江苏省灌南高级中学高三生物基因突变和基因重组导学案

1江苏省灌南高级中学高三生物基因突变和基因重组导学案一、学习目标1.基因突变的特征和原因(B)；2.基因重组及其意义(B)。二、学习重难点：1.基因突变的原因、特点、意义；2.基因重组在杂交育种上的应用。三、学习过程阅读教材P77—P79尝试完成“梳理提升”部分【梳理提升】一）、基因突变1．实例：镰刀型细胞贫血症【判一判】能否用显微镜检测出21三体综合征和镰刀型细胞贫血症？请说明原因。2．概念：DNA分子中发生碱基对的______、增添或____________，而引起的________的改变。3．原因外因①因素：如紫外线、X射线及其他辐射②化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等③因素：如某些病毒内因：时发生差错，DNA碱基组成发生改变4．发生时间：______时。5．特点：(1)普遍性：在生物界中普遍存在。(2)随机性和________：发生于个体发育的________，且可能产生一个以上的等位基因。(3)________：自然状态下，突变频率很低。(4)____________：一般是有害的，少数有利。6．意义：基因突变是________产生的途径，是________的根本来源，是________的原始材料。例1、下面关于基因突变的叙述中，正确的是()A．亲代的突变基因一定能传递给子代B．子代获得突变基因一定能改变性状C．突变基因一定由物理、化学或生物因素诱发D．突变基因一定有基因结构上的改变【想一想】生物发生了基因突变，不一定能导致生物性状的改变。2请说明原因。二、基因重组1．概念：在生物体进行________过程中，控制不同性状的基因________。2．类型：(1)自由组合型：减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的____________也自由组合。(2)交叉互换型：减数分裂四分体时期，基因随着________________的交叉互换而发生重组。3．意义：(1)形成__________________的重要原因之一。(2)是________的来源之一，对____________也具有重要意义。例2、以下有关基因重组的叙述，错误的是()A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组B．非姐妹染色单体的交换可引起基因重组C．纯合体自交因基因重组导致子代性状分离D．同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关【想一想】“一母生九子，九子各不同”，兄弟姐妹间变异的主要原因是什么？三、基因突变和基因重组的区别和联系项目基因突变基因重组区别本质原因时期条件意义应用通过诱变育种培养新品种通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种发生的可能性可能性很小，突变频率低非常普遍，产生的变异类型多适用范围联系四、课堂检测1．如果细菌控制产生某种“毒蛋白”的基因发生了突变，突变造成的结果使其决定的蛋白质的部分氨基酸变化如下：基因突变前：甘氨酸谷氨酸丙氨酸苯丙氨酸谷氨酸基因突变后：甘氨酸谷氨酸天冬氨酸亮氨酸赖氨酸根据上述氨基酸序列确定突变基因DNA分子的改变是()3A．突变基因为一个碱基腺嘌呤替换为鸟嘌呤B．突变基因为一个碱基胞嘧啶替换为胸腺嘧啶C．突变基因为一个碱基鸟嘌呤替换为腺嘌呤D．突变基因为一个碱基的增减2．某婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子中有一个氨基酸发生了改变，导致乳糖酶失活，其根本原因是()A．缺乏吸收某种氨基酸的能力B．不能摄取足够的乳糖酶C．乳糖酶基因至少有一个碱基对改变了D．乳糖酶基因有一个碱基对缺失了3．如图为高等动物的细胞分裂示意图。图中可能反映的是(多选)()A．可能发生了基因突变B．发生了非姐妹染色单体间的片段互换C．该细胞为次级卵母细胞D．该细胞可能为次级精母细胞4．(原创题)如图为某种遗传病调查的一个家庭成员的情况，为了进一步确认5号个体致病基因的来源，对其父母进行了DNA分子检测，发现1、2号个体都不携带此致病基因。那么，5号致病基因的来源及其基因型(用B、b表示)最可能是()A．基因突变，BbB．基因重组，BBC．染色体变异，bbD．基因突变或基因重组，Bb或bb5．下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG。据图分析正确的是()A．转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基是CAUB．②过程以α链作模板，以脱氧核苷酸为原料，由ATP供能，在有关酶的催化下完成的C．控制血红蛋白的基因中任意一个碱基发生替换都会引起镰刀型细胞贫血症D．人发生此贫血症的根本原因在于血红蛋白中的谷氨酸被缬氨酸取代6．下列变异的原理一般认为属于基因重组的是()A．将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗B．血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病C．一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子D．高产青霉素的菌株、太空椒等的培育4学案27基因突变和基因重组课前准备区一、1.GAAGUA判一判能。染色体数目或结构的变化在显微镜下是可以观察到的，而基因突变无法在显微镜下观察，但是由于基因突变导致红细胞形态改变，因而可以通过观察红细胞形态是否发生变化，进而判断是否发生了镰刀型细胞贫血症。2．替换缺失基因结构3.物理生物DNA分子复制4．DNA复制5.(2)不定向性各个时期(3)低频性(4)多害少利性6.新基因生物变异生物进化二、1.有性生殖重新组合2.(1)非等位基因(2)非姐妹染色单体3.(1)生物多样性(2)生物变异生物的进化想一想兄弟姐妹间变异的主要原因是基因重组。课堂活动区探究点一1．增添替换缺失基因结构2.物理化学生物遗传信息等位探究示例1B[基因突变未导致氨基酸数目发生变化，说明发生的是碱基对替换。