高中生物 第四章 生物的變異 第一節(jié) 生物變異的來源（Ⅰ） 浙科版必修2

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1、第四章生物的變異第一節(jié)生物變異的來源()學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述生物變異的類型和特點(diǎn)。2.闡明基因重組的原理與類型，概述其意義。3.闡明基因突變的特征、類型及誘發(fā)基因突變的因素，理解基因突變的機(jī)理。內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測新知導(dǎo)學(xué)一、生物變異的概述和基因重組1.生物變異的類型生物變異的類型(1)不遺傳的變異來源：環(huán)境條件改變引起，不涉及 的變化。特點(diǎn)：變異只限當(dāng)代的表現(xiàn)型改變，屬于 。實(shí)例：花生處在水、肥充足的條件下果實(shí)大且多。遺傳物質(zhì)不遺傳變異(2)可遺傳的變異來源：一是在強(qiáng)烈的 、 因素影響下發(fā)生的基因突變和染色體畸變；二是有性生殖過程中形成配子時(shí)，由于非同源染色體的自由組合和同源染色體的

2、非姐妹染色單體間的片段交換而引起的基因重組。特點(diǎn)：變異性狀 遺傳給后代。(3)分類依據(jù)： 是否改變。物理化學(xué)可以遺傳物質(zhì)2.基因重組基因重組(1)基因重組的概念：具有不同遺傳性狀的雌、雄個(gè)體進(jìn)行_的過程中，控制 的基因重新組合，導(dǎo)致后代產(chǎn)生不同于 的現(xiàn)象或過程。有性生殖不同性狀親本類型類型發(fā)生時(shí)期實(shí)質(zhì)自由組合型減數(shù)第一次分裂_隨著 的自由組合，_ 自由組合交叉互換型減數(shù)第一次分裂_同源染色體上的 隨四分體的非姐妹染色單體交換而發(fā)生重組(2)基因重組的類型(3)基因重組的意義：基因重組是通過 過程實(shí)現(xiàn)的，能夠產(chǎn)生子代 的多樣化，為 提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。后期前期非同源染色體非同源染色體上的非等位基

3、因非等位基因有性生殖基因型和表現(xiàn)型(性狀)動(dòng)植物育種和生物進(jìn)化歸納總結(jié)歸納總結(jié)基因重組圖解分析基因重組圖解分析例例1下列關(guān)于基因重組的說法，不正確的是A.生物體進(jìn)行有性生殖過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局部交換可 導(dǎo)致基因重組C.減數(shù)分裂過程中，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，水稻花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組，而根尖則不能答案解析解析解析基因重組是指具有不同遺傳性狀的雌、雄個(gè)體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合，導(dǎo)致后代不同于親本類型的現(xiàn)象或過程，A正確；減數(shù)分裂四分體時(shí)期，同源染色

4、體的非姐妹染色單體之間的局部交換可導(dǎo)致基因重組，B錯(cuò)誤；減數(shù)第一次分裂后期，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正確；一般情況下，基因重組只發(fā)生在減數(shù)分裂形成配子的過程中，水稻花藥內(nèi)精原細(xì)胞減數(shù)分裂形成配子的過程中可發(fā)生基因重組，但根尖細(xì)胞只能進(jìn)行有絲分裂，不會(huì)發(fā)生基因重組，D正確。例例2(2018溫州市期末)圖中A、a，B、b表示基因，下列過程存在基因重組的是答案解析解析解析A項(xiàng)遺傳圖解中只有一對等位基因，沒有涉及基因重組，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)表示減數(shù)分裂過程中非同源染色體上的非等位基因自由組合，屬于基因重組，B正確；C項(xiàng)表示減數(shù)第二次分裂后期，此時(shí)不會(huì)發(fā)生基因重組，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)表示

5、受精作用，即雌、雄配子的隨機(jī)組合，此時(shí)不會(huì)發(fā)生基因重組，D錯(cuò)誤。特別提醒特別提醒基因重組的類型基因重組的類型基因重組的類型同源染色體上非等位基因的重組非同源染色體上的非等位基因的重組發(fā)生時(shí)期減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期減數(shù)第一次分裂后期發(fā)生機(jī)制同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換導(dǎo)致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)致非同源染色體上的非等位基因重新組合產(chǎn)生過程結(jié)果二、基因突變1.概念和實(shí)質(zhì)概念和實(shí)質(zhì)(1)概念：由于基因內(nèi)部核酸分子上的特定 發(fā)生改變的現(xiàn)象或過程。(2)實(shí)質(zhì)：DNA分子上堿基對的 、增加或 都可以引起_ 的變化，因而引起基因結(jié)構(gòu)的改變。(3)意義：是

