高一生物基因突变及其他变异精选文档.ppt
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1、高一生物基因突变及其他变异本讲稿第一页,共六十八页考纲要求展示考纲要求展示知知识识内容内容要求要求基因突基因突变变及其意及其意义义基因突基因突变变的特征及其原因的特征及其原因染色体染色体结结构构变变异和数目异和数目变变异异生物生物变变异在育种上的异在育种上的应应用用转转基因食物的安全基因食物的安全低温低温诱导诱导染色体数目加倍染色体数目加倍实验实验调查调查常常见见的人的人类遗传类遗传病病实验实验本讲稿第二页,共六十八页知识网络构建知识网络构建本讲稿第三页,共六十八页第第1 1节基因突变和基因重组节基因突变和基因重组 本讲稿第四页,共六十八页一、基因突变一、基因突变1.基因突变的实例:镰刀型细胞
2、贫血症基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症症状症状红细红细胞呈胞呈镰镰刀状,易破裂,使人患溶血性刀状,易破裂,使人患溶血性贫贫血血病因病因血血红红蛋白多蛋白多肽链肽链上一个上一个_被被缬缬氨酸替氨酸替换换根本根本原因原因血血红红蛋白基因蛋白基因(DNA)上一上一对对_被替被替换换,即由即由_2.基因突变的概念、原因、特点及意义基因突变的概念、原因、特点及意义(1)概念:概念:DNA分子中发生碱基对的替换、分子中发生碱基对的替换、_,而引起的基因结构的改变。而引起的基因结构的改变。(2)类型:自然突变和类型:自然突变和_突变。突变。(3)发生时期:主要是细胞分裂间期发生时期:主要是细胞分裂间期_复制
3、时。复制时。本讲稿第五页,共六十八页(4)原因:原因:外因:外因:_因素:紫外线、因素:紫外线、X射线。射线。化学因素:亚硝酸、化学因素:亚硝酸、_。生物因素:某些生物因素:某些_。内因:内因:DNA复制过程中,基因中碱基对的复制过程中,基因中碱基对的_、数量和、数量和_发生改变,从而改变了基因的结构。发生改变,从而改变了基因的结构。(5)特点:特点:_、随机性、低频性、随机性、低频性、_、多害少利性。、多害少利性。(6)意义:意义:是是_产生的途径;产生的途径;是生物变异的根本来源;是生物变异的根本来源;是生物进化的是生物进化的_。本讲稿第六页,共六十八页二、基因重组二、基因重组1.概念:生
4、物体进行概念:生物体进行_的过程中,控制不同性状的基的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。因的重新组合。2.类型类型 的非等位基因的自由组合的非等位基因的自由组合 的等位基因随着的的等位基因随着的交换而交换交换而交换3.意义意义形成生物形成生物 的重要原因之一的重要原因之一为生物变异提供了极其丰富的来源,对生物为生物变异提供了极其丰富的来源,对生物 具有重要意义具有重要意义精子和卵细胞随机结合属于基因重组吗?精子和卵细胞随机结合属于基因重组吗?本讲稿第七页,共六十八页【自我校对】【自我校对】一、一、1.谷氨酸谷氨酸 碱基对碱基对 TAAT 2.(1)增添和缺失增添和缺失(2)诱发诱发 (3)
5、DNA分子分子 (4)物理物理 碱基类似物碱基类似物 病毒病毒种类种类 排列顺序排列顺序 (5)普遍性普遍性 不定向性不定向性 (6)新基因新基因 原原始材料始材料二、二、1.有性生殖有性生殖 2.非同源染色体同源染色体上非姐妹染色单非同源染色体同源染色体上非姐妹染色单体体 3.多样性进化多样性进化思考:不属于。基因重组发生在精子和卵细胞形成过程中,受精思考:不属于。基因重组发生在精子和卵细胞形成过程中,受精作用不存在基因重组。作用不存在基因重组。本讲稿第八页,共六十八页基因突变一、基因突变的类型一、基因突变的类型1.根据对性状类型的影响,可将基因突变分为:根据对性状类型的影响,可将基因突变分
6、为:(1)显性突变:如显性突变:如aA,该突变一旦发生即可表现相应性状。,该突变一旦发生即可表现相应性状。(2)隐性突变:如隐性突变:如Aa,突变性状一旦在生物个体中表现出来,该,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。性状即可稳定遗传。2.根据诱变时的状态,可将基因突变分为:根据诱变时的状态,可将基因突变分为:(1)自然突变:即在自然状态下发生的基因突变。自然突变:即在自然状态下发生的基因突变。(2)诱发突变:即在人工条件下诱发的基因突变。诱发突变:即在人工条件下诱发的基因突变。本讲稿第九页,共六十八页二、基因突变对后代性状的影响二、基因突变对后代性状的影响1.基因突变影响后代
