教师用书版高中生物第4章生物的变异第1节生物变异的来源Ⅰ学案浙科版必修2资料.docx

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教师用书版高中生物第4章生物的变异第1节生物变异的来源Ⅰ学案浙科版必修2资料

第一节　生物变异的来源（Ⅰ）

1．举例说明基因重组的来源和意义。

2．举例说明基因突变的特征和原因。

（重点）

3．明确可遗传的变异与不遗传的变异的本质区别。

（重点）

基因重组

1．定义

是指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。

2．类型（如图）

如图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，均发生了基因重组。

（1）发生时间

写出相应细胞所处的时间：

[a]减数第一次分裂四分体时期，[b]减数第一次分裂的后期。

（2）类型

[a]：

同源染色体上非姐妹染色单体之间交换。

[b]：

非同源染色体上的非等位基因之间自由组合。

3．意义

导致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。

探讨

：

请判断下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析原因。

①高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。

②黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄圆、黄皱、绿圆和绿皱豌豆。

提示：

①否。

杂合高茎豌豆自交后代中出现矮茎豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果。

②是。

杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄圆、黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。

探讨

：

基因重组能产生新的基因吗？

能产生新的性状吗？

提示：

基因重组不能产生新的基因，但可产生新的基因型。

故基因重组不能产生新的性状，但能产生新的性状组合。

探讨

：

各种生物都可以发生基因重组吗？

举例说明。

提示：

不是。

进行有性生殖的生物可发生基因重组；病毒、原核生物均不进行有性生殖，故不发生基因重组。

基因重组图解分析

1．下列关于基因重组的说法，不正确的是（　　）

【导学号：

35930032】

A．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，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，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，而根尖不能发生基因重组

【解析】　自然情况下，基因重组的发生有两种过程：

一是在减数第一次分裂的前期即四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换；二是在减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，非同源染色体自由组合。

【答案】　B

2．有性生殖生物的后代性状差异，主要来自于基因重组，下列过程中哪些可以发生基因重组（　　）

亲代：

　AaBb　×　AaBb

　　　　↓①Ｆ　　　↓②Ｆ

配子：

ABAbaBab　ABAbaBab

　　　　↓③Ｆ

子代：

A－B－A－bb　aaB－aabb

A．③　　　B．①③

C．②③D．①②

【解析】　由题干给定的遗传图解知：

两亲本均为含有两对等位基因的杂合子。

它们在进行减数分裂形成配子时，在减数第一次分裂的后期发生了基因重组，从而会形成不同类型的四种配子。

【答案】　D

基因突变

1．概念

基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。

2．实质

DNA分子上碱基对的缺失、增加或替换都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起基因结构的改变。

3．意义

是生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有重要意义。

4．类型

（1）划分依据

基因突变对表现型的影响。

（2）类型

影响范围

导致后果

实例

形态突变

生物的形态结构

表现型出现明显差异

果蝇的红眼突变为白眼

生化突变

生物的代谢过程

某个特定生化功能的改变或丧失

人类的苯丙酮尿症

致死突变

生物个体活力

活力下降，甚至死亡

镰刀型细胞贫血症

三者关系

严格的讲，任何突变都是生化突变

5.特点

（1）普遍性

（2）多方向性

染色体某一位置上的基因可以向不同的方向突变成它的等位基因。

（3）稀有性

自然状态下，生物的基因突变频率一般是很低的。

（4）可逆性

显性基因

隐性基因。

（5）有害性

大多数的基因突变会给生物带来不利的影响。

6．诱发基因突变的因素

（1）诱因

①物理因素：

如各种射线的照射、温度剧变等。

②化学因素：

如亚硝酸、碱基类似物等。

③生物因素：

如麻疹病毒等。

（2）类型

①自发突变。

②诱发突变。

7．基因突变的机理

（1）机理

↓

↓

↓

↓

（2）实例——人类的镰刀形细胞贫血症

①症状

a．细胞形状：

患者红细胞由中央微凹的圆饼状变为镰刀状；

b．特点：

易发生红细胞破裂，使人严重贫血而死亡。

②病因图解

探讨

：

DNA中碱基对的改变是否一定是基因突变呢？

提示：

不一定。

因为基因是有遗传效应的DNA片段，非基因片段中碱基对的改变不是基因突变。

探讨

：

基因突变有碱基对的增添、缺失和替换等几种类型。

基因突变是否会导致基因数量的改变呢？

提示：

基因突变是基因内部发生的碱基对的变化，从而改变了基因中碱基的排列顺序，但没有改变基因在DNA分子和染色体上的位置，也没有改变基因的数量。

探讨

：

结合DNA分子的结构特点和复制过程，分析DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。

提示：

DNA分子复制时，DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序改变，从而使遗传信息改变。

探讨

：

基因突变的频率为什么非常低？

提示：

DNA分子复制时，独特的双螺旋结构提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证复制准确进行，故不容易发生。

探讨

：

基因突变一定会改变遗传信息和生物性状吗？

试分析原因。

提示：

（1）遗传信息一定改变。

基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失和替换，基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。

