高考生物 遺傳與進化 第7單元 生物的變異、育種與進化 第20講 基因突變與基因重組（必修2）

生物課標(biāo)版第20講基因突變與基因重組考點一基因突變考點一基因突變教材研讀教材研讀一、基因突變的實例與概念1.基因突變的實例(1)圖示中a、b、c過程分別代表DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。突變主要發(fā)生在a(填字母)過程中。(2)患者貧血的直接原因是血紅蛋白異常,根本原因是發(fā)生了基因突變,堿基對由突變成。2.基因突變的概念:DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失,而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。二、基因突變的原因、特點、結(jié)果與意義1.基因突變的發(fā)生時期:主要發(fā)生在DNA復(fù)制時(有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期)。2.基因突變的原因類型舉例引發(fā)突變原因外因物理因素紫外線、X射線損傷細胞內(nèi)DNA化學(xué)因素亞硝酸、堿基類似物改變核酸堿基生物因素某些病毒影響宿主細胞DNA內(nèi)因DNA分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤3.基因突變的特點(1)普遍性:所有生物均可發(fā)生基因突變。(2)隨機性:基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和DNA分子的不同部位。(3)低頻性:自然狀態(tài)下,突變頻率很低。(4)不定向性:一個基因可以向不同方向發(fā)生突變產(chǎn)生復(fù)等位基因,還可能發(fā)生回復(fù)突變。(如圖所示)(5)多害少利性:突變性狀大多有害少數(shù)有利。4.基因突變的結(jié)果:產(chǎn)生一個以上的等位基因?？键c二基因重組考點二基因重組1.概念2.類型類型發(fā)生時期實質(zhì)自由組合型減后期非同源染色體上的非等位基因自由組合交叉互換型減前期同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體交換而交換3.應(yīng)用:雜交育種。4.意義(1)是生物變異的來源之一。(2)為生物進化提供材料。(3)是形成生物多樣性的重要原因之一。1.判斷下列有關(guān)基因突變說法的正誤。(1)DNA復(fù)制時發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換,引起的基因結(jié)構(gòu)改變稱為基因突變。()(2)(2015海南單科,19A)等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因。()(3)(2015海南單科,19B)X射線的照射不會影響基因B和基因b的突變率。()(4)(2015海南單科,19C)基因B中的堿基對G-C被堿基對A-T替換可導(dǎo)致基因突變。()(5)(2015海南單科,19D)在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變。()(6)(2014浙江理綜,6C)突變體若為基因突變所致,則再經(jīng)誘變不可能恢復(fù)為敏感型。()(7)X射線處理既可能引起基因突變也可能導(dǎo)致染色體變異。()(8)某二倍體植物染色體上的等位基因B1突變?yōu)锽2可能是由于堿基對替換或堿基對插入造成的。()(9)積聚在甲狀腺細胞內(nèi)的131可能直接誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細胞基因突變并遺傳給下一代。()(10)觀察細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。()2.判斷下列有關(guān)基因重組說法的正誤。(1)抗蟲小麥與矮稈小麥雜交,通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥。()(2)減數(shù)第二次分裂時,非姐妹染色單體之間自由組合。()(3)有絲分裂和減數(shù)分裂過程中非同源染色體之間均可發(fā)生自由組合,導(dǎo)致基因重組。()(4)原核生物和真核生物都會發(fā)生基因重組。()(5)在誘導(dǎo)菊花莖段形成幼苗的過程中不會同時發(fā)生基因突變與基因重組。()突破一基因突變與基因重組辨析突破一基因突變與基因重組辨析1.