7、性状基因突变影响后代性状原因:突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,影响原因:突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,影响生物性状。例如镰刀型细胞贫血症。生物性状。例如镰刀型细胞贫血症。2.基因突变不影响后代性状基因突变不影响后代性状原因:原因:(1)若基因突变发生后,引起了信使若基因突变发生后,引起了信使RNA上的密码子上的密码子改变,但由于一种氨基酸可对应多个密码子,若该改变了的改变,但由于一种氨基酸可对应多个密码子,若该改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸,此时突变基因控制密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸,此时突变基因控制的性状不改变;的性状不改变;(2)若基因突变
8、为隐性突变,如若基因突变为隐性突变,如AA中其中一中其中一个个Aa,此时性状也不改变。,此时性状也不改变。本讲稿第十页,共六十八页三、人工诱变三、人工诱变原理原理利用物理、化学、生物因素利用物理、化学、生物因素处处理生物,使理生物,使它它发发生基因突生基因突变变方方法法物理方法:辐射诱变、激光诱变物理方法:辐射诱变、激光诱变化学方法:用秋水仙素、硫酸二乙化学方法:用秋水仙素、硫酸二乙酯、亚硝酸等处理酯、亚硝酸等处理过过程程意意义义提高提高变变异异频频率,率,创创造造动动物、植物和微生物物、植物和微生物新品种新品种本讲稿第十一页,共六十八页1.1.发生在体细胞有丝分裂过程中的基因突变一般随个体死
9、亡而消失,发生在体细胞有丝分裂过程中的基因突变一般随个体死亡而消失,发生在生殖细胞有丝分裂或减数分裂过程中的基因突变可以传递给后发生在生殖细胞有丝分裂或减数分裂过程中的基因突变可以传递给后代。代。2.2.无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNADNA复制时均可发生基因突复制时均可发生基因突变。变。本讲稿第十二页,共六十八页【例【例1】(2010福建高考福建高考T5)下图为人下图为人WNK4基因部分碱基序列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基因发生一种基因发生一种突变,导致突变,导致1169位
10、赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()本讲稿第十三页,共六十八页A.处插入碱基对处插入碱基对GC B.处碱基对处碱基对AT替换为替换为GCC.处缺失碱基对处缺失碱基对AT D.处碱基对处碱基对GC替换为替换为AT【解析】据题知赖氨酸的密码子有【解析】据题知赖氨酸的密码子有AAA和和AAG两种,结合两种,结合题中所给的赖氨酸对应的题中所给的赖氨酸对应的WNK4基因序列,可以确定该题中基因序列,可以确定该题中的赖氨酸的密码子是的赖氨酸的密码子是AAG,所以当,所以当处碱基对处碱基对AT替换为替换为GC,则相应的密码子由,则相应的密码子由AAG被替换成谷氨酸的
11、密码子被替换成谷氨酸的密码子GAG。【答案】【答案】B本讲稿第十四页,共六十八页基因突变三种情况,对蛋白质结构的影响大小的比较基因突变三种情况,对蛋白质结构的影响大小的比较碱基对碱基对影响范围影响范围对氨基酸的影对氨基酸的影响响减小对蛋白质结减小对蛋白质结构的影响的措施构的影响的措施替换替换小小只改变只改变1 1个氨个氨基酸或不改变基酸或不改变增添增添大大增添位置前不增添位置前不影响,影响增影响,影响增添后的序列添后的序列若开始增添若开始增添1 1个碱基对,个碱基对,可再增添可再增添2 2个、个、5 5个即个即3n3n2 2或减少或减少1 1个、个、4 4个个即即3n3n1 1缺失缺失大大缺失
12、位置前不缺失位置前不影响,影响缺影响,影响缺失后的序列失后的序列若开始缺失若开始缺失1 1个碱基对,个碱基对,可再减少可再减少2 2个、个、5 5个即个即3n3n2 2或增添或增添1 1个、个、4 4个个即即3n3n1 1本讲稿第十五页,共六十八页1.下表表示某真核生物酶下表表示某真核生物酶X的基因,当其序列的一个碱基被另一碱的基因,当其序列的一个碱基被另一碱基替换时的假设性蛋白质产物基替换时的假设性蛋白质产物(用甲、乙、丙、丁表示用甲、乙、丙、丁表示),根据此,根据此表不能得出的结论是表不能得出的结论是()相相对对于于酶酶X的活性的活性相相对对于于酶酶X的氨基酸数目的氨基酸数目甲甲100%不
