一輪復習基因突變和基因重組

基因突變和基因重組高三生物第一輪復習考綱內容能力要求高考風向標1.基因突變的特征和原因2．基因重組及其意義3．染色體結構變異和數(shù)目變異實驗：(1)低溫誘導染色體加倍(2)調查常見的人類遺傳病ⅡⅡⅠⅠ1.結合可遺傳變異、育種、進化、基因工程及安全性等內容命制非選擇題考查相關知識。2.以科學新進展為背景考查人類遺傳病及防治等。考綱解讀一、變異的概念染色體變異類型不遺傳的變異可遺傳的變異基因重組基因突變表現(xiàn)型

基因型

環(huán)境

（不可遺傳的變異）（可遺傳的變異）基因重組染色體變異基因突變誘因（改變）（改變）（改變）生物的變異是指生物親、子代間或子代各個體間存在性狀差異的現(xiàn)象?？蛇z傳的變異一定能遺傳嗎？不可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異（遺傳物質沒有改變）（遺傳物質改變）生物的變異可遺傳的變異易混點：交叉互換與染色體結構變異的區(qū)別環(huán)境引起？偶然出現(xiàn)的生物變異閱讀教材，梳理以下主要知識1.基因突變的概念2.基因突變的時間3.基因突變的原因和特點4.基因突變的結果和意義一.基因突變二、基因突變纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—賴氨酸······異常1.實例——鐮刀型細胞貧血癥纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴氨酸······正常

CTTGAA谷氨酸纈氨酸DNAmRNA氨基酸蛋白質正常異常GUACATGTA突變GAA_____原因_____原因根本直接鐮刀型細胞貧血癥病因的圖解谷氨酸→纈氨酸堿基對替換基因突變是指由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換而引起的基因結構的改變。┯┯┯┯

ＡＴＧＣ

ＴＡＣＧ

┷┷┷┷┯┯┯┯┯

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ＡＣＧＣ

ＴＧＣＧ

┷┷┷┷增添替換缺失（D）（d1）（d2）（d3）改變了DNA分子的⑴堿基種類⑵堿基數(shù)目⑶堿基排列順序2.基因突變的概念3、基因突變發(fā)生的時期A.有絲分裂間期B.減數(shù)第一次分裂前的間期體細胞中可以發(fā)生基因突變（一般不能傳給后代）生殖細胞中也可以發(fā)生基因突變（可以通過受精作用直接傳給后代）

基因突變發(fā)生的時期越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。

基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期以及體細胞或生殖細胞周期的任何時期。在細胞分裂間期較容易發(fā)生基因突變都會遺傳給后代嗎？（1）真核生物（有絲分裂、減數(shù)分裂、無絲分裂)；（2）原核生物（分裂生殖）；（3）病毒（增殖）。4.基因突變發(fā)生的范圍生物界中普遍存在——普遍性個體發(fā)育的任何時期和部位—隨機性多數(shù)對生物有害——多害少利性突變是不定向的——不定向性5.基因突變的特點自然情況下突變頻率很低(10-5-10-8)—低頻性7.基因突變的結果：基因突變不改變染色體上基因的數(shù)量，只改變基因的內部結構，使一個基因變成它的等位基因（A→a或a→A）。6.基因突變發(fā)生的類型（1）顯性突變：如a→A，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應性狀。（2）隱性突變：如A→a，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。是生物變異的根本來源，為生物的進化提供了最初的原材料?；蛲蛔冃禄颍ǖ任换颍┗蛐停ǜ淖儯┍憩F(xiàn)型（改變）引發(fā)生物變異8.基因突變的意義:可以產生新的基因9.基因突變的原因（1）自發(fā)突變（內因）DNA復制時偶爾發(fā)生錯誤（2）誘變突變（外因）物理因素：如X射線、激光等化學因素：如亞硝酸、堿基類似物等生物因素：如病毒和某些細菌等①成功率低,有利個體往往不多②需大量處理材料10.人工誘變在育種上的應用誘變意義:是創(chuàng)造動、植物新品種和微生物新類型的重要方法（2）優(yōu)點：①提高突變率，縮短育種周期②大幅度改良某些性狀（3）缺點:物理方法：X射線、γ射線、紫外線、激光等化學方法：亞硝酸、硫酸二乙酯等

