必修部分 第六章 第四節(jié) 生物的變異 (一、基因突變和基因重組)課件

一、基因突變和基因重組比較項(xiàng)目可遺傳變異不遺傳變異應(yīng)用價(jià)值是育種的

，能從中選育出符合人類(lèi)需要的新類(lèi)型或新品種無(wú)育種價(jià)值，但在生產(chǎn)上可應(yīng)用優(yōu)良環(huán)境條件以影響性狀的表現(xiàn)，獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品原始材料比較項(xiàng)目可遺傳變異不遺傳變異聯(lián)系二、基因突變的原因、特點(diǎn)、時(shí)間和意義原因內(nèi)因DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的

、增添和

，而引起基因結(jié)構(gòu)的改變

外因

某些誘變因素：

、

和生物因素特點(diǎn)①

：在生物界中普遍存在②

：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位③

：突變頻率很低④

：可以產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因⑤

：一般是有害的，少數(shù)有利缺失改變物理因素化學(xué)因素普遍性隨機(jī)性低頻性不定向性多害少利性發(fā)生時(shí)間DNA

時(shí)，如有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期意義①

產(chǎn)生的途徑；②生物變異的

；③生物進(jìn)化的

復(fù)制新基因根本來(lái)源原始材料發(fā)生機(jī)制同源染色體分開(kāi)，等位基因分離，

體自由組合，導(dǎo)致

體上的非等位基因間的重組同源染色體非姐妹染色單體之間

導(dǎo)致

上的基因重新組合

基因經(jīng)運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，導(dǎo)致受體細(xì)胞中基因重組目的非同源染色交叉互換非同源染色染色單體1．以下關(guān)于生物變異的敘述，正確的是 (

)A．基因突變都會(huì)遺傳給后代B．基因堿基序列發(fā)生改變，一定導(dǎo)致性狀改變C．基因突變不會(huì)改變DNA上基因的數(shù)目和種類(lèi)D．生殖細(xì)胞形成過(guò)程中能夠發(fā)生基因重組2．下列生命活動(dòng)可能會(huì)使DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的是(

)①同源染色體分離②非同源染色體自由組合③基因突

變④同源染色體上等位基因互換⑤染色體結(jié)構(gòu)變異

⑥染色體數(shù)目變異⑦著絲點(diǎn)的分裂，姐妹染色單體分離A．①②③ B．③⑤⑦C．③④⑤ D．③⑥⑦解析：

DNA結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的原因有基因突變、非姐妹染色單體的交叉互換即同源染色體等位基因的互換和染色體結(jié)構(gòu)的變異。答案：C3．下列關(guān)于基因突變的描述，不正確的是 (

)A．表現(xiàn)出親代所沒(méi)有的表現(xiàn)型叫基因突變

B．基因突變有顯性突變和隱性突變之分

C．基因突變能人為地誘發(fā)產(chǎn)生

D．在光鏡下看不到基因突變.解析：基因突變分為顯性突變和隱性突變，從另外一個(gè)角度分為自然突變與人工誘變，能人為地誘發(fā)產(chǎn)生；基因突變與基因重組是發(fā)生在分子水平的變異，用光鏡不能看到；根據(jù)基因突變的概念判斷，表現(xiàn)出親代所沒(méi)有的表現(xiàn)型叫基因突變明顯不正確。答案：A4．(2011·正定質(zhì)檢)下列有關(guān)基因突變和基因重組的敘述，

正確的是 (

)A．基因突變對(duì)于生物個(gè)體是利多于弊B．基因突變屬于可遺傳的變異C．基因重組能產(chǎn)生新的基因D．基因重組普遍發(fā)生在體細(xì)胞增殖過(guò)程中5．由于基因突變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)中的一個(gè)賴(lài)氨酸發(fā)生了改變。

根據(jù)下圖和下表回答問(wèn)題。第一個(gè)字母第二個(gè)字母字母第三個(gè)字母UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAG解析：

(1)Ⅰ過(guò)程為翻譯，在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行。Ⅱ過(guò)程是轉(zhuǎn)錄，在細(xì)胞核中進(jìn)行。(2)由賴(lài)氨酸與表格中其他氨基酸的密碼子的對(duì)比可知：賴(lài)氨酸與異亮氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、精氨酸的密碼子相比，只有一個(gè)堿基的差別，而賴(lài)氨酸與絲氨酸密碼子有兩個(gè)堿基的差別，故圖解中X是絲氨酸的可能性最小。(3)由表格中甲硫氨酸與賴(lài)氨酸的密碼子知：②鏈與⑤鏈的堿基序列分別為：TAC與TTC，差別的堿基是A。(4)從增強(qiáng)密碼容錯(cuò)性的角度來(lái)解釋?zhuān)?dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；從密碼子使用頻率來(lái)考慮，當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。答案：