13、不变变乙乙50%不不变变丙丙0%减少减少丁丁150%不不变变蛋白质甲的产生是由于基因中碱基的替换发生在基因中不蛋白质甲的产生是由于基因中碱基的替换发生在基因中不编码氨基酸的部位编码氨基酸的部位蛋白质乙的氨基酸序列一定发生了改变蛋白质乙的氨基酸序列一定发生了改变单一碱基替换现象无法解释蛋白质丙的产生单一碱基替换现象无法解释蛋白质丙的产生蛋白质乙和蛋白质丁的氨基酸序列一定不同蛋白质乙和蛋白质丁的氨基酸序列一定不同A.B.C.D.本讲稿第十六页,共六十八页【解析】蛋白质甲的活性不变,可能是由于碱基的替换发生在不【解析】蛋白质甲的活性不变,可能是由于碱基的替换发生在不编码氨基酸的部位,也可能是由于碱基
14、替换后,密码子所对应的编码氨基酸的部位,也可能是由于碱基替换后,密码子所对应的氨基酸不变氨基酸不变(一种氨基酸可以对应多个密码子一种氨基酸可以对应多个密码子)。蛋白质丙活性消。蛋白质丙活性消失,氨基酸数目减少,很可能是由于单一碱基的替换后,使终止失,氨基酸数目减少,很可能是由于单一碱基的替换后,使终止密码子提前出现,肽链的合成提前终止。密码子提前出现,肽链的合成提前终止。【答案】【答案】A基因突变可产生新的基因,但是没有改变染色体上基因的数量,基因突变可产生新的基因,但是没有改变染色体上基因的数量,只是改变基因的种类,即由只是改变基因的种类,即由A-aA-a或或a-Aa-A,而,而A A、a
15、a的本质区别是其的本质区别是其基因分子结构发生了改变,即基因中脱氧核苷酸种类、序列发基因分子结构发生了改变,即基因中脱氧核苷酸种类、序列发生了改变。生了改变。本讲稿第十七页,共六十八页基因重组本讲稿第十八页,共六十八页1.1.基因重组不能产生新的基因,但能产生新的基因型。基因重组不能产生新的基因,但能产生新的基因型。基因突变既能产生新的基因,又能产生新的基因型。基因突变既能产生新的基因,又能产生新的基因型。2.2.有性生殖后代性状多样性的主要原因是基因重组。有性生殖后代性状多样性的主要原因是基因重组。3.3.传统意义上的基因重组是在减数分裂过程中实现的,但精子与传统意义上的基因重组是在减数分裂
16、过程中实现的,但精子与卵细胞的结合过程不存在基因重组。卵细胞的结合过程不存在基因重组。4.4.人工控制下的基因重组人工控制下的基因重组(1 1)分子水平的基因重组,如通过对)分子水平的基因重组,如通过对DNADNA的剪切、拼接而实施的基因的剪切、拼接而实施的基因工程。工程。(2 2)细胞水平的基因重组,如动物细胞融合技术以及植物体细)细胞水平的基因重组,如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组。再如肺炎双球菌的转化。胞杂交技术下的大规模的基因重组。再如肺炎双球菌的转化。本讲稿第十九页,共六十八页【例【例2】(2009北京高考北京高考T3)真核生物进行有性生殖时,通过真核生物
17、进行有性生殖时,通过减数分裂和随机受精使后代减数分裂和随机受精使后代()A.增加发生基因突变的概率增加发生基因突变的概率B.继承双亲全部的遗传性状继承双亲全部的遗传性状C.从双亲各获得一半的从双亲各获得一半的DNAD.产生不同于双亲的基因组合产生不同于双亲的基因组合【解析】【解析】A项中,基因突变概率的高低与生物的生殖类型无关。项中,基因突变概率的高低与生物的生殖类型无关。B项项中,有性生殖过程中的变异主要来自于基因重组,故有性生殖的后中,有性生殖过程中的变异主要来自于基因重组,故有性生殖的后代具有更大的变异性;代具有更大的变异性;C项中,后代的核项中,后代的核DNA从双亲中各获得一半,从双亲
18、中各获得一半,而质而质DNA来自于母本,即来自母本的来自于母本,即来自母本的DNA大于大于1/2。【答案】【答案】D本讲稿第二十页,共六十八页根据细胞分裂图来确定变异的类型对对A、B图分析图分析A图图B图图分裂分裂类类型型有有丝丝分裂分裂减数分裂减数分裂变变异异类类型型基因突基因突变变基因突基因突变变或基因重或基因重组组本讲稿第二十一页,共六十八页2.下列有关基因重组的叙述不正确的是下列有关基因重组的叙述不正确的是()A.控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组B.同源染色体的姐妹染色单体之间局部交换可导致基因重组同源染色体的姐妹染色单体之间局部交换可导
19、致基因重组C.非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组D.一般情况下,水稻花药内可发生基因重组而根尖则不能一般情况下,水稻花药内可发生基因重组而根尖则不能【解析】【解析】B项中,交叉互换的对象是同源染色体的非姐妹染色单体。项中,交叉互换的对象是同源染色体的非姐妹染色单体。D项中,水稻花药内发生减数分裂,可发生基因重组,根尖细胞进行项中,水稻花药内发生减数分裂,可发生基因重组,根尖细胞进行有丝分裂,不能发生基因重组。有丝分裂,不能发生基因重组。【答案】【答案】B本讲稿第二十二页,共六十八页用遗传学方法判断某新性状的来源:用遗传学方法判断某新性状的来源:
