高三生物一輪復(fù)習(xí)基因突變和基因重組(人教版必修二

1、基因突變和基因重組【課題】基因突變和基因重組 【課標(biāo)要求】1.舉例說出基因重組及其意義。2.舉例說明基因突變的特征和原因必備知識梳理 回扣基礎(chǔ)要點一、基因突變的實例和概念1.實例（1）鐮刀型細胞貧血癥的病因圖解如下： （2）考點歸納圖示中a、b、c過程分別代表 、 和 。突變發(fā)生在（填字母） 過程中?；颊哓氀闹苯釉蚴?異常，根本原因是發(fā)生了 ，堿基對由 突變成 。2.概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的 、 和 而引起的的改變。該變化若發(fā)生在 中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代；若發(fā)生在體細胞中，一般 ；但有些植物的體細胞發(fā)生基因突變，可通過 傳遞。答案： 轉(zhuǎn)錄 翻譯 a 蛋白質(zhì) 基因 突變 替換 增

2、添 缺失 基因結(jié)構(gòu) 配子不能遺傳 無性繁殖二、基因突變的原因、特點、時間和意義原因內(nèi)因DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起基因結(jié)構(gòu)的改變 外因某些誘變因素：物理因素、化學(xué)因素、和生物因素特點（1）普遍性：在生物界中普遍存在（2）隨機性：生物個體發(fā)育的任何時期和部位（3）低頻性：突變頻率很低（4）不定向性：可以產(chǎn)生一個以上的等位基因（5）多害少利性：一般是有害的，少數(shù)有利發(fā)生發(fā)生時間DNA復(fù)制時，如有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期意義新基因產(chǎn)生的途徑，生物變異的根本來源，生物進化的原始材料練一練基因突變是生物變異的根本來源。下列關(guān)于基因突變特點的說法中，正確的是( )A.無論是低等還

3、是高等生物都可能發(fā)生突變B.生物在個體發(fā)育的特定時期才可發(fā)生突變C.突變只能定向形成新的等位基因D.突變對生物的生存往往是有利的解析：無論是低等生物還是高等生物，無論是體細胞還是生殖細胞，無論是個體發(fā)育的哪個時期，都可能發(fā)生突變；突變是不定向的，一個位點上的基因可以突變成多個等位基因；生物與環(huán)境的適應(yīng)是長期自然選擇的結(jié)果，當(dāng)發(fā)生基因突變后，出現(xiàn)新的生物體性狀往往與環(huán)境是不相適應(yīng)的，突變對生物的生存往往是有害的，但是有的基因突變對生物的生存是有利的。答案：A三、基因重組1.概念：基因重組是指在生物體進行的有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合的。所以，進行有性生殖的生物會發(fā)生基因重組。2.類

4、型：基因重組有自由組合和交叉互換兩類。前者發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的后期（非同源染色體的自由組合），后者發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的四分體時期（同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換）。另外，外源基因的導(dǎo)入也會引起基因重組。3.意義：基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物的多樣性重要原因，對生物的進化也具有重要意義。提醒基因重組的范圍有性生殖生物。但不能說“一定”是有性生殖生物，因為還包括“外源基因?qū)搿边@種情況?；蛲蛔兡墚a(chǎn)生新基因，是生物變異的根本來源；基因重組能產(chǎn)生新基因型，是生物變異的重要來源，兩者都為進化提供原材料。構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)高頻考點突破考點一 生物的變異1.變異的概念生物的親子代之間及同一

5、親代所生的各子代之間，均有或多或少的差異，這種差異就是變異。變異強調(diào)親子代之間或子代不同個體之間的差異，而遺傳強調(diào)親子代之間的相似性。提醒2.可遺傳變異與不可遺傳變異的比較可遺傳變異不可遺傳變異遺傳物質(zhì)是否變化遺傳物質(zhì)發(fā)生改變遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變遺傳情況變異能在后代中再次出現(xiàn)變異性狀僅限于當(dāng)代表現(xiàn)應(yīng)用價值是育種的原始材料，能從中選育出符合人類需要的新類型或新品種無育種價值，但在生產(chǎn)上可利用優(yōu)良環(huán)境條件來影響性狀的表現(xiàn)獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品聯(lián)系提醒：水、肥、陽光特別充足時，溫度改變、激素處理等引起的變異一般是不可遺傳變異，但射線、太空、化學(xué)誘變劑等處理引起的變異一般為可遺傳變異。病毒和細菌等原核生物的可

