新教材人教版必修25.1基因突變和基因重組學案

1、第1節(jié)基因突變和基因重組學案設(shè)計(一)學習目標1.舉例說明基因突變的特點和原因。2.舉例說出基因重組的概念和類型。自主預習變異不可遺傳變異:由環(huán)境引起的,遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。一、基因突變(一)基因突變的概念1.實例分析鐮狀細胞貧血(1)病因分析:(查閱密碼子表,完成下圖)(2)鐮狀細胞貧血的直接原因:;(3)鐮狀細胞貧血的根本原因:。2.概念:DNA分子中發(fā)生的堿基的、,而引起的的改變,叫做基因突變。3.基因突變?nèi)舭l(fā)生在細胞中,將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代;若發(fā)生在細胞中,一般不能遺傳,有些植物可通過傳遞。(二)基因突變的原因及發(fā)生時期1.基因突變發(fā)生的主要時期:期(導致體細胞突變)期(導致生殖

2、細胞突變)。2.基因突變的原因(1)誘發(fā)突變的因素:如紫外線、X射線及其他輻射。:如亞硝酸鹽、堿基類似物。:某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主的DNA。(2)自然突變的因素:偶爾也發(fā)生錯誤、發(fā)生改變等原因自發(fā)產(chǎn)生。(三)基因突變的特點1.性:是指基因突變在自然界的物種中廣泛存在,低等和高等生物都可能發(fā)生。2.性:指突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的;可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上;可以發(fā)生在同一DNA分子的不同部位。3.性:指一個基因可向不同方向發(fā)生突變,產(chǎn)生一個以上的基因?；蛲蛔兊姆较蚺c環(huán)境(填“有”或“無”)明確的因果關(guān)系。4.性:是指在狀態(tài)下,對一種生物來說,基因突變的頻率。5.性:是指多數(shù)基

3、因突變是有害的,但也有少數(shù)基因突變是的。(四)基因突變的意義:基因突變是產(chǎn)生的途徑,是生物變異的來源,是生物進化的。二、基因重組1.基因重組的概念:指在生物體進行過程中,控制的基因的重新組合。2.基因重組的類型:(1)自由組合:在分裂的期,由于非同源染色體的自由組合,實現(xiàn)了非同源染色體上的自由組合;(2)交叉互換:在分裂的時期,由于同源染色體上非姐妹染色單體的,實現(xiàn)了同源染色體上的重新組合。3.意義:基因重組是的來源之一,對有重要意義。課堂探究【課堂探究1】某雙鏈DNA的核苷酸序列如下圖,請查密碼子表完成以下問題。ATGGATATCCTCGGGTAATACCTATAGGAGCCCATT(模板鏈

4、)(1)寫出這段DNA編碼的氨基酸序列。(2)若將第6位的T-A替換為C-G,寫出改變之后編碼的氨基酸序列。(3)若在第3位的G-C和第4位的G-C之間插入G-C,寫出改變之后編碼的氨基酸序列。(4)若在第3位的G-C和第4位的G-C之間插入3對G-C,寫出改變之后編碼的氨基酸序列。自主總結(jié)1(1)基因突變是否一定會引起性狀的改變?(2)通過和的比較,分析哪一個影響更大一些?(3)通過和的比較,分析哪一個影響更大一些?(4)基因突變一定會遺傳給后代嗎?【課堂探究2】分析以下資料,思考每一個資料說明了基因突變有什么樣的特點。資料1:自然界中,流感病毒可分為甲、乙、丙三型;肺炎鏈球菌的種類有有莢膜

5、和無莢膜兩種類型;豌豆種子的圓滑和皺縮;番茄的紅果和黃果;小麥的高稈和矮稈;果蠅的白眼和紅眼;雞的玫瑰冠和單冠;兔的白毛和黑毛;正常綿羊和短腿安康羊;正常人和白化病病人等?？偨Y(jié):基因突變具有資料2:基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期;可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上;可以發(fā)生在同一DNA分子的不同部位?？偨Y(jié):基因突變具有資料3:以基因A為例,它不但可以突變成為a1,而且還可能突變成為a2、a3等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因可以突變成黃色基因,也可以突變成黑色基因?？偨Y(jié):基因突變具有資料4:幾種生物不同基因的自然突變率。生物名稱突變類型突變頻率單位大腸桿菌組氨酸缺陷型210-