20、将具有该性状的个体交配将具有该性状的个体交配1.1.若后代不出现该性状,则说明该新性状的产生是环境因素造成若后代不出现该性状,则说明该新性状的产生是环境因素造成的;的;2.2.若后代出现该新性状,则说明该新性状是遗传物质的变化引若后代出现该新性状,则说明该新性状是遗传物质的变化引起的。起的。本讲稿第二十三页,共六十八页第第2 2节染色体变异节染色体变异 本讲稿第二十四页,共六十八页一、染色体结构变异一、染色体结构变异本讲稿第二十五页,共六十八页本讲稿第二十六页,共六十八页5.单倍体。单倍体。(1)概念:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。概念:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(2)
21、特点:植株长得弱小,高度特点:植株长得弱小,高度_。本讲稿第二十七页,共六十八页本讲稿第二十八页,共六十八页单倍体一定含一个染色体组吗?单倍体一定含一个染色体组吗?三、实验:低温诱导植物染色体加倍三、实验:低温诱导植物染色体加倍1.原理:低温处理植物原理:低温处理植物_细胞,能抑制细胞,能抑制_的形成,的形成,细胞不能分裂为细胞不能分裂为2个子细胞,细胞染色体数目发生变化。个子细胞,细胞染色体数目发生变化。2.过程:根尖培养过程:根尖培养低温诱导低温诱导制作装片制作装片观察装片观察装片得出结论。得出结论。本讲稿第二十九页,共六十八页【自我校对】【自我校对】一、某一片段缺失一、某一片段缺失 增加
22、某一片段增加某一片段 非同源染色体非同源染色体 位置颠位置颠倒倒二、二、1.个别个别 染色体组染色体组 2.形态形态 功能非功能非 同源染色体同源染色体3.受精卵受精卵 两两 4.秋水仙素秋水仙素 萌发萌发 纺锤体纺锤体 加倍加倍5.(2)不育不育 (3)缩短缩短 纯合体纯合体思考:不一定。如四倍体形成的单倍体含有两个染色体组。思考:不一定。如四倍体形成的单倍体含有两个染色体组。三、三、1.分生组织纺锤体分生组织纺锤体本讲稿第三十页,共六十八页染色体结构变异染色体结构变异染色体结构变异与基因突变的区别。染色体结构变异与基因突变的区别。1.从是否产生新基因上来区别从是否产生新基因上来区别染色体结
23、构变异使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。基因突变是基因结构的改变。包括变,从而导致性状的变异。基因突变是基因结构的改变。包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。基因突变导致新基因的产生,染色体碱基对的增添、缺失或改变。基因突变导致新基因的产生,染色体结构变异未形成新的基因。结构变异未形成新的基因。2.通过显微镜区别通过显微镜区别染色体变异可借助光学显微镜观察,但基因突变、基因重组显微镜观察不染色体变异可借助光学显微镜观察,但基因突变、基因重组显微镜观察不到。到。本讲稿第三十一页,共六十八页每条染色体上含有许
24、多基因,染色体变异会引起多个基因的变化,所以引起的性状变化比基因突变引起的性状变化较大一些。【例【例1】(2009上海高考上海高考)如图中如图中和和表示发生在常染色体上的表示发生在常染色体上的变异。变异。和和所表示的变异类型分别属于所表示的变异类型分别属于()A.重组和易位重组和易位B.易位和易位易位和易位C.易位和重组易位和重组 D.重组和重组重组和重组本讲稿第三十二页,共六十八页【解析】【解析】发生的是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,发生的是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,而而发生的则是非同源染色体之间的交叉互换,前者属于基因重组,发生的则是非同源染色体之间的交叉互换,
25、前者属于基因重组,而后者则属于染色体结构变异中的易位。而后者则属于染色体结构变异中的易位。【答案】【答案】A易位与交叉互换的区别。易位与交叉互换的区别。易位发生在非同源染色体之间,是指染色体的某一片段移接到另易位发生在非同源染色体之间,是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。交叉互换发生在减数分裂的四分体时期同一条非同源染色体上。交叉互换发生在减数分裂的四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间,是基因重组。源染色体的非姐妹染色单体之间,是基因重组。本讲稿第三十三页,共六十八页1.已知某物种的一条染色体上依次排列着已知某物种的一条染色体上依次排列着M、N、O、p、q五个五个基因,如图列出
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