2021届高考生物一轮复习 第七单元 生物的变异、育种和进化 第一讲 基因突变和基因重组课件 新人教

第七单元生物的变异、育种和进化第一讲基因突变和基因重组课标展示素养链接1.概述碱基的替换、插入或缺失会引起基因中碱基序列的改变。2.阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果。3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致形成细胞分裂失控，甚至发生癌变。4.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异。1.生命观念——结构与功能观：基因突变、基因重组改变生物体的性状。2.科学思维——比较与分类、归纳与演绎：可遗传变异的类型及其判定。考点一基因突变1．基因突变的实例镰刀型细胞贫血症(1)图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变一般发生在a(填字母)过程中。(2)患者贫血的直接原因是多肽链上的一个谷氨酸被一个缬氨酸替换，即血红蛋白结构异常。根本原因是基因中碱基对由=====TA突变成=====AT，即发生了基因突变。(3)用光学显微镜能否观察到红细胞形状的变化？能(填“能”或“不能”)。用显微镜能否观察到碱基对的变化？不能(填“能”或“不能”)。2．概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。3．时间主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。4．诱发基因突变的因素(1)内因：DNA分子复制时偶尔发生错误。(2)诱发基因突变的外来因素(连线)。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射线及其他辐射答案：①—c②—a③—b5．特点(1)如图体现了基因突变的一个特点：不定向性。(2)紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞的DNA；亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基，都可使不同基因突变，这体现了基因突变具有随机性的特点。(3)基因突变的其他特点还有：普遍性、低频性和多害少利性。6．结果产生一个以上的等位基因。7．意义(1)新基因产生的途径。(2)生物变异的根本来源。(3)为生物的进化提供原始材料。[边角拾遗](人教版必修2P81“学科交叉”)具有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。提示：镰刀型细胞贫血症致病基因携带者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一面。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。[诊断辨析]1．基因突变通常发生在DNA→RNA的过程中。(×)提示：基因突变通常发生在DNA→DNA(即DNA复制)的过程中。2．基因突变一定产生等位基因。(×)提示：基因突变不一定产生等位基因，如就原核生物来说，不存在等位基因。3．A基因可突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因。(√)4．DNA中碱基对的增添、缺失、替换一定会引起基因突变。(×)提示：由于DNA分子中碱基对的增添、缺失、替换而引发基因结构的改变叫作基因突变。5．诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向。(×)提示：诱变因素不能决定基因突变的方向，因为基因突变是不定向的。1．基因突变对生物性状的影响类型影响范围对氨基酸序列的影响替换小可改变1个氨基酸或不改变，也可使翻译提前终止增添大插入位置前不影响，影响的是插入位置后的氨基酸序列缺失大缺失位置前不影响，影响的是缺失位置后的氨基酸序列增添或缺失3个碱基对小增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列2.基因突变未引起生物性状改变的原因(1)突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。(2)密码子简并性：基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。(3)隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中的一个A突变为a，此时性状也不改变。(4)有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变。科学思维——演绎与推理1．原核生物中某一基因的编码区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？请阐述理由。①置换单个碱基对②缺失3个碱基对③缺失4个碱基对④增加4个碱基对提示：③。因为在原核生物某一基因的编码插入一个碱基对，再在插入位点的附近又缺失4个碱基对，只能导致蛋白质中缺少一个氨基酸，而在①②④情况下，可能导致多个氨基酸发生变化。科学探究——实验设计2．尝试写出某突变体发生了显性突变还是隐性突变的设计思路。提示：(1)选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现及比例判断。(2)让突变体自交，观察子代有无性状分离判断。考法1基因突变的特点及机理的辨析1．(2019·陕西铜川模拟)下列关于基因突变的叙述中，正确的是()A．突变基因一定有基因结构上的改变B．基因突变一定由人为因素诱发C．亲代的突变基因一定能传递给子代D．子代获得突变基因一定能改变性状解析：基因突变包括诱发突变和自发突变，其中诱发突变由物理、化学或生物因素诱发，B项错误；亲代的突变基因不一定能传递给子代，如体细胞基因突变一般不传递给子代，C项错误；子代获得突变基因不一定能改变性状，如AA→Aa，D项错误。答案：A2．(2019·衡阳模拟)下图为植物根尖某细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布情况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是()A．片段Ⅰ、Ⅱ中发生碱基对的替换、增添或缺失属于基因突变B．a基因变为A基因，该细胞可能发生基因突变或基因重组C．基因在染色体上呈线性排列，基因的末端存在终止密码子D．