6、6每個配子的突變頻率玉米皺縮種子110-5每個配子的突變頻率果蠅白眼410-5每個配子的突變頻率小鼠粉紅色眼3.510-6每個配子的突變頻率人軟骨發(fā)育不全510-5每個配子的突變頻率總結(jié):基因突變具有資料5:人的血友病、白化病、鐮狀細胞貧血等遺傳病都是基因突變的結(jié)果,這些疾病都對人類健康產(chǎn)生嚴重危害?？偨Y(jié):基因突變具有核心素養(yǎng)專練1.將純種小麥播種于生產(chǎn)田,發(fā)現(xiàn)邊際和灌水溝兩側(cè)的植株總體上比中間的長得好。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是()A.基因重組引起性狀分離B.環(huán)境引起性狀變異C.隱性基因突變成為顯性基因D.染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生了變化2.某個嬰兒不能消化乳類,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)他的乳糖酶分子有一個氨基酸改變

7、而導致乳糖酶失活,發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因是()A.嬰兒缺乏吸收某種氨基酸的能力B.嬰兒不能攝取足夠的乳糖酶C.乳糖酶基因有一個堿基被替換了D.乳糖酶基因有一個堿基缺失了3.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()A.心肌細胞B.成熟的紅細胞C.根毛細胞D.精原細胞4.長期接觸X射線的人群,后代遺傳病的發(fā)病率明顯增高,原因是()A.生殖細胞發(fā)生了基因突變B.生殖細胞發(fā)生了基因重組C.體細胞發(fā)生了基因突變D.生殖細胞發(fā)生了基因交換5.一對夫婦所生子女中,有很大差異,這種差異主要來自()A.基因突變B.基因重組C.環(huán)境影響D.染色體變異6.(2020江蘇省

8、高考生物試卷9)某膜蛋白基因在其編碼區(qū)的5端含有重復序列CTCTTCTCTTCTCTT,下列敘述正確的是()A.CTCTT重復次數(shù)改變不會引起基因突變B.CTCTT重復次數(shù)增加提高了該基因中嘧啶堿基的比例C.若CTCTT重復6次,則重復序列之后編碼的氨基酸序列不變D.CTCTT重復次數(shù)越多,該基因編碼的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量越大7.(2020山東卷)野生型大腸桿菌可以在基本培養(yǎng)基上生長,發(fā)生基因突變產(chǎn)生的氨基酸依賴型菌株需要在基本培養(yǎng)基上補充相應氨基酸才能生長。將甲硫氨酸依賴型菌株M和蘇氨酸依賴型菌株N單獨接種在基本培養(yǎng)基上時,均不會產(chǎn)生菌落。某同學實驗過程中發(fā)現(xiàn),將M、N菌株混合培養(yǎng)一段時間,充

9、分稀釋后再涂布到基本培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后出現(xiàn)許多由單個細菌形成的菌落,將這些菌落分別接種到基本培養(yǎng)基上,培養(yǎng)后均有菌落出現(xiàn)。該同學對這些菌落出現(xiàn)原因的分析,不合理的是()A.操作過程中出現(xiàn)雜菌污染B.M、N菌株互為對方提供所缺失的氨基酸C.混合培養(yǎng)過程中,菌株獲得了對方的遺傳物質(zhì)D.混合培養(yǎng)過程中,菌株中已突變的基因再次發(fā)生突變8.(2020天津高考生物試卷7)一個基因型為DdTt的精原細胞產(chǎn)生了四個精細胞,其基因與染色體的位置關(guān)系見下圖。導致該結(jié)果最可能的原因是()A.基因突變B.同源染色體非姐妹染色單體交叉互換C.染色體變異D.非同源染色體自由組合9.下圖1表示人類鐮狀細胞貧血的病因,圖2是一

