2019-2020年高三生物總復(fù)習(xí) 第24講 基因突變與基因重組教案【考綱要求】 生物的變異 考綱要求(1)基因重組及其意義(2)基因突變的特征和原因(3)染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異 1【考點(diǎn)分析】知識(shí)點(diǎn)試卷類型分值題型(1)基因重組及其意義(2)基因突變的特征和原因xx 江蘇2選擇題xx 山東4選擇題xx 上海2選擇題xx 廣東2選擇題xx 福建2選擇題xx 北京2選擇題xx 江蘇7非選擇題xx 全國(guó)卷10非選擇題【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】本考點(diǎn)是現(xiàn)實(shí)生活與實(shí)踐生產(chǎn)比較密切的問題，所以也是考察的重點(diǎn)問題，主要考察的是基因突變的類型以及基因重組的時(shí)間關(guān)系，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，另外一個(gè)重要的考點(diǎn)就是育種問題，主要是以大題或者是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的試題出現(xiàn)?！局R(shí)梳理】一、 基因突變1、 概念2、 方式3、 原因（1）內(nèi)因（2）外因物理因素化學(xué)因素生物因素4、基因突變的特點(diǎn)普遍性隨機(jī)性低頻性不定向性二、 基因重組1、 概念2、 發(fā)生時(shí)期3、 形式【重點(diǎn)解析】可遺傳的變異形式比較1基因突變的類型 根據(jù)基因結(jié)構(gòu)的改變方式不同，可將基因突變分為四種類型： (1)點(diǎn)突變：由某位點(diǎn)一對(duì)堿基改變?cè)斐傻摹Ｆ浒▋煞N形式：轉(zhuǎn)換和顛換。點(diǎn)突變的不同效應(yīng)為：同義突變；錯(cuò)義突變；無義突變；終止密碼突變。 (2)移碼突變：某位點(diǎn)增添或減少12對(duì)堿基造成的。 (3)缺失突變：基因內(nèi)部缺失某個(gè)DNA小段造成的。 (4)插入突變：基因內(nèi)部增添一小段外源DNA造成的。 2突變體的表型特性 突變對(duì)表型的最明顯的效應(yīng)，可分為： (1)形態(tài)突變。 (2)生化突變。 (3)致死突變。 (4)條件致死突變。 3突變發(fā)生的時(shí)期 突變可在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期發(fā)生。突變發(fā)生在生殖細(xì)胞中，通過有性生殖必然引起后代遺傳變化；突變發(fā)生在體細(xì)胞中，可引起某些體細(xì)胞遺傳結(jié)構(gòu)上的改變。突變發(fā)生的時(shí)期越遲，則生物表現(xiàn)出突變性狀的部分越少。 4基因突變的原因基因突變是基因在誘變因素作用下，內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果。基因突變的分子機(jī)制可以概括如下表所示： 5基因突變的特征 (1)普遍性。 (2)隨機(jī)性。 (3)稀有性。 (4)多方向性：一個(gè)基因可突變?yōu)橐幌盗挟愘|(zhì)性的等位基因-復(fù)等位基因。但每一個(gè)基因突變的方向不是漫無限制的，如毛色基因，突變一般在色素的范圍內(nèi)。 (5)可逆性。 (6)多害少利性：但有害的突變?cè)谝欢l件下可能轉(zhuǎn)化6.基因突變與基因重組的比較 基因突變 基因重組本質(zhì)基因結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生新的基因，出現(xiàn)新的性狀基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型，使性狀重新組合發(fā)生時(shí)期細(xì)胞分裂間期DNA復(fù)制時(shí)，由于堿基互補(bǔ)配對(duì)的差錯(cuò)(堿基對(duì)增添、缺失、改變)而引起減數(shù)第一次分裂前期，四分體的非姐妹染色體單體的交叉互換和減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合引起條件外界條件的劇變和內(nèi)部因素的相互作用通過有性生殖過程以及不同個(gè)體間的雜交變異特征大多數(shù)變異對(duì)生物正常發(fā)育不利遵循三大遺傳規(guī)律后代變異型出現(xiàn)頻率類型少，出現(xiàn)頻率低，后代只是個(gè)別性狀發(fā)生變異類型多，且出現(xiàn)頻率高意義生物變異的根本來源，為進(jìn)化提供最初原材料。