高中生物必修2精品学案51 基因突变和基因重组Word格式文档下载.docx

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2.基因突变的原因、特点及意义

（1）基因突变产生的原因

①外因

②内因

DNA分子复制时偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等原因自发产生。

（2）基因突变的特点

①普遍性：

基因突变在生物界中是普遍存在的。

②随机性

a.可以发生在生物个体发育的任何时期。

b.可以发生在任何细胞。

c.可以发生在细胞内不同DNA分子上。

d.同一DNA分子的不同部位。

③不定向性：

一个基因可以向不同方向突变，产生一个以上的等位基因。

虽然基因突变是不定向的，但基因突变的结果只是产生此基因的等位基因。

④低频性：

在自然状态下基因突变的频率很低。

⑤多害少利性：

基因突变大多数是有害的，少数是有利的。

（3）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生物进化的原始材料。

3.基因重组的概念、类型及意义

（1）概念

①发生的过程：

生物体进行有性生殖的过程中。

②实质：

控制不同性状的基因的重新组合。

（3）基因重组意义

基因重组是生物变异的重要来源之一，对生物进化具有重要意义，能产生新的基因型。

|自查自纠|

1.所有的生物变异都是由遗传物质改变引起的（　　）

2.可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异（　　）

3.基因突变是在DNA复制时发生的（　　）

4.基因突变是DNA分子中个别碱基的替换、增添或缺失引起的（　　）

5.基因突变和基因重组都可产生新的基因（　　）

6.基因突变是普遍存在的，所以基因突变的频率较高，且大多数是有利的（　　）

答案　1.×

　2.√　3.√　4.√　5.×

　6.×

|图解图说|

★基因突变类型对氨基酸序列的影响：

替

个氨基酸序列，增添和缺失影响到插入和缺失位置后的整个氨基酸序列。

减数分裂过程中的基因突变和基因重组，分别发生于哪个时期？

提示：

减数分裂过程中的基因突变发生于减数第一次分裂前的间期，基因重组发生于减数第一次分裂前期和后期。

探究点一　基因突变

1.下图表示的是控制正常酶Ⅰ的基因突变后引起的氨基酸序列的改变。

请据图思考下列问题：

（1）基因突变是DNA分子的个别碱基替换、增添或缺失引起的，图中①②两种基因突变分别属于哪种类型？

并简述判断的理由。

突变①只引起一个氨基酸的改变，所以应属于碱基对的替换。

突变②引起多个氨基酸的改变，所以应属于碱基对的增添或缺失。

（2）基因突变是否一定改变DNA中的遗传信息？

为什么？

是，因为遗传信息指的是DNA分子中的碱基排列顺序，个别碱基对的替换、增添和缺失都会引起碱基排序的改变。

（3）基因突变不一定改变生物体的性状，下列哪些情况与该结论相对应？

①突变可能发生在非编码片段。

②基因突变是随机的、普遍的

③基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。

④基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。

①③④。

2.下图能说明基因突变具有什么特点？

基因突变具有不定向性和可逆性。

基因突变的类型和影响

增添或缺失的位置不同，影响结果也不一样：

在前端——氨基酸序列全部改变或不能表达（形成终止密码子）；

在中间某个位置会造成肽链提前中断（形成终止密码子）或插入点后氨基酸序列改变；

在该序列最后则不影响表达或使肽链延长。

【典例1】下面为人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基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。

该基因发生的突变是（　　）

A.①处插入碱基对G—C

B.②处碱基对A—T替换为G—C

C.③处缺失碱基对A—T

D.④处碱基对G—C替换为A—T

尝试解答________

解析　根据图中1168位的甘氨酸的密码子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1169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②处碱基对A－T被替换为G－C。

