高考生物蘇教版一輪配套課件：第20講基因突變和基因重組.ppt

第七單元 生物的變異、育種與進化,第20講 基因突變和基因重組,2015高考導(dǎo)航,1病毒、大腸桿菌及動植物都可能發(fā)生基因突變( ) 2觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置( ) 3基因突變是由于DNA分子的增添、缺失或改變引起的結(jié)構(gòu)的變異( ) 4基因突變一定引起基因結(jié)構(gòu)的改變，但不一定會引起生物性狀的改變( ),5在所有的基因工程步驟中都涉及堿基互補配對( ) 6自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后，其DNA整合到細菌DNA上屬于基因工程( ) 7減數(shù)分裂四分體時期，姐妹染色單體的局部交換可導(dǎo)致基因重組( ) 8有絲分裂和減數(shù)分裂過程中均可以發(fā)生非同源染色體之間自由組合，導(dǎo)致基因重組( ),一、基因突變 1概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的_,而引起的_的改變。 2實例：鐮刀型細胞貧血癥 (1)直接原因：組成血紅蛋白分子 的一個_被替換。 (2)根本原因：控制血紅蛋白合 成的基因中一個_改變。,增添、缺失或改變,基因結(jié)構(gòu),氨基酸,堿基對,3時間：主要發(fā)生在_或 _。 4誘發(fā)因素連一連,有絲分裂間期,減數(shù)第一次分裂前的間期,5突變特點 (1)方向不確定：一個基因可以向不同方向發(fā)生變異。 (2)隨機性：生物個體發(fā)育的_，以及細胞內(nèi)不同的DNA或同一DNA分子的不同部位。 (3)_：自然條件下，突變頻率很低。 (4)普遍性：在整個生物界普遍存在。,任何時期,頻率低,6意義 (1)_產(chǎn)生的途徑。 (2)生物變異的_。 (3)生物進化的原始材料。 想一想 鐮刀型細胞貧血癥屬于基因突變的哪種類型？該癥狀能遺傳給子代嗎？ 屬于堿基對的改變；不能。,新基因,根本來源,二、基因重組 1實質(zhì)：控制不同性狀的基因_。 2類型及發(fā)生時間 如圖a、b為減數(shù)第一次分裂不同時期的細胞圖像，兩者都發(fā)生了基因重組。 (1)發(fā)生時間： 寫出相應(yīng)細胞所處的時期：a_；b減數(shù)第一次分裂后期。,重新組合,四分體時期,(2)類型： a：同源染色體上非姐妹染色單體之間交叉互換； b：非同源染色體上的_之間自由組合。 3結(jié)果：產(chǎn)生新的基因型，導(dǎo)致重組性狀出現(xiàn)。 4意義：既是進化的源泉也是形成生物多樣性的重要原因之一。 解惑 (1)受精過程中不存在基因重組。 (2)一對等位基因A、a之間不會發(fā)生基因重組。,非等位基因,三、重組DNA技術(shù) 1概念 指將從一個生物體內(nèi)分離得到的或人工合成的_導(dǎo)入另一個生物體中，使后者獲得新的_或表達所需要的產(chǎn)物的技術(shù)。 2基本工具連一連,目的基因,遺傳性狀,3重組DNA技術(shù)的一般過程 (1)分離目的基因。 從生物細胞內(nèi)直接分離；_。 (2)選擇基因工程載體。 常用載體：質(zhì)粒、_等。 (3)體外重組DNA。 切割工具：_。 連接工具：_。,人工合成,噬菌體,限制性內(nèi)切酶,DNA連接酶,解惑 (1)DNA連接酶和DNA聚合酶都可形成磷酸二酯鍵。 (2)操作工具有三種，但工具酶只有兩種限制酶和DNA連接酶，另一種工具運載體的化學本質(zhì)為DNA。 (4)導(dǎo)入目的基因。 常用受體細胞：大腸桿菌、酵母菌和動植物細胞等。 (5)篩選、培養(yǎng)_。 (6)目的基因的表達：檢測目的基因是否在受體細胞中表達產(chǎn)生_。,受體細胞,蛋白質(zhì),4應(yīng)用 (1)生產(chǎn)基因工程藥物和疫苗,如治療糖尿病的_、治療侏儒癥的人生長激素、防治乙肝的疫苗等。 (2)定向地改造動植物，如我國培育出的轉(zhuǎn)基因抗蟲作物_、轉(zhuǎn)基因奶牛、轉(zhuǎn)基因魚等。