10、個家族中該病的遺傳系譜圖(控制基因為B、b),請據(jù)圖回答下列問題。(已知谷氨酸的密碼子是GAA、GAG)。圖1圖2(1)圖中表示的遺傳信息傳遞過程分別是:;。過程發(fā)生的時間是,場所是。(2)鏈堿基組成是,鏈堿基組成是。(3)鐮狀細胞貧血的致病基因位于染色體上,屬于性遺傳病。(4)代6號基因型是,代6號和代7號婚配后生出患病男孩的概率是,要保證代9號婚配后子代不患此病,從理論上說其配偶的基因型必須為。(5)若正?；蚱沃械腃TT突變?yōu)镃TC,由此控制的生物性狀(填“會”或“不會”)發(fā)生改變,理由是:。參考答案自主預習一、(一)1.(1)T、A、A、U(2)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常(3)DNA中堿基替換,

11、基因結(jié)構(gòu)改變2.增添缺失替換基因結(jié)構(gòu)3.生殖體無性繁殖(二)1.有絲分裂間減數(shù)第一次分裂前的間2.(1)物理因素化學因素生物因素(2)DNA分子復制DNA的堿基組成(三)1.普遍2.隨機任何時期3.不定向等位無4.低頻自然很低5.多害少利有利(四)新基因根本原材料二、1.有性生殖不同性狀2.(1)減數(shù)第一次后非等位基因(2)減數(shù)第一次四分體交叉互換非等位基因3.生物變異生物進化課堂探究課堂探究1(1)-甲硫氨酸-天冬氨酸-異亮氨酸-亮氨酸-甘氨酸-(2)-甲硫氨酸-天冬氨酸-異亮氨酸-亮氨酸-甘氨酸-(3)-甲硫氨酸-甘氨酸-酪氨酸-脯氨酸-精氨酸-纈氨酸-(4)-甲硫氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-

12、異亮氨酸-亮氨酸-甘氨酸-自主總結(jié)1(1)不一定,因為密碼子具有簡并性,突變的基因也可能編碼同一種蛋白質(zhì)。(2)的影響要更大一些,即堿基的增添對基因結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響一般比堿基的替換產(chǎn)生的影響大。(3)的影響要更大一些,即在基因中增添或缺失3的倍數(shù)個堿基造成的影響相對于增添或缺失非3的倍數(shù)個要小。(4)基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中,將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細胞中,一般不能遺傳。課堂探究2資料1:普遍性資料2:隨機性資料3:不定向性資料4:低頻性資料5:多害少利性核心素養(yǎng)專練1.B2.C3.D4.A5.B6.C7.B8.B9.(1)復制轉(zhuǎn)錄有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期細胞核(2)CAT

13、GUA(3)常隱(4)Bb1/8BB(5)不會因為當基因中的CTT突變成CTC時,轉(zhuǎn)錄的信使RNA上的密碼子由GAA變成GAG,但這兩個密碼子決定的氨基酸均為谷氨酸,所以翻譯的蛋白質(zhì)不變,生物的性狀不變學案設(shè)計(二)學習目標1.舉例說明基因突變的特點和原因。2.舉例說出基因重組的概念和類型。自主預習變異不可遺傳變異:由環(huán)境引起的,遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。一、基因突變(一)基因突變的概念1.實例分析鐮狀細胞貧血(1)病因分析:(查閱密碼子表,完成下圖)(2)鐮狀細胞貧病的直接原因:;(3)鐮狀細胞貧病的根本原因:。2.概念:DNA分子中發(fā)生的堿基的、,而引起的的改變,叫做基因突變。3.基因突變?nèi)舭l(fā)

