生物第7单元 变异、育种与进化 第20讲 基因突变和基因重组.ppt
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1、第20讲PART 20基因突变和基因重组考点互动探究教师备用习题考试说明1.基因重组及其意义()。2.基因突变的特征和原因()。考点互动探究知识梳理1.基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症考点一基因突变图7-20-1 考点互动探究DNA复制转录翻译a血红蛋白基因突变2.基因突变要点归纳考点互动探究基因突变增添、缺失和替换结构间期间期复制等位基因体细胞考点互动探究基因突变普遍存在随机不定向很低有害的新基因根本来源原始材料理性思维1.归纳与概括基因突变为什么常发生于DNA复制时?一个人是否患镰刀型细胞贫血症能否通过光学显微镜观察到?考点互动探究答案在DNA复制时,稳定的双螺旋首先解开形成DNA单链,这
2、时DNA的稳定性会大大下降,极易受到外界因素干扰,使原来的碱基序列发生变化,导致基因发生突变。虽然基因突变不能通过光学显微镜直接观察到,但由于镰刀型细胞贫血症可通过直接观察红细胞形态来鉴定,所以可通过光学显微镜观察。2.归纳与概括就“插入”“缺失”“替换”而言,哪类碱基序列改变导致的变异幅度更大?有无例外?考点互动探究答案基因结构中碱基对的替换往往仅涉及一个氨基酸的改变(也可能不变),影响相对较小,但碱基对增添、缺失将引发改变部位之后的“连锁反应”,故其影响较大,但若增添、缺失正好处于转录的相邻密码子的序列之间,且为3或3的倍数个碱基,则影响也可能较小。科学探究一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄
3、果蝇交配后,产生的F1中野生型与突变型之比为21,且雌、雄个体之比也为21,请依据这个结果从遗传学角度作出合理解释:。考点互动探究答案该突变为X染色体显性突变,且含该突变基因的雄性个体致死1.基因突变机理考点互动探究核心讲解图7-20-3 2.基因突变与性状的关系(1)基因突变对蛋白质结构的影响(2)基因突变不引起生物性状改变的原因突变发生在基因的不具有遗传效应的DNA片段中。考点互动探究碱基对影响范围对氨基酸的影响替换小通常只改变1个氨基酸或不改变增添大不影响插入位置前的序列,而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列,而影响缺失位置后的序列密码子具有简并性,不同密码子有可能翻译出相
4、同的氨基酸。纯合子的显性基因突变为杂合子的隐性基因,如AA突变成Aa,不会引起性状的改变。某些突变虽然改变了蛋白质中个别氨基酸的位置,但并不影响该蛋白质的功能。3.基因突变对子代的影响(1)基因突变发生在减数分裂过程中(配子形成时),将遵循遗传规律随配子传递给后代。(2)若基因突变发生在体细胞的有丝分裂过程中,则一般不能遗传给后代,但有些植物体细胞中的突变可以通过无性繁殖传递给后代。考点互动探究角度1考查基因突变的实质、特点1.2017安徽江南十校二模基因突变是生物变异的根本来源,在生物进化过程中有着极为重要的作用。下列有关基因突变的叙述,正确的是()A.体内DNA在复制时偶然出现碱基配对错误
5、而导致基因突变B.亚硝酸、碱基类似物等物质能改变DNA的结构而导致基因突变C.基因突变产生的是等位基因,因此不会改变种群的基因频率D.基因突变的方向与环境无关,因此不同种群发生的基因突变相同考点互动探究命题角度答案 A考点互动探究解析体内DNA在复制时偶然出现碱基配对错误会引起基因结构的改变,属于基因突变,A正确;亚硝酸、碱基类似物等能改变基因的结构,而导致基因突变,B错误;基因突变往往是产生等位基因,会导致种群基因频率的改变,C错误;基因突变具有不定向性,不同种群发生的基因突变不一定相同,D错误。2.某二倍体植株染色体上控制花色的基因A2是由其等位基因A1突变产生的,且A1、A2基因均能合成
6、特定的蛋白质来控制花色。下列叙述正确的是()A.基因A2是基因A1中碱基对的增添或缺失造成的B.基因A1、A2合成蛋白质时共用一套遗传密码C.基因A1、A2同时存在于同一个配子中D.基因A1、A2不能同时存在于同一个体细胞中考点互动探究答案 B解析突变基因A2的产生还可能是原基因A1中碱基对替换造成的,A错误;生物体内的蛋白质合成都共用一套密码子,B正确;等位基因(A1与A2)在减数第一次分裂时随同源染色体的分开而分离,正常情况下,不会出现在同一个配子中,C错误;2.某二倍体植株染色体上控制花色的基因A2是由其等位基因A1突变产生的,且A1、A2基因均能合成特定的蛋白质来控制花色。下列叙述正确
7、的是()A.基因A2是基因A1中碱基对的增添或缺失造成的B.基因A1、A2合成蛋白质时共用一套遗传密码C.基因A1、A2同时存在于同一个配子中D.基因A1、A2不能同时存在于同一个体细胞中考点互动探究当不同雌、雄配子含有的是一对等位基因(A1与A2),它们结合后发育成的后代体细胞中则含有基因A1与A2,D错误。易错提醒有关基因突变的七个易错点(1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。(2)基因突变一定会导致基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。(3)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变,基因的数目和位置并未改变。(4)生殖细胞的突变率一般比
8、体细胞的突变率高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。(5)基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。考点互动探究(6)基因突变是DNA中碱基对的增添、缺失和替换导致的。(7)基因突变不只发生在分裂间期。考点互动探究角度2考查基因突变对生物性状的影响3.用人工诱变的方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化:CCGCTAACGCCGCGAACG,那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子:天冬氨酸GAU、GAC;丙氨酸GCA、GCU、GCC、GCG)()A.基因突变,性状
9、改变B.基因突变,性状没有改变C.染色体结构改变,性状没有改变D.染色体数目改变,性状改变考点互动探究答案 A解析由题意可知,基因模板链中CTA转变成CGA,mRNA中相应的密码子由GAU转变成GCU,多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸转变成丙氨酸。因此,黄色短杆菌发生了基因突变,性状也发生了改变。由于只是基因内部碱基的改变,所以不会导致染色体结构和数目的变化。4.如图7-20-4为人体某基因的部分碱基序列及其编码蛋白质的氨基酸序列示意图。已知该基因发生一种突变,导致正常蛋白质中的第100位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的变化是()A.处插入碱基对GCB.处碱基对AT替换为GCC.处缺失碱基对ATD.
