第7單元生物的變異和進化,第21講基因突變和基因重組,1.闡明基因重組及其意義。 2.闡明基因突變的特征和原因。 3.描述某些基因突變可能導致細胞分裂失控,甚至發(fā)生癌變。,必備知識梳理,關鍵能力突破,基因突變 1.變異類型概述 基因突變和染色體變異均屬于突變。其中在光學顯微鏡下可見的可遺傳變異為染色體變異,分子水平發(fā)生的變異為基因突變和基因重組,只在減數(shù)分裂過程中發(fā)生的變異為基因重組,真核生物、原核生物和病毒共有的變異類型為基因突變。,必備知識梳理,關鍵能力突破,2.基因突變 (1)基因突變的實例鐮刀型細胞貧血癥 圖示中a、b、c過程分別代表DNA復制、轉錄和翻譯。突變發(fā)生在a(填字母)過程中。 患者貧血的直接原因是血紅蛋白異常,根本原因是發(fā)生了基因突變,堿基對由 突變成 。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(2)基因突變的概念 DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失基因結構的改變。 (3)發(fā)生時間 主要發(fā)生于有絲分裂間期或減分裂前的間期。 (4)誘發(fā)基因突變的因素(連線),必備知識梳理,關鍵能力突破,(5)基因突變的特點 普遍性:一切生物都可以發(fā)生。 隨機性:可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和部位。 低頻性:自然狀態(tài)下,突變頻率很低。 不定向性:一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變。 多害少利性:大多數(shù)基因突變對生物體是有害的,但有些基因突變,可使生物獲得新性狀,適應改變的環(huán)境。 (6)基因突變的結果 產生一個以上的等位基因。 (7)意義 新基因產生的途徑;生物變異的根本來源;提供生物進化的原始材料。,必備知識梳理,關鍵能力突破,3.細胞的癌變 (1)實質:和抑癌基因發(fā)生突變。 (2)特征,(3)致癌因子的類型與實例(連線),原癌基因,無限增殖,細胞形態(tài),糖蛋白,在體內分散和轉移,必備知識梳理,關鍵能力突破,(4)原癌基因的功能:主要負責調節(jié),控制細胞生長和分裂進程。 (5)抑癌基因的功能:主要是阻止細胞的增殖,原癌基因和抑癌基因突變導致細胞生長和失控而變成癌細胞。,細胞周期,不正常,分裂,必備知識梳理,關鍵能力突破,教材拾遺1.(必修2第81頁“學科交叉”改編)攜帶一個鐮刀型細胞貧血癥突變基因的個體(即雜合子)并不表現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥的癥狀,因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白,并對瘧疾具有較強的抵抗力,鐮刀型細胞貧血癥主要流行于非洲瘧疾猖獗的地區(qū)。請根據(jù)這一事實探討突變基因對當?shù)厝松娴挠绊憽?答案鐮刀型細胞貧血癥患者對瘧疾具有較強的抵抗力,這說明在易患瘧疾的地區(qū),鐮刀型細胞的突變有利于當?shù)厝说纳妗ｋm然這個突變體的純合子對生存不利,但其雜合子卻有利于當?shù)厝说纳妗?必備知識梳理,關鍵能力突破,2.(必修2第82頁“批判性思維”改編)基因突變頻率很低,而且大多數(shù)基因突變對生物體是有害的,但為何它仍可“為生物進化提供原材料”? 答案對于生物個體而言,發(fā)生自然突變的頻率是很低的。但是,一個物種往往是由許多個體組成的,就整個物種來看,在漫長的進化歷程中產生的突變還是很多的,其中有不少突變是有利突變,對生物的進化有重要意義。因此,基因突變能夠為生物進化提供原材料。,必備知識梳理,關鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過對基因突變的概念、原因和特點的分析,建立起基因突變是生物變異的根本來源、是生物進化的原材料的觀點。 2.科學思維運用聯(lián)想與類比推理的方法,理解基因突變的類型,推測基因突變與生物性狀改變之間的關系。 3.社會責任通過分析因基因突變而引發(fā)的癌變的實例,宣傳預防癌變的知識。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(生命觀念)下圖為基因突變的機理,據(jù)圖分析下列問題。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(1)圖中表示引起基因突變的因素分別是物理、生物、化學。 (2)圖中表示基因突變的類型分別是增添、替換、缺失。 (3)在細胞分裂間期易發(fā)生基因突變的原因是細胞分裂的間期進行DNA復制,DNA復制時需要解旋成單鏈,單鏈DNA容易受到內、外因素的影響而發(fā)生堿基的改變。 (4)基因突變不一定(填“一定”或“不一定”)能通過有性生殖遺傳給后代,因為若基因突變發(fā)生在體細胞有絲分裂過程中,可通過無性生殖傳給后代,但不會通過有性生殖傳給后代;若基因突變發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,可通過有性生殖傳給后代。 (5)基因突變不一定(填“一定”或“不一定”)能產生等位基因,因為真核生物基因突變一般可產生它的等位基因,而病毒和原核細胞中不存在等位基因,其基因突變產生的是一個新基因。,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向1基因突變的實質和特點分析 1.(2018山西運城芮城中學期末)下列有關基因突變的敘述,正確的是( ) A.環(huán)境因素可誘導某基因朝某一方向突變 B.基因突變后遺傳信息不一定改變,但生物的性狀一定改變 C.自然界中所有等位基因產生的根本來源都是基因突變 D.基因突變產生的性狀往往對個體的生存是不利的,所以會阻止生物的進化,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,基因突變的“一定”與“不一定” 1.基因突變一定會引起基因結構的改變,即基因中堿基排列順序的改變。 2.基因突變不一定會引起生物性狀的改變。 3.基因突變不一定都產生等位基因。 病毒和原核細胞的基因組結構簡單,基因數(shù)目少,而且一般是單個存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突變可產生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突變產生的是一個新基因。,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向2基因突變類型及突變基因位置的判斷基因突變與生物性狀的關系 2.(2018江西新余期末)周期性共濟失調是一種由編碼細胞膜上的鈣離子通道蛋白的基因發(fā)生突變導致的遺傳病,該突變基因相應的mRNA的長度不變,但合成的肽鏈縮短使通道蛋白結構異常而導致的遺傳病。下列有關該病的敘述正確的是( ) A.翻譯的肽鏈縮短說明編碼的基因一定發(fā)生了堿基對的缺失 B.突變導致基因轉錄和翻譯過程中堿基互補配對原則發(fā)生改變 C.該病例說明了基因能通過控制酶的合成來控制生物的性狀 D.該病可能是由于堿基對的替換而導致終止密碼子提前出現(xiàn),答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,(1)基因突變對蛋白質的影響 (2)基因突變不一定導致生物性狀改變的原因 突變可能發(fā)生在基因的非編碼區(qū)。 基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。 基因突變若為隱性突變,如AAAa,可能不會導致性狀的改變。,必備知識梳理,關鍵能力突破,基因重組 1.概念,必備知識梳理,關鍵能力突破,2.類型 (1)類型1交叉互換型;類型2自由組合型;類型3基因工程。 (2)類型1減時期;類型2減后期;類型3基因工程操作成功即可實現(xiàn)外源基因與受體細胞基因的重組。 3.結果:產生新基因型,導致重組性狀出現(xiàn)。 4.意義 (1)形成生物多樣性的重要原因。 (2)生物變異的來源之一,有利于生物進化。,必備知識梳理,關鍵能力突破,5.基因重組和基因突變的比較,必備知識梳理,關鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過對基因重組產生生物新類型的分析,建立起基因重組為生物進化提供了可供選擇的材料的觀點。 2.社會責任通過分析雜交育種的實例,認識科學技術與社會之間相互影響、相互制約的關系,并能運用遺傳變異原理解決實際問題。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(生命觀念)如圖a、b為某二倍體生物細胞分裂不同時期的細胞圖像,據(jù)圖分析并回答下列問題。,(1)圖a細胞處于減數(shù)分裂的四分體時期,細胞中的1、2號染色體因交叉互換發(fā)生了基因重組。 (2)圖b細胞處于減數(shù)第一次分裂后期,該細胞名稱為初級精母細胞,該時期細胞可發(fā)生非同源染色體上的非等位基因自由組合,即基因重組。,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向1基因重組的范圍、類型及意義 1.(2018湖南師大附中摸底)下面有關基因重組的說法不正確的是( ) A.基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,是生物變異的重要來源 B.基因重組產生原來沒有的新基因,從而改變基因中的遺傳信息 C.