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2012高三生物一轮复习同步辅导课件(大纲版):5-2-9第9课时 基因突变和基因重组ppt

时间:2013-11-24


考纲要求 1.变异的概念及分类A 2.基因突变的概念、种类 、原理及特点、意义B 3.人工诱变在育种上的应 用C 4.基因重组的概念、发生 时期和意义B

名师解读

本节知识在高考时最常 见的考查形式是选择题,落 脚点有基因突变的概念、原 理及诱变育种等。近年来, 随基因工程不断发展并成为 高考热点,考查基因重组新 来源内容的题目应引起我们 的重视。

①DNA ②碱基对 ③缺失 ④改变 ⑤基因结构 ⑥ 等位 ⑦遗传物质复制 ⑧普遍 ⑨自然 ⑩诱发突变 ?随机 ?任何 ?生殖 ?发生于生殖细胞中的突变 可通过受精作用直接传递给后代,发生于体细胞中的突变 一般是不能传递给后代的 ?很低 ?有害的 ?不定 21 向 ?化学 ?物理 ?X 射线、紫外线、激光 ○基因 突变 22 突变率 23 人类需要的变异类型 24 抗病力强 ○ ○ ○ 25产量高 26品质好 27有性生殖 ○ ○ ○

28 30 ○控制不同性状的 29重新组合 ○非同源染色体上 ○ 33 非等位基因 31减数第一次分裂后 32同源染色体 ○非 ○ ○ 36 同源 34 非等位 35 减数分裂四分体 ○ 同源染色体上 ○ ○ 37等位 38非姐妹染色单体 39染色单体 40运载体 41 ○ ○ ○ ○ ○ 42 43 定向改变生物性状 ○极其丰富的来源 ○重要原因 44 ○ 生物进化

考点1

基因突变的几个问题

1.基因突变的概念图解

基因突变是一个基因内部发生碱基对的种类和数目的

变化,即改变基因的表现形式:A→a或a→A。一条染色体
上基因的数量并未改变。

2.基因突变的原因、结果、特点

3.基因突变对性状的影响

(1)多数基因突变并不引起生物性状的改变。
①不具遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状 变异。在DNA分子中,有的片段是不带有遗传信息的片段, 则该处突变不会有遗传效应,更不会引起性状的改变。 ②由于多种密码子决定同一种氨基酸,因此某些基因

突变也不引起生物性状的改变。例如:UUU和UUC都是苯
丙氨酸的密码子,当U和G相互置换时,不会改变密码子的 功能,因为决定的氨基酸还是苯丙氨酸。

③某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置 的种类,但并不影响该蛋白质的功能。例如:由于基因突

变使不同生物中的细胞色素C中的氨基酸发生改变,其中酵
母菌的细胞色素C肽链的第17位上是亮氨酸,而小麦是异亮 氨酸,尽管有这样的差异,但它们的细胞色素C的功能都是 相同的。 ④隐性基因的突变在杂合状态下也不会引起性状的改

变。例如在豌豆中,高茎基因D对矮茎基因d是显性;若在
基因型为DD的受精卵中,有一个D突变为d,则该受精卵的 基因型为Dd,这样虽然该突变导致了基因改变,但矮茎基 因在杂合状态下,其控制的矮茎性状不能得到表达。

(2)少数基因突变可引起生物性状的改变,例如,人类

的镰刀型细胞贫血症。

(1)基因突变是基因内部部分碱基的改变,是分子水平 上的变化,不涉及染色体上基因位置与数量的改变。

(2)生物体细胞和生殖细胞中都可以发生基因突变,发
生在体细胞中的基因突变一般不能遗传给后代;而发生在 生殖细胞中的基因突变则可以经过受精作用传给后代。

走进高考1

(2010·江苏高考)育种专家在稻田中发现

一株十分罕见的“一秆双穗”植株,经鉴定该变异性状是
由基因突变引起的。下列叙述正确的是( )

A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的 B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体 C.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
D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传 的高产品系

【解析】

该突变性状最可能是显性性状,该突变植

株自交可获得这种变异性状的纯合子,基因突变发生的位
置并不能通过显微镜观察染色体而判断出来,将该株水稻 的花粉离体培养后还需要用秋水仙素处理才能获得稳定遗 传的纯合子。 【答案】 B

考点2

对基因重组的时间、类型、结果和意义的理解

1.基因重组发生的时期

有性生殖的减数第一次分裂过程中。
2.基因重组的类型 (1)减Ⅰ后期,非等位基因随着非同源染色体的自由组 合而自由组合。 (2)四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体交叉互

换。

3.基因重组的结果

产生了新的基因型,大大丰富了变异的来源。

基因重组这一概念的内涵和外延的理解可以参照以下 图解。

理解这一概念应注意:①狭义的基因重组就是图中自

然条件下的基因重组,只适用于进行有性生殖的生物,且
发生在配子形成过程中;广义的基因重组包括基因重组技 术,将任意两个个体的基因组合到一个细胞或一个DNA上, 超越了物种的界限。②要区分四分体上的非姐妹染色单体 的交叉互换与两条非同源染色体上某片段的互换:前者是