6、生物變異的 來源，對 和選育新品種具有非常重要的意義。核苷酸序列缺失替換核苷酸序列根本生物進(jìn)化2.類型類型(1)根據(jù)對表現(xiàn)型的影響種類： 、生化突變、致死突變。關(guān)系：三種突變實(shí)質(zhì)上都是 。(2)根據(jù)發(fā)生的因素自然狀態(tài)下發(fā)生的基因突變： 。人工條件下誘發(fā)的基因突變： 。形態(tài)突變生化突變自發(fā)突變誘發(fā)突變3.特點(diǎn)特點(diǎn)(1) 性從低等生物到高等生物包括人類在內(nèi)的所有生物在生物個(gè)體發(fā)育的不同階段不同個(gè)體的任何細(xì)胞內(nèi)均可發(fā)生基因突變(2) 性：染色體某一位置上的基因可以向不同的方向突變成它的 。(3)稀有性：自然狀態(tài)下，生物的基因突變頻率一般是 的。(4) 性：顯性基因 。(5) 性： 的基因突變會(huì)給生物

7、帶來不利的影響。隱性基因多方向等位基因普遍很低可逆有害大多數(shù)4.誘發(fā)因素誘發(fā)因素(1)物理因素：如 、溫度劇變等。(2)化學(xué)因素：如亞硝酸、 等。(3) ：如麻疹病毒等。各種射線(X射線、紫外線等)的照射堿基類似物生物因素5.基因突變的機(jī)理基因突變的機(jī)理(以鐮刀形細(xì)胞貧血癥為例以鐮刀形細(xì)胞貧血癥為例)(1)機(jī)理DNA分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸順序的片段誘發(fā)因素堿基對的缺失、增加或替換DNA分子中的核苷酸順序發(fā)生改變DNA分子相對應(yīng)的mRNA的堿基順序發(fā)生改變mRNA翻譯的蛋白質(zhì)出現(xiàn)異常遺傳性狀的改變(2)實(shí)例人類的鐮刀形細(xì)胞貧血癥癥狀a.細(xì)胞形狀：患者紅細(xì)胞由中央微凹的圓盤狀變?yōu)?；b.特

8、點(diǎn)：易發(fā)生紅細(xì)胞 ，使人嚴(yán)重貧血而死亡。鐮刀狀破裂病因圖解谷氨酸纈氨酸GAT(3)鐮刀形細(xì)胞貧血癥的原因纈氨酸例例3(2018浙江金華學(xué)考檢測)下列關(guān)于基因突變的敘述，錯(cuò)誤的是A.一般來說，只有發(fā)生在生殖細(xì)胞中的突變才能通過配子遺傳給下一代B.基因突變不僅是可逆的，而且大多數(shù)突變是有害的C.基因突變一般發(fā)生在細(xì)胞分裂間期的DNA復(fù)制過程中D.由于基因突變是多方向的，所以基因A可以突變?yōu)榛駼解析解析基因突變只能由A基因突變?yōu)樗牡任换騛1、a2、a3等，而不能突變成控制其他性狀的基因，故D錯(cuò)誤。答案解析例例4如果一個(gè)基因的中部缺失了1個(gè)核苷酸對，下列后果中不可能出現(xiàn)的是A.沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物B.