基因重組所產生的新基因型不一定會表達為新的表現(xiàn)型 D.基因重組能產生原來沒有的新性狀組合,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,基因重組只是“原有基因間的重新組合”,它既未改變基因的“質”(未產生“新基因”)也未改變基因的“量”,只是產生了“新基因型”,其所產生的性狀應稱作“重組性狀”而不是“新性狀”。,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向2細胞分裂圖中基因突變和基因重組的判斷 2.右圖是某二倍體動物細胞的分裂示意圖,其中字母表示基因。據(jù)圖判斷下列正確的是( ) A.此細胞含有4個染色體組,8個DNA分子 B.此動物體細胞基因型一定是AaBbCcDd C.此細胞發(fā)生的一定是顯性突變 D.此細胞既發(fā)生了基因突變又發(fā)生了基因重組,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,基因突變和基因重組的判斷方法 (1)根據(jù)生物基因型判定 如果親代基因型為AA或aa,則一條染色體的兩條姐妹染色單體上分別有A、a基因的原因是基因突變。 如果親代基因型為Aa,則一條染色體的兩條姐妹染色單體上分別有A、a基因的原因是基因突變或交叉互換。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(2)根據(jù)細胞分裂圖判定,對圖1、2分析:,(3)根據(jù)變異個體數(shù)量判定,4,1,2,3,1.利用X射線處理長翅果蠅,成功地使生殖細胞內的翅長基因(M)中的堿基對AT變?yōu)镚C,經多次繁殖后子代中果蠅的翅長未見異常。下列分析正確的是() A.此次突變?yōu)殡[性突變 B.突變后的基因轉錄產物發(fā)生了改變 C.突變后的基因控制合成的蛋白質一定發(fā)生了改變 D.突變后的基因控制合成的蛋白質一定未發(fā)生改變,答案,解析,5,1,2,2.經X射線照射的紫花香豌豆品種,其后代中出現(xiàn)了幾株開白花的植株,下列敘述錯誤的是() A.白花植株的出現(xiàn)是對環(huán)境主動適應的結果,有利于香豌豆的生存 B.X射線不僅可引起基因突變,也會引起染色體變異 C.通過雜交實驗,可以確定是顯性突變還是隱性突變 D.觀察白花植株自交后代的性狀,可確定是否是可遺傳的變異,答案,解析,4,3,5,1,2,4,3,5,3.果蠅的某個基因若發(fā)生突變,會出現(xiàn)純合致死效應(胚胎致死),請分析下列說法錯誤的是() A.如果是常染色體上的隱性突變,與多對野生型果蠅雜交,后代不會出現(xiàn)突變型個體 B.如果是常染色體上的顯性突變,一對突變型果蠅雜交后代性狀分離比為21 C.如果是X染色體上的隱性突變,為了探究一只雄果蠅在受到致變因素后是否發(fā)生該突變,可選野生型雌果蠅與之雜交,通過后代雌雄比來推測 D.如果是X染色體上的隱性突變,為了探究一只雌果蠅在受到致變因素后是否發(fā)生該突變,可選野生型雄果蠅與之雜交,通過后代雌雄比來推測,答案,解析,1,2,4.枯草桿菌野生型與某一突變型的差異見下表: 注 P:脯氨酸;K:賴氨酸;R:精氨酸 下列敘述正確的是( ) A.S12蛋白結構改變使突變型具有鏈霉素抗性 B.鏈霉素通過與核糖體結合抑制其轉錄功能 C.突變型的產生是由于堿基對的缺失所致 D.鏈霉素可以誘發(fā)枯草桿菌產生相應的抗性突變,答案,解析,4,5,3,1,2,5.1993年,生物學家利用太空搭載的常規(guī)水稻種子做“太空條件下植物突變類型”的課題研究。當年,科學家將這些遨游太空后的種子播種后長出2 000多株禾苗,其中只有1株出現(xiàn)了與眾不同的特性。在此后15年的種植培養(yǎng)過程中,這株水稻的后代發(fā)生了變異,有糯化早熟型、長粒型、高粗稈大穗型、小粒型、大粒型等十多個品種,有的植株高達1.8米左右。請回答下列問題。 (1)實驗結果表明該變異最有可能是,屬于。 (2)通過太空搭載獲得新的水稻品種,這種育種方法是。與之相比,傳統(tǒng)雜交育種的時間較長,其依據(jù)的原理是。 (3)2 000多株禾苗中,只有1株出現(xiàn)與眾不同的特性,而其后代發(fā)生變異形成了十多個品種,這說明突變具有、的特點。,4,5,3,1,2,答案 (1)基因突變可遺傳變異 (2)誘變育種基因重組 (3)低頻性(發(fā)生頻率低)不定向性 解析 (1)太空育種的原理是基因突變,基因突變屬于可遺傳變異。(2)通過太空搭載獲得新的水稻品種,這種育種方法是誘變育種,與之相比,傳統(tǒng)雜交育種的時間較長,其依據(jù)的原理是基因重組。(3)“2 000多株禾苗中,只有1株表現(xiàn)與眾不同”,說明基因突變具有低頻性。該表現(xiàn)與眾不同的水稻在后代發(fā)生變異形成十多個品種,說明基因突變具有不定向性。,4,5,3,