14、生在細胞中,將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代;若發(fā)生在細胞中,一般不能遺傳,有些植物可通過傳遞。(二)基因突變的原因及發(fā)生時期1.基因突變發(fā)生的主要時期:期(導致體細胞突變)期(導致生殖細胞突變)。2.基因突變的原因(1)誘發(fā)突變的因素:如紫外線、X射線及其他輻射。:如亞硝酸鹽、堿基類似物。:某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細胞的DNA。(2)自然突變的因素:偶爾也發(fā)生錯誤、發(fā)生改變等原因自發(fā)產(chǎn)生。(三)基因突變的特點1.性:是指基因突變在自然界的物種中廣泛存在,低等和高等生物都可能發(fā)生。2.性:指突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的;可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上;可以發(fā)生在同一DNA分子的不同部位。3.性

15、:指一個基因可向不同方向發(fā)生突變,產(chǎn)生一個以上的基因。基因突變的方向與環(huán)境(填“有”或“無”)明確的因果關(guān)系。4.性:是指在狀態(tài)下,對一種生物來說,基因突變的頻率。5.性:是指多數(shù)基因突變是有害的,但也有少數(shù)基因突變是的。(四)基因突變的意義基因突變是產(chǎn)生的途徑,是生物變異的來源,是生物進化的。二、基因重組1.基因重組的概念:指在生物體進行過程中,控制的基因的重新組合。2.基因重組的類型:(1)自由組合:在分裂的期,由于非同源染色體的自由組合,實現(xiàn)了非同源染色體上的自由組合;(2)交叉互換:在分裂的時期,由于同源染色體上非姐妹染色單體的,實現(xiàn)了同源染色體上的重新組合。3.意義:基因重組是的來源

16、之一,對有重要意義。課堂探究【課堂探究1】下圖分別是在正常DNA片段中替換、缺失、增添一個堿基序列,并分別記錄下轉(zhuǎn)錄后的mRNA和翻譯后的氨基酸序列,推測出基因中堿基序列的變化對生物性狀的影響及影響的大小。【課堂探究2】分析下列資料,得出基因突變的特點。資料1:細菌:無抗藥性抗藥性。棉花:正常枝短果枝。果蠅:紅眼白眼;長翅殘翅。家鴿:羽毛白色灰紅色。人:正常色覺色盲;正常膚色白化病。資料2:基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期;可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位。資料3:控制小鼠毛色的灰色基因可以突變成黃色基因,也可以突變成黑色基因。資料4:幾種生物不同基因的自然

17、突變率?；蛲蛔兟蚀竽c桿菌組氨酸缺陷型基因210-6果蠅的白眼基因410-5果蠅的褐眼基因310-5玉米的皺縮基因110-6小鼠的白化基因110-5人類的色盲基因310-5資料5:基因突變引起的變異實例:畸形的雛雞、人類的并指和多指、鐮狀細胞貧血的患者、高產(chǎn)的大豆、高產(chǎn)的青霉素菌株。資料6:非洲是瘧疾猖獗的地區(qū)。瘧疾是一種經(jīng)按蚊傳播而引起的寄生蟲病,惡性瘧疾發(fā)病常侵犯內(nèi)臟,嚴重者或醫(yī)治不及時會引起病人的死亡。鐮狀細胞貧血是一種溶血性貧血癥,嚴重時會導致死亡,在非洲發(fā)病率最高,是一種在20世紀才被人們發(fā)現(xiàn)的常染色體隱性遺傳病。在非洲具有鐮狀細胞貧血突變基因的個體(即雜合體)不表現(xiàn)鐮狀細胞貧血的癥

18、狀,因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白,但卻對瘧疾具有較強的抵抗力。資料7:在適宜的條件下,生長12天的大腸桿菌培養(yǎng)物中約為每毫升109個細胞,DNA復制的錯誤率約為10-9,也就是每連接109個核苷酸才可能發(fā)生一個錯誤。在含有109個細胞的培養(yǎng)物中,由于DNA的差錯就可能發(fā)生幾百萬個突變,可能包含大腸桿菌基因的上千種變異形式。核心素養(yǎng)專練1.產(chǎn)生鐮狀細胞貧血的根本原因是()A.血液中鐮刀狀的紅細胞易破裂B.血紅蛋白中一個氨基酸不正常C.mRNA中一個堿基發(fā)生了改變D.基因中一個堿基發(fā)生了改變2.擬南芥根尖某細胞中某個基因編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段插入了一對堿基,下列分析正確的是()A.該細胞最有