“表格法”對比基因突變與基因重組項目基因突變基因重組發(fā)生時期主要發(fā)生在有絲分裂間期減分裂前的間期減分裂后期減分裂前期產(chǎn)生原因物理、化學(xué)、生物因素堿基對的增添、缺失、替換基因結(jié)構(gòu)的改變交叉互換、自由組合基因重新組合應(yīng)用誘變育種雜交育種聯(lián)系都使生物產(chǎn)生可遺傳的變異在長期進化過程中,基因突變產(chǎn)生新基因,為基因重組提供了大量可供自由組合的新基因,基因突變是基因重組的基礎(chǔ)二者均產(chǎn)生新的基因型,可能產(chǎn)生新的表現(xiàn)型考點突破考點突破2.走出基因突變與基因重組認識的七大誤區(qū)(1)不同類型的基因突變對蛋白質(zhì)的影響不同(2)基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀的改變突變可能發(fā)生在沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；蛲蛔兒笮纬傻拿艽a子與原密碼子可能決定的是同一種氨基酸?；蛲蛔?nèi)魹殡[性突變,如AAAa,不會導(dǎo)致性狀的改變。(3)基因突變DNA中堿基對的增添、缺失、替換,原因有二:堿基對影響范圍對氨基酸序列的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變氨基酸序列增添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缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段也可發(fā)生堿基對的改變。有些病毒(如SARS病毒)的遺傳物質(zhì)是RNA,RNA中堿基的增添、缺失、替換引起病毒性狀變異,廣義上也稱基因突變。(4)基因突變不只發(fā)生在分裂間期引起基因突變的因素分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素對DNA的損傷不僅發(fā)生在間期,而是在各個時期都有,例如射線對DNA分子的損傷發(fā)生在基因內(nèi)部,也屬于基因突變。(5)基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因病毒和原核生物的基因結(jié)構(gòu)簡單,基因數(shù)目少,而且一般是單個存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突變可產(chǎn)生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突變產(chǎn)生的是一個新基因。(6)基因突變不一定都能遺傳給后代基因突變?nèi)绻l(fā)生在有絲分裂過程中,一般不能遺傳給后代,但有些植物可通過無性生殖傳遞給后代。基因突變?nèi)绻l(fā)生在減數(shù)分裂過程中,可以通過配子傳遞給后代。(7)自然條件下基因重組發(fā)生在配子形成過程中,而不是受精作用發(fā)生時。1.細胞分裂圖中的基因突變與基因重組辨析如果是有絲分裂中姐妹染色單體上基因不同,則為基因突變的結(jié)果,如圖甲。如果是減數(shù)分裂過程中姐妹染色單體上基因不同,可能發(fā)生了基因突變或交叉互換,如圖乙。2.根據(jù)親子代基因型辨析基因突變與基因重組如果親代基因型為AA或aa,則引起姐妹染色單體上A與a不同的原因是基因突變。如果親代基因型為Aa,則引起姐妹染色單體上A與a不同的原因是基因突變或交叉互換?？枷蛞唤柚A(chǔ)判斷考向一借助基礎(chǔ)判斷,考查基因突變與基因重組的辨析考查基因突變與基因重組的辨析1.(2016安徽皖江示范高中聯(lián)考,16)下列關(guān)于基因突變和基因重組的敘述,錯誤的是()A.基因重組是生物變異的根本來源B.基因重組能夠產(chǎn)生多種基因型C.基因突變常常發(fā)生在DNA復(fù)制時D.基因突變是基因中堿基對的增添、缺失或替換答案答案A基因突變是生物變異的根本來源,A錯誤;基因重組能夠產(chǎn)生多種基因型,不能產(chǎn)生新基因,B正確;基因突變常常發(fā)生在DNA復(fù)制時,C正確;基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換,D正確。2.(2017黑龍江哈爾濱六中期中,14)下列有關(guān)生物變異的說法正確的是()A.減數(shù)第二次分裂時,非姐妹染色單體之間的交叉互換屬于基因重組B.基因突變后,若堿基對增添或缺失則基因數(shù)也增加或減少C.三倍體無子西瓜無法產(chǎn)生后代,這種變異屬于不可遺傳的變異D.