答案　B

【跟踪训练】

1.如图表示在生物的一个种群中某一基因的类型及其关系。

下列哪项不能从图中分析得到（　　）

A.表明基因突变具有不定向性

B.表明基因突变具有可逆性

C.这些基因的碱基序列一定不同

D.表明基因突变具有普遍性

解析　A基因可以突变成a1、a2、a3，说明基因突变具有不定向性；

同时A基因可以突变成a1基因，a1基因也可以突变成A基因，说明基因突变具有可逆性；

控制同一性状的基因有几种，其根本原因是碱基的序列不同。

答案　D

探究点二　基因重组

1.下图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，据图思考：

（1）a图和b图所示的都是基因重组，两种类型的基因重组分别发生于减数第一次分裂的哪个时期？

a发生于减数第一次分裂的前期（四分体时期），b发生于减数第一次分裂后期。

（2）a图和b图所示的基因重组发生的原因分别是什么？

a图发生基因重组的原因是：

同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。

b图发生基因重组的原因是：

非等位基因随非同源染色体自由组合。

2.某基因型为AaBB的动物，如果产生了基因型为Ab的精子，则在减数分裂过程中发生了怎样的变异？

该变异发生于什么时期？

基因突变，发生于减数第一次分裂前的间期。

3.某基因型为AaBb的动物，它的一个精原细胞正常情况下产生的四个精子的基因型是怎样的？

如果形成的四个精子基因型是：

AB、Ab、aB、ab，则最可能的原因是什么？

该类变异属于哪种类型？

AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB。

如果产生的四个精子的基因型是AB、Ab、aB、ab，最可能是发生了交叉互换，该变异属于基因重组。

基因重组的方式

图示

名称

时期

交叉互换型

减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换

自由组合型

减数第一次分裂后期，同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合

【典例2】右图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。

据图判断（　　）

A.此细胞含有8条染色体，8个DNA分子

B.此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd

C.此细胞发生的一定是显性突变d→D

D.此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组

解析　图示细胞有4条染色体，8个DNA分子；

细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；

其中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d、d，但不能确定的是D突变成d，还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。

据细胞分裂图判断基因改变的原因

（1）如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。

（2）如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体（同白或同黑）上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙。

（3）如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体（颜色不一致）上的两基因不同，则为交叉互换（基因重组）的结果，如图丙。

2.下列关于基因重组的说法，错误的是（　　）

A.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属于基因重组

B.减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的片段交换，也可导致基因重组

C.减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组

D.一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能

解析　控制不同性状的基因重新组合为基因重组，它包括自由组合型和交叉互换型，A项正确；

减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可导致基因重组，姐妹染色单体上含有相同基因不会导致基因重组，B项错误；

非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组，C项正确；

减数分裂过程中存在基因重组，而根尖细胞只能进行有丝分裂，所以不会发生基因重组，D项正确。

知识脉络

要点晨背

1.生物变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异，可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。

2.基因突变指的是DNA在复制时，个别碱基对发生替换、增添或缺失引起的变异，基因突变导致等位基因产生。

3.基因突变具有普遍性、随机性、低频率、不定向性和多害少利性。

4.基因重组发生于减数第一次分裂的前期或后期，包括交叉互换型和自由组合型。

5.基因突变和基因重组都为生物进化提供原材料。

1.居里夫人对核物理学的发展做出了重大贡献，但她在研究工作中长期接触放射性物质，患上了白血病。

最可能的病因是放射性物质使细胞发生了（　　）

A.基因重组　　　　　　　B.基因复制

C.基因分离D.基因突变

解析　辐射属于诱发基因突变的物理因素。

2.一种果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，当气温上升到25.5℃时，突变体的生存能力大大提高。

这个现象可以说明（　　）

A.基因突变是不定向的

B.基因突变是随机发生的

C.基因突变与温度有关

D.突变的有害和有利取决于环境条件

解析　同一种变异在不同环境条件下，对生物体的生存有不同的影响，说明突变是有利还是有害取决于环境条件。

3.基因重组的过程发生在（　　）

A.减数分裂过程中B.有丝分裂过程中

C.受精作用过程中D.不同品种嫁接过程中

答案　A

4.基因突变和基因重组的共同点是（　　）

A.都可以产生新的基因

B.都对生物体有利

C.均可增加基因的数目

D.都能产生可遗传的变异

解析　基因重组不能产生新基因；

基因突变具有多害少利性；

基因重组不能增加基因的数目，基因突变和基因重组均属于可遗传的变异。

5.镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白多肽链中，一个氨基酸发生了替换。

下图是该病的病因图解。

回答下列问题：

（1）图中①表示DNA上的碱基对发生改变，遗传学上称为__________________。

（2）图中②以DNA的一条链为模板，按照__________原则，合成mRNA的过程，遗传学上称为__________，该过程的场所主要是____________。

（3）图中③过程称为____________，完成该过程的场所是______________。

（4）已知谷氨酸的密码子为GAA或GAG，组氨酸的密码子为CAU或CAC，天冬氨酸的密码子为GAU或GAC，缬氨酸的密码子为GUA、GUU、GUC或GUG。

图中氨基酸甲是________________。

解析　

（1）个别碱基对的改变属于基因突变。

（2）转录过程形成mRNA，该过程要严格遵守碱基互补配对原则，主要发生于细胞核中。

（3）图中③可形成多肽，所以为翻译过程。

该过程发生于核糖体。

（4）图中氨基酸甲对应的密码子是GAA，所以该氨基酸是谷氨酸。

答案　

（1）基因突变

（2）碱基互补配对　转录　细胞核

（3）翻译　核糖体

（4）谷氨酸