通過誘變育種，可培育出新品種生物變異豐富的來源，生物多樣性的重要原因。通過雜交育種，可培育新的優(yōu)良品種例1將同一品種的小麥分別種在水肥條件不同的農(nóng)田，其株高等性狀表現(xiàn)出很大差異，這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)上稱為（ ） A遺傳性B遺傳重組引起的變異C基因突變產(chǎn)生的差異D不遺傳的變異解析：生物的變異分為不遺傳的變異和遺傳的變異，前者是由于環(huán)境條件的改變引起生物性狀的變異，后者是由于遺傳物質(zhì)改變引起的生物性狀的變異。同一品種的小麥含有相同的遺傳物質(zhì)，若在相同的環(huán)境條件下，其表現(xiàn)出來的性狀是一樣的。同一品種的小麥在水肥不同的農(nóng)田，其性狀差異是由于環(huán)境條件不同引起的，而非遺傳物質(zhì)改變引起的。若由基因突變引起的，則只限于極少數(shù)個(gè)體出現(xiàn)性狀差異。因?yàn)槠贩N是純合子，也不存在由基因重組和染色體變異導(dǎo)致性狀變異的問題。所以是一種不遺傳的變異。答案：D例2基因突變大多數(shù)都有害的原因是（ ）A基因突變形成的大多是隱性基因B基因突變破壞了生物與環(huán)境之間形成的均衡體系C基因突變形成的表現(xiàn)效應(yīng)往往比基因重組更為明顯D基因突變對(duì)物種的生存和發(fā)展有顯著的負(fù)作用解析：如果對(duì)基因突變的有害性理解不深刻，易選C和D，因基因突變后，性狀改變確定非常顯著，而且往往對(duì)個(gè)體生存確實(shí)不利；但表現(xiàn)效應(yīng)明顯不一定導(dǎo)致有害，雖然基因突變大多有害，可是對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。故C、D不合題意。A項(xiàng)中的隱性基因不一定就有害，何況基因突變是不定向的。只有B項(xiàng)敘述才是真正導(dǎo)致有害性的原因。答案：B例3用一定劑量的秋水仙素處理某種霉菌，誘發(fā)了基因突變，秋水仙素最有可能在下列哪項(xiàng)過程中起作用？（ ）A有絲分裂間期 B有絲分裂全過程C受精作用過程 D減數(shù)分裂第一次分裂間期解析：基因突變最易發(fā)生于DNA分子復(fù)制過程中，即細(xì)胞有絲分裂間期（導(dǎo)致體細(xì)胞發(fā)生突變）或減數(shù)分裂第一次分裂間期（導(dǎo)致生殖細(xì)胞發(fā)生突變）。當(dāng)然，對(duì)有性生殖的動(dòng)、植物，只有生殖細(xì)胞中的基因突變才能影響到子代性狀的變化。霉菌的繁殖方式是無性生殖（孢子生殖），它不進(jìn)行減數(shù)分裂。該題是關(guān)于基因突變發(fā)生時(shí)期的應(yīng)用題，屬于化學(xué)誘變的范圍。考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移能力。答案：A例4根據(jù)圖示分析人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，并回答：（1）請(qǐng)給予圖中以特定的含義： _；_；_。（2）患鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是，控制_合成的_，從而改變了遺傳信息。（3）鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體上隱性遺傳病，該隱性致病基因在圖中對(duì)應(yīng)的堿基組成為_；正常基因在圖中對(duì)應(yīng)的組成為_。（4）根據(jù)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病率和表現(xiàn)特征，說明基因突變具有_和_的特點(diǎn)。解析：鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因是由于病人的血紅蛋白分子的一條多肽鏈上，有一個(gè)氨基酸的種類發(fā)生了改變，即由正常的谷氨酸變成了異常的纈氨酸，根本原因是合成血紅蛋白分子的遺傳物質(zhì)DNA的堿基序列發(fā)生了改變，就是發(fā)生了基因突變，由 突變成 。答案：（1）基因突變 CAT GUA （2）血紅蛋白 DNA堿基序列發(fā)生了改變（3） （4）突變率低 有害性【實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練】（09廣東卷）（09上海卷）1.右圖中和表示發(fā)生在常染色體上的變異。和所表示的變異類型分別屬于A. 重組和易位B. 易位和易位C. 易位和重組D. 