发生基因突变后，遗传信息会发生改变。

（2）生物性状不一定发生改变。

发生碱基对的改变时，由于密码子的简并性，可能并不改变蛋白质中的氨基酸序列，不改变生物的性状；发生隐性突变时，生物的性状也不一定改变。

1．基因突变的类型

2．基因突变与生物性状的关系

3．姐妹染色单体含有等位基因的原因分析

基因突变或交叉互换都会导致姐妹染色单体中含有等位基因（如图）。

在确定变异类型时，可根据题意来确定，方法如下：

（1）若为体细胞有丝分裂（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）或交叉互换（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。

4．基因突变和基因重组的比较

项目

基因突变

基因重组

发生

时间

有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期

减数第一次分裂

发生

原因

在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，引起基因结构的改变

减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，或非同源染色体上非等位基因的自由组合

适用

范围

所有生物都可以发生

只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传

种类

①自然突变

②人工诱变

①基因自由组合

②染色体交叉互换

结果

产生新基因，控制新性状

产生新的基因型，不产生新的基因

意义

是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料

生物变异的来源之一，有利于生物进化

1．（2016·广州高一检测）如图为人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基因会发生突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。

该基因发生的突变是（　　）

　　　　　　　　　①②③④

　　　　　　　　　↓↓↓↓

　　　　　　…G　G　GA　A　G　C　A　G…

WNK4基因　…C　C　CT　T　C　G　T　C…

　　↓

正常蛋白质　…甘氨酸－赖氨酸－谷氨酰胺…

　1168　　1169　　1170

甘氨酸：

GGG　赖氨酸：

AAA、AAG　谷氨酰胺：

CAG、CAA　谷氨酸：

GAA、GAG　丝氨酸：

AGC　丙氨酸：

GCA　天冬酰胺：

AAU

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

【解析】　本题考查基因突变方面的知识。

由题干可知WNK4基因发生了突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸，而赖氨酸的密码子为AAA、AAG，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，因此可能的变化为密码子由AAA→GAA或者AAG→GAG，而在基因的转录链对应的变化为TTT→CTT或者TTC→CTC。

由题干中WNK4的基因序列可知，应为TTC→CTC，因此基因应是由A—T替换为G—C。

【答案】　B

2．下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，请根据图像判定每个细胞发生的变异类型（　　）

A．①基因突变　②基因突变　③基因突变

B．①基因突变或基因重组　②基因突变　③基因重组

C．①基因突变　②基因突变　③基因突变或基因重组

D．①基因突变或基因重组　②基因突变或基因重组　③基因重组

【解析】　图中①②分别属于有丝分裂的中期和后期；A与a所在的DNA分子都是经过复制而得到的，由于交叉互换只发生在减数分裂过程中，所以图中①②的变异只能属于基因突变；③属于减数第二次分裂的后期，由于减数分裂过程中可以发生交叉互换，所以不能确定A与a的不同是基因突变还是基因重组的结果。

【答案】　C

1．下列关于基因重组的叙述中，正确的是（　　）

A．等位基因的分离可导致基因重组

B．有性生殖可导致基因重组

C．非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组

D．无性生殖可导致基因重组

【解析】　等位基因的分离是随着同源染色体的分开而分离的，会导致性状分离；基因重组发生在减数分裂的过程中，减数分裂参与有性生殖过程；非同源染色体上的非等位基因自由组合以及同源染色体内非姐妹染色单体上的等位基因的交叉互换都能导致基因重组。

【答案】　B

2．以下各项属于基因重组的是（　　）

A．基因型为Aa的个体自交，后代发生性状分离

B．雌、雄配子随机结合，产生不同类型的子代个体

C．YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型

D．同卵双生姐妹间性状出现差异

【解析】　一对等位基因无法发生基因重组，A错误；基因重组发生在减数第一次分裂而非受精作用过程中，B错误；基因重组指在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合，C正确；同卵双生姐妹遗传物质相同，其性状出现差异是由环境引起的，D错误。

【答案】　C

3．下列有关基因突变的叙述，正确的是（　　）

A．基因突变就是DNA分子中碱基对的替换、增添、缺失和重组

B．基因突变一定会导致生物性状的改变

C．基因突变只能发生在真核细胞中

D．基因突变是有害还是有利主要看该突变对于生物生存的影响

【解析】　基因突变不包括碱基对的重组，A项错误；基因突变虽然引起密码子的改变，但决定的还可能是相

同氨基酸，因此基因突变不一定引起性状的改变，B项错误；基因突变发生在DNA复制过程中，不仅真核细胞中可以发生，原核细胞中也可以发生，C项错误。

【答案】　D

4．基因突变按其发生部位可分为体细胞突变（a）和生殖细胞突变（b）两种，则（　　）

【导学号：

35930033】

A．均发生于有丝分裂的间期

B．a发生于有丝分裂的间期，b发生于减数第一次分裂前的间期

C．均发生于减数第一次分裂前的间期

D．a发生于有丝分裂间期