2019-2020学年新教材高中生物 第5章 基因突变及其他变异 第1节 基因突变和基因重组课件 新

第1节基因突变和基因重组学有目标——新课程标准必明1.概述基因突变的原因、特点及意义。2.描述细胞癌变的原因及癌细胞的特点。3.概述基因重组的类型及意义。记在平时——核心语句必背1.DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。2.细胞癌变的原因是原癌基因或抑癌基因突变。3.基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供原材料。4.基因重组是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。[理清主干知识]一、基因突变1．概念：DNA分子中发生碱基的、或，而引起的的改变。2．实例(1)镰状细胞贫血①症状：患者红细胞由中央微凹的圆饼状，变为弯曲的，容易破裂，使人患贫血。替换增添缺失基因碱基序列镰刀状溶血性②病因(2)细胞癌变①癌变的原因：原癌基因或突变。②癌细胞的特征：能够；发生显著变化；细胞膜上的等物质减少，使细胞间的黏着性，容易在体内。抑癌基因无限增殖形态结构糖蛋白降低分散和转移3．原因外因物理因素：如、X射线等化学因素：如、碱基类似物等生物因素：某些等内因：偶尔发生错误等4．特点：在生物界中普遍存在：可以发生在生物个体发育的任何时期和部位不定向性：可产生一个以上的等位基因：在自然状态下，突变频率很低5．意义(1)产生的途径。(2)生物变异的。(3)生物进化的。紫外线亚硝酸盐病毒DNA复制普遍性随机性低频性新基因根本来源原材料二、基因重组1．概念：生物体进行的过程中，控制不同性状的基因的。2．类型有性生殖重新组合类型发生的时期发生的范围自由组合型减数第一次分裂________________上的非等位基因交叉互换型减数第一次分裂_______时期同源染色体上的等位基因随______________的互换而交换3.意义：基因重组是的来源之一，对具有重要意义。后期非同源染色体四分体非姐妹染色单体生物变异生物进化[诊断自学效果]1．判断下列叙述的正误(1)基因突变一定引起基因碱基序列的改变，但不一定引起生物性状的改变。()(2)基因突变是由于DNA片段的增添、缺失或替换引起的基因碱基序列的改变。()(3)基因突变通常发生在DNA→RNA的过程中。()×√×(4)若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变。()(5)基因重组能产生新基因和新性状。()(6)减数分裂四分体时期，姐妹染色单体交换部分片段可导致基因重组。()(7)通过基因重组，能使亲代产生多样化的基因组合的子代。()(8)各种生物都可以发生基因重组。()×√×××2．(2019·广州期末)控制玉米籽粒的黄色基因可以突变成紫色基因，也可以突变成白色基因，这说明基因突变具有()A．随机性B．低频性C．普遍性D．不定向性解析：控制玉米籽粒的黄色基因可以突变成紫色基因，也可以突变成白色基因，即基因可以朝不同的方向突变，因此该实例体现基因突变具有不定向性。答案：D3．(2019·重庆期末)原癌基因的作用是()A．调节细胞周期B．阻止细胞不正常分裂C．使细胞癌变D．促进细胞无限增殖解析：原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂进程，抑癌基因主要负责阻止细胞不正常的增殖。答案：A4．以下各项属于基因重组的是()A．基因型为Aa的个体自交，后代发生性状分离B．雌、雄配子随机结合，产生不同类型的子代个体C．YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型D．同卵双生姐妹间性状出现差异解析：基因重组的来源有减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上非等位基因的自由组合、四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换和基因工程中的DNA重组，YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型是基因自由组合的结果，属于基因重组。答案：C新知探究一基因突变[在探究中学通]如图表示果蝇某正常基因片段控制合成多肽的过程。a～d表示4种基因突变。a丢失=====TA，b由=====TA变为=====CG，c由=====TA变为=====GC，d由=====GC变为=====AT。假设4种突变都单独发生，请回答：注：可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码(UAG)。(1)a～d4种基因突变分别属于哪种基因突变类型？除此之外，基因突变还有哪种类型？提示：a属于基因突变中的缺失，b、c、d属于替换，基因突变还有增添。(2)图中基因的不同位点都可能发生基因突变，这体现了基因突变的什么特点？除此之外，基因突变还有哪些特点？提示：体现了基因突变的随机性，基因突变还有普遍性、不定向性和低频性等。(3)a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？在a突变点附近再丢失几个碱基对对性状的影响最小？提示：天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸；2个。(4)b突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？由此推断，基因突变一定会导致生物性状的改变吗？这有什么意义？提示：天冬氨酸—亮氨酸—色氨酸—酪氨酸；不一定；有利于维持生物遗传性状的相对稳定。(5)上述基因突变通常发生在细胞周期的哪个时期？提示：分裂间期。[在深化中提能]1．基因突变的概念(1)图解(2)实质：基因中碱基排列顺序的改变，即基因结构的改变。2．基因突变的不定向性分析图中基因A可以突变成a1、a2、a3，它们之间也可以相互突变，并互称为等位基因。3．基因突变对肽链的影响4．基因突变不一定遗传给后代的原因(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：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中其中一个A→a，此时性状也不改变。5．细胞癌变的机理6．原癌基因与抑癌基因的关系(1)原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；而抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。(2)抑癌基因与原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。(3)癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变，导致细胞异常分裂，机体对这种异常分裂又无法阻止而造成的。