精品学案高三生物一轮复习基因突变和基因重组(人教版必修二)

-1-基因突变和基因重组【课题】基因突变和基因重组【课标要求】1.举例说出基因重组及其意义。2.举例说明基因突变的特征和原因必备知识梳理回扣基础要点一、基因突变的实例和概念1.实例（1）镰刀型细胞贫血症的病因图解如下：（2）考点归纳①图示中a、b、c过程分别代表、和。突变发生在（填字母）过程中。②患者贫血的直接原因是异常，根本原因是发生了，碱基对由突变成。2.概念：DNA分子中发生碱基对的、和而引起的的改变。该变化若发生在中，将遵循遗传规律传递给后代；若发生在体细胞中，一般；但有些植物的体细胞发生基因突变，可通过传递。答案：转录翻译a蛋白质基因突变替换增添缺失基因结构配子不能遗传无性繁殖二、基因突变的原因、特点、时间和意义原因内因DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起基因结构的改变外因某些诱变因素：物理因素、化学因素、和生物因素-2-特点（1）普遍性：在生物界中普遍存在（2）随机性：生物个体发育的任何时期和部位（3）低频性：突变频率很低（4）不定向性：可以产生一个以上的等位基因（5）多害少利性：一般是有害的，少数有利发生发生时间DNA复制时，如有丝分裂间期和减数第一次分裂间期意义①新基因产生的途径，②生物变异的根本来源，③生物进化的原始材料练一练基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法中，正确的是()A.无论是低等还是高等生物都可能发生突变B.生物在个体发育的特定时期才可发生突变C.突变只能定向形成新的等位基因D.突变对生物的生存往往是有利的解析：无论是低等生物还是高等生物，无论是体细胞还是生殖细胞，无论是个体发育的哪个时期，都可能发生突变；突变是不定向的，一个位点上的基因可以突变成多个等位基因；生物与环境的适应是长期自然选择的结果，当发生基因突变后，出现新的生物体性状往往与环境是不相适应的，突变对生物的生存往往是有害的，但是有的基因突变对生物的生存是有利的。答案：A三、基因重组1.概念：基因重组是指在生物体进行的有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合的。所以，进行有性生殖的生物会发生基因重组。2.类型：基因重组有自由组合和交叉互换两类。前者发生在减数第一次分裂的后期（非同源染色体的自由组合），后者发生在减数第一次分裂的四分体时期（同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换）。另外，外源基因的导入也会引起基因重组。3.意义：基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物的多样性重要原因，对生物的进化也具有重要意义。提醒①基因重组的范围——有性生殖生物。但不能说“一定”是有性生殖生物，因为还包括“外源基因导入”这种情况。②基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源；基因重组能产生新基因型，是生物变异的重要来源，两者都为进化提供原材料。构建知识网络-3-高频考点突破考点一生物的变异1.变异的概念生物的亲子代之间及同一亲代所生的各子代之间，均有或多或少的差异，这种差异就是变异。变异强调亲子代之间或子代不同个体之间的差异，而遗传强调亲子代之间的相似性。提醒2.可遗传变异与不可遗传变异的比较可遗传变异不可遗传变异遗传物质是否变化遗传物质发生改变遗传物质不发生改变遗传情况变异能在后代中再次出现变异性状仅限于当代表现应用价值是育种的原始材料，能从中选育出符合人类需要的新类型或新品种无育种价值，但在生产上可利用优良环境条件来影响性状的表现获取高产优质产品-4-联系提醒：①水、肥、阳光特别充足时，温度改变、激素处理等引起的变异一般是不可遗传变异，但射线、太空、化学诱变剂等处理引起的变异一般为可遗传变异。②病毒和细菌等原核生物的可遗传变异只有一种：基因突变。提醒实验探究探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法思路1.若染色体变异，可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。2.与原来类型在相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传变异，反之则为不可遗传变异。3.设计杂交实验，根据实验结果确定变异性状的基因型是否改变。对位训练1.玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎和矮茎之分。据此完成下列题目：（1）种皮的颜色是由细胞中的色素决定的，已知该色素不是蛋白质，那么基因控制种皮的颜色是通过控制来实现的。（2）矮茎玉米幼苗经适宜浓度的生长素类似物处理，可以长成高茎植株。为了探究该变异性状是否能稳定遗传，生物科技小组设计实验方案如下。请你写出实验预期及相关结论，并回答问题。①实验步骤：a.在这株变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分别用纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间传粉。b.雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。c.雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。②实验预期及相关结论：a.。b.。③问题：a.预期最可能的结果：。b.对上述预期结果的解释：。解析基因对性状的控制有两条途径，一个是通过控制蛋白质的合成来直接控制生物性状；另外一条途径是通过控制酶的合成，来控制代谢从而间接控制生物性状。因为色素不是蛋白质，-5-显然基因不能直接控制，只能通过酶间接控制。如果高茎变异是环境引起的变异，遗传物质没有改变则自交后代的植株都是矮茎。如果遗传物质发生了改变，则自交后代便会有高茎存在。答案（1）有关酶的合成来控制代谢，进而控制性状（2）②a.子代玉米苗有高茎植株，说明生长素类似物引起的变异能够遗传b.子代玉米苗全部是矮茎植株，说明生长素类似物引起的变异不能遗传③a.子代玉米植株全是矮茎b.适宜浓度的生长素类似物能促进细胞的伸长、生长，但不能改变细胞的遗传物质（其他正确答案也可）考点二基因突变1.基因突变的分子机制①无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。②基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构，即由A→a或a→A，而A、a的本质区别是其基因分子结构发生了改变，即基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生了改变。2.