高中生物必修二課件：5-1 基因突變和基因重組

第15課時(shí)基因突變和基因重組學(xué)習(xí)目標(biāo)1.分析鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因(難點(diǎn))；2.概述基因突變并舉例說(shuō)出基因突變的原因和特點(diǎn)(重難點(diǎn))；3.舉例說(shuō)明基因重組(重點(diǎn))；4.說(shuō)出基因突變和基因重組的意義(重點(diǎn))。|基礎(chǔ)知識(shí)|1.基因突變的實(shí)例和概念(1)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的特點(diǎn)和病因直接原因：組成血紅蛋白分子的一個(gè)谷氨酸被替換成________，引發(fā)了

結(jié)構(gòu)的改變。根本原因：控制血紅蛋白合成的基因中堿基對(duì)

被___替換，引起_______結(jié)構(gòu)的改變。(2)基因突變的概念①類型：堿基對(duì)的

。②結(jié)果：

的改變。纈氨酸蛋白質(zhì)基因替換、增添和缺失基因結(jié)構(gòu)2.基因突變的原因、特點(diǎn)及意義(1)基因突變產(chǎn)生的原因②內(nèi)因DNA分子

時(shí)偶爾發(fā)生錯(cuò)誤、DNA的

發(fā)生改變等原因自發(fā)產(chǎn)生。(2)基因突變的特點(diǎn)①

：基因突變?cè)谏锝缰惺莀___________的。物理X其他輻射化學(xué)亞硝酸堿基類似物生物病毒復(fù)制堿基組成普遍性普遍存在②隨機(jī)性a.可以發(fā)生在生物

的任何時(shí)期。b.可以發(fā)生在任何細(xì)胞。c.可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同

上。d.同一DNA分子的不同

。③不定向性：一個(gè)基因可以向

突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的

基因。雖然基因突變是不定向的，但基因突變的結(jié)果只是產(chǎn)生此基因的

基因。④低頻性：在自然狀態(tài)下

。⑤多害少利性：基因突變

是有害的，

是有利的。個(gè)體發(fā)育DNA分子部位不同方向等位等位基因突變的頻率很低大多數(shù)少數(shù)3.基因重組的概念、類型及意義(3)基因突變的意義①

產(chǎn)生的途徑。②

的根本來(lái)源。③

的原始材料。(1)概念①發(fā)生的過(guò)程：生物體進(jìn)行

的過(guò)程中。②實(shí)質(zhì)：控制

的基因的重新組合。新基因生物變異生物進(jìn)化有性生殖不同性狀(3)基因重組意義基因重組是

的重要來(lái)源之一，對(duì)

具有重要意義，能產(chǎn)生新的

。非等位基因交叉互換生物變異生物進(jìn)化基因型|自查自糾|1.所有的生物變異都是由遺傳物質(zhì)改變引起的(

)2.可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異(

)3.基因突變是在DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生的(

)4.基因突變是DNA分子中個(gè)別堿基的替換、增添或缺失引起的(

)5.基因突變和基因重組都可產(chǎn)生新的基因(

)6.基因突變是普遍存在的，所以基因突變的頻率較高，且大多數(shù)是有利的(

)答案1.×

2.√

3.√

4.√

5.×

6.×|圖解圖說(shuō)|★基因突變類型對(duì)氨基酸序列的影響：替換只影響1個(gè)氨基酸序列，增添和缺失影響到插入和缺失位置后的整個(gè)氨基酸序列。減數(shù)分裂過(guò)程中的基因突變和基因重組，分別發(fā)生于哪個(gè)時(shí)期？提示：減數(shù)分裂過(guò)程中的基因突變發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期，基因重組發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前期和后期。減數(shù)分裂過(guò)程中的基因突變和基因重組，分別發(fā)生于哪個(gè)時(shí)期？提示：減數(shù)分裂過(guò)程中的基因突變發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期，基因重組發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前期和后期。探究點(diǎn)一基因突變1.下圖表示的是控制正常酶Ⅰ的基因突變后引起的氨基酸序列的改變。請(qǐng)據(jù)圖思考下列問(wèn)題：(1)基因突變是DNA分子的個(gè)別堿基替換、增添或缺失引起的，圖中①②兩種基因突變分別屬于哪種類型？并簡(jiǎn)述判斷的理由。提示：突變①只引起一個(gè)氨基酸的改變，所以應(yīng)屬于堿基對(duì)的替換。突變②引起多個(gè)氨基酸的改變，所以應(yīng)屬于堿基對(duì)的增添或缺失。(2)基因突變是否一定改變DNA中的遺傳信息？為什么？提示：是，因?yàn)檫z傳信息指的是DNA分子中的堿基排列順序，個(gè)別堿基對(duì)的替換、增添和缺失都會(huì)引起堿基排序的改變。(3)基因突變不一定改變生物體的性狀，下列哪些情況與該結(jié)論相對(duì)應(yīng)？①突變可能發(fā)生在非編碼片段。②基因突變是隨機(jī)的、普遍的③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。④基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AA→Aa，不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變。提示：①③④。(3)基因突變不一定改變生物體的性狀，下列哪些情況與該結(jié)論相對(duì)應(yīng)？①突變可能發(fā)生在非編碼片段。②基因突變是隨機(jī)的、普遍的③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。④基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AA→Aa，不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變。提示：①③④。2.下圖能說(shuō)明基因突變具有什么特點(diǎn)？提示：基因突變具有不定向性和可逆性。基因突變的類型和影響增添或缺失的位置不同，影響結(jié)果也不一樣：在前端——氨基酸序列全部改變或不能表達(dá)(形成終止密碼子)；在中間某個(gè)位置會(huì)造成肽鏈提前中斷(形成終止密碼子)或插入點(diǎn)后氨基酸序列改變；在該序列最后則不影響表達(dá)或使肽鏈延長(zhǎng)?！镜淅?】