基因重组,后者是染色体结构变异,它们属于两种类型的
变异;

前者发生在同源染色体之间,后者发生在非同源染色

体之间。③基因重组是杂交育种和基因工程育种的原理,
虽然杂交育种的操作程序、优点等与基因工程育种截然不 同,但是两种育种方式都是将控制不同性状的基因集中到 一个个体中且成功表达;杂交育种无法逾越物种的鸿沟, 但基因工程育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍。只有从

以上几个方面才能掌握基因重组这个概念。

走进高考2 (2009·福建理综)细胞的有丝分裂与减数 分裂都可能产生可遗传的变异,其中仅发生在减数分裂过 程中的变异是( ) A.染色体不分离或不能移向两极,导致染色体数目 变异 B.非同源染色体自由组合,导致基因重组 C.染色体复制时受诱变因素影响,导致基因突变 D.非同源染色体某片段移接,导致染色体结构变异 【解析】 本题考查考生对可遗传变异来源的理解以 及该知识点与有丝分裂和减数分裂的关系,同时还考查了 有丝分裂和减数分裂的比较。可遗传的变异有三个来源: 基因重组、基因突变和染色体变异,其中基因重组通常只 发生在减数分裂过程中,而基因突变和染色体变异在有丝 分裂和减数分裂中均可发生。 【答案】 B

类型一基因突变例1

(09·海南)已知a、b、c、d是某

细菌DNA片段上的4个基因,下图中W表示野生型,①、②、
③分别表示三种缺失不同基因的突变体,虚线表示所缺失 的基因。若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性, 发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性,则编码该酶的 基因是( )

A.基因a

B.基因b

C.基因c
【解析】

D.基因d
通过对图解的比较分析可知,野生型含有

基因a、b、c、d,突变体①含有基因a、b、c,突变体②含 有基因a,突变体③含有基因c、d。故野生型和突变体①含 有而②③不含有基因b,基因b编码“某种酶”,仅在野生

型和突变体①中该酶有活性。
【答案】 B

【拓展链接】

基因突变的类型

(1)按DNA的分子结构变化分:增添、缺失、替换。
(2)按突变基因在生物体内的位置分:体细胞突变、性 细胞突变。 (3)按突变后对生物性状的影响分:有利突变、中性突 变和有害突变。

(4)按突变原因分:自然突变和人工诱变

类型二基因重组

例2
误的是(

(2011·揭阳模拟)以下有关基因重组的叙述,错
)

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.纯合体自交由于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

【解析】

自然状况下,通常基因重组有两种情况:

①非同源染色体的自由组合可能导致非同源染色体上存在

的非等位基因重组;②同源染色体中非姐妹染色单体的交
叉互换可实现染色单体上的基因重组。纯合体自交产生的 子代不会发生性状分离。由于父母在减数分裂产生配子时 的基因重组,会使同胞兄妹间产生遗传差异。 【答案】 C

【探寻规律】

①基因重组发生在减数第一次分裂,

即初级精(卵)母细胞形成次级精(卵)母细胞过程中。②基因 突变、基因重组、染色体变异共有的特点是都能产生新的 基因型。

27.生物变异类型确认的实验探究

1.实验原理 :生物的变异分为可遗传的变异和不遗
传的变异;可遗传的变异又分为基因突变、基因重组和染 色体变异;基因突变又分为显性突变和隐性突变。它们都 可以通过一定的实验进行鉴别。 2.不同变异类型的确认

(1)基因突变引起的变异与仅由环境条件改变引起(不遗
传)的变异的鉴别

环境条件改变导致了基因突变引起的变异,其变异个 体相互交配或自交产生的后代,即使生活在适宜的环境中,

也会(全部或部分)表现出变异性状;仅由环境条件改变引起
的变异,其变异个体相互交配或自交产生的后代,如果使 其生活在适宜的环境中,就会表现出正常的性状。 (2)染色体变异与基因突变的判别 基因突变是分子水平的变异,在光学显微镜下是观察

不到的,而染色体变异是细胞水平的变异,在光学显微镜
下一般可以观察到。因此制作正常亲本与待测变异亲本的 有丝分裂临时装片,找到中期图进行染色体结构与数目的 比较,可以区分染色体变异与基因突变。

(3)显性突变与隐性突变的判定

受到物理、化学因素的影响,AA个体如果突变成Aa
个体,则在当代不会表现出来,只有Aa个体自交后代才会 有aa变异个体出现,因此这种变异个体一旦出现即是纯合 体。相反,如果aa个体突变成Aa个体,则当代就会表现出 性状。因此我们可以选择突变个体与未突变的个体杂交,

通过观察后代变异性状是否出现以及出现的比例来判断基
因突变的类型。对于植物还可以利用突变体自交观察后代 有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定。

命题设计



(2011·杭州质检)果蝇是非常好的遗传实验材料,

请结合相关知识分析回答:

(1)图A和图B表示果蝇甲和果蝇乙某染色体上的部分 基因(注:果蝇甲和果蝇乙是亲子代关系)。与图A相比, 图B发生了________的变异。 (2)遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起 丢失的现象叫缺失,若一对同源染色体中两条染色体在相 同区段同时缺失叫缺失纯合子,若仅一条染色体发生缺失 而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但 能存活,缺失纯合子(雄性个体X染色体片段缺失也视为缺 失纯合子)常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇XAY与一白 眼雌果蝇XaXa 杂交,子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用

两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的, 还是由于基因突变引起的?

