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1、斗学思维斗学探究素养目标达成第1讲基因突变与基因重组根据基因突变和基因重组的基 本原理,建立起进化与适应的 观点通过基因突变与生物性状的关系、基因突变和基因重组的比较,提高归纳与概括能力突变显、隐性判断的遗传实验设计、必备知识梳理1.变异类型变异类型指“可以遗传” 和实际“一定 遗传下去”无关学科要语必背1.基因突变、基因重组和染色体变异都是可遗传3异的来源,原因是三者细胞内遗传物质都发生】变化。替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变, 是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源, 是生物进化的原始材料。3 .基因重组是指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。来源于减数4
2、 裂形成配子时,非同源染色体上的非等位基因白 自由组合及同源染色体上的非姐妹染色单体的V 叉互换。基因重组也是生物变异的来源之一,为 生物的进化也具有重要的意义。考点1基因突变提精华-网透教材 不可遗 传变异可遗传/变异 环境条件改变(遗传物质未改变)基因突变(所有生物)基因重组(减数分裂)染色体变异(光镜下可见)基因突变和染色体变异均属于进化理论中的突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异,分子水平发生的变 异为基因突变和基因重组,只在减数分裂过程中发生的变异为基因重组,真、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。2.(1)基因突变的实例镰刀型细胞贫血症I I IG A AI r
3、C T TGAAiii|突变一-iirG T A1CATGUAiii谷氨酸缀氨睡圆饼状镰刀状患者贫血直接原因根本原因血红蛋白异常A 发生了基因突变,碱基对由T变成概念、特点及意义概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失一 基因结构 的改变察主要发生于 有丝分裂间期 或减1分裂前的间期时期 物理因素: 损伤细胞内的DNA,如紫外线、X射线化学因素:改变核酸的碱基,如亚硝酸、诱发碱基类似物-生物因素:影响宿主细胞的DNA ,如某些病毒基因突变、特点UDNA分子复制偶尔发生错误厂普遍性 :所有生物都可以发生随机性:生物个体发育的任何时期和HNA分子的 任何部位低频性不定向性:自然状态下,突变频率
4、很低多害少利性: 一个基因可以向不同的方向 发生突变:少数基因突变可使生物获得新性状,适应改变的环境:多数基因突变对生物体结果是有害的dA产生一个以上的等位基因,-A不改变泉因数目一意义应用新基因产生的途径 一生物变异的根本来源 一提供生物进化的原始材料 诱变育种提醒 基因突变不一定都产生等位基因,如病毒和原核细胞不存在等位基因,其基因突变产生的是新基因。二教材睬化名广(必修2 P82 ”批判性思维”改编)基因突变频率很低,而且大 多数突变对生物体是有害的,但为何它仍可为生物进化提供原材 料?答案 对于生物个体而言,发生自然突变的频率很低。但是, 一个物种往往是由许多个体组成的,就整个物种来看
5、,在漫长的 进化历程中产生的突变还是很多的,其中有不少突变是有利突 变,对生物的进化有重要意义。因此,基因突变能够为生物进化 提供原材料。二思维卷合提升1.不同的基因突变模式对蛋白质结构的影响替换影响大小及分析增添缺失对氨基酸序列的影响 小可改变一个氨基酸或不改变,也可能使 翻译提前终止对氨基酸序列的影响 .大插入位置前不影响,影响插入位置后的 序列对氨基酸序列的影响 +A缺失位置前不影响,影响缺失位置后的 序列增添或缺失3个碱基对氨基酸序列的影响小增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列2.基因突变对生物性状的影响原因分析-基因突变可能引发肽链不能合成 可改变 -肽链延长(终止密码子推后
6、出现) 生物性状 -肽链缩短(终止密码子提前出现) 一肽链中氨基酸种类改变突变部位A基因突变发生在基因的非编码区若基因突变发生后,引起了 mRNA上 未改变 密码子 的密码子改变,但由于一种氨基酸可 标性状一简并性对应多种密码子,若新产生的密码子 生物性状简并性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隐性突变.若基因突变为隐性突变,如AA中其中 一个A突变为a,此时性状也不改变、核心素养 突破知考向-锋炼技能考向一 生命观念基因突变的原理及特点LQ021 云南曲靖模拟)已知某DNA片段上有基因A、无效片段和基因B,其分布如图所示,现将某外来DNA片段(m)插入 位点a或b,