19、可能位于根尖的成熟區(qū)B.該細胞的子代細胞中遺傳信息不會發(fā)生改變C.若該變異發(fā)生在基因中部,可能導致翻譯過程提前終止D.若在插入位點再缺失3對堿基,對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最小3.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,正確的是()A.生物在個體發(fā)育的特定時期才可發(fā)生基因突變B.基因突變能定向形成新的等位基因C.低等生物和高等生物均可發(fā)生基因突變D.體細胞發(fā)生的基因突變一定不能遺傳4.下列敘述正確的是()A.基因突變是廣泛存在的,并且對生物自身大多是有利的B.基因突變一定能夠改變生物的表型C.基因突變能使一個基因變成它的等位基因D.紫外線、X射線等照射一定會引起生物體發(fā)生基因突

20、變5.下列有關(guān)人的正常皮膚細胞及其癌變的敘述,錯誤的是()A.癌細胞有細胞周期B.癌變后細胞膜上的糖蛋白減少C.紫外線是致癌因子D.正常皮膚細胞中沒有原癌基因6.下面有關(guān)基因重組的說法,錯誤的是()A.基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中B.基因重組產(chǎn)生原來沒有的新基因C.基因重組是生物變異的來源之一D.基因重組能產(chǎn)生原來沒有的性狀組合7.多代均為紅眼的果蠅群體中,出現(xiàn)了一只白眼雄性果蠅。將紅眼雌果蠅與此白眼雄果蠅交配,子二代又出現(xiàn)了白眼果蠅。兩次出現(xiàn)白眼果蠅的原因分別是()A.基因突變、基因突變B.基因突變、性狀分離C.基因重組、基因重組D.基因重組、基因突變8.一對夫婦所生子女中,也有很大差異,這

21、種差異主要來自()A.基因突變B.基因重組C.環(huán)境影響D.細胞分化9.基因重組可以發(fā)生在()細胞有絲分裂后期減數(shù)分裂前期減數(shù)分裂后期受精作用過程中細胞分裂間期A.B.C.D.10.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()甲乙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11.2020全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標)32遺傳學理論可用于指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。回答下列問題。(1)生物體進行有性生殖形成配子的過程中,在不發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異的情況下,產(chǎn)生基因重新組合的途徑有兩條,分別是。(2)在誘變育種過程中,通過誘變獲得的新性狀一般不能穩(wěn)定遺傳

22、,原因是,若要使誘變獲得的性狀能夠穩(wěn)定遺傳,需要采取的措施是。12.(2020天津高考生物試卷17)小麥的面筋強度是影響面制品質(zhì)量的重要因素之一,如制作優(yōu)質(zhì)面包需強筋面粉,制作優(yōu)質(zhì)餅干需弱筋面粉等。小麥有三對等位基因(A/a,B1/B2,D1/D2)分別位于三對同源染色體上,控制合成不同類型的高分子量麥谷蛋白(HMW),從而影響面筋強度?？蒲腥藛T以兩種純合小麥品種為親本雜交得F1,F1自交得F2,以期選育不同面筋強度的小麥品種。相關(guān)信息見下表。基因基因的表達產(chǎn)物(HMW)親本F1育種目標小偃6號安農(nóng)91168強筋小麥弱筋小麥A甲+-B1乙-+-+B2丙+-+-D1丁+-+-+D2戊-+-注:“+”表示有相應表達產(chǎn)物;“-”表示無相應表達產(chǎn)物。據(jù)表回答。(1)三對基因的表達產(chǎn)物對小麥面筋強度的影響體現(xiàn)了基因可通過