下面為人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—T嘗試解答________解析根據(jù)圖中1168位的甘氨酸的密碼子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRNA的，那么1169位的賴氨酸的密碼子是AAG，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG，由此可推知該基因發(fā)生的突變是②處堿基對(duì)A－T被替換為G－C。答案B【跟蹤訓(xùn)練】1.如圖表示在生物的一個(gè)種群中某一基因的類型及其關(guān)系。下列哪項(xiàng)不能從圖中分析得到(

)A.表明基因突變具有不定向性B.表明基因突變具有可逆性C.這些基因的堿基序列一定不同D.表明基因突變具有普遍性解析A基因可以突變成a1、a2、a3，說(shuō)明基因突變具有不定向性；同時(shí)A基因可以突變成a1基因，a1基因也可以突變成A基因，說(shuō)明基因突變具有可逆性；控制同一性狀的基因有幾種，其根本原因是堿基的序列不同。答案

D探究點(diǎn)二基因重組

1.下圖a、b為減數(shù)第一次分裂不同時(shí)期的細(xì)胞圖像，據(jù)圖思考：(1)a圖和b圖所示的都是基因重組，兩種類型的基因重組分別發(fā)生于減數(shù)第一次分裂的哪個(gè)時(shí)期？提示：a發(fā)生于減數(shù)第一次分裂的前期(四分體時(shí)期)，b發(fā)生于減數(shù)第一次分裂后期。(2)a圖和b圖所示的基因重組發(fā)生的原因分別是什么？提示：a圖發(fā)生基因重組的原因是：同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換。b圖發(fā)生基因重組的原因是：非等位基因隨非同源染色體自由組合。2.某基因型為AaBB的動(dòng)物，如果產(chǎn)生了基因型為Ab的精子，則在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生了怎樣的變異？該變異發(fā)生于什么時(shí)期？提示：基因突變，發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期。3.某基因型為AaBb的動(dòng)物，它的一個(gè)精原細(xì)胞正常情況下產(chǎn)生的四個(gè)精子的基因型是怎樣的？如果形成的四個(gè)精子基因型是：AB、Ab、aB、ab，則最可能的原因是什么？該類變異屬于哪種類型？提示：AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB。如果產(chǎn)生的四個(gè)精子的基因型是AB、Ab、aB、ab，最可能是發(fā)生了交叉互換，該變異屬于基因重組。基因重組的方式圖示名稱時(shí)期交叉互換型減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換自由組合型減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體上的等位基因分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合【典例2】

下圖是某二倍體動(dòng)物細(xì)胞分裂示意圖，其中字母表示基因。據(jù)圖判斷(

)A.此細(xì)胞含有8條染色體，8個(gè)DNA分子B.此動(dòng)物體細(xì)胞基因型一定是AaBbCcDdC.此細(xì)胞發(fā)生的一定是顯性突變d→DD.此細(xì)胞既發(fā)生了基因突變又發(fā)生了基因重組嘗試解答________解析圖示細(xì)胞有4條染色體，8個(gè)DNA分子；細(xì)胞中正在發(fā)生同源染色體的分離，非同源染色體上非等位基因的自由組合，即基因重組；其中一條染色體的姐妹染色單體相同位置的基因?yàn)镈和d，其對(duì)應(yīng)的同源染色體上含有d、d，但不能確定的是D突變成d，還是d突變成D，故可能發(fā)生的是隱性突變，也可能發(fā)生的是顯性突變。答案D據(jù)細(xì)胞分裂圖判斷基因改變的原因(1)如果是有絲分裂后期圖像，兩條子染色體上的兩基因不同，則為基因突變的結(jié)果，如圖甲。(2)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖像，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(jié)果，如圖乙。(3)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖像，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(jié)果，如圖丙?！靖櫽?xùn)練】2.下列關(guān)于基因重組的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是(