重組和重組答案：A解析：由染色體圖像可判斷中兩條為同源染色體中兩條為非同源染色體，是同源染色體的非姐妹染色單體間交換部分染色體片段屬于重組，是在非同源染色體之間交換部分染色體屬于易位。（09福建卷）2.細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂都可能產(chǎn)生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分裂過程的變異是A.染色體不分離或不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異B.非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組C.染色體復(fù)制時(shí)受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變D.非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異答案：B 解析：有絲分裂和減數(shù)分裂都可以發(fā)生染色體不分離或不能移向兩極，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目變異；非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中；有絲分裂和減數(shù)分裂的間期都發(fā)生染色體復(fù)制，受誘變因素影響，可導(dǎo)致基因突變；非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中。因此選B。（09北京卷）3. 真核生物進(jìn)行有性生殖時(shí)，通過減數(shù)分裂和隨機(jī)受精使后代A. 增加發(fā)生基因突變的概率B. 繼承雙親全部的遺傳性狀C. 從雙親各獲得一半的DNAD. 產(chǎn)生不同于雙親的基因組合答案：D解析：本題考查了遺傳變異的相關(guān)知識(shí)。進(jìn)行有性生殖的生物，其變異的主要來源是基因重組，即在減數(shù)分裂過程中，由于四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換或減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合而發(fā)生基因重組，使后代產(chǎn)生不同于雙親的基因組合。（09全國(guó)卷）4. （10分）利用微生物分解玉米淀粉生產(chǎn)糖漿，具有廣闊的應(yīng)用前景。但現(xiàn)在野生菌株對(duì)淀粉的轉(zhuǎn) 化效率低，某同學(xué)嘗試對(duì)其進(jìn)行改造，以活得高效菌株。（1）實(shí)驗(yàn)步驟：配置 （固體、半固體、液體）培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的碳源應(yīng)為 。將 接入已滅菌的培養(yǎng)基平板上。立即用適當(dāng)劑量的紫外線照射，其目的是 。菌落形成后，加入碘液，觀察菌落周圍培養(yǎng)基的顏色變化和變化范圍的大小。周圍出現(xiàn) 現(xiàn)象的菌落即為初選菌落。經(jīng)分離、純化后即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?）若已得到二株變異菌株和，其淀粉轉(zhuǎn)化率較高。經(jīng)測(cè)定菌株淀粉酶人催化活性高，菌體的淀粉酶蛋白含量高。經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，突變發(fā)生在淀粉酶基因的編碼區(qū)或非編碼區(qū)，可推測(cè)出菌株的突變發(fā)生在 區(qū)，菌株的突變發(fā)生在 區(qū)。答案：（1）固體 玉米淀粉野生菌株對(duì)野生菌株進(jìn)行誘變淺色范圍大（2）編碼 非編碼解析：（1）利用微生物分解玉米淀粉生產(chǎn)糖漿，首先一步應(yīng)是配制固體培養(yǎng)基，其碳源是玉米淀粉；其次要將野生菌株接種到培養(yǎng)基上；用紫外線照射的目的是對(duì)野生菌株進(jìn)行誘變處理；加碘液是為了檢驗(yàn)淀粉有沒有被分解，如果顏色變淺，說明淀粉被分解了，這種菌落即為初選菌落。（2）依題意，菌株淀粉酶的催化活性高，說明該突變發(fā)生在編碼區(qū)，菌株淀粉酶的蛋白含量高，說明該突變發(fā)生在非編碼區(qū)。（09江蘇卷）5（7分）甲磺酸乙酯（EMS）能使鳥嘌呤（G）的N位置上帶有乙基而成為7-乙基鳥嘌呤，這種鳥嘌呤不與胞嘧啶（C）配對(duì)而與胸腺嘧啶（T）配對(duì)，從而使DNA序列中GC對(duì)轉(zhuǎn)換成AT對(duì)。育種專家為獲得更多的變異水稻親本類型，常先將水稻種子用EMS溶液浸泡，再在大田種植，通?？