人教版必修二 基因突变和基因重组 学案.docx

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人教版必修二基因突变和基因重组学案

第五章　基因突变及其他变异

第20课时　基因突变和基因重组

目标导航

　1.举例说明基因突变的特点和原因。

2.举例说明基因重组。

3.说出基因突变和基因重组的意义。

一、生物变异的类型

1．生物的变异有两种类型：

不可遗传的变异和可遗传的变异。

2．引起两种变异的条件：

不可遗传的变异是由于环境因素的影响导致的，遗传物质没有改变；可遗传的变异是由于遗传物质的改变引起的。

3．两种变异表现出不同的特点

（1）不可遗传的变异的特点是：

①一般只在当代表现出来；②不能遗传给后代；③这种变异的方向一般是定向的。

（2）可遗传的变异的特点是：

①可以在当代，也可在后代中出现；②变异一旦发生，就有可能遗传给后代；③这类变异的方向是不定向的。

二、基因突变的实例、概念

1．引起镰刀型细胞贫血症的根本原因是__________________的基因发生了突变，直接原因是构成血红蛋白的一条肽链上的____________被____________取代。

2．基因突变：

由于DNA分子中发生碱基对的________、________或________，而引起的基因结构的改变。

所以基因突变常发生在________________和________________________。

3．基因突变的本质：

基因突变是____________上的变化，不改变__________上基因的数量及所处位置，只改变某一基因的________及______________，即由A→a或a→A。

4．基因突变对后代的影响

（1）基因突变发生在体细胞有丝分裂过程，这种突变可以通过无性繁殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。

（2）基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程，这种突变有可能通过有性生殖传给后代。

（3）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过程中对外界环境因素的变化更敏感。

三、基因突变的特点、原因、结果及意义

1．基因突变的特点

（1）____________，

（2）____________，（3）______________，（4）____________，（5）________________。

2．诱发生物发生基因突变的因素

（1）内因：

基因________改变。

即DNA复制出错，碱基对（增减或改变）→碱基序列（局部密码改变、移码突变）→遗传信息（改变）。

（2）外因：

①________因素：

如紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA。

②________因素：

如亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基。

③________因素：

如某些病毒，其遗传物质能影响宿主细胞的DNA等。

3．基因突变的意义：

基因突变是____________产生的途径，是生物变异的________来源，是____________的原始材料。

4．结果：

（1）多数基因突变能引起____________的变化。

（2）少数基因突变不能引起____________的改变。

若发生突变后，引起mRNA上的密码子改变，但由于密码子的____________，改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。

（3）若基因突变为________突变，如AA中的一个A→a，此时性状也不改变。

四、基因重组及意义

1．概念：

基因重组是指在生物体进行________________的过程中，控制不同性状的基因的________________。

所以，进行有性生殖的生物会发生基因重组。

2．类型：

基因重组有________________和________________两类。

前者发生在____________________（非同源染色体的自由组合），后者发生在______________________（非姐妹染色单体的交叉互换）。

3．意义：

基因重组是__________________的来源之一，是形成生物__________的重要原因，对生物的________也具有重要意义。

知识点一　生物变异的类型

1．在北京培育的优质甘蓝品种叶球最大的只有3.5kg，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大，日照时间长，光照强，叶球可重达7kg左右，但再引种回北京后，叶球又只有3.5kg。

