高三生物一轮复习 7.21基因突变和基因重组教学案 新人教版Word文档下载推荐.docx

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④列表比较达尔文自然选择学说和现代生物进化理论的区别与联系。

第21讲 基因突变和基因重组

[考纲要求]1.基因重组及其意义（Ⅱ）。

2.基因突变的特征和原因（Ⅱ）。

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.时间：

主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。

3.诱发因素：

物理因素、化学因素和生物因素，其中亚硝酸、碱基类似物属于化学因素。

4.突变特点

（1）普遍性：

一切生物都可以发生。

（2）随机性：

生物个体发育的任何时期和部位。

（3）低频性：

自然状态下，突变频率很低。

（4）不定向性：

一个基因可以向不同的方向发生突变。

（5）多害少利性：

有些基因突变，可使生物获得新性状，适应改变的环境。

5.意义

（1）新基因产生的途径。

（2）生物变异的根本来源。

（3）生物进化的原始材料。

6.实例——镰刀型细胞贫血症形成的原因

思考 造成该病的直接原因和根本原因是什么？

提示 T

直接原因：

血红蛋白结构异常；

根本原因：

控制血红蛋白的基因由=====突变成

A

=====，发生了碱基对的替换。

T

二、基因重组

1.实质：

控制不同性状的基因重新组合。

2.类型

（1）自由组合型：

位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。

（2）交叉互换型：

四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。

（3）人工重组型：

转基因技术，即基因工程。

3.结果：

产生新的基因型，导致重组性状出现。

4.意义：

形成生物多样性的重要原因之一。

[以图助学]如图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，其中均发生了基因重组。

[解惑]

（1）受精过程中未进行基因重组。

（2）亲子代之间差异主要是由基因重组造成的。

（3）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。

[判一判]1．一对等位基因不存在基因重组，一对同源染色体存在基因重组

（×

）

2.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（×

3.纯合子自交因基因重组发生性状分离（×

考点一 聚焦基因突变

1.分析基因突变的原因

2.分析基因结构中碱基对的增添、缺失、替换对生物的影响

碱基对

影响范围

对氨基酸的影响

替换

小

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

不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列

3.讨论基因突变不一定导致生物性状改变的原因

（1）不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起基因突变，不引起性状变异。

（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性状的改变。

（3）某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能。

（4）隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。

易错警示与基因突变有关的7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。

（6）基因突变≠DNA中碱基对的增添、缺失、替换。

（7）基因突变不只发生在分裂间期。

1.某种高秆植物经理化因素处理，在其后代中发现个别矮秆植株，如何设计实验鉴定与矮秆性状出现的相关问题（只需写出实验步骤）：

（1）是基因突变，还是环境影响：

。

（2）若是基因突变，是显性突变，还是隐性突变：

。

答案

（1）将矮秆植株连同原始亲本一起种植，保持土壤和栽培条件尽量一致，观察比较两者的表现型

（2）第一年将矮秆植株和原始亲本杂交得F1，第二年种植F1种子，观察其表现型

解析

（1）必须体现“二者种植在相同的环境条件下，看表现型是否相同”。

（2）必须体现“将矮秆植株和原始亲本杂交得F1，第二年种植F1种子，观察其表现型”。

技法提炼

1.基因突变的类型及性状表现特点

（1）显性突变：

如a→A，该突变一旦发生即可表现出相应性状。

（2）隐性突变：

如A→a，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。

2.验证基因突变实验设计的思路

（1）验证生物变异是基因突变还是环境影响：

可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的环境条件下，观察比较两者的表现型是否相同，若相同则说明变异是由环境引起的。

（2）验证基因突变的显隐性：

可让矮秆植株和原始亲本杂交，若出现性状分离，则说明为显性突变，若没有出现性状分离，则说明为隐性突变。

考点二 比较三种类型的基因重组

重组 同源染色体上非等位基 非同源染色体上非等位 人为导致基因重组（DNA

类型 因间的重组 基因间的重组 重组）

图像

示意

发生

时间

发生机制

减数第一次分裂四分体

时期

同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换，导致染色单体上的基因重新组合

减数第一次分裂后期

同源染色体分开，等位基

因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因重组

目的基因经运载体导入

受体细胞，导致受体细胞中的基因重组

易错警示与基因重组有关的4点提示：

（1）通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程属于分子水平的基因重组；

减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源染色体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组，属于染色体水平的基因重组；