基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有随机性解析：Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的片段，其中发生碱基对的替换、增添或缺失不属于基因突变，A项错误；根尖细胞中a基因变为A基因，该细胞可能发生基因突变，不发生基因重组，B项错误；终止密码子在mRNA上，不在基因上，C项错误；基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有随机性，D项正确。答案：D基因突变类型的“二确定”1．确定突变的形成：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。2．确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基不同，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。考法2基因突变对生物性状的影响3．(2019·漳州市高三质检)下列与基因突变相关的叙述，正确的是()A．基因突变可能导致DNA上的终止密码子提前或退后B．若某雌雄异株植物的突变基因位于雄株X染色体上，则子代雌株就会出现突变性状C．如果一个基因的中部缺失1个核苷酸对，则其所控制合成的蛋白质可能减少多个氨基酸D．基因发生突变，种群基因频率一定改变，就形成新物种解析：基因中碱基对的增添、缺失或替换，可能导致mRNA上的终止密码子提前或滞后，A项错误；若突变基因为隐性(设为a)，且突变雄株的基因型为XaY，雌株的基因型为XAXA，则子代不出现突变基因控制的性状，B项错误；基因突变的结果是产生等位基因，种群基因频率一定改变，但不一定形成新物种，D项错误。答案：C4．(2019·泉州模拟)野生型豌豆子叶黄色(Y)对突变型豌豆子叶绿色(y)为显性。Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白。两种蛋白质都能进入叶绿体，它们的部分氨基酸序列如图所示。SGRY蛋白能促使叶绿素降解，使子叶由绿色变为黄色；SGRy蛋白能减弱叶绿素降解，使子叶维持“常绿”。下列叙述正确的是()注：序列中的字母是氨基酸缩写，序列上方的数字表示该氨基酸在序列中的位置，①②③表示发生突变的位点。A．位点①②突变导致了该蛋白的功能丧失B．位点③的突变导致了该蛋白的功能减弱C．黑暗条件下突变型豌豆子叶的叶绿素含量维持不变D．Y基因突变为y基因的根本原因是碱基对发生缺失解析：①②处是碱基对的替换，SGRy和SGRY都能进入叶绿体，说明①②处的突变没影响蛋白的功能，A项错误；由③处变异引起SGRy蛋白的合成，该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”，B项正确；叶绿素的合成需要光照，C项错误；Y基因突变为y基因的根本原因是碱基对发生增添，D项错误。答案：B考法3显隐性突变的分析与判断5．女娄菜为X、Y型性别决定的雌雄异株植物，在某野生种群中发现少数几株窄叶型女娄菜(突变型)雌雄均有，雄株产量高于雌株。(1)若已证实窄叶为基因突变所致，有两种可能：一是显性突变、二是隐性突变。请设计一个简单实验方案加以判定。(要求写出杂交组合、杂交结果，得出结论)(2)若已证实为窄叶显性突变所致，则突变基因可能位于常染色体上，还可能位于X染色体上。请设计一个简单实验方案加以判定。(要求写出杂合组合、杂交结果，得出结论)解析：(1)基因突变有显性突变和隐性突变两种情况，因此最简单的方法是选用多株窄叶突变型女娄菜雌、雄相交。若杂交后出现了野生型，则为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则为隐性突变所致。(2)由于窄叶是显性突变所致，但突变基因可能位于常染色体上，也可能位于X染色体上，因此可以选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体。答案：(1)选用多株窄叶突变型女娄菜雌、雄相交，若杂交后代出现了野生型，则为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则为隐性突变所致。(2)选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体。考点二基因重组1．基因重组概念生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。2．发生时间及类型如图①②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。(1)发生时间。写出相应细胞所处的时期：[①]减数第一次分裂前期形成四分体时，[②]减数第一次分裂后期。(2)类型。[①]：同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换。[②]：非同源染色体上的非等位基因之间自由组合。3．结果产生新的基因型，导致重组性状出现。4．应用杂交育种。5．意义(1)生物变异的来源之一。(2)为生物进化提供材料。(3)形成生物多样化的重要原因之一。[诊断辨析]1．一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。(√)2．肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组。(√)3．在诱导菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生基因突变和基因重组。(√)4．杂合子自交，后代发生性状分离，根本原因是基因重组。(×)提示：根本原因是等位基因的分离。5．抗虫小麦与矮杆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦。(√)6．交叉互换和基因突变都能使染色体上原来的基因位置出现等位基因。(√)基因突变和基因重组的比较项目基因突变基因重组变异本质基因分子结构发生改变原有基因的重新组合适用范围所有生物(包括病毒)有性生殖的真核生物和基因工程的原核生物产生结果产生新基因(等位基因)产生新基因型鉴定方法不能用显微镜检测出，可通过分子杂交检测或后代性状推测不能用显微镜检测出，根据是否产生重组类型的性状来确定应用人工诱变育种杂交育种联系都使生物产生可遗传的变异；在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因；基因突变是基因重组的基础生命观念——结构与功能观1．解释人群中个体性状的多种多样的原因。(1)在减数分裂形成生殖细胞的过程中，_________，形成基因组成不同的配子。(2)四分体时期，_______形成基因组成不同的配子。(3)生殖细胞的类型非常多，由生殖细胞随机结合的受精卵的类型也就非常多。