（1）常用的方法：（4）應用：①農作物新品種的培育，新品種具有抗病力強、產量高、品質好等優(yōu)點。如“黑農五號”大豆，產量提高了16%，含油量比原來提高了2.5%。誘變育種除了采用常規(guī)的誘變育種方法外，還采用太空育種。我國已培育成功許多太空作物：太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球能達到的高空環(huán)境，通過強輻射、微重力和高真空等條件使植物種子的基因發(fā)生基因突變的作物育種新技術。②用于微生物育種：例如青霉素高產菌株的選育。1943年從自然界分離出來的青霉菌只能產生青霉素20單位/mL。后來人們對青霉菌多次進行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產菌株，目前青霉素的產量已達到50000～60000單位/mL。中間為青霉菌，周圍是細菌。TGTCTACAGADNAUGUCURNA半胱氨酸TGCCTACGGAUGCCU半胱氨酸DNA堿基對的改變是否一定會引起蛋白質性狀的改變？

11.基因突變對性狀的影響①突變部位可能在非編碼部位(內含子和非編碼區(qū))。②基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸。③基因突變若為隱性突變，如AA→Aa，也不會導致性狀的改變。（1）基因突變不改變生物性狀（2）基因突變改變生物性狀

突變引起密碼子改變，最終表現(xiàn)為蛋白質的結構和功能改變，從而影響生物的性狀，如鐮刀型細胞貧血癥。類型范圍對氨基酸序列的影響替換小只改變一個氨基酸或不改變增添大不影響插入前的序列，影響插入后的序列缺失大不影響缺失前的序列，影響缺失后的序列注意基因突變一定會導致基因結構的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變。基因突變是DNA分子水平上基因內部堿基對種類和數(shù)目的改變，基因的數(shù)目和位置并未改變。基因突變光學顯微鏡下觀察不到。1.(2011·上海高考T8A)A基因突變?yōu)閍基因,a基因還可能再突變?yōu)锳基因。()2.基因突變通常發(fā)生在DNA→RNA的過程中。()3.基因是具有遺傳效應的DNA片段,HIV的遺傳物質是RNA,不能發(fā)生基因突變。()4.病毒、大腸桿菌及動植物都可能發(fā)生基因突變。()√××√【盲點判斷】5.基因突變產生的新基因不一定傳遞給后代。()6.基因突變具有隨機性,分裂旺盛的細胞和停止分裂的細胞基因突變頻率相同。()√×1.(基因突變方式)(2014·青島模擬)下圖表示基因突變的一種情況,其中a、b是核酸鏈,c是肽鏈。下列說法正確的是(

)

a……GCG…………GCC……

↓

↓

b……CGC……

……CGG……

↓

↓

c……精氨酸……

……精氨酸……A.a→b→c表示基因的復制和轉錄B.圖中由于氨基酸沒有改變,所以沒有發(fā)生基因突變C.圖中氨基酸沒有改變的原因是密碼子具有簡并性D.除圖示情況外,基因突變還包括染色體片段的缺失和增添【通關題組】C【互動探究】(1)上題b鏈的組成單位是什么?提示:b鏈是mRNA,其組成單位是核糖核苷酸。(2)除了上題中出現(xiàn)的基因突變方式外,基因突變還有哪些方式?提示:上題中基因突變的方式是堿基對的替換,除此之外還有堿基對的增添和缺失。2.(基因突變的特點)(2014·遂寧模擬)基因突變是生物變異的根本來源,下列關于基因突變特點的說法正確的是(

)A.無論是低等還是高等生物都能發(fā)生基因突變B.基因突變的頻率是很高的C.基因突變只能定向形成新的等位基因D.基因突變對生物的生存往往是有利的A【互動探究】C項中,基因突變形成新的等位基因后能再突變回原來的基因嗎?為什么?提示:能?；蛲蛔兙哂锌赡嫘?。【解題金手指】判斷變異是否屬于基因突變的方法(1)基因結構內部發(fā)生變化——是基因突變。(2)基因數(shù)目發(fā)生變化——不是基因突變。(3)基因位置發(fā)生改變——不是基因突變。(4)光學顯微鏡可觀察到——不是基因突變。(5)產生新基因——是基因突變。1.由于基因突變,細胞中有一種蛋白質在賴氨酸殘基(位置)上發(fā)生了變化。已知賴氨酸的密碼子為AAA或AAG;天冬氨酸的密碼子為GAU或GAC;甲硫氨酸的密碼子為AUG。根據(jù)已知條件,你認為基因模板鏈上突變后的脫氧核苷酸和替代賴氨酸的氨基酸分別是(