从甘蓝的引种过程可以看出（　　）

A．甘蓝具有遗传性，而不具有变异特征

B．仅仅由环境条件引起的变异不能遗传

C．环境改变可以引起生物产生可遗传的变异

D．甘蓝在生殖过程中无基因重组产生

知识点二　基因突变的实例、概念

2．下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA、GAC。

据图分析正确的是（　　）

A．转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基为GUA

B．②过程是以α链为模板，核糖核苷酸为原料，由ATP供能，在有关酶的催化下完成的

C．控制血红蛋白合成的基因中任意一个碱基发生替换都会引起镰刀型细胞贫血症

D．人发生此贫血症的根本原因在于血红蛋白中的一个谷氨酸被缬氨酸取代

知识点三　基因突变的特点、原因、结果及意义

3．基因突变常发生在细胞周期的（　　）

A．分裂间期B．分裂前期

C．分裂后期D．分裂的各时期均有可能

4．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．表明基因的突变具有不定向性

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

知识点四　基因重组及意义

5．下列叙述错误的是（　　）

A．基因突变是生物变异的根本来源

B．基因突变使一个基因变成它的等位基因

C．基因重组只能产生新的基因型，不能产生新的基因，因此对生物进化没有作用

D．基因重组只发生在有性生殖过程中

6．下列各选项中能够体现基因重组的是（　　）

A．细胞分裂间期DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变

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局部交换

C．减数第一次分裂过程中，非同源染色体上非等位基因的自由组合

D．细胞分裂过程中染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上

基础落实

1．下列关于基因突变的叙述，错误的是（　　）

A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变

B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的

C．基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发

D．基因突变的频率很低，且都是有害的

2．下列细胞在其生命活动过程中既有可能发生基因重组现象，又有可能发生基因突变现象的是（　　）

A．心肌细胞B．成熟的红细胞

C．根毛细胞D．精原细胞

3．下面有关基因重组的说法不正确的是（　　）

A．基因重组发生在减数分裂过程中

B．基因重组产生原来没有的新基因

C．基因重组是生物变异的主要来源

D．基因重组能产生原来没有的新性状

4．卵原细胞在进行DNA复制时，细胞中不可能出现的是（　　）

A．解旋B．蛋白质合成

C．基因突变D．基因重组

能力提升

5．以下有关基因重组的叙述，错误的是（　　）

A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组

B．非姐妹染色单体的交换可引起基因重组

C．纯合子自交因基因重组导致子代性状分离

D．同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关

6．如图为高等动物的细胞分裂示意图，图中不可能反映的是（　　）

A．发生了基因突变

B．发生了染色单体互换

C．该细胞为次级卵母细胞

D．该细胞为次级精母细胞

7．下列关于基因突变的叙述中，正确的是（　　）

①基因突变包括自然突变和诱发突变　②在DNA复制中，碱基排列顺序发生差错从而改变了遗传信息，产生了基因突变　③基因突变一般对生物是有害的，但也有的基因突变是有利的　④基因突变一定产生新性状

A．①②③④B．①②③

C．①②④D．②③④

8．原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。

在插入位点的附近，再发生下列哪种情况对其编码的蛋白质结构影响最小（　　）

A．置换单个碱基对B．增加4个碱基对

C．缺失3个碱基对D．缺失4个碱基对

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

答案

9.下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，请据图回答：

（1）③过程是____________，发生的场所是______，发生的时间是______________；①过程是______________，发生的场所是______；②过程是______，发生的场所是________。

（2）④表示的碱基序列是____________，这是决定一个缬氨酸的一个____________，转运缬氨酸的转运RNA一端的三个碱基是____________。

（3）父母均正常，生了一个镰刀型细胞贫血症的女儿，可见此遗传病是________________遗传病。

若HbS代表致病基因，HbA代表正常的等位基因，则患病女儿的基因型为____________，母亲的基因型为______；这对夫妇再生一个患此病的女儿的概率为______。

（4）比较HbS与HbA的区别，HbS中碱基为______，而HbA中为______。

（5）镰刀型细胞贫血症是由______产生的一种遗传病，从变异的种类来看，这种变异属于____________。

该病十分罕见，严重缺氧时会导致个体死亡，这表明基因突变的特点是__________和__________。

10．如图为某一红色链孢霉合成精氨酸的过程，回答问题：

　　　基因Ⅰ　　基因Ⅱ　　基因Ⅲ

　　　　↓　　　　↓　　　　↓

　　　　酶Ⅰ　　　酶Ⅱ　　酶Ⅲ

　　　　↓　　　　↓　　　　↓

某化合物―→鸟氨酸―→瓜氨酸―→精氨酸

（1）在一次实验中，经测试只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸。

产生此现象的可能原因是__________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）如果酶Ⅰ和酶Ⅲ活性正常，酶Ⅱ活性丧失，则能否合成鸟氨酸和精氨酸？

________________________________________________________________________。

原因是__________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）用一定剂量的γ射线照射萌发状态的棉花种子，其成活棉株的器官形态和生理代谢均发生显著变异，这种变异属于__________。

处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降，这说明了____________________________。

在其中也发现了极少的个体品质好、产量高，这说明了变异是__________________。

答案知识清单

二、1.控制合成血红蛋白　谷氨酸　缬氨酸

2．替换　增添　缺失　有丝分裂间期　减数第一次分裂间期

3．分子水平　染色体　结构　表现形式

三、1.

（1）普遍性　

（2）随机性　（3）低频性　（4）不定向性　（5）多害少利性

2．

（1）结构　

（2）①物理　②化学　③生物

3．新基因　根本　生物进化

4．

（1）生物性状　

（2）生物性状　简并性　（3）隐性

四、1.有性生殖　重新组合

2．自由组合　交叉互换　减数第一次分裂的后期　减数第一次分裂的四分体时期

3．生物变异　多样性　进化

对点训练

1．D　[生物的遗传和变异是生物的基本特征之一。

生物的变异性状能否遗传，关键是看生物的遗传物质是否改变。

遗传物质未改变，仅由环境因素引起的变异是不能遗传的。

同一品种的甘蓝含有相同的遗传物质，在北京和拉萨两地的产量不同是两地的环境因素不同造成的。

因而这种变异不能遗传。

]

2．B　[以α链为模板转录出的mRNA对应的碱基序列为GUA，而转运缬氨酸的tRNA一端裸露的碱基为CAU。

②过程为转录，原料应为核糖核苷酸。

引起镰刀型细胞贫血症的根本原因应为基因突变。

]