,胰島素,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,A,1(原創(chuàng)題)下列有關(guān)基因突變的敘述正確的是( ) A紫外線可破壞DNA導(dǎo)致突變，而引起皮膚癌 B食品中添加硝酸可能引起基因突變 C鐮刀型細胞貧血癥是基因中的堿基對缺失所致 D輻射會誘導(dǎo)DNA的五碳糖發(fā)生變異導(dǎo)致基因突變 解析：亞硝酸可以導(dǎo)致基因突變。鐮刀型細胞貧血癥是基因中堿基對的改變所致。輻射會誘導(dǎo)DNA的堿基發(fā)生變異，導(dǎo)致基因突變。,D,2下列甲、乙分裂過程中產(chǎn)生配子時發(fā)生的變異分別屬于 ( ) A基因重組，不可遺傳變異 B基因重組，基因突變 C基因突變，不可遺傳變異 D基因突變，基因重組,解析：由甲過程中產(chǎn)生了含a的精子可以判斷，在減數(shù)第一次分裂前的間期DNA分子復(fù)制時發(fā)生了基因突變；由乙過程產(chǎn)生了兩種配子，可以判斷在減數(shù)第一次分裂時發(fā)生了非同源染色體的自由組合，導(dǎo)致基因重組。,C,3以下有關(guān)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(dǎo)致基因重組 B同源染色體非姐妹染色單體的交換可引起基因重組 C純合子自交因基因重組導(dǎo)致子代性狀分離 D同胞兄妹間的遺傳差異與父母基因重組有關(guān),解析：基因重組發(fā)生在非等位基因之間，純合子不存在等位基因，其自交后代不發(fā)生性狀分離；非同源染色體的自由組合、非姐妹染色單體的交換都可實現(xiàn)基因重組；男女婚配，后代個體間的差異主要是基因重組的結(jié)果。,A,4基因工程是將目的基因通過一定過程,轉(zhuǎn)入到受體細胞，經(jīng)過受體細胞的分裂，使目的基因的遺傳信息擴大，再進行表達，從而培養(yǎng)成工程生物或生產(chǎn)基因產(chǎn)品的技術(shù)。你認為支持基因工程技術(shù)的理論有( ) 遺傳密碼的通用性 不同基因可獨立表達 不同基因表達互相影響 DNA作為遺傳物質(zhì)能夠嚴格地自我復(fù)制 A B C D,解析：轉(zhuǎn)基因之所以在不同種生物間可以進行，是因為遺傳密碼的通用性，不同基因表達的獨立性，DNA自我復(fù)制的嚴格性。,1基因突變的機理 基因突變是DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。其發(fā)生機理如下圖：,基因突變,【高考警示】 (1)DNA分子中缺少了一個基因?qū)儆谌旧w變異。 (2)基因中堿基對的缺失不同于染色體片段的缺失。,2結(jié)果分析 (1)引起生物性狀的改變 如某些堿基對的增添、缺失或改變后引起遺傳信息改變，引起部分氨基酸改變，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，從而引起生物性狀的改變。(如下表),(2)基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀的改變 不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段中的“突變”不引起性狀變異。 由于多種密碼子決定同一種氨基酸，因此某些基因突變也不引起性狀的改變。 某些基因突變雖改變了蛋白質(zhì)中個別位置的氨基酸種類，但并不影響蛋白質(zhì)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。,【高考警示】 (1)沒有誘發(fā)因素的作用下，基因突變也會自發(fā)發(fā)生，其自發(fā)突變率很低。 (2)基因突變是DNA分子水平上基因內(nèi)部堿基對種類和數(shù)目的改變，基因的數(shù)目和位置并未改變。,3應(yīng)用誘變育種 (1)原理：基因突變。 (2)含義：利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。 (3)過程：選擇生物誘發(fā)基因突變選擇理想類型培育。,4由基因突變聯(lián)系到的知識 (1)細胞分裂：在細胞分裂間期，DNA復(fù)制時，DNA分子雙鏈打開，脫氧核苷酸鏈極其不穩(wěn)定，容易發(fā)生堿基對的變化。 (2)細胞癌變：癌細胞就是原癌基因和抑癌基因發(fā)生基因突變所致。 (3)生物進化：基因突變?yōu)樯镞M化提供原始材料。,下列大腸桿菌某基因的堿基序列的變化，對其所控制合成的多肽的氨基酸序列影響最大的是(不考慮終止密碼子)( ),A第6位的C被替換為T B第9位與第10位之間插入1個T C第100、101、102位被改變?yōu)門TT D第103至105位被改變?yōu)?個T,B,嘗試解答 _ 解析第6位的C被改變?yōu)門，可能影響一個氨基酸；第9位與第10位之間插入1個T，從第9位以后的氨基酸可能都發(fā)生變化；第100、101、102位被替換為TTT，氨基酸序列中可能改變一個氨基酸；第103至105位被改變?yōu)?個T，第103位以后的氨基酸可能都發(fā)生變化。,方法探究 基因突變的探究方法,2判定方法： (1)選取突變體與其他已知未突變體雜交，據(jù)子代性狀表現(xiàn)判斷。 (2)讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離而判斷。,突破 已知家雞的突變類型無尾(M)對普通類型 有 尾(m) 是 顯 性。現(xiàn)用普通有尾雞自交(基因型相同的動物個體間的交 配 )產(chǎn)的受精卵來孵小雞,在孵化早期向卵內(nèi)注射一點點胰島素，孵化出的小雞就表現(xiàn)出無尾性狀。 (1)普通有尾雞自交產(chǎn)的受精卵的基因型是_，如果不在孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素，正常情況下表現(xiàn)型應(yīng)是_。 (2)孵化早期一般是指胚胎發(fā)育的_期。,mm,有尾,卵裂和囊胚,(3)你認為上述實驗中胰島素的作用是 _。 (4)請設(shè)計實驗探究你在(3)中的假設(shè),簡要寫出實驗設(shè)計思路。 _。 (5)預(yù)測實驗結(jié)果、結(jié)論。 _ _； _ _。,誘導(dǎo)基因m突變?yōu)镸(或影響胚胎的正常發(fā)育)(其他合理答案也可),讓上述注射胰島素后產(chǎn)生的無尾雞，成熟后自交；所產(chǎn)受精卵正常孵化(不注射胰島素)；觀察后代相關(guān)性狀表現(xiàn),如果后代出現(xiàn)無尾雞，則證明胰島素的作用是誘導(dǎo)基因發(fā)生突變,如果后代全部表現(xiàn)出有尾性狀，則證明胰島素的作用并非誘導(dǎo)基因突變，只是影響了雞的胚胎發(fā)育的正常進行(其他合理答案也可),1基因重組圖解分析,三種重組類型的比較,2對基因重組的理解,減數(shù)第一次分裂四分體時期,減數(shù)第一次分裂后期,同源染色體非姐妹染色單體之間交叉互換，導(dǎo)致染色單體上的基因重新組合,同源染色體分開，等位基因分離，非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上非等位基因間的重新組合,目的基因經(jīng)運載體導(dǎo)入受體細胞，導(dǎo)致受體細胞中基因重組,【高考警示】 (1)基因重組是真核生物有性生殖過程中產(chǎn)生可遺傳變異的最重要來源，是形成生物多樣性的重要原因。 (2)基因重組未產(chǎn)生新基因，只是原有基因的重新組合，產(chǎn)生了新的表現(xiàn)型(或新品種)。 (3)自然狀況下，原核生物中不會發(fā)生基因重組。,3基因重組原理的應(yīng)用雜交育種 (1)雜交育種 原理：基因重組。 含義：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起,再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。 (2)過程：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1F1自交獲得F2鑒別、選擇需要的類型。 (3)優(yōu)點：可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起； 缺點：獲得新品種的周期長。 (4)應(yīng)用：根據(jù)需要培育理想類型。,A圖甲細胞表明該動物發(fā)生了基因重組 B圖乙細胞由于完成DNA復(fù)制解開雙螺旋容易發(fā)生基因突變 C圖丙細胞中1與2的片段部分交換屬于基因重組 D圖丙細胞表示發(fā)生自由組合,A,嘗試解答 _ 解析根據(jù)題干知，圖甲、圖乙、圖丙分別是同一種動物的細胞分裂示意圖。圖甲細胞中著絲粒已分開，而且有同源染色體，是有絲分裂，造成兩條相同染色體上基因不同的原因是基因突變?；蛑亟M通常發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以甲不能進行基因重組。圖乙細胞處于分裂間期。圖丙細胞中同源染色體正在分開，是減數(shù)第一次分裂。1與2的片段部分交換，屬于同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換，屬于基因重組。圖丙細胞中同源染色體分離，非同源染色體自由組合。,(1)圖丙細胞中1與4發(fā)生片段交換，屬于什么變異？ (2)若圖甲與圖丙都發(fā)生基因突變，遺傳給后代的可能性哪個大？ (1)染色體結(jié)構(gòu)變異。1與4屬于非同源染色體。 (2)圖丙細胞遺傳給后代的可能性大。圖甲細胞產(chǎn)生的是體細胞，不遺傳給后代。,方法探究 細胞分裂圖中的變異類型判斷 1根據(jù)細胞分裂圖來確定變異的類型 對A、B圖分析,有絲分裂,減數(shù)分裂,基因突變,基因突變或基因重組,2.變異類型與細胞分裂的關(guān)系,可發(fā)生于無絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂,可發(fā)生于減數(shù)分裂,可發(fā)生于有絲分裂、減數(shù)分裂,A該動物的性別是雄性 B乙細胞表明該動物發(fā)生了基因突變或基因重組 C1與2或1與4的片段交換，前者屬于基因重組，后者屬于染色體結(jié)構(gòu)變異 D丙細胞不能發(fā)生基因重組,B,思維導(dǎo)圖,嘗試解答 _,解析根據(jù)題干，圖中細胞是同一個體的細胞。乙圖為有絲分裂,乙圖表示的細胞中有兩條染色體分別含A和a兩種基因,其原因是發(fā)生了基因突變，不可能發(fā)生基因重組。丙細胞正在進行減數(shù)第二次分裂，基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂四分體時期和減數(shù)第一次分裂后期。,1重組DNA技術(shù)的概論,重組DNA技術(shù),生物體外,基因,DNA分子水平,剪切、拼接、導(dǎo)入、表達,定向改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需的基因產(chǎn)物,2.操作方法 (1)圖解,(2)操作步驟,【高考警示】 (1)目的基因表達的標志：通過翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。 (2)通過基因工程培育的抗蟲棉,只能抗蟲不能抗病毒、細菌。,下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請據(jù)圖作答：,(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：_；_；_；_。,提取目的基因,目的基因與運載體結(jié)合,將目的基因?qū)胧荏w細胞,目的基因的檢測與鑒定,(2)能否利用人的皮膚細胞來完成過程？_,為什么？_。 (3)過程必需的酶是_酶，過程必需的酶是_酶。 (4)若A中共有a個堿基對，其中鳥嘌呤有b個，若過程連續(xù)進行4次，至少需要提供胸腺嘧啶_個。 (5)在利用A、B獲得C的過程中,常用 _切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生_,再加入_,才可形成C。,不能,皮膚細胞中的胰島素基因未表達(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA,逆轉(zhuǎn)錄,解旋,15(ab),同一種限制性核酸內(nèi)切酶,相同的黏性末端,DNA連接酶,(1)圖中是什么過程？ (2)圖中從大腸桿菌獲得的B結(jié)構(gòu)，其作用是什么？ (1)DNA分子擴增，獲得大量目的基因。(2)B是質(zhì)粒,作為運載體，其作用是與目的基因結(jié)合，將目的基因?qū)胧荏w細胞。,下列有關(guān)基因工程的相關(guān)敘述中，正確的是( ) A基因治療就是去除生物體細胞中有缺陷的突變基因 B運載體上抗性基因的存在有利于對目的基因是否表達進行檢測 C在基因工程操作中，必須用同種限制性核酸內(nèi)切酶剪切目的基因和質(zhì)粒，才能產(chǎn)生相同的黏性末端 D轉(zhuǎn)基因技術(shù)造成的變異,實質(zhì)上相當于人為的基因重組，但卻產(chǎn)生了定向變異,D,解析：基因治療是將外源正?；蛲ㄟ^基因轉(zhuǎn)移技術(shù)將其插入病人適當?shù)氖荏w細胞中，使外源基因制造的產(chǎn)物治療某種疾病。運載體上抗性基因的存在有利于檢測運載體是否導(dǎo)入受體細胞。一般用同種限制性核酸內(nèi)切酶剪切目的基因和質(zhì)粒，但有的兩種不同的限制酶切割也可產(chǎn)生相同的黏性末端,如GATTC和ATTC。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)基因重組，可以定向改造生物的性狀。,典例示法,安哥拉兔的毛色由常染色體上的基因控制，該基因存在多種形式：G、gch、gh、g，這種基因被稱為復(fù)等位基因。G對gch為顯性、gch對gh為顯性、gh對g為顯性。基因型與表現(xiàn)型的對應(yīng)關(guān)系如下表。,(1)復(fù)等位基因的出現(xiàn)，體現(xiàn)了基因突變_的特點。一只雜種棕色兔與白色兔交配，理論上子代50%為棕色，50%為_。兩只安哥拉兔雜交，后代出現(xiàn)了黑色、棕色、灰色三種性狀，則親本性狀為_。一只黑兔與一只灰兔交配，子代中有棕色兔。親代黑兔與灰兔的基因型分別為_。,(2)為殺滅體表寄生菌，采用紫外燈照射籠舍。個別黑色兔的背部區(qū)域長出白毛，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)相關(guān)皮膚細胞染色體出現(xiàn)片段缺失。該毛色變異屬于_(可遺傳變異、不可遺傳變異)，_(可能、不可能)遺傳給后代。,錯答分析,正確答案(1)不定向(多方向性) 灰色或白色 黑色和棕色 黑兔為Ggch，灰兔為ghgh或ghg (2)可遺傳變異 不可能,誤區(qū)辨析 易錯點1 誤認為基因突變就是“DNA中堿基對的增添、缺失和改變” 點撥 基因突變DNA中堿基對的增添、缺失和改變。 (1)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段也可發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變。 (2)有些病毒(如SARS病毒)的遺傳物質(zhì)是RNA,RNA中堿基的增添、缺失或改變引起病毒性狀變異,廣義上也稱基因突變。,易錯點2 誤認為基因突變只發(fā)生在分裂間期 點撥 引起基因突變的因素分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素對DNA的損傷不僅發(fā)生在間期,而是在各個時期都有；另外，外部因素還可直接損傷DNA分子或改變堿基序列，并不是通過DNA的復(fù)制來改變堿基對，所以基因突變不只發(fā)生在間期。 易錯點3 將基因突變的結(jié)果“產(chǎn)生新基因”與“產(chǎn)生等