第5章第1节基因突变和基因重组

第1节基因突变和基因重组考纲要求四年考情基因重组及其意义Ⅱ福建高考无单独考查基因突变的特征和原因Ⅱ2010福建·选择题T5一、基因突变1.实例:镰刀型细胞贫血症(1)症状:红细胞呈_______,运输氧气的能力_____,易破裂造成溶血性贫血,严重时会导致死亡。Zxxk(2)直接原因:红细胞的血红蛋白分子上一个_______发生改变,由正常的_______变成了缬氨酸。(3)根本原因:_________,即基因中的一个_______发生改变。镰刀状降低氨基酸谷氨酸基因突变碱基对2.概念由于DNA分子中发生碱基对的_________________,而引起的_________的改变Zxxk。3.时间主要发生在有丝分裂间期或_______________________。替换、增添和缺失基因结构减数第一次分裂前的间期4.诱发因素①物理因素a.亚硝酸、碱基类似物等②化学因素b.某些病毒的遗传物质③生物因素c.紫外线、X射线及其他辐射5.突变特点(1)_______:一切生物都可以发生。(2)随机性:生物个体发育的_______________。(3)_______:自然状态下,突变频率很低。(4)不定向性:一个基因可以向不同方向发生突变,产生一个以上的_________。(5)多害少利性:可能破坏_______与现有环境的协调关系。6.意义(1)_______产生的途径。(2)生物变异的_________。(3)生物进化的_________。普遍性任何时期和部位低频性等位基因生物体新基因根本来源原始材料二、基因重组1.概念在生物体进行_________的过程中,控制不同性状的基因的__________。2.类型及发生时间下图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像,两者都发生了基因重组。有性生殖重新组合(1)发生时间:写出相应细胞所处的时期:[a]___________;[b]____________________。(2)类型:[a]:同源染色体上_______________之间交叉互换;[b]:非同源染色体上的___________之间自由组合。3.意义(1)形成___________的重要原因。(2)生物变异的来源之一,有利于_________。四分体时期减数第一次分裂后期非姐妹染色单体非等位基因生物多样性生物进化1.(2010江苏T6C)观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置。()【分析】基因突变属于分子水平的变异,在显微镜下观察不到。2.(2011江苏T22B)有丝分裂和减数分裂过程中均可以发生非同源染色体之间自由组合,导致基因重组。()【分析】基因重组只发生在减数分裂过程中。××3.基因突变是由于DNA分子的增添、缺失和替换引起的结构的变异。()【分析】基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换引起的基因结构的改变。4.基因突变一定引起基因结构的改变,但不一定会引起生物性状的改变。()【分析】突变后转录出的密码子改变,由于密码子具有简并性,决定的氨基酸的种类不一定改变,如,转录出的密码子由GAU→GAC,但两种密码子都决定天冬氨酸。×√GATGACCTACTG5.病毒、大肠杆菌及动植物都可能发生基因突变。()【分析】基因突变具有普遍性,只要有基因的生物都可发生基因突变。6.一对等位基因不存在基因重组,一对同源染色体存在基因重组。()【分析】基因重组至少需要两对等位基因,一对等位基因体现了基因分离定律。一对同源染色体可以通过交叉互换进行基因重组。7.减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。()【分析】交叉互换发生在同源染色体上非姐妹染色单体之间。√√×考点一基因突变1.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。Zxxk2.基因突变与性状的关系(1)基因突变引起生物性状的改变:(2)基因突变未引起生物性状改变的原因:①突变发生在基因的非编码区域。②根据密码子的简并性,有可能翻译出相同的氨基酸。③由纯合子的显性基因突变成杂合子中的隐性基因。类型影响程度对氨基酸的影响(不考虑终止密码子)替换小只改变1个(或不改变)氨基酸增添大插入位置前不影响,影响插入位置后的序列缺失大缺失位置前不影响,影响缺失位置后的序列3.基因突变对子代的影响(1)基因突变发生在有丝分裂过程中,一般不遗传,但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。(2)如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。【思维拓展】由基因突变可联系的知识(1)联系细胞分裂:在细胞分裂间期,DNA复制时,DNA分子双链打开,脱氧核苷酸链极其不稳定,容易发生碱基对的变化。(2)联系细胞癌变:癌细胞就是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致。(3)联系生物育种:诱变育种就是利用基因突变的原理进行的。(4)联系生物进化:基因突变为生物进化提供原始材料。【典例1】下表是苋菜抗“莠去净”(一种除草剂)突变品系和敏感品系的部分DNA碱基和氨基酸所在的位置。请分析选择正确说法()抗性品系CGT丙氨酸GGT脯氨酸AAG苯丙氨酸TTA天冬酰胺敏感品系CGA丙氨酸AGT丝氨酸AAG苯丙氨酸TTA天冬酰胺氨基酸位置227228229230A.基因中碱基的改变,一定能引起蛋白质中氨基酸的改变B.其抗性的产生是由于基因上的密码子发生了改变C.其抗性产生的根本原因是DNA模板链上决定第228位氨基酸的有关碱基中的A被G代替D.突变品系不能再突变为敏感品系【解析】选C。基因中碱基的改变,不一定能引起蛋白质中氨基酸的改变,因一种氨基酸可能有多种密码子;苋菜产生抗性是由于基因上的碱基改变最终引起蛋白质结构的改变而产生的;基因突变是不定向的,突变品系也可能突变为敏感品系。【互动探究】(1)抗性品系与敏感品系根本的区别是什么?提示：DNA序列不同。控制抗性品系与敏感品系的基因是一对等位基因,其DNA中碱基的排列顺序不同。(2)苋菜产生抗性品系,如何评价其利害关系?提示：产生抗性基因可以抗除草剂,对苋菜本身是有利的,对人类来说是不利的。【变式训练】(2010·福建高考)如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变,导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A.①处插入碱基对G-CB.②处碱基对A-T替换为G-CC.