2019_2020学年高中生物第5章第1节基因突变和基因重组课件新人教版必修2201908081169.pptx

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1、第1节基因突变和基因重组一、基因突变1.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。2.实例:镰刀型细胞贫血症。(1)直接原因:血红蛋白分子的一个谷氨酸被替换成缬氨酸。3.对后代的影响(1)基因突变若发生在配子中,将遵循遗传规律传递给后代。(2)基因突变若发生在体细胞中,一般不能遗传;但有些植物的体细胞发生基因突变,可通过无性繁殖传递。4.基因突变的原因(1)外因连一连(2)内因:DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。5.基因突变的主要特点:普遍性、随机性、不定向性、低频性。6.基因突变的意义(1)新基因产生的途径。(2)生物变异的根本来源。(3)

2、生物进化的原始材料。预习反馈判断正误。(1)基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因。( )(2)突变基因指导合成的蛋白质的结构一定改变。( )(3)体细胞中发生的基因突变,一定不能传递给后代。( )(4)诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向。( )(5)DNA复制时,最容易发生基因突变。( )(6)基因突变能产生新基因。( )二、基因重组1.概念:在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.发生时期及类型下图甲、乙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)发生时间图甲:四分体时期。图乙:减数第一次分裂后期。(2)类型位于同源染色体上

3、的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换,导致染色单体上的基因重组(图甲)。非同源染色体上的非等位基因自由组合(图乙)。3.结果:产生新的基因型,导致重组性状出现。4.意义:基因重组是生物变异的来源之一,对生物的进化也具有重要意义。预习反馈判断正误。(1)受精过程中可进行基因重组。( )(2)亲子代之间的差异主要是由基因重组造成的。( )(3)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。( )(4)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合,导致基因重组。( )(5)高茎豌豆自交后代出现高茎豌豆和矮茎豌豆,这属于基因重组。( )(6)基因重组为生物进化提供了最根本的

4、原材料。( )(7)基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状。( )探究点一探究点二基因突变问题情景结合基因突变的概念完善下列图解,并回答下列问题。探究点一探究点二1.基因突变的类型有哪些?基因突变是否一定改变生物的性状?提示:根据不同的标准可以分为不同类型。(1)根据对性状类型的影响,可将基因突变分为两类,即显性突变,如aA,该突变一旦发生即可表现相应性状;隐性突变,如Aa,突变性状一旦在生物体表现出来,即可稳定遗传。(2)根据基因突变的来源,可将基因突变分为两类,自然突变,即在自然状态下发生的基因突变;诱发突变,即在人工条件下诱发的基因突变。基因突变不一定改变生物性状。亲

5、代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因,并将该隐性基因传给子代,子代为杂合子,则隐性性状不会表现出来。由于密码子具有简并性,有可能突变前后编码出的氨基酸相同。性状表现是遗传物质和环境因素共同作用的结果,因而在某些环境条件下,基因改变其对应的性状可能不会改变。探究点一探究点二2.基因突变的随机性和不定向性怎么理解?提示:(1)基因突变的随机性基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;基因突变可以发生在同一生物个体的不同部位;基因突变可以发生在某一细胞内的不同DNA分子上,可以发生在某一DNA分子的不同部位。(2)基因突变的不定向性一个基因可以向不同方向发生突变,产生一个以上的等位基因,

6、如基因A可以突变成a1、a2、a3,它们之间也可以相互突变,它们互称为等位基因。探究点一探究点二归纳提升1.基因突变对蛋白质的影响探究点一探究点二2.基因突变类型的判断(1)确定突变的形式: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。探究点一探究点二3.基因突变的“一定”和“不一定”(1)基因突变一定会引起基因结构的改变,即基因中碱基排列顺序的改变。(2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。(3)基因突变不

7、一定都产生等位基因。病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,病毒和原核生物基因突变产生的是一个新基因,而不是等位基因。(4)基因突变不一定都能遗传给后代。基因突变如果发生在有丝分裂过程中,一般不遗传,但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。探究点一探究点二典例剖析下图为人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基因发生了一种突变,导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A.处插入碱基对GCB.处碱基对AT被替换为GCC.处缺失碱基对ATD.处碱基对G

