 B.突变后的基因转录产物发生了改变 C.突变后的基因控制合成的蛋白质一定发生了改变 D.突变后的基因控制合成的蛋白质一定未发生改变,答案,解析,5,-30-,1,2,2.经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花的植株,下列叙述错误的是( ) A.白花植株的
15、出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存 B.X射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异 C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变 D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传的变异,答案,解析,4,3,5,-31-,1,2,4,3,5,3.果蝇的某个基因若发生突变,会出现纯合致死效应(胚胎致死),请分析下列说法错误的是( ) A.如果是常染色体上的隐性突变,与多对野生型果蝇杂交,后代不会出现突变型个体 B.如果是常染色体上的显性突变,一对突变型果蝇杂交后代性状分离比为21 C.如果是X染色体上的隐性突变,为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雌果蝇
16、与之杂交,通过后代雌雄比来推测 D.如果是X染色体上的隐性突变,为了探究一只雌果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雄果蝇与之杂交,通过后代雌雄比来推测,答案,解析,-32-,1,2,4.枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表:注 P:脯氨酸;K:赖氨酸;R:精氨酸 下列叙述正确的是( ) A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性 B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能 C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致 D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变,答案,解析,4,5,3,-33-,1,2,5.1993年,生物学家利用太空搭载的常规水稻种子做“太空条件下植物突变类型”的课题
17、研究。当年,科学家将这些遨游太空后的种子播种后长出2 000多株禾苗,其中只有1株出现了与众不同的特性。在此后15年的种植培养过程中,这株水稻的后代发生了变异,有糯化早熟型、长粒型、高粗秆大穗型、小粒型、大粒型等十多个品种,有的植株高达1.8米左右。请回答下列问题。 (1)实验结果表明该变异最有可能是 ,属于 。 (2)通过太空搭载获得新的水稻品种,这种育种方法是 。与之相比,传统杂交育种的时间较长,其依据的原理是 。 (3)2 000多株禾苗中,只有1株出现与众不同的特性,而其后代发生变异形成了十多个品种,这说明突变具有 、 的特点。,4,5,3,-34-,1,2,答案 (1)基因突变 可遗传变异 (2)诱变育种 基因重组 (3)低频性(发生频率低) 不定向性 解析 (1)太空育种的原理是基因突变,基因突变属于可遗传变异。(2)通过太空搭载获得新的水稻品种,这种育种方法是诱变育种,与之相比,传统杂交育种的时间较长,其依据的原理是基因重组。(3)“2 000多株禾苗中,只有1株表现与众不同”,说明基因突变具有低频性。该表现与众不同的水稻在后代发生变异形成十多个品种,说明基因突变具有不定向性。,4,5,3,