(1)核糖體轉(zhuǎn)錄(2)絲氨酸要同時(shí)突變兩個(gè)堿基(3)A

(4)簡(jiǎn)并性增強(qiáng)了密碼容錯(cuò)性；保證了翻譯的速度考點(diǎn)一基因突變及其特點(diǎn)命題解讀高考對(duì)本考點(diǎn)的考查常從如下角度展開(kāi)：基因突變的實(shí)質(zhì)，突變的特點(diǎn)及突變發(fā)生機(jī)制，人工誘變的原理、方法及應(yīng)用，基因突變與其他變異的比較等。題目多以選擇題形式呈現(xiàn)，也可與伴性遺傳，變異類(lèi)型實(shí)驗(yàn)確認(rèn)或誘變育種相結(jié)合命制非選擇題與遺傳實(shí)驗(yàn)探究題。[示例1]

(2010·福建高考)下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致1169位賴(lài)氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是 (

)A．①處插入堿基對(duì)G—CB．②處堿基對(duì)A—T替換為G—CC．③處缺失堿基對(duì)A—TD．④處堿基對(duì)G—C替換為A—T1．基因突變結(jié)果辨析(1)基因突變不引起性狀改變的原因分析①突變發(fā)生于真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的內(nèi)含子中。②基因突變后轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的新密碼子與原密碼子對(duì)應(yīng)同

一種氨基酸(密碼子具簡(jiǎn)并性)。③基因突變?yōu)殡[性突變，在存在顯性等位基因的情況

下，隱性基因所控制的性狀不能表現(xiàn)出來(lái)。(2)基因突變引起生物性狀或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變的原因分析①基因突變可能會(huì)導(dǎo)致肽鏈無(wú)法合成(如突變發(fā)生于編

碼區(qū)上游可能導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)錄)。②基因突變可導(dǎo)致肽鏈合成提前終止(突變可轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生

終止密碼)。③基因突變可導(dǎo)致肽鏈延長(zhǎng)(突變使終止密碼推后出現(xiàn))。④基因突變可導(dǎo)致肽鏈中某一位置氨基酸改變。⑤基因突變可導(dǎo)致肽鏈中突變位置之后的系列氨基酸發(fā)

生改變。2.基因突變對(duì)蛋白質(zhì)中氨基酸序列的影響堿基對(duì)影響范圍對(duì)氨基酸的影響替換小只改變1個(gè)氨基酸或不改變?cè)鎏泶蟛迦胛恢们安挥绊懀绊懖迦胛恢煤蟮男蛄腥笔Т笕笔恢们安挥绊?，影響缺失位置后的序?．下列是大腸桿菌某基因的堿基序列的變化，對(duì)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(mén)B．第9位與第10位之間插入1個(gè)TC．第100、101、102位被替換為T(mén)TTD．第103至105位被替換為1個(gè)T解析：基因突變指基因中堿基的增添、缺失、替換。其中增添和缺失均導(dǎo)致突變點(diǎn)之后的堿基序列發(fā)生改變。答案：

B2．下列關(guān)于基因突變的敘述，正確的是(

)A．個(gè)別堿基對(duì)的替換可能不影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能B．染色體上部分基因缺失，引起性狀的改變，屬于基因

突變C．有性生殖產(chǎn)生的后代出現(xiàn)或多或少的差異主要是由基

因突變引起的D．DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)都可能發(fā)生基因突變解析：由于一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子，所以個(gè)別堿基對(duì)的替換，并不一定會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的氨基酸的變化，也就不一定會(huì)引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的變化；染色體上部分基因的缺失屬于染色體變異，不屬于基因突變；有性生殖產(chǎn)生的后代出現(xiàn)的差異主要來(lái)自于基因重組；DNA復(fù)制出現(xiàn)差錯(cuò)會(huì)引起基因突變，如果轉(zhuǎn)錄出現(xiàn)差錯(cuò)，會(huì)引起RNA發(fā)生變化，不屬于基因突變。答案：