)選項ABCD基因模板鏈上突變后的脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸替代賴氨酸的氨基酸天冬氨酸天冬氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸【加固訓練】D2.(2014·廣安模擬)下圖曲線a表示使用誘變劑前青霉菌菌株數(shù)和青霉素產量之間的關系,曲線b、c、d表示使用誘變劑后菌株數(shù)和產量之間的關系。下列說法正確的是(

)①由a變?yōu)閎、c、d體現(xiàn)了基因突變的定向性②誘變劑決定了青霉菌的變異方向,提高了變異頻率③d是符合人們生產要求的變異類型④青霉菌在誘變劑作用下發(fā)生的變異可能有基因突變A.③④

B.①③

C.②④

D.②③④A二、基因重組1）非同源染色體上的非等位基因自由組合AabBAaBbAb和aBAB和ab2、根本原因1、概念：基因重組是指生物進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合?；蛑亟M能否產生新的基因？2）四分體內部非姐妹染色單體的交叉互換3）轉基因（DNA重組技術）3、意義

基因重組的結果，產生新的基因型，為生物變異提供了極其豐富的來源,是生物多樣性的重要原因之一。圖像示意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導致基因重組（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，導入細胞內與細胞內基因重組發(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，導致非同源染色體上非等位基因間的重組目的基因經過運載體導入受體細胞，導致受體細胞中基因重組基因重組的理解三、基因突變和基因重組的比較基因突變基因重組本質基因的分子結構發(fā)生改變，產生了新基因，出現(xiàn)了新性狀不同基因的重新組合，不產生新基因，而是產生新基因型，使性狀重新組合發(fā)生時間及原因細胞分裂間期DNA分子復制時，由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基互補配對差錯或堿基對的丟失減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體間交叉互換，以及非同源染色體上基因自由組合條件外界條件的劇變和內部因素的相互作用有性生殖過程中減數(shù)分裂發(fā)生可能可能性很小非常普遍基因突變基因重組意義生物變異的根本來源，也是生物進化的原始材料；通過誘變育種可培育新品種。是生物變異的來源之一，通過雜交育種，性狀的重組，可培育出新的優(yōu)良品種應用誘變育種培育新品種雜交育種，培育優(yōu)良品種聯(lián)系都使生物產生可遺傳的變異；二者均產生新的基因型，可能產生新的表現(xiàn)型；在長期進化過程中，通過基因突變產生新基因，為基因重組提供了大量可夠自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎。7.一對等位基因不存在基因重組,一對同源染色體存在基因重組。()8.減數(shù)分裂四分體時期,姐妹染色單體的局部交換可導致基因重組。()√×【盲點判斷】1.(基因重組判斷)(2014·洛陽統(tǒng)考)下列情況可引起基因重組的是(

)①非同源染色體上的非等位基因自由組合②一條染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上③同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生局部交換④DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換⑤正常夫婦生出白化病兒子A.①②③

B.③④

C.①③

D.①③⑤【通關題組】C【互動探究】上題①②③④⑤中能產生新基因的有哪些?能產生新基因型的有哪些?提示:能產生新基因的是④。能產生新基因型的是①③④⑤。2.(染色體行為與基因重組)(2014·樂山模擬)如圖為雌性果蠅體內部分染色體的行為及細胞分裂圖像,其中能夠體現(xiàn)基因重組的是(