①方法一:___________________________。

②方法二:_________________

【解析】 【答案】

图B中基因的种类与图A中的相同,但基因

的排列顺序发生了改变,属于染色体结构变异中的倒位。
(1)染色体结构 (2)①取该果蝇有分裂能力 的细胞制成装片,显微镜下观察染色体结构,若染色体正 常,可能是基因突变引起的;反之可能是染色体缺失引起 的②选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交,若杂交子代中雌

果蝇数与雄果蝇数比为1:1,则这只白眼雌果蝇的出现是
由于基因突变引起的;若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数 比为2:1,则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的

1.(2010·湛江测试)有关基因突变的叙述,正确的是 ( ) A.所有生物的基因发生突变的频率无差异 B.环境因素可诱导基因朝某一方向突变 C.一个基因可以向多个方向突变 D.只有减数分裂过程中的基因突变才遗传给后代 答案 C 解析 不同生物的基因,发生突变的频率不同;基因 突变是不定向的;一个基因可以向多个方向突变;减数分 裂过程中的基因突变可以通过有性生殖遗传给后代,而有

丝分裂过程中的基因突变可以通过无性生殖由体细胞遗传 给后代。

2.(2011·四川成都模拟)科学家在研究造血干细胞的
分裂时,发现其中一个着丝点相连的两条染色单体所携带 的基因不完全相同。其原因是( A.基因发生了自由组合 B.基因发生过交叉互换 )

C.同源染色体联会发生了紊乱
D.DNA复制出现了差错 答案 解析 D 造血干细胞进行的是有丝分裂,两条染色单体

所携带的基因不同只能是DNA复制出现了差错。基因的自 由组合、交叉互换、同源染色体的联会都发生在减数分裂 过程中。

3.(2011·河南开封模拟)下面四幅图反映了基因突变

的相关情况,其中图1表示没有发生基因突变的情况下,密
码子与氨基酸的对应关系。下列说法错误的是( )

A.由于密码子的简并性,基因突变不一定导致多肽

链的变化 B.当DNA模板链上的AGT突变成CGT时,丝氨酸将 变成精氨酸 C.基因突变可以导致肽链的合成提前终止 D.除了图中碱基对的替换会导致基因突变外,碱基 对的增添或缺失也会造成基因突变 答案 B

解析

若基因突变后,突变基因与原基因对应的密码

子决定的是同一种氨基酸,则基因突变没有导致多肽链的 变化;当DNA模板链上的TCA突变成GCA时,丝氨酸将变 成精氨酸。由题图4可知,基因突变可导致肽链的合成提前 终止;图中显示的是基因中个别碱基的改变,除此之外, 碱基对的增添或缺失也会造成基因突变。

A.①处插入碱基对G-C

B.②处碱基对A-T替换为G-C
C.③处缺失碱基对A-T D.④处碱基对G-C替换为A-T 答案 解析 B 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。

5.(2011·全国重点中学模拟)图甲表示人类镰刀型细

胞贫血症的病因,图乙是一个家族中该病的遗传系谱图(控
制基因为B与b),请据图回答:

(1)图中①②表示的遗传信息流动过程分别是:
①________;②________。 (2)α链碱基组成为________,β链碱基组成为________。 (3)镰刀型细胞贫血症的致病基因位于________染色体 上,属于________性遗传病。 (4)Ⅱ6基因型是________,Ⅱ6和Ⅱ7婚配后所生子女为 患病男孩的概率是________,要保证Ⅱ9 婚配后子女不患此 病,从理论上说其配偶的基因型必须为________。

(5)Ⅱ8与正常女性结婚,该女性是镰刀型细胞贫血症的
基因携带者,其弟患有色盲,姐弟二人的父母色觉正常, 那么此对夫妇生育正常子女的概率是________。

答案

(1)DNA 复 制

转录

(2)CAT

GUA

(3) 常



(4)Bb
解析

1/8

BB

(5)35/48

图示中①为DNA复制,②为转录,由乙图中Ⅰ3、

Ⅰ4均正常但Ⅱ9为患者可推知该病为常染色体隐性遗传病, Ⅱ6的基因型应为Bb(因Ⅲ10为bb),与Ⅱ7婚配后所生子女为 患病男孩的概率为:

1 1 1 男孩出生率× 患病率= ;欲保证Ⅱ9 婚配后子女不 2 4 8 患病,其配偶的基因型须为显性纯合子。Ⅱ8 的基因型应为 1 2 H BBX Y、 BbXHY,该正常女性的基因型为 BbXHXH 或 3 3 1 2 H h BbX X (各占 ),则此对夫妇生育正常子女的概率为(1- 2 3 1 1 1 35 × )×(1- × )= 。 4 2 4 48


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