③处缺失碱基对A-TD.④处碱基对G-C替换为A-T【解析】选B。据题可知赖氨酸的密码子有AAA和AAG两种,结合题中所给的赖氨酸对应的WNK4基因序列,可以确定该题中的赖氨酸的密码子是AAG,所以当②处碱基对A-T替换为G-C时,相应的密码子由AAG被替换成谷氨酸的密码子GAG。考点二基因突变与基因重组的比较项目基因突变基因重组发生时间有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂发生原因在一定外界或内部因素作用下,DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,引起基因结构的改变减数第一次分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换,或非同源染色体上非等位基因的自由组合适用范围所有生物都可以发生只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传项目基因突变基因重组应用通过诱变育种培育新品种通过杂交育种使性状重组,可培育优良品种结果产生新基因,控制新性状产生新的基因型,不产生新的基因意义是生物变异的根本来源,生物进化的原始材料生物变异的重要来源,有利于生物进化联系通过基因突变产生新基因,为基因重组提供自由组合的新基因,基因突变是基因重组的基础【高考警示】(1)交叉互换≠基因重组。如果交叉互换发生在同源染色体之间叫基因重组;如果发生在非同源染色体之间叫易位,属于染色体结构变异。(2)精卵结合并没有发生基因重组。来自父方、母方的染色体为同源染色体,每一对同源染色体上都有控制相同性状的基因。(3)基因重组在人工操作下也可以实现,如基因工程、肺炎双球菌转化中都发生了基因重组。【典例2】下图是某种高等动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体,字母代表染色体上带有的基因)。图中不可能反映的是()A.图甲细胞表明该动物发生了基因重组B.图乙细胞由于完成DNA复制解开双螺旋容易发生基因突变C.图丙细胞中1与2的片段部分交换属于基因重组D.图丙细胞表示发生自由组合【解析】选A。根据题干知,图甲、图乙、图丙分别是同一种动物的细胞分裂示意图。图甲细胞中着丝点已分开,而且有同源染色体,是有丝分裂;造成相同两条染色体上基因不同是基因突变。图乙细胞处于分裂间期;图丙细胞中同源染色体正在分开,是减数第一次分裂。基因重组通常发生在减数分裂过程中,所以甲不能进行基因重组;1与2的片段部分交换,属于同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换,属于基因重组;图丙细胞中同源染色体分离,非同源染色体自由组合。【互动探究】(1)图丙细胞中1与4发生片段交换,属于什么变异?提示：染色体结构变异。1与4属于非同源染色体。(2)若图甲与图丙都发生基因突变,遗传给后代的可能性哪个大?提示：图丙细胞遗传给后代的可能性大。图甲细胞产生的是体细胞,不遗传给后代。判断基因突变、基因重组的方法【典例】下图是某个二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图。据图判断不正确的是()A.甲细胞表明该动物发生了基因突变B.乙细胞表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生基因突变C.丙细胞表明该动物在减数第一次分裂时发生交叉互换D.甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代【解析】选D。据题干中甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图。甲图表示有丝分裂后期,染色体上基因A与a不同,是基因突变的结果;乙图表示减数第二次分裂后期,其染色体上基因A与a不同,没有同源染色体交叉互换的特征,只能是基因突变的结果;丙细胞也属于减数第二次分裂后期图,基因B与b所在的染色体颜色不一致,则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的。甲细胞分裂产生体细胞,产生的变异一般不遗传给后代。【方法归纳】关于基因突变和基因重组的判断,可以归纳为以下三种方法:(1)根据亲代基因型判定:①如果亲代基因型为BB或bb,则引起B与b不同的原因是基因突变。②如果亲代基因型为Bb,则引起B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。(2)根据细胞分裂方式判定:①如果是有丝分裂中染色体上基因不同,则为基因突变的结果。②如果是减数分裂过程中染色体上基因不同,可能是基因突变或交叉互换。(3)根据染色体图示判定:①如果是有丝分裂后期图中,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果。②如果是减数第二次分裂后期图中,两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同,则为基因突变的结果。③如果是减数第二次分裂后期图中,两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同,则为交叉互换(基因重组)的结果。【易错提醒】有丝分裂过程中发生基因突变,但不会发生基因重组;减数第一次分裂前的间期可能发生基因突变;减数第一次分裂过程会发生基因重组,而减数第二次分裂过程不会发生基因重组。1.变异是生命体的基本特征之一,下列属于细菌产生的可遗传变异的有()A.基因突变B.基因重组C.染色体变异D.以上都有可能【解析】选A。细菌属于原核生物,无染色体,故可产生的可遗传变异只有基因突变,不能产生基因重组和染色体变异。2.下列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.细胞分裂的中期不发生基因突变【解析】选C。基因突变的发生具有不定向的特点,即一个基因可以向多个方向突变。3.在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现了一株开红花的豌豆植株,推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确,应检测和比较红花植株与白花植株中()A.花色基因的碱基组成B.花色基因的DNA序列C.细胞的DNA含量D.细胞的RNA含量【解析】选B。基因突变不改变花色基因的化学组成,花色基因均含有A、T、C、G四种碱基;基因突变不会改变DNA的分子数目;细胞中的RNA含量和细胞蛋白质合成功能强弱有关,和基因突变没有相关性;等位