[典例1](2019·厦门期末)每年的2月4日是“世界抗癌日”，2019年世界抗癌日的主题是“关爱患者，共同抗癌”。下列叙述正确的是()A．长期接触癌症患者的人细胞癌变的概率会明显提高B．环境中致癌因子会使正常基因突变成原癌基因和抑癌基因C．癌症的发生并不是单一基因突变的结果，而是有累积效应D．癌细胞的细胞膜上的糖蛋白增加，导致癌细胞易发生转移[解析]细胞癌变的内因是原癌基因和抑癌基因的突变，与是否长期接触癌症患者无关，A错误；正常细胞中存在原癌基因和抑癌基因，环境中致癌因子会使原癌基因和抑癌基因突变，使细胞变为癌细胞，B错误；癌症的发生并不是单一基因突变的结果，而是有累积效应，C正确；癌细胞表面发生改变，细胞膜上的糖蛋白减少，导致细胞彼此间的黏着性减小，易于扩散转移，D错误。[答案]C[典例2](2019·海南高考)下列有关基因突变的叙述，正确的是()A．高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中B．基因突变必然引起个体表现型发生改变C．环境中的某些物理因素可引起基因突变D．根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的[解析]高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中，A错误。由于密码子的简并性，基因突变不一定引起个体表现型发生改变；显性纯合子中只有一个基因发生隐性突变，表现型也不发生改变，B错误。环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变，C正确。根细胞不是生殖细胞，其基因突变只能通过无性生殖传递，D错误。[答案]C易误提醒与基因突变相关的5个“不一定”(1)DNA中碱基的增添、缺失、替换不一定导致基因突变。基因是有遗传效应的DNA片段，若DNA中碱基对的增添、缺失、替换发生在非基因片段，则不会引起基因突变。(2)基因突变不一定都是DNA中碱基对的增添、缺失、替换。有些病毒(如SARS病毒、烟草花叶病毒)的遗传物质是RNA，则其基因突变是RNA中碱基的增添、缺失或替换。(3)基因突变不一定需要外界因素的诱导。基因突变可自发产生，如DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。(4)基因突变不一定只发生在分裂间期。分裂间期DNA解旋成为两条结构不稳定的单链，此时容易发生基因突变，但是外部因素对DNA的损伤不是仅发生在间期，而是在各个时期都有，故在分裂期等过程也可发生基因突变。(5)基因突变不一定都能遗传给后代。基因突变属于可遗传的变异，但不一定都能遗传给后代，如发生在体细胞有丝分裂过程中的基因突变，一般不遗传，但有些植物可通过无性生殖传递给后代。[在应用中落实]1．下列关于基因突变的说法，错误的是()A．人工诱变可以控制基因突变的方向B．基因突变是生物变异的根本来源C．基因突变可产生新基因D．基因突变不一定会引起生物性状的改变解析：基因突变具有低频性和不定向性，人工诱变能提高变异的频率，但不能控制基因突变的方向，A错误；基因突变可产生新基因和新性状，是生物变异的根本来源，B正确；基因突变是分子结构发生改变，所以可产生新基因，C正确；由于密码子具有简并性，或突变发生在非编码区，或发生了隐性突变，所以基因突变不一定会引起性状的改变，D正确。答案：A2．下列关于细胞癌变的叙述，错误的是()A．癌变后细胞膜上的糖蛋白减少B．癌变后细胞的形态和结构有明显改变C．癌症的发生与致癌因子有关D．原癌基因可抑制细胞的异常增殖解析：细胞癌变后，细胞表面发生变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，A正确；细胞癌变后，细胞的形态和结构发生显著改变，B正确；致癌因子能诱发癌变，癌症的发生与致癌因子有关，C正确；原癌基因负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的过程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，D错误。答案：D新知探究二基因重组[在探究中学通]1．如图为某雄性动物精原细胞分裂的图像，均发生了基因重组，请分析：(1)写出相应细胞所处的时期：图a为时期，图b为。(2)图a表示同源染色体上之间交叉互换，图b表示非同源染色体上的之间自由组合。四分体减数分裂Ⅰ后期非姐妹染色单体非等位基因2．如图为猫由于基因重组产生的毛色变异，请结合减数分裂、自由组合等知识回答下列问题：(1)谚语“一母生九子，连母十个样”，说明生物亲子代之间存在，通过基因重组能产生新。性状差异表型(2)判断下列现象是否属于基因重组，并说明理由。①杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆。提示：不属于，因为杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果，基因重组指的是控制不同性状的基因重新组合。②杂合黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆。提示：属于，因为杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是位于两对非同源染色体上，控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。[在深化中提能]1．基因重组图解分析2．基因突变和基因重组的比较项目基因突变基因重组发生时间细胞分裂前的间期减数第一次分裂前期和后期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，或非同源染色体上的非等位基因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的细胞核遗传种类①自然突变②人工诱变①基因自由组合②染色体交叉互换项目基因突变基因重组结果产生新基因，出现新性状原有基因的重新组合，产生新的基因型和表现型意义是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原材料生物变异的来源之一，有利于生物进化联系通过基因突变产生新基因，基因突变为基因重组提供可自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础[典例3]如图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，根据图像判定每个细胞发生的变异类型，正确的是()A．①基因突变②基因突变③基因突变B．①基因突变或基因重组②基因突变③基因重组C．①基因突变②基因突变③基因突变或基因重组D．①基因突变或基因重组②基因突变或基因重组③基因重组[解析]图中①②分别属于有丝分裂的中期和后期；A与a所在的