A考點(diǎn)二基因重組命題解讀高考對(duì)本知識(shí)點(diǎn)的考查常從以下角度展開(kāi)：基因重組發(fā)生范圍及發(fā)生時(shí)間，基因重組的類(lèi)型及細(xì)胞學(xué)原理，基因重組與其他變異的本質(zhì)區(qū)別及實(shí)踐意義等，題目多以選擇題(特別是圖表信息題)形式呈現(xiàn)。[示例2]

(2008·寧夏高考)以下有關(guān)基因重組的敘述，錯(cuò)誤的是 (

)A．非同源染色體的自由組合能導(dǎo)致基因重組B．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]基因重組是指生物在有性生殖過(guò)程中，非等位基因的重新組合，主要指減數(shù)分裂過(guò)程中非同源染色體的自由組合和四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換。有性生殖過(guò)程中的可遺傳變異主要是基因重組。純合子自交后代不會(huì)發(fā)生性狀分離。[答案]

C1．比較基因突變和基因重組變異類(lèi)型比較項(xiàng)目基因突變基因重組變異實(shí)質(zhì)基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生新的基因控制不同性狀的基因重新組合時(shí)間主要在細(xì)胞分裂間期減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期和后期可能性可能性小，突變頻率低普遍發(fā)生在有性生殖過(guò)程中，產(chǎn)生變異多

變異類(lèi)型比較項(xiàng)目基因突變基因重組適用范圍所有生物都可發(fā)生，包括病毒，具有普遍性只適用于真核生物有性生殖結(jié)果產(chǎn)生新的基因產(chǎn)生新基因型意義是變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供最初的原始材料是形成生物多樣性的重要原因之一，加快了進(jìn)化的速度舉例鐮刀型細(xì)胞貧血癥一母生九子，連母十個(gè)樣2．導(dǎo)致姐妹染色單體同一位置存在等位基因的原因辨析

導(dǎo)致姐妹染色單體上D、d不同的原因有基因突變(間期)或交叉互換(前期)現(xiàn)分析如下：(1)只來(lái)自基因突變①若為體細(xì)胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細(xì)胞、受精卵等)則只能是基因突變?cè)斐傻?。②若出現(xiàn)圖甲所示狀況也只能答基因突變。③若題目中問(wèn)造成D、d不同的根本原因，應(yīng)考慮可遺傳變異中的最根本來(lái)源——基因突變；④若題目信息顯示發(fā)生于“分裂間期”也只能答基因突變。(2)只來(lái)自交叉互換①題目信息顯示發(fā)生于“四分體

時(shí)期”②題圖顯示已發(fā)生過(guò)交叉互換如

右圖乙即白色染色體上已帶有一

黑色片段意味著互換而來(lái)。(3)

若無(wú)上述特定信息，只顯示兩

染色單體上基因不同則其來(lái)源

為“基因突變或交叉互換”，

如右圖丙。3．(2011·石家莊質(zhì)檢)子代不同于親代的性狀，主要來(lái)

自基因重組，下列圖解中的哪些過(guò)程可以發(fā)生基因重組(

)A．①②④⑤ B．①②③④⑤⑥C．③⑥ D．④⑤解析：基因重組發(fā)生于減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過(guò)程中，應(yīng)為兩對(duì)或兩對(duì)以上非等位基因間的重新組合。答案：D4．下圖是某二倍體動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖(數(shù)字代表染

色體，字母代表染色體上的基因)，據(jù)圖判斷不正確的是

(

).A．該動(dòng)物的性別為雄性B．乙圖表明該動(dòng)物發(fā)生了基因突變C．1與2或1與4的片段交換，前者是基因重組，后者是

染色體結(jié)構(gòu)變異D．丙中5與6兩條單體之間的交叉互換導(dǎo)致非等位基因

之間的互換解析：雄性動(dòng)物減數(shù)分裂均等分開(kāi)。乙圖出現(xiàn)A與a是發(fā)生了基因突變。5與6兩條非姐妹染色單體之間的交叉互換造成等位基因的互換。非同源染色體之間的互換是染色體結(jié)構(gòu)變異。答案：D[示例]

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(xì)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(guò)控制__________________________________________來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(2)矮莖玉米幼苗經(jīng)適宜濃度的生長(zhǎng)素類(lèi)似物引起的物處理，

可以長(zhǎng)成高莖植株。為了探究該變異性狀是否能穩(wěn)定遺

傳，生物科技小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下。請(qǐng)你寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)預(yù)