类型（1）显性突变：如a→A，该突变一旦发生即可表现出相应性状。（2）隐性突变：如A→a，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。3.基因突变对性状的影响（1）基因突变改变生物性状突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质的功能改变，从而影响生物的性状，如镰刀型细胞贫血症。（2）基因突变不改变生物性状①体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因。②若该亲代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因，并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性性状不会表现出来。③根据密码子的简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。④性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并-6-不会在性状上表现出来等。4.基因突变多害少利基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，所以一般有害；但有少数基因突变也可能使生物产生新的性状，适应改变的环境，获得新的生存空间。①基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异。②有些基因突变既无害也无益。提醒误区警示1.DNA复制只发生在①过程中，②、③过程不发生。2.基因突变容易发生在具有DNA复制功能的细胞中（具有分裂能力的细胞），已高度分化的失去分裂能力的细胞因其不发生DNA复制，故不容易发生基因突变。所以细胞发生基因突变的概率为：生殖细胞体细胞，分裂旺盛的细胞停止分裂的细胞。3.诱变育种材料只要能进行细胞分裂的材料都符合要求，如萌发的种子、小白鼠等；但不进行细胞分裂的材料不符合要求，如干种子、动物精子等。原因是诱变育种必须发生基因突变，而基因突变只能发生在细胞分裂的DNA复制过程中。4.突变频率很低，但突变的基因数或个体数不一定少。5.基因突变一定是可遗传变异，因为遗传物质改变了；但基因突变产生的新基因新性状不一定传递给后代，若发生在体细胞中，一般不会传递给子代，而发生在配子中可以。对位训练2.（2008·广东理基，47）有关基因突变的叙述，正确的是()A.不同基因突变的频率是相同的B.基因突变的方向是由环境决定的C.一个基因可以向多个方向突变D.细胞分裂的中期发生基因突变解析：基因突变是遗传物质的内在变化，具有不确定性和多方向性，一般发生在DNA复制时。答案：C3.关于基因突变的说法中，不正确的是()①基因突变是广泛存在的，并且对生物自身大多是有害的②基因突变一定能够改变生物的表现型③人工诱变所引起的基因突变或染色体的变异都是有利的④由环境引起的变异是不能够遗传的⑤基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变就是基因突变⑥紫外线照射使人患皮肤癌和人由于晒太阳而使皮肤变黑都属于可遗传变异A.①②③④B.①②⑤⑥C.②③④⑥D.②③④⑤答案：C-7-考点三基因重组的理解重组类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因的重组人为导致基因重组（DNA重组）发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期体外与运载体重组，导入细胞内与细胞内基因重组发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重组目的基因经过运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组图像示意识图析图由图获得的信息：（1）图中无同源染色体、着丝点断裂、均等分裂，应为次级精母细胞或第一极体，不可能为次级卵母细胞。（2）造成B、b不同的原因有基因突变（间期）或交叉互换（前期）。①若为体细胞有丝分裂（如根尖分生区细胞、受精卵等）则只能是基因突变造成的；②若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变；③若题目中有××分裂××时期提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。对位训练4.下列有关基因重组的说法，不正确的是()A.基因重组是生物变异的根本来源B.基因重组能够产生多种基因型C.基因重组发生在有性生殖的过程中D.非同源染色体上的非等位基因可以发生重组答案：A5.右图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是()A.发生了基因突变B.发生了染色单体互换C.该细胞为次级卵母细胞-8-D.该细胞为次级精母细胞解析：题中所给图因无同源染色体，为减数第二次分裂的后期图，又因为细胞质均等分裂，故此细胞为次级精母细胞或第一极体。姐妹染色单体形成的两条染色体上的基因若不相同，只有两条途径，一是基因突变，二是染色体的交叉互换。答案：C解题思路探究思维误区警示易错分析1.对基因突变中碱基对的增添、缺失和替换与氨基酸、蛋白质和性状的关系模糊不清碱基对影响范围对氨基酸的影响减少对蛋白质结构影响的变化替换小只改变1个氨基酸或不改变增添大插入位置前不影响，影响插入后的序列若开始增添1个碱基对，可再增添2个、5个即3n+2或减少1个、4个即3n+1(n≥0，且为整数)缺失大缺失位置前不影响，影响缺失后的序列若开始缺失1个碱基对，可再减少2个、5个即3n+2或增添1个、4个即3n+1(n≥0，且为整数)提醒增添或缺失的的位置不同，影响结果也不一样：最前端——氨基酸序列全部改变或不能表达（形成终止密码子）；在中间某个位置会造成肽链提前中断（形成终止密码子）或插入点后氨基酸序列改变；在该序列最后则不影响表达或使肽链延长。2.对人工诱变的特点产生误解（1）人工诱变与自然突变相比较，提高了突变频率，但仍具低频性特点——即未突变的比突变的多。（2）人工诱变仍然具有不定向性，并不是诱变的性状一定有利。（3）人工诱变仍然具有多害少利性，即突变个体增多的同时，有利有害的都增多但仍然是有害的多。纠正训练1.原核生物中某一基因编码氨基酸的区域起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小()A.置换单个碱基对B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对D.缺失4个碱基对-9-解析基因中三个相邻的碱基对决定mRNA中三个相邻的碱基，mRNA中三个相邻的碱基决定一个氨基酸。若基因中碱基对增加了一个，必然会引起其编码的蛋白质分子中氨基酸序列的改变，但如果在插入位点的附近再缺失4个碱基对，那么只会影响其编码