3．A　[基因突变发生在DNA分子复制的过程中，而DNA分子的复制在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期进行。

]

4．D　[本题考查的是有关基因突变的特点。

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，其根本原因是其碱基的序列不同。

]

5．C　[基因突变的结果是产生等位基因，即产生原来没有的新基因，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。

因此，可以说：

如果没有基因突变，生物也就不可能进化。

基因重组虽然也能使生物产生变异，但这些变异只是生物界中已存在的性状重新组合，并不能产生自然界中原来没有的性状，但是由于基因重组可产生多样化的基因组合的子代，可能有一些会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合，因此对生物的进化也有重要意义。

]

6．C　[DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变属于基因突变；同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换并不改变基因组成，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换才属于基因重组；染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上属于染色体变异。

]

课后作业

1．D　[A项是基因突变的概念；B项阐明了基因突变的原因；C项说明了基因突变的诱发因素；D项错误，基因突变的频率确实很低，而且一般是有害的，但不全是有害的。

]

2．D

3．B　[基因重组是指生物体进行有性生殖的过程，即减数分裂过程中，控制不同性状的原有基因的重新组合，可产生新的基因型，从而控制新的表现型，是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义。

但是，基因重组不会产生新的基因。

]

4．D　[基因重组可以发生在减数第一次分裂的后期，等位基因随同源染色体的分开而分离，非等位基因随着非同源染色体自由组合而自由组合。

也可以发生于减数分裂的四分体时期，由于四分体的非姐妹染色单体的交叉互换而引起。

]

5．C　[基因重组主要包括非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换；纯合子自交子代不发生性状分离；同胞兄妹间的遗传差异主要来自父母的基因重组。

]

6．C　[该细胞分裂图表明的是减数第二次分裂。

由图中可以看出：

可能发生了基因突变（B、b），也可能发生了染色单体互换，但细胞明显是均等分裂，因此不可能是次级卵母细胞。

]

7．B　[基因突变是在DNA复制过程中，碱基排列顺序发生差错而改变了遗传信息，包括自然突变和诱发突变两种。

与自然突变相比，诱发突变的频率较高。

基因突变大多数是有害的，即具有多害少利性，但有害与有利取决于环境。

除此之外。

基因突变还具有普遍性、随机性、不定向性等特点。

基因突变一定能产生新基因，但不一定产生新性状。

]

8．D　[在编码区插入1个碱基对，因每相邻的3个碱基决定1个氨基酸，必然造成插入点以后几乎所有密码子的改变，控制相应氨基酸发生变化，致使编码的蛋白质差别很大。

若再增添2个、5个、8个碱基对，或缺失1个、4个、7个碱基对，恰好凑成3的倍数，则对后面密码子不产生影响，致使编码的蛋白质差别不大。

]

9．

（1）基因突变　细胞核　细胞分裂间期　转录　细胞核　翻译　核糖体

（2）GUA　密码子　CAU

（3）常染色体隐性　HbSHbS　HbAHbS　1/8

（4）

（5）基因突变　可遗传变异　低频性　多害少利性

解析　

（1）由图示分析，图中③过程是基因突变，它发生在细胞分裂间期DNA复制过程中，①过程是转录，①、③过程都发生在细胞核内。

②过程表示以mRNA为模板合成蛋白质的翻译过程，该过程是在细胞质的核糖体上进行的。

（2）根据碱基互补配对原则，由正常谷氨酸的密码子可判断是以DNA的CTT为模板转录的，所以④过程的碱基序列GUA是决定缬氨酸的一个密码子，转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是CAU。

（3）由题中父母均正常，生出患病女儿可确定镰刀型细胞贫血症是常染色体隐性遗传病，患病女儿的基因型为HbSHbS，其父母的基因型均为HbAHbS。

若这对夫妇再生育，则生一个患该病的女儿的概率为1/2×1/4＝1/8。

（4）致病基因HbS是基因突变后形成的，其碱基序列是

，而正常基因HbA的碱基序列是

。

（5）镰刀型细胞贫血症是由基因突变产生的常染色体隐性基因导致的疾病，该变异是DNA分子结构的改变所引起的，是可遗传变异，由题中“该病十分罕见，严重缺氧时会导致个体死亡”可知，基因突变具有低频性和多害少利性的特点。

10．

（1）基因Ⅲ发生突变；酶Ⅲ缺乏或失去活性，因此不能形成精氨酸

（2）能合成鸟氨酸，但不能合成精氨酸　酶Ⅱ失活，鸟氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料

（3）基因突变　基因突变对大多数个体来说是有害的　不定向的

解析　基因能通过控制酶合成来控制生物的性状，当发生基因突变时，相应的酶不能合成，从而中断某反应的过程，致使生物的某些性状发生改变。

基因突变是不定向的且大多数是有害的。