)A.①③B.①④C.②③D.②④B【互動探究】(1)上題中③和④細胞的名稱是什么?提示:③是體細胞,④是初級卵母細胞。(2)①和④過程是否產生了新基因?提示:①和④過程是基因重組,沒有產生新基因?！窘忸}金手指】基因重組和基因突變綜合判斷方法(1)根據(jù)親代基因型判定。①如果親代基因型為BB或bb,則引起B(yǎng)與b不同的原因是基因突變。②如果親代基因型為Bb,則引起B(yǎng)與b不同的原因是基因突變或交叉互換。(2)根據(jù)細胞分裂方式判定。①如果是有絲分裂過程中染色體上基因不同,則為基因突變。②如果是減數(shù)分裂過程中染色體上基因不同,可能是基因突變或交叉互換。(3)根據(jù)染色體圖示判定。①如果是有絲分裂后期圖中,兩條子染色體上的兩基因不同,則為基因突變的結果。②如果是減數(shù)第二次分裂后期圖中,兩條子染色體(同白或同黑)上的兩基因不同,則為基因突變的結果。③如果是減數(shù)第二次分裂后期圖中,兩條子染色體(顏色不一致)上的兩基因不同,則為交叉互換(基因重組)的結果。【加固訓練】下列過程中沒有發(fā)生基因重組的是(

)D1.(2014·濟寧模擬)一般情況下,在動物體內與細胞核基因發(fā)生基因突變時期不相符的是(

)A.細胞體積的增大B.中心粒的倍增C.DNA以高度螺旋化狀態(tài)存在D.DNA中A和T堿基之間氫鍵的斷裂C2.(2012·海南高考)已知小麥無芒(A)與有芒(a)為一對相對性狀,用適宜的誘變方式處理花藥可導致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛,有人設計了以下4個雜交組合,雜交前對每個組合中父本的花藥進行誘變處理,然后與未經處理的母本進行雜交。若要通過對雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變,則最佳的雜交組合是(

)A.♂無芒×♀有芒(♂AA×♀aa)B.♂無芒×♀有芒(♂Aa×♀aa)C.♂無芒×♀無芒(♂Aa×♀Aa)D.♂無芒×♀無芒(♂AA×♀Aa)A3.(2012·江蘇高考)某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變,獲得該缺失染色體的花粉不育,缺失染色體上具有紅色顯性基因B,正常染色體上具有白色隱性基因b(如圖)。如以該植株為父本,測交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列解釋最合理的是(

)A.減數(shù)分裂時染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽B.減數(shù)第二次分裂時姐妹染色單體3與4自由分離C.減數(shù)第二次分裂時非姐妹染色單體之間自由組合D.減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體之間交叉互換D4.(2014·南京模擬)在有絲分裂和減數(shù)分裂的過程中不能同時存在的變異是(

)A.DNA復制時發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變,導致基因突變B.非同源染色體之間發(fā)生自由組合,導致基因重組C.非同源染色體之間交換一部分片段,導致染色體結構變異D.著絲點分裂后形成的兩條染色體不能移向兩極,導致染色體數(shù)目變異B5.(2014·資陽模擬)下列過程存在基因重組的是(

)精卵abABAbaBabaabbAaBbAabbaaBbABAaBbAABBAABbAaBBAbAabbAABbAAbbAaBbaBaaBbAaBBAaBbaaBBA6.(2014·內江模擬)正常人甲無致病基因,乙、丙、丁三人均表現(xiàn)正常。這四個人的7號和12號染色體上的相關基因對應的堿基排列順序如表所示。以下有關分析不正確的是(

)

正常人甲乙丙丁7號染色體CTTCATCTTCAT12號染色體ATTATTGTTATTA.乙、丙、丁三人表現(xiàn)正常的原因一定是致病基因為隱性突變所致B.若表中堿基所在的鏈為非模板鏈,則基因突變前后控制合成的蛋白質中氨基酸的數(shù)量不變C.若乙、丙、丁體內變化的基因均為致病基因,且乙為女性,丙、丁為男性,則乙不宜與丁婚配D.7號、12號染色體上基因堿基排列順序變化的根本原因是基因突變A7.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，而與胸腺嘧啶（T）配對，從而使DNA序列中G-C對轉換成A-T對。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，通常可獲得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株。請回答下列問題。(1)經過處理后發(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誘導水稻細胞的DNA發(fā)生變化，而染色體的_________不變。顯性基因突變頻率不定向性結構和數(shù)目(4)經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