色@得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株。請(qǐng)回答下列問題。（1）經(jīng)過處理后發(fā)現(xiàn)一株某種性狀變異的水稻，其自交后代中出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型，說明這種變異為 突變。（2）用EMS浸泡種子是為了提高 ，某一性狀出現(xiàn)多種變異類型，說明變異具有 。（3）EMS誘導(dǎo)水稻細(xì)胞的DNA發(fā)生變化，而染色體的 不變。（4）經(jīng)EMS誘變處理后表現(xiàn)型優(yōu)良的水稻植株也可能攜帶有害基因，為了確定是否攜帶有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有 、 。（5）誘變選育出的變異水稻植株還可通過PCR方法進(jìn)行檢測(cè)，通常該植株根、莖和葉都可作為檢測(cè)材料，這是因?yàn)?。答案：（1）顯性（2）基因突變頻率 不定向性（3）結(jié)構(gòu)和數(shù)目（4）自交 花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導(dǎo)加倍形成二倍體（5）該水稻植株體細(xì)胞基因型相同解析：本題考查基因突變相關(guān)知識(shí)。（1）自交后代出現(xiàn)性狀分離的親本性狀為顯性；（2）水稻種子用EMS溶液浸泡后，再在大田種植，通常可獲得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株，所以EMS浸泡種子的作用是提高基因突變頻率，變異類型多種說明變異具有不定向性；（3）EMS誘導(dǎo)水稻細(xì)胞的DNA發(fā)生變化，但是不影響而染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目。（4）表現(xiàn)優(yōu)良的植株可能含有隱性突變基因，為確定該基因是否有害要先讓其表達(dá)出來，所以可用自交的方法，也可以用單倍體育種的方法來讓隱性基因表達(dá)出來。即花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導(dǎo)加倍形成二倍體；（5）用EMS溶液浸泡水稻種子所以長(zhǎng)成的突變植株的所有體細(xì)胞中都含相同的基因。【名師點(diǎn)撥】1基因突變與蛋白質(zhì) 基因突變一定會(huì)引起mRNA的變化，但是不同類型的基因突變對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響不同，對(duì)性狀的影響也就不同?；蛑袎A基對(duì)的改變會(huì)引起蛋白質(zhì)如下變化：如果堿基對(duì)的改變引起mRNA的改變是使正常的密碼子變?yōu)榻K止密碼，那么就會(huì)使蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目變少，相反可能變多；如果堿基對(duì)的改變引起mRNA的改變是使正常的密碼子變?yōu)槠渌艽a子，那么蛋白質(zhì)中可能改變一個(gè)氨基酸或沒有氨基酸改變?；蛑袎A基對(duì)的增添或缺失引起的mRNA的改變，會(huì)從增添或缺失的部位開始使密碼子改變，翻譯而成的蛋白質(zhì)的氨基酸順序也有較大變化。 2基因重組與減數(shù)分裂、基因傳遞的關(guān)系 (1)基因重組是發(fā)生在生物體有性生殖過程中，實(shí)質(zhì)上就是發(fā)生在生物體形成有性生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂過程中 在減數(shù)第一次分裂過程的四分體時(shí)期，同源染色體上的非姐妹染色單體之間出現(xiàn)交叉互換，導(dǎo)致其上的等位基因互換，引起配子出現(xiàn)了新的基因組合現(xiàn)象。 在減數(shù)第一次分裂過程中，由于同源染色體的分離和非同源染色體之間的自由組合，導(dǎo)致了非同源染色體上的非等位基因的自由組合，引起配子中出現(xiàn)新的基因組合現(xiàn)象。 (2)減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合，導(dǎo)致非同源染色體的非等位基因的重新組合是基因自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)；而減數(shù)分裂過程中同源染色體上的非姐妹染色單體的互換，導(dǎo)致非等位基因重新組合是基因互換的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。