第四節(jié)基因突變和基因重組 一 二 一 基因突變1 基因突變的實例 鐮刀細胞貧血癥 2 概念 基因突變是指由DNA分子中堿基對的增添 缺失或替換等引起的基因結構的改變 三 一 二 3 原因 1 物理因素 如紫外線 X射線 激光等 2 化學因素 如亞硝酸鹽 堿基類似物等 3 生物因素 如病毒 細菌等 4 特點 1 在自然條件下 基因發(fā)生突變的頻率很低 2 在整個生物界中基因突變是普遍存在的 3 基因突變是不定向的 4 基因突變是隨機發(fā)生的 5 基因突變的意義 產(chǎn)生等位基因 是生物變異的根本來源 為生物進化提供原始材料 自主思考 我國曾進行過珍稀瀕危林木航天誘變育種試驗 請問誘變育種的原理是什么 太空誘變育種有什么優(yōu)勢 提示 基因突變 太空誘變育種的優(yōu)勢是提高基因突變的頻率 三 一 二 二 基因重組1 概念 基因重組是指生物體在進行有性生殖的過程中 控制不同性狀的基因重新組合 2 種類 非同源染色體上非等位基因自由組合 同源染色體上非姐妹染色單體之間進行遺傳物質的互換 即交叉互換 3 意義 基因重組既是生物進化的源泉 也是生物多樣性的重要原因之一 三 一 二 三 三 基因工程及其應用1 概念 基因工程是把在一個生物體內分離得到或人工合成的目的基因導入另一個生物的細胞 定向地使后者獲得新的遺傳性狀或表達所需產(chǎn)物的技術 2 基因工程的工具 限制酶 DNA連接酶 運載體 3 基因工程的一般過程 提取目的基因 選擇基因工程的運載體 目的基因與運載體結合 導入目的基因 檢測與鑒定目的基因 目的基因表達 4 應用 培育轉基因作物 轉基因動物 轉基因微生物等 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 基因突變和基因重組問題導引太空育種蔬菜是將普通蔬菜種子搭載于航天飛行器 經(jīng)過太空失重 缺氧等特殊條件處理 內部結構發(fā)生改變 返回地面后 再經(jīng)農(nóng)業(yè)專家多年培育而成的 內部結構發(fā)生改變 的含義是什么 列舉引起這種變化的主要的太空因素 提示 主要指基因突變 失重 缺氧和宇宙射線等因素 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 名師精講基因突變和基因重組1 基因突變與性狀的關系 1 基因突變及其影響 2 基因突變不改變生物性狀的特例 由于一種氨基酸可能有多種密碼子 因此某些基因突變不引起性狀的改變 某些基因突變雖改變了蛋白質中個別位置的氨基酸種類 但并不影響蛋白質的功能 隱性突變在雜合子狀態(tài)下也不會引起性狀的改變 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 2 基因重組的類型 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 3 交叉互換與易位的區(qū)別 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 4 基因突變與基因重組的區(qū)別和聯(lián)系 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 典例剖析 例題1 如圖 A和a產(chǎn)生的原因可能是 基因突變 交叉互換 易位 非同源染色體之間的自由組合A B C D 解析 姐妹染色單體之間出現(xiàn)了等位基因 如果是有絲分裂 則是基因突變的結果 如果是減數(shù)分裂 原因是基因突變或交叉互換 易位發(fā)生在非同源染色體之間 不會形成等位基因 非同源染色體之間的自由組合也不會造成姐妹染色單體之間出現(xiàn)等位基因 答案 A 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 典型方法根據(jù)題意來確定變異的類型 如右圖所示 1 若為體細胞有絲分裂 如根尖分生區(qū)細胞 受精卵等 則只能是基因突變造成的 2 若為減數(shù)分裂 則原因是基因突變 減 間期 或交叉互換 減數(shù)第一次分裂 3 若題目中問造成A a不同的根本原因 應考慮可遺傳變異中的最根本來源 基因突變 4 若題目中有 分裂 時期提示 如減 前期造成的則考慮交叉互換 減 間期造成的則考慮基因突變 5 若已知該細胞所在生物個體的基因型為AA 則原因只能是基因突變 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 變式訓練下圖為高等動物的細胞分裂示意圖 下列相關說法不正確的是 A 可能發(fā)生了基因突變B 可能發(fā)生了交叉互換C 該細胞為次級卵母細胞D 該細胞可能為次級精母細胞解析 因題圖中無染色單體且移向一極的無同源染色體 所以為減數(shù)第二次分裂的后期圖 又因為細胞質均等分裂 故此細胞為次級精母細胞或第一極體 姐妹染色單體形成的兩條染色體上的基因若不相同 有兩個原因 一是基因突變 二是染色單體的交叉互換 答案 C 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 基因工程問題導引人類是否可以按照自己的意愿直接定向改變生物的性狀 用什么樣的方法才能實現(xiàn)人們的設想 提示 是 可以利用基因工程的方法解決 即把一種生物的基因 嫁接 到另一種生物上 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 名師精講1 基因工程的工具 1 限制性核酸內切酶 能夠識別特定的核苷酸序列 并在特定的位點上切割DNA分子 形成DNA片段 2 DNA連接酶 連接DNA片段 形成磷酸二酯鍵 3 運載體運載體是攜帶目的基因進入宿主細胞進行擴增和表達的工具 在基因工程中常用的運載體是經(jīng)過改造的細菌質粒 噬菌體及動植物病毒 最常用的運載體是大腸桿菌質粒 作為運載體必須具備 能夠在宿主細胞內復制并穩(wěn)定保存 具有多個限制酶酶切位點 以便與外源基因連接 具有標記基因 便于進行篩選等條件 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 