7、下列关于变异类型的说法正确的是()基因A无效片段基因B5基因A无效片段基因B位点b位点aA.若m只含几个碱基对且插入位点a,则发生了基因突变B.若m只含几个碱基对且插入位点b,则发生了染色体变 异C.若m为有效片段且插入位点a,则发生了基因重组D.若m为有效片段且插入位点b,则基因m也无法表达解析 若在位点a插入只含几个碱基对的m,这并没有引起 基因A、基因B结构改变,也就不属于基因突变,A项错误; 在位点b插入的是“只含几个碱基对的DNA片段”而不是“染色体某一片段”,这会导致基因B结构发生改变,这种变化属 于基因突变,不属于染色体变异,B项错误;若在位点a插入有效片段m,这种导入外来基因的
8、操作属于基因工程范畴,借助基因拼接技术或DNA重组技术,定向改造生物的遗传性状,于基因重组,C项正确;若在位点b插入有效片段m,会改变 基因B的DNA分子结构,但插入的基因m很可能会正常表达,D项错误。答案C2.(2021长春质监)下列叙述中,不能体现基因突变具有随机特点的是()A.基因突变可以发生在自然界中的任何生物体中B.基因突变可以发生在生物生长发育的任何时期C.基因突变可以发生在细胞内不同的DNA分子中D.基因突变可以发生在同一 DNA分子的不同部位解析 基因突变可以发生在自然界中的任何生物体中,体现 了基因突变具有普遍性的特点,A项错误;基因突变的随机性包 括基因突变可以发生在生物个
9、体生长发育的任何时期,可以发生 在细胞内不同的DNA分子上,也可发生在同一 DNA分子的不 同部位,B、C、D三项均正确。答案A3.(2021广东深圳第二高级中学模拟)研究显示白瘢风与人体血清中的酪氨酸酶活性减小或丧失有关。当编码酪氨酸酶的基因中某些碱基改变时其表达产物将变为酶Ao如表所示为酶A 与酪氨酸酶相比可能出现的四种情况,下列相关叙述正确的是()比较指标患者白瘢风面积比例30%20%10%5%酶A氨基酸数目/酪 氨酸酶氨基酸数目11A.中碱基的改变导致染色体变异B.可能是因为碱基改变后控制酪氨酸酶合成的mRNA中的终止密码子位置改变C.使tRNA种类增多,使tRNA数量减少,中tRNA
10、的数量没有变化D.中氨基酸数目没有改变,对应的mRNA中碱基排列顺序也没有改变解析 解答本题的关键是明确基因表达过程及基因控制性 状的间接途径。理解基因突变不一定会引起相应mRNA、氨基 酸数目、酶的种类和生物性状发生改变。中某些碱基的改变属于基因突变,A项错误。由表格信息可知,对应基因突变导致控制合成的蛋白质的氨基酸数目改变,说明基因突变可能导 致了控制酪氨酸酶合成的mRNA中的终止密码子位置改变,B 项正确。基因突变通常不改变tRNA的种类,C项错误。中 酶A氨基酸数目/酪氨酸酶氨基酸数目没有发生变化,但是患者白瘢风的面积比例改变,表明基因控制合成的酶的种类发生变化,则对应的mRNA的碱基
11、序列发生改变,D项错误。答案B题后总结基因结构改变类型的“二确定(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,若只相差一个碱基,则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。考向二科学探究一基因突变类型的实验设计4.某植物为严格自花传粉植物,在野生型窄叶种群中偶见几株阔叶幼苗。回答下列问题:(1)判断该变异性状是否能够遗传,最为简便的方法是O(2)有人对阔叶幼苗的出现进行分析,认为可能有两种原因: 一是基因突变,二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的 实验鉴定阔叶幼苗出现的原因:O(3)已知该性状是通过基因突变产生的,若要判断该突变是 显性突变还是隐性突变,应选择的实验方案是若后代,说明该突变为隐性突变;若后代,说明该突变为显性突变。答案(1)让阔叶植株自交,观察后代是否出现阔叶性状 取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片,用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目,若观察到阔叶植株 的染色体加倍,则说明是染色体加倍的结果,否则为基因突变阔叶植株与窄叶植株杂交 全为窄叶 出现阔叶
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