6、遺傳變異只有一種：基因突變。提醒實驗探究探究某一變異性狀是否是可遺傳變異的方法思路1.若染色體變異，可直接借助顯微鏡觀察染色體形態(tài)、數(shù)目、結(jié)構(gòu)是否改變。2.與原來類型在相同環(huán)境下種植，觀察變異性狀是否消失，若不消失則為可遺傳變異，反之則為不可遺傳變異。3.設(shè)計雜交實驗，根據(jù)實驗結(jié)果確定變異性狀的基因型是否改變。對位訓(xùn)練1.玉米子粒種皮有黃色和白色之分，植株有高莖和矮莖之分。據(jù)此完成下列題目：（1）種皮的顏色是由細胞中的色素決定的，已知該色素不是蛋白質(zhì)，那么基因控制種皮的顏色是通過控制來實現(xiàn)的。（2）矮莖玉米幼苗經(jīng)適宜濃度的生長素類似物處理，可以長成高莖植株。為了探究該變異性狀是否能穩(wěn)定遺傳，生

7、物科技小組設(shè)計實驗方案如下。請你寫出實驗預(yù)期及相關(guān)結(jié)論，并回答問題。實驗步驟：a.在這株變異的高莖玉米雌花、雄花成熟之前，分別用紙袋將雌穗、雄穗套住，防止異株之間傳粉。b.雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。c.雌穗上種子成熟后，收藏保管，第二年播種觀察。實驗預(yù)期及相關(guān)結(jié)論：a. 。b. 。問題：a.預(yù)期最可能的結(jié)果： 。b.對上述預(yù)期結(jié)果的解釋： 。解析基因?qū)π誀畹目刂朴袃蓷l途徑，一個是通過控制蛋白質(zhì)的合成來直接控制生物性狀；另外一條途徑是通過控制酶的合成，來控制代謝從而間接控制生物性狀。因為色素不是蛋白質(zhì)，顯然基因不能直接控制，只能通過酶間接控制。如果高莖變異是環(huán)境引起的變異，遺傳物質(zhì)沒

8、有改變則自交后代的植株都是矮莖。如果遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，則自交后代便會有高莖存在。答案（1）有關(guān)酶的合成來控制代謝，進而控制性狀（2）a.子代玉米苗有高莖植株，說明生長素類似物引起的變異能夠遺傳b.子代玉米苗全部是矮莖植株，說明生長素類似物引起的變異不能遺傳a.子代玉米植株全是矮莖b.適宜濃度的生長素類似物能促進細胞的伸長、生長，但不能改變細胞的遺傳物質(zhì)（其他正確答案也可）考點二 基因突變1.基因突變的分子機制無絲分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA復(fù)制時均可發(fā)生基因突變?；蛲蛔儾桓淖?nèi)旧w上基因的數(shù)量，只改變基因的結(jié)構(gòu)，即由Aa或aA，而A、a的本質(zhì)區(qū)別是其基因分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，即基因中脫

9、氧核苷酸種類、數(shù)量、排列順序發(fā)生了改變。2.類型（1）顯性突變：如aA，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應(yīng)性狀。（2）隱性突變：如Aa，突變性狀一旦在生物個體中表現(xiàn)出來，該性狀即可穩(wěn)定遺傳。3.基因突變對性狀的影響（1）基因突變改變生物性狀突變引起密碼子改變，最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的功能改變，從而影響生物的性狀，如鐮刀型細胞貧血癥。（2）基因突變不改變生物性狀體細胞中某基因發(fā)生改變，生殖細胞中不一定出現(xiàn)該基因。若該親代DNA上某個堿基對發(fā)生改變產(chǎn)生的是一個隱性基因，并將該隱性基因傳給子代，而子代為雜合子，則隱性性狀不會表現(xiàn)出來。根據(jù)密碼子的簡并性，有可能翻譯出相同的氨基酸。性狀表現(xiàn)是遺傳基因和環(huán)境因素共同

