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第7单元生物的变异和进化,第21讲基因突变和基因重组,1.阐明基因重组及其意义。 2.阐明基因突变的特征和原因。 3.描述某些基因突变可能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变。,必备知识梳理,关键能力突破,基因突变 1.变异类型概述 基因突变和染色体变异均属于突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异,分子水平发生的变异为基因突变和基因重组,只在减数分裂过程中发生的变异为基因重组,真核生物、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。,必备知识梳理,关键能力突破,2.基因突变 (1)基因突变的实例镰刀型细胞贫血症 图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。 患者贫血的直接原因是血红蛋白异常,根本原因是发生了基因突变,碱基对由 突变成 。,必备知识梳理,关键能力突破,(2)基因突变的概念 DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失基因结构的改变。 (3)发生时间 主要发生于有丝分裂间期或减分裂前的间期。 (4)诱发基因突变的因素(连线),必备知识梳理,关键能力突破,(5)基因突变的特点 普遍性:一切生物都可以发生。 随机性:可以发生在生物个体发育的任何时期和部位。 低频性:自然状态下,突变频率很低。 不定向性:一个基因可以向不同的方向发生突变。 多害少利性:大多数基因突变对生物体是有害的,但有些基因突变,可使生物获得新性状,适应改变的环境。 (6)基因突变的结果 产生一个以上的等位基因。 (7)意义 新基因产生的途径;生物变异的根本来源;提供生物进化的原始材料。,必备知识梳理,关键能力突破,3.细胞的癌变 (1)实质:和抑癌基因发生突变。 (2)特征,(3)致癌因子的类型与实例(连线),原癌基因,无限增殖,细胞形态,糖蛋白,在体内分散和转移,必备知识梳理,关键能力突破,(4)原癌基因的功能:主要负责调节,控制细胞生长和分裂进程。 (5)抑癌基因的功能:主要是阻止细胞的增殖,原癌基因和抑癌基因突变导致细胞生长和失控而变成癌细胞。,细胞周期,不正常,分裂,必备知识梳理,关键能力突破,教材拾遗1.(必修2第81页“学科交叉”改编)携带一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力,镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。请根据这一事实探讨突变基因对当地人生存的影响。 答案镰刀型细胞贫血症患者对疟疾具有较强的抵抗力,这说明在易患疟疾的地区,镰刀型细胞的突变有利于当地人的生存。虽然这个突变体的纯合子对生存不利,但其杂合子却有利于当地人的生存。,必备知识梳理,关键能力突破,2.(必修2第82页“批判性思维”改编)基因突变频率很低,而且大多数基因突变对生物体是有害的,但为何它仍可“为生物进化提供原材料”? 答案对于生物个体而言,发生自然突变的频率是很低的。但是,一个物种往往是由许多个体组成的,就整个物种来看,在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的,其中有不少突变是有利突变,对生物的进化有重要意义。因此,基因突变能够为生物进化提供原材料。,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念通过对基因突变的概念、原因和特点的分析,建立起基因突变是生物变异的根本来源、是生物进化的原材料的观点。 2.科学思维运用联想与类比推理的方法,理解基因突变的类型,推测基因突变与生物性状改变之间的关系。 3.社会责任通过分析因基因突变而引发的癌变的实例,宣传预防癌变的知识。,必备知识梳理,关键能力突破,(生命观念)下图为基因突变的机理,据图分析下列问题。,必备知识梳理,关键能力突破,(1)图中表示引起基因突变的因素分别是物理、生物、化学。 (2)图中表示基因突变的类型分别是增添、替换、缺失。 (3)在细胞分裂间期易发生基因突变的原因是细胞分裂的间期进行DNA复制,DNA复制时需要解旋成单链,单链DNA容易受到内、外因素的影响而发生碱基的改变。 (4)基因突变不一定(填“一定”或“不一定”)能通过有性生殖遗传给后代,因为若基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,可通过无性生殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代;若基因突变发生在减数分裂过程中,可通过有性生殖传给后代。 (5)基因突变不一定(填“一定”或“不一定”)能产生等位基因,因为真核生物基因突变一般可产生它的等位基因,而病毒和原核细胞中不存在等位基因,其基因突变产生的是一个新基因。,必备知识梳理,关键能力突破,考向1基因突变的实质和特点分析 1.(2018山西运城芮城中学期末)下列有关基因突变的叙述,正确的是( ) A.环境因素可诱导某基因朝某一方向突变 B.基因突变后遗传信息不一定改变,但生物的性状一定改变 C.自然界中所有等位基因产生的根本来源都是基因突变 D.基因突变产生的性状往往对个体的生存是不利的,所以会阻止生物的进化,答案,解析,必备知识梳理,关键能力突破,基因突变的“一定”与“不一定” 1.基因突变一定会引起基因结构的改变,即基因中碱基排列顺序的改变。 2.基因突变不一定会引起生物性状的改变。 3.基因突变不一定都产生等位基因。 病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。,必备知识梳理,关键能力突破,考向2基因突变类型及突变基因位置的判断基因突变与生物性状的关系 2.(2018江西新余期末)周期性共济失调是一种由编码细胞膜上的钙离子通道蛋白的基因发生突变导致的遗传病,该突变基因相应的mRNA的长度不变,但合成的肽链缩短使通道蛋白结构异常而导致的遗传病。下列有关该病的叙述正确的是( ) A.翻译的肽链缩短说明编码的基因一定发生了碱基对的缺失 B.突变导致基因转录和翻译过程中碱基互补配对原则发生改变 C.该病例说明了基因能通过控制酶的合成来控制生物的性状 D.该病可能是由于碱基对的替换而导致终止密码子提前出现,答案,解析,必备知识梳理,关键能力突破,(1)基因突变对蛋白质的影响 (2)基因突变不一定导致生物性状改变的原因 突变可能发生在基因的非编码区。 基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 基因突变若为隐性突变,如AAAa,可能不会导致性状的改变。,必备知识梳理,关键能力突破,基因重组 1.概念,必备知识梳理,关键能力突破,2.