动物细胞融合技术，以及植物体细胞杂交技术下的基因重组，属于细胞水平的基因重组。

（2）自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。

（3）基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。

（4）基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，产生了新的表现型（或新品种）。

2.下列有关基因重组的说法中，正确的是 （ ）A．基因重组是生物体遗传变异的主要方式之一，可产生新的基因B．同源染色体指的是一条来自父方，一条来自母方，两条形态大小一定相同的染色体C．基因重组仅限于真核生物细胞减数分裂过程中D．基因重组可发生在四分体时期的同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换答案 D

解析基因突变可产生新的基因；

同源染色体指的是一条来自父方，一条来自母方，在减数分裂过程中能联会的两条染色体，它们形态大小不一定相同，如性染色体X、Y；

自然条件下的基因重组发生在减数分裂过程中，人工实验条件下的DNA重组也属于基因重组。

3.如图为高等动物的细胞分裂示意图。

图中不可能反映的是 （ ）

①该细胞一定发生了基因突变

②该细胞一定发生了基因重组

③该细胞可能发生了基因突变

④该细胞可能发生了基因重组

A．①② B．③④ C．①③ D．②④答案 A

解析由于图中没有同源染色体，同时着丝点分开，可以确定该细胞为减数第二次分裂后期的图像。

同时注意到该细胞中，由两条姐妹染色单体形成的子染色体中所含的基因不完全相同，分别是B、b，其原因可能是减数第一次分裂前的间期染色体复制出现错误，发生了基因突变，也可能是减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，使得两姐妹染色单体上的基因不完全相同。

根据题意来确定图中变异的类型

1.若为有丝分裂（如根尖分生区细胞、受精卵等），则只能是基因突变造成的。

2.若为减数分裂，则原因是基因突变（间期）或基因重组（减数第一次分裂）。

3.若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变。

4.若题目中有×

×

分裂×

时期提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。

案例投影 序号

错因分析

正确答案

①

表述不准确

核糖体

②

不能理解题意，没有从

丝氨酸

③

碱基的差别上去考虑

要同时突变两个碱基

④

⑥

审题不清，不能从DNA

链上找碱基差别

专业术语记忆不牢不能从氨基酸与密码子的对应关系上回答问题

A

⑤

简并性

增强了密码容错性，保证了翻译的速度

教师备课资源

1.生物变异的种类

项目

遗传物质是否变化遗传情况

可遗传的变异

不可遗传的变异

遗传物质发生改变

遗传物质不发生改变

变异能在后代中再次出现

变异性状仅限于当代表现

变异类型在后代产生一定的表现型，

使变异类型的子代与原来未发生变

鉴别方法 或遗传物质表现可见的数目或结构

异类型的个体生活在同一环境条件

及表现 的变化。

与原来类型在同一环境中生

下，不表现性状上的差异

活仍表现性状差异

是育种的原始材料，生物进化的主要无育种价值，但在生产上可应用优良应用价值 原因，能从中选育出符合人类需要的环境条件以影响性状的表现而获取

新类型和新品种 高产优质产品

二者的

联系

2.基因突变与基因重组的区别和联系

基因突变

基因重组

基因的分子结构发生改变，产生了新基原有基因的重新组合，产生了新的基因

本

因，改变了基因的“质”，但未改变基型，但未曾改变基因的“质”与

质

因的“量”，可能出现新性状 “量”，使其性状重新组合

区

别

发

生原因

在一定的外界或内部因素作用下，细胞减数第一次分裂过程中，同源染色体的

分裂间期DNA分子复制时，由于碱基对非姐妹染色单体间交叉互换或非同源的替换、增添、缺失而引起 染色体之间自由组合

发生时期

有丝分裂间期、减数第一次分

裂前的间期

条件

外界条件的剧变和内部因素的

相互作用

区别

适用范围

意义

所有生物均可发生（包括病

毒），具