10、作用的結(jié)果，在某些環(huán)境條件下，改變了的基因可能并不會在性狀上表現(xiàn)出來等。4.基因突變多害少利基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，所以一般有害；但有少數(shù)基因突變也可能使生物產(chǎn)生新的性狀，適應(yīng)改變的環(huán)境，獲得新的生存空間?；蛲蛔兊睦π匀Q于生物生存的環(huán)境條件。如昆蟲突變產(chǎn)生的殘翅性狀若在陸地上則為不利變異，而在多風(fēng)的島嶼上則為有利變異。有些基因突變既無害也無益。提醒誤區(qū)警示1.DNA復(fù)制只發(fā)生在過程中，、過程不發(fā)生。2.基因突變?nèi)菀装l(fā)生在具有DNA復(fù)制功能的細胞中（具有分裂能力的細胞），已高度分化的失去分裂能力的細胞因其不發(fā)生DNA復(fù)制，故不容易發(fā)生基因突變。所以細胞發(fā)生基因突變的概率

11、為：生殖細胞體細胞，分裂旺盛的細胞停止分裂的細胞。3.誘變育種材料只要能進行細胞分裂的材料都符合要求，如萌發(fā)的種子、小白鼠等；但不進行細胞分裂的材料不符合要求，如干種子、動物精子等。原因是誘變育種必須發(fā)生基因突變，而基因突變只能發(fā)生在細胞分裂的DNA復(fù)制過程中。4.突變頻率很低，但突變的基因數(shù)或個體數(shù)不一定少。5.基因突變一定是可遺傳變異，因為遺傳物質(zhì)改變了；但基因突變產(chǎn)生的新基因新性狀不一定傳遞給后代，若發(fā)生在體細胞中，一般不會傳遞給子代，而發(fā)生在配子中可以。對位訓(xùn)練2.（2008廣東理基，47）有關(guān)基因突變的敘述，正確的是( )A.不同基因突變的頻率是相同的B.基因突變的方向是由環(huán)境決定的

12、C.一個基因可以向多個方向突變D.細胞分裂的中期發(fā)生基因突變解析：基因突變是遺傳物質(zhì)的內(nèi)在變化，具有不確定性和多方向性，一般發(fā)生在DNA復(fù)制時。答案：C3.關(guān)于基因突變的說法中，不正確的是( )基因突變是廣泛存在的，并且對生物自身大多是有害的 基因突變一定能夠改變生物的表現(xiàn)型 人工誘變所引起的基因突變或染色體的變異都是有利的 由環(huán)境引起的變異是不能夠遺傳的 基因中脫氧核苷酸的種類、數(shù)量和排列順序的改變就是基因突變 紫外線照射使人患皮膚癌和人由于曬太陽而使皮膚變黑都屬于可遺傳變異A. B. C.D.答案：C考點三基因重組的理解重組類型同源染色體上非等位基因的重組非同源染色體上非等位基因的重組人為

13、導(dǎo)致基因重組（DNA重組）發(fā)生時間減數(shù)第一次分裂四分體時期減數(shù)第一次分裂后期體外與運載體重組，導(dǎo)入細胞內(nèi)與細胞內(nèi)基因重組發(fā)生機制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組目的基因經(jīng)過運載體導(dǎo)入受體細胞，導(dǎo)致受體細胞中基因重組圖像示意識圖析圖由圖獲得的信息：（1）圖中無同源染色體、著絲點斷裂、均等分裂，應(yīng)為次級精母細胞或第一極體，不可能為次級卵母細胞。（2）造成B、b不同的原因有基因突變（間期）或交叉互換（前期）。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；若

14、題目中問造成B、b不同的根本原因，應(yīng)考慮可遺傳變異中的最根本來源基因突變；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，間期造成的則考慮基因突變。對位訓(xùn)練4.下列有關(guān)基因重組的說法，不正確的是( )A.基因重組是生物變異的根本來源B.基因重組能夠產(chǎn)生多種基因型C.基因重組發(fā)生在有性生殖的過程中D.非同源染色體上的非等位基因可以發(fā)生重組答案：A5.右圖為高等動物的細胞分裂示意圖。圖中不可能反映的是( )A.發(fā)生了基因突變B.發(fā)生了染色單體互換C.該細胞為次級卵母細胞D.該細胞為次級精母細胞解析：題中所給圖因無同源染色體，為減數(shù)第二次分裂的后期圖，又因為細胞質(zhì)均等分裂，故此細胞為次級精母細