8、C被替换为AT探究点一探究点二解析:根据图中1 168位的甘氨酸的密码子为GGG,可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的,那么1 169位的赖氨酸的密码子是AAG,因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG,由此可推知该基因发生的突变是处碱基对AT被替换为GC,故正确选项为B。答案:B探究点一探究点二活学活练1.下图表示基因突变的一种情况,其中a、b是核酸链,c是肽链。下列说法正确的是()A.abc表示基因的复制和转录B.图中由于氨基酸没有改变,所以没有发生基因突变C.图中氨基酸没有改变的原因是不同的密码子可决定相同的氨基酸D.除图示情况外,基因突变还

9、包括染色体片段的缺失和增添答案:C探究点一探究点二2.一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变,使野生型(一般为纯合子)变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交,F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断,该雌鼠的突变为()A.显性突变B.隐性突变C.Y染色体上的基因突变D.X染色体上的基因突变解析:由于这只野生型雄鼠为纯合子,而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变,F1的雌、雄鼠中出现性状分离,所以该突变基因为显性基因,即该突变为显性突变,突变基因可能在常染色体上,也可能在X染色体上。答案:A探究点一探究点二基因重组问题情景以下是减数分裂过程中某时期的示意图,回答下列问题。图1 图2 探究

10、点一探究点二1.判断图1和图2各处于什么时期?图1:减数第一次分裂后期。图2:减数第一次分裂前期。2.图1和图2是否都发生了基因重组?请说明理由。提示:都发生了基因重组。图1中非同源染色体与、与分别组合后会导致其上的非等位基因自由组合,图2中发生交叉互换的染色单体上控制不同性状的基因重新组合,即发生了基因重组。3.基因突变和基因重组都产生新基因了吗?提示:基因突变产生了新基因,基因重组只是将原有的基因进行了重新组合,没有产生新基因。4.细菌和豌豆都能发生基因突变和基因重组吗?提示:豌豆能发生基因突变和基因重组,而细菌是原核生物,一般情况下,只能发生基因突变,不能自身发生基因重组。探究点一探究点

11、二归纳提升基因突变和基因重组的比较探究点一探究点二探究点一探究点二典例剖析下图是某种高等动物的细胞分裂示意图(数字代表染色体,字母代表染色体上的基因)。下列相关说法错误的是()A.图甲细胞表明该动物发生了基因重组B.图乙细胞为完成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的部分片段交换属于基因重组D.图丙细胞表示发生了基因的自由组合探究点一探究点二解析:图甲细胞中着丝点已分开,而且有同源染色体,表示有丝分裂,造成两条相同染色体上基因不同的原因是基因突变,基因重组通常发生在减数分裂过程中。图乙细胞处于分裂间期,DNA复制时,易发生基因突变。图丙细胞中同源染色体正在分离,细胞处于减

12、数第一次分裂后期,1与2的部分片段交换,属于同源染色体上非姐妹染色单体间发生的交叉互换,属于基因重组。图丙细胞中同源染色体分离,非同源染色体上的非等位基因发生了自由组合。答案:A探究点一探究点二活学活练1.下列有关基因突变和基因重组的叙述,正确的是()A.获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的原理是基因突变B.非同源染色体片段之间局部交换可导致基因重组C.同源染色体上的基因也可能发生基因重组D.发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代解析:获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的过程是基因工程,依据的原理是基因重组;非同源染色体片段之间局部交换不是基因重组;在减数第一次分裂的四分体时期,同源染

13、色体上的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换属于基因重组;发生在水稻花药中的变异比发生在根尖内的变异更容易遗传给后代,基因重组只发生在减数分裂过程中,水稻根尖内不能发生基因重组。答案:C探究点一探究点二2.(2018全国理综)某大肠杆菌能在基本培养基上生长。其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断,下列说法不合理的是()A.突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B.突变体M和N都是

14、由于基因发生突变而得来的C.突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到XD.突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移探究点一探究点二解析:由题意知,大肠杆菌M和N是由大肠杆菌X突变而来,大肠杆菌X既可以自身产生氨基酸甲,也可以产生氨基酸乙,而突变体M不能产生氨基酸甲,突变体N不能产生氨基酸乙。所以,将两个突变体单独在基本培养基中培养都不能生存。将它们在既含氨基酸甲又含氨基酸乙的培养基中培养,两种突变体都可以生存。然后本题的思路转移到了证明DNA是遗传物质的经典实验之一肺炎双球菌的转化实验中,突变体M和突变体N可以通过基因转移获得正常的基因,从而恢复到了突变前的菌株X,细胞中的遗传物质是DNA而不是RNA,即促使两种突变体转化成菌株X的不是RNA,而是遗传物质DNA。答案:C