类型 (1)类型1交叉互换型;类型2自由组合型;类型3基因工程。 (2)类型1减时期;类型2减后期;类型3基因工程操作成功即可实现外源基因与受体细胞基因的重组。 3.结果:产生新基因型,导致重组性状出现。 4.意义 (1)形成生物多样性的重要原因。 (2)生物变异的来源之一,有利于生物进化。,必备知识梳理,关键能力突破,5.基因重组和基因突变的比较,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念通过对基因重组产生生物新类型的分析,建立起基因重组为生物进化提供了可供选择的材料的观点。 2.社会责任通过分析杂交育种的实例,认识科学技术与社会之间相互影响、相互制约的关系,并能运用遗传变异原理解决实际问题。,必备知识梳理,关键能力突破,(生命观念)如图a、b为某二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像,据图分析并回答下列问题。,(1)图a细胞处于减数分裂的四分体时期,细胞中的1、2号染色体因交叉互换发生了基因重组。 (2)图b细胞处于减数第一次分裂后期,该细胞名称为初级精母细胞,该时期细胞可发生非同源染色体上的非等位基因自由组合,即基因重组。,必备知识梳理,关键能力突破,考向1基因重组的范围、类型及意义 1.(2018湖南师大附中摸底)下面有关基因重组的说法不正确的是( ) A.基因重组发生在减数分裂过程中,是生物变异的重要来源 B.基因重组产生原来没有的新基因,从而改变基因中的遗传信息 C.基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新的表现型 D.基因重组能产生原来没有的新性状组合,答案,解析,必备知识梳理,关键能力突破,基因重组只是“原有基因间的重新组合”,它既未改变基因的“质”(未产生“新基因”)也未改变基因的“量”,只是产生了“新基因型”,其所产生的性状应称作“重组性状”而不是“新性状”。,必备知识梳理,关键能力突破,考向2细胞分裂图中基因突变和基因重组的判断 2.右图是某二倍体动物细胞的分裂示意图,其中字母表示基因。据图判断下列正确的是( ) A.此细胞含有4个染色体组,8个DNA分子 B.此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd C.此细胞发生的一定是显性突变 D.此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组,答案,解析,必备知识梳理,关键能力突破,基因突变和基因重组的判断方法 (1)根据生物基因型判定 如果亲代基因型为AA或aa,则一条染色体的两条姐妹染色单体上分别有A、a基因的原因是基因突变。 如果亲代基因型为Aa,则一条染色体的两条姐妹染色单体上分别有A、a基因的原因是基因突变或交叉互换。,必备知识梳理,关键能力突破,(2)根据细胞分裂图判定,对图1、2分析:,(3)根据变异个体数量判定,4,1,2,3,1.利用X射线处理长翅果蝇,成功地使生殖细胞内的翅长基因(M)中的碱基对AT变为GC,经多次繁殖后子代中果蝇的翅长未见异常。下列分析正确的是() A.此次突变为隐性突变 B.突变后的基因转录产物发生了改变 C.突变后的基因控制合成的蛋白质一定发生了改变 D.突变后的基因控制合成的蛋白质一定未发生改变,答案,解析,5,1,2,2.经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花的植株,下列叙述错误的是() A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存 B.X射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异 C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变 D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传的变异,答案,解析,4,3,5,1,2,4,3,5,3.果蝇的某个基因若发生突变,会出现纯合致死效应(胚胎致死),请分析下列说法错误的是() A.如果是常染色体上的隐性突变,与多对野生型果蝇杂交,后代不会出现突变型个体 B.如果是常染色体上的显性突变,一对突变型果蝇杂交后代性状分离比为21 C.如果是X染色体上的隐性突变,为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雌果蝇与之杂交,通过后代雌雄比来推测 D.如果是X染色体上的隐性突变,为了探究一只雌果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雄果蝇与之杂交,通过后代雌雄比来推测,答案,解析,1,2,4.枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表: 注 P:脯氨酸;K:赖氨酸;R:精氨酸 下列叙述正确的是( ) A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性 B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能 C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致 D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变,答案,解析,4,5,3,1,2,5.1993年,生物学家利用太空搭载的常规水稻种子做“太空条件下植物突变类型”的课题研究。当年,科学家将这些遨游太空后的种子播种后长出2 000多株禾苗,其中只有1株出现了与众不同的特性。在此后15年的种植培养过程中,这株水稻的后代发生了变异,有糯化早熟型、长粒型、高粗秆大穗型、小粒型、大粒型等十多个品种,有的植株高达1.8米左右。请回答下列问题。 (1)实验结果表明该变异最有可能是,属于。 (2)通过太空搭载获得新的水稻品种,这种育种方法是。与之相比,传统杂交育种的时间较长,其依据的原理是。 (3)2 000多株禾苗中,只有1株出现与众不同的特性,而其后代发生变异形成了十多个品种,这说明突变具有、的特点。,4,5,3,1,2,答案 (1)基因突变可遗传变异 (2)诱变育种基因重组 (3)低频性(发生频率低)不定向性 解析 (1)太空育种的原理是基因突变,基因突变属于可遗传变异。(2)通过太空搭载获得新的水稻品种,这种育种方法是诱变育种,与之相比,传统杂交育种的时间较长,其依据的原理是基因重组。(3)“2 000多株禾苗中,只有1株表现与众不同”,说明基因突变具有低频性。该表现与众不同的水稻在后代发生变异形成十多个品种,说明基因突变具有不定向性。,4,5,3,
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