15、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，只有兩條途徑，一是基因突變，二是染色體的交叉互換。答案：C解題思路探究思維誤區(qū)警示易錯分析1.對基因突變中堿基對的增添、缺失和替換與氨基酸、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系模糊不清堿基對影響范圍對氨基酸的影響減少對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的變化替換小只改變1個氨基酸或不改變增添大插入位置前不影響，影響插入后的序列若開始增添1個堿基對，可再增添2個、5個即3n+2或減少1個、4個即3n+1(n0，且為整數(shù))缺失大缺失位置前不影響，影響缺失后的序列若開始缺失1個堿基對，可再減少2個、5個即3n+2或增添1個、4個即3n+1(n0，且為整數(shù))提醒 增添或缺失的的位

16、置不同，影響結(jié)果也不一樣：最前端氨基酸序列全部改變或不能表達（形成終止密碼子）；在中間某個位置會造成肽鏈提前中斷（形成終止密碼子）或插入點后氨基酸序列改變；在該序列最后則不影響表達或使肽鏈延長。2.對人工誘變的特點產(chǎn)生誤解（1）人工誘變與自然突變相比較，提高了突變頻率，但仍具低頻性特點即未突變的比突變的多。（2）人工誘變?nèi)匀痪哂胁欢ㄏ蛐裕⒉皇钦T變的性狀一定有利。（3）人工誘變?nèi)匀痪哂卸嗪ι倮?，即突變個體增多的同時，有利有害的都增多但仍然是有害的多。糾正訓(xùn)練1.原核生物中某一基因編碼氨基酸的區(qū)域起始端插入了一個堿基對。在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最小(

17、)A.置換單個堿基對 B.增加4個堿基對C.缺失3個堿基對 D.缺失4個堿基對解析基因中三個相鄰的堿基對決定mRNA中三個相鄰的堿基，mRNA中三個相鄰的堿基決定一個氨基酸。若基因中堿基對增加了一個，必然會引起其編碼的蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的改變，但如果在插入位點的附近再缺失4個堿基對，那么只會影響其編碼的蛋白質(zhì)分子中最初的幾個氨基酸，而不會影響后面的氨基酸序列，這樣可以減小對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。答案：D2.在一段能編碼蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列中，如果其中部缺失1個核苷酸對，不可能的后果是（ )A.沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物B.翻譯為蛋白質(zhì)時在缺失位置終止C.所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個氨基酸D.翻譯的蛋白質(zhì)中

18、，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化解析基因中能編碼蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列若在其中部缺失1個核苷酸對，經(jīng)轉(zhuǎn)錄后，在信使RNA上可能提前形成終止密碼子，使翻譯過程在基因缺失位置終止，使控制合成的蛋白質(zhì)減少多個氨基酸?；蛘咭蚧蛑胁咳笔?個核苷酸對，使信使RNA上從缺失部位開始向后的密碼子都發(fā)生改變，從而使合成的蛋白質(zhì)中，在缺失部位以后的氨基酸序列都發(fā)生變化。答案：A互動探究 (1)若上題不是強調(diào)“中部”特定位置，只是交待“1個基因中缺失了1個核苷酸對”，則A能發(fā)生嗎？(2)若上題其它條件不變，只是將“1個核苷酸對”換成“3個核苷酸對”(減少的堿基對是連續(xù)的，且與終止密碼子無關(guān))，會對蛋白質(zhì)長度和氨

19、基酸序列有何影響？提示 (1)若發(fā)生在起始密碼子相對應(yīng)的核苷酸序列，則可能沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物，即A能發(fā)生。(2)蛋白質(zhì)長度少一個氨基酸，其它氨基酸序列不變或改變。3.淀粉酶可以通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)。為了提高酶的產(chǎn)量，請你設(shè)計一個實驗，利用誘變育種方法，獲得產(chǎn)生淀粉酶較多的菌株。(提示:生產(chǎn)菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上，隨著生長可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周圍形成透明圈)步驟： 第一步：將培養(yǎng)好的菌株分為兩組，一組用一定劑量的誘變劑處理，另一組不處理做對照。第二步：制備含淀粉的固體培養(yǎng)基。第三步：把誘變組的大量菌株接種于多個含淀粉的固體培養(yǎng)基上，同時接種對照組，相同條件下培養(yǎng)。第四步：比較兩