9、翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止C.所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸D.翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化解析解析基因的中部缺失了1個(gè)核苷酸對，所以缺失位置之前的基因仍然能正常表達(dá)形成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，但是表達(dá)產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有可能出現(xiàn)下列三種情況：翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止、所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。答案解析易混易錯(cuò)易混易錯(cuò)基因突變對蛋白質(zhì)與性狀的影響基因突變對蛋白質(zhì)與性狀的影響(1)基因突變對蛋白質(zhì)的影響堿基對影響范圍對氨基酸序列的影響替換小只改變1個(gè)氨基酸或不改變增加大不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列缺失大不影響

10、缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列(2)基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀改變的原因分析突變可能發(fā)生在沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段上?；蛲蛔兒笮纬傻拿艽a子與原密碼子決定的是同一種氨基酸?；蛲蛔?nèi)魹殡[性突變，如AAAa不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變。(3)基因突變對后代性狀的影響基因突變發(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程中，突變可通過無性生殖傳給后代，但不會(huì)通過有性生殖傳給后代?；蛲蛔儼l(fā)生在精子或卵細(xì)胞形成的減數(shù)分裂過程中，突變可能通過有性生殖傳給后代。生殖細(xì)胞的突變率一般比體細(xì)胞的高，這是因?yàn)樯臣?xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)對外界環(huán)境變化更加敏感。分裂旺盛的細(xì)胞的突變率大于停止分裂的細(xì)胞，原因是基因突變常發(fā)生在細(xì)胞分裂間期。學(xué)習(xí)

11、小結(jié)染色體畸變基因突變基因重組多方向可逆達(dá)標(biāo)檢測1.子代不同于親代的性狀，主要來自基因重組，下列圖解中哪些過程可以發(fā)生基因重組12345答案解析A. B.C. D.12345解析解析基因重組指具有不同遺傳性狀的雌、雄個(gè)體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。過程中的A、a和B、b之間發(fā)生基因重組。過程發(fā)生等位基因的分離；過程屬于配子間的隨機(jī)組合。2.基因A可突變?yōu)榛騛1、a2、a3，這說明基因突變具有A.稀有性 B.可逆性C.多方向性 D.有害性解析解析從基因A可突變?yōu)閍1、a2、a3可知，基因突變具有多方向性。答案12345解析3.某種群中發(fā)現(xiàn)一突變性狀，連續(xù)培育到第三代才選

12、出能穩(wěn)定遺傳的純合突變類型，該突變?yōu)锳.顯性突變(dD) B.隱性突變(Dd)C.顯性突變和隱性突變 D.人工誘變解析解析由于突變性狀的個(gè)體不是純合子，而且表現(xiàn)突變性狀，說明突變性狀相對于原有性狀為顯性性狀。答案解析123454.如圖為人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)生突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是A.處插入堿基對GC B.處堿基對AT替換為GCC.處缺失堿基對AT D.處堿基對GC替換為AT答案解析1234512345解析解析根據(jù)圖中1 168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

13、核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRNA的。1 169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，從而推知該基因發(fā)生的突變是處堿基對AT被替換為GC。5.一種鏈異常的血紅蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及對應(yīng)的密碼子與正常血紅蛋白(HbA)的差異如下：12345血紅蛋白部分鏈血紅蛋白的密碼子及其氨基酸的順序137138139140141142143144145HbAACC蘇氨酸UCC絲氨酸AAA賴氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA終止 HbwaACC蘇氨酸UCA絲氨酸AAU天冬酰胺ACC蘇氨酸GUU纈氨酸AAG賴氨酸CCU脯氨酸CGU精氨酸UAG終止(1)Hbw

14、a異常的直接原因是鏈第_位的_(氨基酸)對應(yīng)的密碼子缺失了一個(gè)堿基，從而使合成的肽鏈的氨基酸的順序發(fā)生改變，缺失的堿基是_。解析解析由題表可知，在第138位的密碼子為UCC和UCA，與第139位相結(jié)合，進(jìn)行比較可知mRNA中缺失了堿基C。(2)異常血紅蛋白鏈發(fā)生變化的根本原因是_。解析解析從基因?qū)哟畏治霾攀亲罡镜脑颉?2345答案解析138絲氨酸C控制血紅蛋白鏈合成的基因中一個(gè)堿基對CG缺失答案12345(3)這種變異類型屬于_，一般發(fā)生的時(shí)期是在_。這種變異與其他可遺傳的變異相比，最突出的特點(diǎn)是能產(chǎn)生_。解析解析這種發(fā)生在分子水平的個(gè)別堿基對的改變屬于基因突變，由于間期DNA會(huì)因復(fù)制而解旋使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，易發(fā)生基因突變。這種變異與其他可遺傳的變異相比，最突出的特點(diǎn)是能產(chǎn)生新基因。解析基因突變細(xì)胞分裂的間期(DNA復(fù)制時(shí)期)新基因