期及相關(guān)結(jié)論，并回答問(wèn)題。①實(shí)驗(yàn)步驟：a．在一株(經(jīng)生長(zhǎng)素類(lèi)似物處理)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，使其自交并套袋。c．雌穗上種子成熟后，收藏保管，第二年播種觀察。②實(shí)驗(yàn)預(yù)期及相關(guān)結(jié)論：a．______________________________________________。b．______________________________________________。③問(wèn)題：a．預(yù)期最可能的結(jié)果：____________________________。b．對(duì)上述預(yù)期結(jié)果的解釋?zhuān)篲________________________。④性狀表現(xiàn)是遺傳基因和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，在某些環(huán)境條件下，改變了的基因可能并不會(huì)在性狀上表現(xiàn)出來(lái)等。[解析]

基因?qū)π誀畹目刂朴袃蓷l途徑，一個(gè)是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)直接控制生物性狀；另外一條途徑是通過(guò)控制酶的合成，來(lái)控制代謝從而間接控制生物性狀。因?yàn)樯夭皇堑鞍踪|(zhì)，顯然基因不能直接控制，只能通過(guò)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(méi)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，則自交后代仍然會(huì)有高莖存在。[答案]

(1)有關(guān)酶的合成來(lái)控制代謝，進(jìn)而控制性狀(2)②a.子代玉米苗有高莖植株，說(shuō)明生長(zhǎng)素類(lèi)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(shuō)明生長(zhǎng)素類(lèi)似變異不能遺傳③a.子代玉米植株全是矮莖b．適宜濃度的生長(zhǎng)素類(lèi)似物能促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)、生長(zhǎng)，但不能改變細(xì)胞的遺傳物質(zhì)(其他正確答案也可)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(lái)類(lèi)型在相同環(huán)境下培養(yǎng)，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(jì)雜交實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定變異性狀的基因型是

否改變。1．(2010·新課標(biāo)全國(guó)卷)在白花豌豆品種栽培園中，偶

然發(fā)現(xiàn)了一株開(kāi)紅花的豌豆植株，推測(cè)該紅花表現(xiàn)型

的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果。為了確定該推測(cè)是否

正確，應(yīng)檢測(cè)和比較紅花植株與白花植株中(

)A．花色基因的堿基組成B．花色基因的DNA序列C．細(xì)胞的DNA含量 D．細(xì)胞的RNA含量解析：基因突變產(chǎn)生新的基因，不同的基因其堿基(或脫氧核苷酸)的排列順序不同，故通過(guò)比較花色基因的DNA序列能確定是否通過(guò)基因突變產(chǎn)生了等位基因。答案：B2.(2010·江蘇高考)育種專(zhuān)家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見(jiàn)

的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變

引起的。下列敘述正確的是(

)A．這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的

B．該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個(gè)體

C．觀察細(xì)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

D．將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高

產(chǎn)品系解析：據(jù)題意可知，該植株發(fā)生基因突變之后當(dāng)代性狀就改變了，由此推出該基因突變屬于顯性突變，該植株為雜合子，該植株為雜合子，自交后可產(chǎn)生這種變異性狀的純合子，基因突變與染色體變異是兩種不同的變異，不可以通過(guò)觀察染色體的形態(tài)來(lái)判斷基因突變的位置，僅進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)而沒(méi)有用秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍，得到的是高度不育的單倍體植株。答案：B3．(2009·福建高考)細(xì)胞的有絲分裂與減數(shù)分裂都可能產(chǎn)

生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程的變異是(

)A．染色體不分離或不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異B．非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組C．染色體復(fù)制時(shí)受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變D．非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異解析：同源染色體分開(kāi)，非同源染色體自由組合只能發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中。答案：B4．(2009·山東高考)人類(lèi)常染色體上β－珠蛋白基因(A＋)

既有顯性突變(A)又有隱性突變(a)，突變均可導(dǎo)致地中海

貧血。一對(duì)皆患地中海貧血的夫妻生下了一個(gè)正常的孩子，

這對(duì)夫妻可能 (

)A．都是純合子(體) B．都是雜合子(體)C．都不攜帶顯性突變基因 D．都攜帶隱性突變基因解析：由題意可知，A對(duì)A＋為顯性，A＋對(duì)a為顯性，aa和AA＋為患病，A＋A＋和A＋a為正常，所以一對(duì)患病夫婦生下了一個(gè)正常的孩子，父母很可能都是AA＋。答案：B5．(2009·江蘇高考