20、組菌株菌落周圍透明圈的大小，選出透明圈變大的菌株。根據(jù)誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變不定向性的特點預(yù)測實驗結(jié)果。 答案：由于誘發(fā)突變率低，誘變組中絕大多數(shù)菌落周圍的透明圈大小與對照組相同；由于誘發(fā)突變的不定向性，誘變組中極少數(shù)菌落周圍的透明圈與對照組相比變大或變小。知識綜合應(yīng)用重點提示通過“基因突變在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用”的考查，提升“綜合運用所學(xué)知識解決自然界和社會生活中有關(guān)生物學(xué)問題”的能力。典例分析控制人的血紅蛋白基因分別位于人的11號、16號染色體上，在不同的發(fā)育時期至少有、和基因為之編碼。人的血紅蛋白由四條肽鏈組成，在人的不同發(fā)育時期，血紅蛋白分子的組成是不相同的。例如人的胚胎血紅蛋白由兩個肽鏈

21、（用2表示）和兩個肽鏈(用2表示)組成。下圖為基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖。（1）合成2的直接模板是 ，場所是 。（2）鐮刀型細胞貧血癥是一種分子遺傳病，其病因是基因發(fā)生了突變。假設(shè)某人的一個基因發(fā)生突變,不一定導(dǎo)致肽鏈改變，基因發(fā)生突變，往往導(dǎo)致肽鏈改變。根據(jù)上圖分析說明理由 。（3）根據(jù)上圖基因控制血紅蛋白的合成過程，你對人類染色體上基因種類的分布、數(shù)量及基因表達的順序，有何啟示？(至少說兩條） （4）分子病理學(xué)研究證實，人類鐮刀型細胞貧血癥很多原因是由于基因發(fā)生突變引起的。若已知正常血紅蛋白鏈的氨基酸序列，能否推知正?；虻膲A基序列？。為什么？ 。（5）鐮刀型細胞貧血癥的根本治療途徑是基因

22、治療，是將編碼鏈的基因，通過質(zhì)粒或病毒等導(dǎo)入患者的造血干細胞，導(dǎo)入基因的造血干細胞能否 ，這是治療成功與否的關(guān)鍵。解析（1）由題干可以知道2代表肽鏈，肽鏈合成的直接模板是mRNA，合成場所為核糖體。（2）由圖可以知道，基因有兩個，而基因只有一個，相對來說一個基因發(fā)生突變的影響要小，因為另一個基因能合成正常的肽鏈。（3）注意題目的要求是從染色體上基因種類的分布、數(shù)量及基因表達的順序三個方面進行分析。譬如從基因數(shù)量來看，控制2肽鏈合成的基因有兩個。答案（1）mRNA核糖體（2）因為基因有兩個，如果一個基因發(fā)生突變，則另一個基因可以表達出原有的肽鏈。基因只有一個，如果基因發(fā)生突變，則往往不能表達出原

23、有的肽鏈（3）控制蛋白質(zhì)合成的基因的表達有時間的順序；控制同一條多肽鏈的基因可能有多個；控制同一功能的不同基因可能集中分布（4）不能有些氨基酸的密碼子不止一個（5）使基因得以表達技巧點撥：新材料、新情景的題目，無論起點有多高，落點一定在教材的基礎(chǔ)知識中。提供新材料的試題的解題步驟一般是：第一，認真、快速讀題，提取關(guān)鍵信息，弄清設(shè)問意圖。關(guān)于設(shè)問的類型，一般有以下幾個方面：概括式：概括文字材料、示意圖、曲線圖、表格等所反映的生物學(xué)要點；探究式：利用所提供材料，結(jié)合教材的知識背景，對某個問題作出合理的解釋、結(jié)論；邏輯式：根據(jù)文章內(nèi)容作出邏輯推理；建議式：根據(jù)材料內(nèi)容和相關(guān)知識背景，提出解決問題的方法、思路，或作出合理的建議、假設(shè)。第二，聯(lián)想文章所涉及的教材中的知識背景。第三，針對設(shè)問聯(lián)系相關(guān)知識，尋找內(nèi)在聯(lián)系，初步思考作答要點。第四，根據(jù)答題要點，組織文字，編寫答案。隨堂過關(guān)檢測題組一：基因重組的理解及應(yīng)用1.下列細胞在其生命活動過程中既有可能發(fā)生基因重組現(xiàn)象，又有可能發(fā)生基因突變現(xiàn)象的是（D ）A.心肌細胞B.成熟的紅細胞 C.根毛細胞D.精原細胞2.依據(jù)基因重組概念的發(fā)展，判斷下列圖示過程中沒有發(fā)生基因重組的是（A ）3.以下關(guān)于生物變異的敘述，正確的是（雙選）（AB ）A.基因突變