赖氨酸变为谷氨酸，赖氨酸的密码子为AAA、AAG，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，可见是密码子第一个碱基A变为G，基因中是②处的A—T变为G—C。]变式训练1D[基因突变若发生在体细胞中则一般不传递给子代。由于不同密码子可能决定相同氨基酸，所以子代获得突变基因不一定能改变性状。基因突变可以自发产生，也可以诱发产生。基因突变是由于DNA分子中碱基对发生替换、增添或缺失，所以一定有基因结构上的改变。]探究点二1．密码子相同隐性遗传效应有丝无性嫁接减数有性2.协调少数探究示例2A[基因突变可发生于所有生物、个体发育的所有时期、所有细胞，并且突变具有不定向性，大多是有害变异。]思路导引①基因突变具有普通性，“普遍性”的范围是？②基因突变具有随机性，怎样理解“随机性”？③除了上述特点，基因突变还有哪些特点？变式训练2B[这种变异既可能是显性突变，也可能是隐性突变，A项错误；若是显性突变，则该个体是杂合子；若是隐性突变，则该个体是隐性纯合子，这两种情况下自交后代中均会产生这种变异性状的纯合个体，B项正确；观察细胞有丝分裂过程中染色体形态是用光学显微镜，在光学显微镜下不可能观察到基因突变发生的位置，C项错误；假设突变是显性突变，则该杂合子的花粉离体培养后将形成显性单倍体和隐性单倍体两种单倍体，需经加倍和筛选后才能得到稳定遗传的高产品系，D项错误。]5思路导引仔细阅读题目，完成下列思考推理：①该种基因突变一旦发生即表现出遗传性状说明是哪种基因突变？②该植株的基因型怎样？③基因突变在光学显微镜下能看得到吗？④单倍体育种的过程怎样？探究点三非等位基因非等位基因四分体后期交叉互换非同源染色体自由组合非等位基因运载体重组S型R型探究示例3B[真核生物的基因重组有两种类型，一种是位于非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合，另一种是发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，这两种基因重组都发生在减数分裂过程中。同源染色体的姐妹单体上的基因相同，局部交换不属于基因重组。]变式训练3C[基因重组是指非等位基因间的重新组合，能产生大量的变异类型，但只产生新的基因型，不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数第一次分裂，同源染色体彼此分离时，非同源染色体之间的自由组合和四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。]构建知识网络交叉互换前基因结构普遍性随机性不定向性课后练习区1．D[基因突变前与基因突变后的氨基酸序列从第三个开始，其后的氨基酸序列都发生变化。若发生一个碱基的替换，最多只可能使一个氨基酸改变，不可能使后面的多个氨基酸序列都发生变化。]知识延伸基因突变时碱基对改变对氨基酸序列的影响碱基对影响范围对氨基酸的影响减小对蛋白质结构影响的措施改变小只改变1个氨基酸或不改变——增添大插入位置前的不影响，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)缺失大缺失位置前的不影响，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)2.C[乳糖酶的本质是蛋白质，由乳糖酶基因控制合成，故导致乳糖酶失活的根本原因是乳糖酶基因发生突变，排除A、B两选项。又因乳糖酶分子中只是一个氨基酸发生了改变，其他氨基酸的数目和顺序都未变，故不可能是乳糖酶基因有一个碱基对缺失，因为若缺失一个碱基对，则从此部分往后的氨基酸都会发生改变，排除D选项。]3．ABD[题中所给图因无同源染色体，为减数分裂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，只有两种可能，一是基因突变，二是染色体片断的互换。]解题指导由题图获得的信息：(1)图中无同源染色体、着丝粒断裂、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6则考虑基因突变。4．A[因图示中1、2号个体不携带此致病基因，所以5号个体的致病基因只能是基因突变形成的；假如为隐性突变，需两个基因同时突变，且受精后才能发育成5，这种可能性极小，故应为显性突变的可能性最大。]5．A[根据碱基互补配对原则，mRNA中对应的碱基是GUA，则tRNA中相应碱基是CAU；②过程为转录，原料是核糖核苷酸；血红蛋白基因的碱基对的替换可能会导致某些性状的改变，如镰刀型细胞贫血症，因为碱基改变导致蛋白质中的氨基酸发生了变化；而有时碱基对的替换则不会导致性状的变化，因为密码子存在着简并性。]6．C[A项属于染色体变异，B项属于基因突变，D项属于基因突变。C项是非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重组。]拓展提升辨析基因突变与基因重组通过基因突变会产生新的基因和基因型。基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因，要增加基因重组的内涵只有通过基因突变，所以基因突变是生物变异的根本来源。但是由于基因突变的多害性和低频性，所以生物变异的主要来源是基因重组，而非基因突变。7．B[广义的基因重组除了减数分裂过程中的交叉互换与非同源染色体上的非等位基因自由组合外，还包括不同生物之间的基因的重新组合。]8．AD[生物体内的基因重组发生在减数第一次分裂过程中，包括同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换和非同源染色体自由组合。基因重组不能产生新的基因，能产生新的基因型，基因突变是生物变异的根本来源。]9．C[A、B、D均发生基因重组，C为基因突变。]10．(1)显性(2)基因突变频率不定向性(3)结构和数目(4)自交花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体(5)该水稻植株体细胞基因型相同解析(1)该题主要涉及自交后代表现型的类型判断，如果后代只有一种表现型，则为隐性突变，否则为显性突变。(2)用EMS溶液浸泡种子，属于人工诱变育种，可以提高种子的基因突变频率；当有多种类型出现时，说明EMS诱导出了多种性状，说明基因突变的不定向性。(3)由题意可知EMS主要与碱基发生改变有关，而与染色体变异所涉及的结构与数目无关。