)A.在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合屬于基因重組B.減數(shù)分裂四分體時(shí)期，同源染色體的姐妹染色單體之間的片段交換，也可導(dǎo)致基因重組C.減數(shù)分裂過(guò)程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組D.一般情況下，花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組，而根尖則不能解析控制不同性狀的基因重新組合為基因重組，它包括自由組合型和交叉互換型，A項(xiàng)正確；減數(shù)分裂四分體時(shí)期，同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換可導(dǎo)致基因重組，姐妹染色單體上含有相同基因不會(huì)導(dǎo)致基因重組，B項(xiàng)錯(cuò)誤；非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組，C項(xiàng)正確；減數(shù)分裂過(guò)程中存在基因重組，而根尖細(xì)胞只能進(jìn)行有絲分裂，所以不會(huì)發(fā)生基因重組，D項(xiàng)正確。答案

B1.居里夫人對(duì)核物理學(xué)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但她在研究工作中長(zhǎng)期接觸放射性物質(zhì)，患上了白血病。最可能的病因是放射性物質(zhì)使細(xì)胞發(fā)生了(

)A.基因重組B.基因復(fù)制C.基因分離

D.基因突變解析輻射屬于誘發(fā)基因突變的物理因素。答案D2.一種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存能力很差，當(dāng)氣溫上升到25.5℃時(shí)，突變體的生存能力大大提高。這個(gè)現(xiàn)象可以說(shuō)明(

)A.基因突變是不定向的B.基因突變是隨機(jī)發(fā)生的C.基因突變與溫度有關(guān)D.突變的有害和有利取決于環(huán)境條件解析同一種變異在不同環(huán)境條件下，對(duì)生物體的生存有不同的影響，說(shuō)明突變是有利還是有害取決于環(huán)境條件。答案D3.基因重組的過(guò)程發(fā)生在(

)A.減數(shù)分裂過(guò)程中

B.有絲分裂過(guò)程中C.受精作用過(guò)程中

D.不同品種嫁接過(guò)程中答案A4.基因突變和基因重組的共同點(diǎn)是(

)A.都可以產(chǎn)生新的基因

B.都對(duì)生物體有利C.均可增加基因的數(shù)目

D.都能產(chǎn)生可遺傳的變異解析基因重組不能產(chǎn)生新基因；基因突變具有多害少利性；基因重組不能增加基因的數(shù)目，基因突變和基因重組均屬于可遺傳的變異。答案D5.鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白多肽鏈中，一個(gè)氨基酸發(fā)生了替換。下圖是該病的病因圖解?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)圖中①表示DNA上的堿基對(duì)發(fā)生改變，遺傳學(xué)上稱為_(kāi)_________________。(2)圖中②以DNA的一條鏈為模板，按照__________原則，合成mRNA的過(guò)程，遺傳學(xué)上稱為_(kāi)_________，該過(guò)程的場(chǎng)所主要是____________。(3)圖中③過(guò)程稱為_(kāi)___________，完成該過(guò)程的場(chǎng)所是______________。(4)已知谷氨酸的密碼子為GAA或GAG，組氨酸的密碼子為CAU或CAC，天冬氨酸的密碼子為GAU或GAC，纈氨酸的密碼子為GUA、GUU、GUC或GUG。圖中氨基酸甲是________________。解析(1)個(gè)別堿基對(duì)的改變屬于基因突變。(2)轉(zhuǎn)錄過(guò)程形成mRNA，該過(guò)程要嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，主要發(fā)生于細(xì)胞核中。(3)圖中③可形成多肽，所以為翻譯過(guò)程。該過(guò)程發(fā)生于核糖體。(4)圖中氨基酸甲對(duì)應(yīng)的密碼子是GAA，所以該氨基酸是谷氨酸。答案(1)基因突變(2)堿基互補(bǔ)配對(duì)轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核(3)翻譯核糖體(4)谷氨酸5.鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白多肽鏈中，一個(gè)氨基酸發(fā)生了替換。下圖是該病的病因圖解?；卮鹣铝袉?wèn)題：3.基因重組的過(guò)程發(fā)生在(

)A.減數(shù)分裂過(guò)程中

B.有絲分裂過(guò)程中C.受精作用過(guò)程中

D.不同品種嫁接過(guò)程中答案A|圖解圖說(shuō)|(3)基因重組意義基因重組是

的重要來(lái)源之一，對(duì)

具有重要意義，能產(chǎn)生新的

。非等位基因交叉互換生物變異生物進(jìn)化基因型|基礎(chǔ)知識(shí)|1.基因突變的實(shí)例和概念(1)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的特點(diǎn)和病因直接原因：組成血紅蛋白分子的一個(gè)谷氨酸被替換成________，引發(fā)了

結(jié)構(gòu)的改變。根本原因：控制血紅蛋白合成的基因中堿基對(duì)

被___替換，引起_______結(jié)構(gòu)的改變。(2)基因突變的概念①類型：堿基對(duì)的

。②結(jié)果：

的改變。纈氨酸蛋白質(zhì)基因替換、增添和缺失基因結(jié)構(gòu)3.基因重組的概念、類型及意義(3)基因突變