基因突變、基因重組和染色體變異均可為生物的進化提供原材料答案答案D減數(shù)第一次分裂四分體時期,同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換才屬于基因重組,減數(shù)第二次分裂時,細胞中無同源染色體,非姐妹染色單體之間的交叉互換則屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位,A錯誤;基因突變后,基因數(shù)目不變,B錯誤;三倍體無子西瓜形成過程中,細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,為可遺傳的變異,C錯誤?？枷蚨劳屑毎至褕D考向二依托細胞分裂圖,考查基因突變與基因重組的辨析考查基因突變與基因重組的辨析3.(2016福建福州八縣聯(lián)考,33)下圖是基因型為Aa的個體不同分裂時期的圖像,根據(jù)圖像判定每個細胞發(fā)生的變異類型,正確的是()A.基因突變基因突變基因突變B.基因突變或基因重組基因突變基因重組C.基因突變基因突變基因突變或基因重組D.基因突變或基因重組基因突變或基因重組基因重組答案答案C圖中分別處于有絲分裂的中期和后期,A與a所在的DNA分子是由一個DNA分子經(jīng)過復(fù)制而得到的,圖中的變異只能來自基因突變;處于減數(shù)第二次分裂的后期,A與a的不同可能來自于基因突變或減前期的交叉互換(基因重組),所以本題答案為C。4.如圖是某個二倍體(AABb)動物的幾個細胞分裂示意圖。據(jù)圖判斷不正確的是()A.甲細胞表明該動物發(fā)生了基因突變B.乙細胞表明該動物在減數(shù)第一次分裂前的間期發(fā)生基因突變C.丙細胞表明該動物在減數(shù)第一次分裂時發(fā)生交叉互換D.甲、乙、丙所產(chǎn)生的變異均可遺傳給后代答案答案D據(jù)題干甲、乙、丙是同一個二倍體動物(基因型為AABb)的幾個細胞分裂圖分析可知:甲圖表示有絲分裂后期,姐妹染色單體分離形成的子染色體上基因A與a不同,是基因突變的結(jié)果;乙圖表示減數(shù)第二次分裂后期,姐妹染色單體分離形成的子染色體上基因A與a不同,只能是基因突變的結(jié)果;丙圖屬于減數(shù)第二次分裂后期圖,基因B與b所在的染色體顏色不一致,則姐妹染色單體分離形成的子染色體上基因B與b不同是交叉互換造成的。甲細胞分裂產(chǎn)生體細胞,產(chǎn)生的變異一般不遺傳給后代。突破二不同變異類型的實驗判斷突破二不同變異類型的實驗判斷1.可遺傳變異與不可遺傳變異及判斷方法(1)可遺傳變異與不可遺傳變異不可遺傳變異環(huán)境變化,遺傳物質(zhì)未變可遺傳變異(2)判斷方法()基因突變 生物變異的根本來源基因重組染色體變異2.基因突變和基因重組的判斷方法3.顯性突變和隱性突變的判定(1)類型(2)判定方法:選取突變體與其他已知未突變體雜交,據(jù)子代性狀表現(xiàn)判斷。讓突變體自交,觀察子代有無性狀分離而判斷。:aaAa():AAAa(,)顯性突變當(dāng)代表現(xiàn)隱性突變當(dāng)代不表現(xiàn) 一旦表現(xiàn)即為純合體考向依托實驗、實例考向依托實驗、實例,考查變異類型的判斷考查變異類型的判斷1.某野生矮莖豌豆種群中發(fā)現(xiàn)了幾株高莖豌豆,經(jīng)基因檢測,該突變性狀為基因突變所致,有兩種可能:一是顯性突變,二是隱性突變。請設(shè)計最簡便的實驗方案判定基因突變的類型。答案答案讓突變體自交,若自交后代出現(xiàn)性狀分離,該突變?yōu)轱@性突變;若自交后代未出現(xiàn)性狀分離,該突變?yōu)殡[性突變。解析解析2.(2016山東德州上學(xué)期期中,28)研究發(fā)現(xiàn)某野生型二倍體植株3號染色體上有一個基因發(fā)生突變,且突變性狀一旦在子代中出現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳。(1)據(jù)此判斷該突變?yōu)?顯性/隱性)突變。(2)若正常基因與突變基因編碼的蛋白質(zhì)分別表示為、,其氨基酸序列如下圖所示:據(jù)圖推測,產(chǎn)生的原因是基因中發(fā)生了,進一步研究發(fā)現(xiàn),的相對分子質(zhì)量明顯大于,出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是。答案答案(1)隱性(2)堿基對的增添或缺失終止密碼子位置后移,導(dǎo)致翻譯(或蛋白質(zhì)合成)終止延后解析解析(1)題干中指出突變性狀一旦在子代中出現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳,由此判斷該突變?yōu)殡[性突變,突變個體為隱性純合子。(2)分析突變基因編碼的蛋白質(zhì)可知,從突變位點之后氨基酸的種類全部改變,這說明基因中發(fā)生了堿基對的增添或缺失,若mRNA上終止密碼子位置后移,則會導(dǎo)致翻譯終止延后,使合成的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量增大。