10、处碱基对GC替换为AT考点互动探究图7-20-4 答案 B考点互动探究解析因甘氨酸密码子是GGG,赖氨酸密码子是AAA、AAG,谷氨酰胺密码子是CAG、CAA,结合该基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列,可以判断出,该基因中下方那条链是转录的模板链。由于该氨基酸序列中只有一个氨基酸改变,而其余的氨基酸顺序没有改变,因此这是发生了基因突变中碱基对的替换。若处插入碱基对GC,mRNA的碱基序列为GGG/GAA/GCA/G,相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)谷氨酸(100)丙氨酸(101),A错误;若处碱基对AT替换为GC,mRNA碱基序列为GGG/GAG/CAG,相应蛋白质中氨基酸序
11、列为甘氨酸(99)谷氨酸(100)谷氨酰胺(101),B正确;考点互动探究若处缺失碱基对AT,mRNA碱基序列为GGG/AGC/AG,相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)丝氨酸(100),C错误;若处碱基对GC替换为AT,mRNA碱基序列为GGG/AAA/CAG/,相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)赖氨酸(100)谷氨酰胺(101),D错误。技法提炼基因突变类问题的解题方法(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形成的mRNA的碱基序列判断,若只有一个碱基存在差
12、异,则该碱基所对应的基因中的碱基就为替换的碱基。考点互动探究角度3考查基因突变的判断及实验设计5.2015江苏卷经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株,下列叙述错误的是()A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存B.X射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传变异考点互动探究答案 A解析白花的出现是X射线诱发的基因突变而非对环境的主动适应,故A项错误。6.某生物小组种植的纯种高茎豌豆,自然状态下却出现了矮茎后代。小组成员有的认为是基因突变的结果,有的认为是由
13、环境引起的。为检验是何种原因导致矮茎豌豆出现,该小组成员设计了如下几种实验方案,其中最简便的方案是()A.分析种子中的基因序列B.将矮茎种子在良好的环境条件下种植(让其自交),再观察后代的性状表现C.将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交,观察后代的性状表现D.以上方案都不合理考点互动探究答案 B解析植物鉴定的最简单的方法是自交,如果在良好的环境条件下,矮茎植株自交后代中有矮茎,说明是基因突变引起的,如果后代全是高茎,说明是环境引起的不可遗传的变异。技法提炼1.探究某一变异性状是否为可遗传变异的方法(1)两类变异的本质区别是遗传物质是否改变,改变则能遗传给后代,环境引起性状改变但遗传物质未变则不能
14、遗传。是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点,新性状能否遗传是实验设计的出发点。(2)实验设计的方法:与原来类型在特定的相同环境下种植,观察变异性状是否消失,若不消失则为可遗传变异,反之则为不可遗传变异。某些情况下也可以通过自交观察后代是否发生性状分离。考点互动探究2.基因突变的类型与判断方法(1)类型显性突变:如aA,该突变一旦发生即可表现出相应性状。隐性突变:如Aa,突变性状一旦在生物个体中表现出来,即可稳定遗传。(2)判定方法方法一:选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交,据子代性状表现进行判断。方法二:让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。考点互动探究考点互动探究知识梳理
15、1.概念:考点二基因重组图7-20-5有性生殖真核不同性状考点互动探究2.发生时间及类型(1)a细胞的基因重组发生在减数分裂形成的时期,位于上的等位基因有时会随着的交换而发生交换,导致同源染色体上的重组。(2)b细胞的基因重组发生在减数第一次分裂的期,上的非等位基因自由组合。3.结果:产生新的,导致出现。4.意义:有性生殖的基因重组能够产生的子代,是的来源之一,为提供丰富的原材料,对生物的进化具有重要的意义。图7-20-6 四分体同源染色体非姐妹染色单体非等位基因后非同源染色体基因型重组性状多样化的基因组合生物变异生物进化正误辨析1.受精过程中可进行基因重组。()2.基因重组只能产生新基因型和
16、重组性状,不能产生新基因和新性状。()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.基因型为Aa的个体自交,因基因重组导致子代发生性状分离。()5.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦。()考点互动探究答案 2.3.4.5.考点互动探究解析1.基因重组发生在减数第一次分裂过程中。2.基因重组只是原有基因的重新组合。3.减数分裂四分体时期,同源染色体中非姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。4.基因型为Aa的个体自交,因等位基因分离导致子代发生性状分离。理性思维模型与建模如图7-20-7中甲、乙为细胞内染色体状态示意图。这种染色体状态分别表示甲、乙已发生了
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