2 基因工程的一般過程 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 規(guī)律總結基因重組與基因工程的比較 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 1 通常所說的基因重組是指狹義的基因重組 包括自由組合型和交叉互換型兩種類型 這兩種類型都發(fā)生在有性生殖的減數(shù)分裂過程中 2 廣義的基因重組還包括人工DNA重組技術 基因工程 和自然條件下的微生物的轉化 例如R型肺炎雙球菌被S型肺炎雙球菌的DNA轉化 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 典例剖析 例題2 下列關于基因工程技術的敘述 正確的是 A 基因工程所用的工具酶是限制酶 連接酶和運載體B 所有限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列C 通常用同一種限制酶切割含目的基因的DNA分子和運載體D 只要目的基因進入了受體細胞就能成功表達解析 運載體是基因工程的工具 不是工具酶 不同限制酶識別的核苷酸序列一般有差異 通常用同一種限制酶切割含目的基因的DNA分子和運載體 目的基因進入了受體細胞不一定能成功表達 答案 C 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 判斷正誤 正確的畫 錯誤的畫 1 基因突變是DNA結構發(fā)生改變 不論發(fā)生在體細胞還是生殖細胞中都能遺傳給后代 提示 基因突變的本質是DNA分子中堿基對的替換 增添或缺失 是基因結構的改變 若發(fā)生在體細胞中不能通過有性生殖傳遞給后代 若發(fā)生在配子中可以傳遞給后代 2 鐮刀型細胞貧血癥產(chǎn)生的根本原因是血紅蛋白中一個谷氨酸被纈氨酸替換 提示 鐮刀型細胞貧血癥產(chǎn)生的直接原因是血紅蛋白中一個谷氨酸被纈氨酸替換 但根本原因是控制血紅蛋白合成的基因中一個堿基對被替換 3 基因通過突變成為它的等位基因 這一定能導致生物性狀的改變 提示 基因突變不一定引起生物性狀的改變 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 4 基因突變是生物變異的根本來源 為生物進化提供了原始材料 提示 5 同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換 導致等位基因重新組合 提示 同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換 導致等位基因互換 同源染色體上的非等位基因重新組合 6 減數(shù)分裂的四分體時期 姐妹染色單體的交叉互換可導致基因重組 提示 交叉互換發(fā)生在同源染色體上的非姐妹染色單體之間 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 1 下列關于基因突變的敘述 錯誤的是 A 基因突變是指基因中堿基對的增添 缺失和替換B 基因突變是由基因中脫氧核苷酸的種類 數(shù)量和排列順序的部分改變而引起的C 基因突變可以在一定的外界環(huán)境條件或生物內部因素的作用下發(fā)生D 基因突變的頻率是很低的 并且都是有害的解析 在自然條件下 基因發(fā)生突變的頻率很低 基因突變一般對生物個體是有害的 但有一些突變是中性的 還有少數(shù)是有利的 答案 D 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 2 自然情況下 無性生殖與有性生殖相比較 無性生殖所沒有的變異來源是 A 基因突變B 基因重組C 染色體變異D 環(huán)境影響產(chǎn)生的變異解析 基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中 無性生殖不會進行減數(shù)分裂 所以無此變異 答案 B 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 3 下圖表示擬南芥體細胞中某個基因片段發(fā)生改變的過程 下列分析正確的是 A 該變異屬于基因重組B 該體細胞可取自根尖成熟區(qū)細胞C 該細胞的子代遺傳信息不會發(fā)生改變D 若該變異發(fā)生在基因中部 可能導致翻譯過程提前終止解析 分析題圖可知 該基因發(fā)生了堿基對的缺失 屬于基因突變 A項錯誤 根尖成熟區(qū)細胞不能進行DNA復制 B項錯誤 該細胞的子代遺傳信息發(fā)生了改變 C項錯誤 如果發(fā)生在基因中部 可因終止密碼子的提前出現(xiàn) 而導致翻譯過程的提前終止 D項正確 答案 D 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 4 以下有關基因重組的敘述 錯誤的是 A 非同源染色體的自由組合能導致基因重組B 非姐妹染色單體的交叉互換可引起基因重組C 雜合子自交因基因重組導致子代性狀分離D 常染色體上的基因能與性染色體上的基因發(fā)生基因重組解析 生物體進行有性生殖的過程中 控制不同性狀的基因的重新組合稱為基因重組 基因重組一般發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的四分體時期和減數(shù)第一次分裂后期 即同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換引起的基因重組和非同源染色體的自由組合引起非同源染色體上非等位基因的重組 A B兩項正確 雜合子自交導致子代性狀分離是由于等位基因隨著同源染色體的分開而分離 不是基因重組 C項錯誤 常染色體上的基因和性染色體上的基因是非同源染色體上的非等位基因 能發(fā)生基因重組 D項正確 答案 C 探究點一 探究點二 易錯點 排查 當堂檢測 5 下圖表示DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化 圖中依次表示限制性核酸內切酶 DNA連接酶 解旋酶作用的是 A B C D 答案 A