2016-2017版高中生物第3单元遗传与变异的分子基础第2章基因对性状的控制第3节基因与性状课件中图版必修2.ppt

知 识 点 一 知 识 点 二 当 堂 即 时 达 标 第三节 基因与性状 1 理解基因、蛋白质和性状之间的关系。 ( 重难点 ) 2 概述基因突变的类型和特点。 ( 重点 ) 3 结合实例，分析基因突变的原因。 ( 重难点 ) 基 因 与 性 状 的 关 系 1 基因与性状 (1) 基因通过控制 来控制性状，如镰刀型细胞贫血症。 (2) 基因通过控制 ，从而影响生物性状，如白化病。 2 基因重组及其意义 (1) 概念：在生物体进行 的过程中，控制不同性状的 基因 的现象。 蛋白质的分子结构 酶的合成控制代谢过程 有性生殖 重新组合 (2) 类型比较 类型 发生的时期 发生的范围 自由组 合型 的非等位基因 交叉互 换型 的 之间局部交叉互换 减数第一次 分裂后期 非同源染色体 四分体时期 同源染色体 非姐妹染色单体 (3) 意义：基因重组使后代产生了许多新的 ，从而使后代出现多种 新的 组合。 3 环境与性状 生物的性状不仅受基因的控制，也会受到 的影响。 性状是 的结果。 基因型 性状 环境 基因和环境共同作用 合作探讨 探讨 1 ：基因和性状间均存在一一对应的关系吗？你能否举例说明？ 提示： 不是。基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。例如，人的身高 可能是由多个基因决定的，其中每一个基因对身高都有一定的作用。同时，身高 也不完全是由基因决定的，后天的营养和体育锻炼等也有重要作用。 探讨 2 ：基因与性状间的关系应如何描述？ 提示： 基因 与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作 用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 探讨 3 ：大肠杆菌通过二分裂繁殖后代时，是否会发生基因重组呢？ 提示： 不会，因为基因重组只发生在有性生殖过程中，大肠杆菌的二分裂方 式属无性繁殖，不发生基因重组。 思维升华 1 基因对性状控制的两种途径 2 基因与性状的对应关系如图解 3 交叉互换与染色体易位的区别 项目 交叉互换 染色体易位 图解 区别 发生于同源染色体的 非姐妹染色单体之间 发生于同源染色体之间 属于基因重组 属于染色体结构的变异 在显微镜下观察不到 在显微镜下可观察到 4. 与基因重组有关其他知识点 (1) 自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。 (2) 基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形 成生物多样性的重要原因。 (3) 基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，产生了新的表现型 ( 或新品种 ) 。 1 黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基 因控 制，也受温度、 pH 等因素影响。下列选项正确的是 ( ) A 环境因子不影响生物体的表现型 B 不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同 C 黄曲霉毒素致癌是表现型 D 黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型 【解析】 依据题干 “ 黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其 生物合成受多个基因控制，也受温度、 pH 等因素影响 ” 可知， A 项是错误的；由 于是多个基因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型有多种， B 项错误；依据表现型的概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产 生黄曲霉毒素是表现型，故 C 项错误， D 项正 确。 【答案】 D 2 如图为神经递质合成酶基因复制、表达的有关过程。下列相关分析中错 误的是 ( ) A 过程需要模板、原料、酶和能量四个条件 B 若要提取该基因的 mR NA ，则可以选择口腔上皮细胞作实验材料 C 图中 过程一定发生碱基互补配对 D 镰刀型细胞贫血症体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性 状 【解析】 过程为 DNA 复制过程，该过程需要 DNA 的两条链为模板，四种 游离的脱氧核苷酸为原料，并且需要能量 (A TP) 和 DNA 聚合酶；基 因进行选择性 表达，口腔上皮细胞中并不转录形成控制合成神经递质合成酶的 m R NA ； DNA 复 制、转录及翻译过程均发生碱基的互补配对；镰刀型细胞贫血症是由于基因突变 而导致红细胞的血红蛋白分子结构发生改变，这体现了基因通过控制蛋白质的结 构直接控制生物的性状。 【答案】 B 基 因 突 变 1 概念 基因突变指 的改变，包括碱基对的 、 或 。 2 原因 外因 物理因素： 如 、 等 ： 如亚硝酸、碱基类似物等 生物因素： 如 等 内因： DNA 复制时，碱基对的 、 或 基因结构 替换 插入 缺失 射线 电离辐射 化学因素 病毒、某些细菌 替换 插入 缺失 3 特点 (1) ：植物、动物以及 都可以发生基因突变。 (2) ：自然状况下，高等生物的突变率约为 10 8 10 5 ，微生物的 突变率明显降低。 (3) ：基因突变是可逆的。 (4) ：一个基因可以向多个方向突变，但总是限定在一定范围内。 (5) 随机性：可发生在个体发育的任何 和任何 中。 普遍性 微生物 低频性 可逆性 多方向性 时期 细胞 4 结果： 基因突变的结果使一个基因变成了它的 ，可能会引 起 的改变。 5 应用：诱变育种 (1) 原理： 。 (2) 方法：用物理或化学因素诱发基因突变，称为 。 (3) 优点：提高突变率，增加 来源。 等位基因 性状 基因突变 人工诱变 变异 6 可遗传的变异 (1) 分类：包括 、 和 。 (2) 意义：对于 具有重要的意义，也是形成生物多样性的重要原因之一。 基因突变 基因重组 染色体变异 生物进化 合作探讨 探讨 1 ：基因突变的实质是什么？它是否改变了基因在 DNA 分子或染色体上 的位置？ 提示： 基因突变是一个基因内部发生的碱基对的变化。它只改变了基因中碱 基的排列顺序，并未改变基因在 DNA 分子和染色体上的位置。 探讨 2 ：当基因突变发生了碱基对替换，与碱基对增添和缺失相比，通常情 况下哪一个对肽链合成的影响大，为什么？ 提示： 通常情况下碱基对的增添和缺失影响大，发生碱基对替换时，通常只 改变一个氨基酸或不变 ( 因多个密码子可能对应同一种氨基酸 ) ，而增添和缺失碱 基对时，可能从此位置以后所有氨基酸均变。 探讨 3 ：突变后的性状 一定能满足我们的需要吗？为什么？ 提示： 不一定。因为基因突变的方向不确定。 探讨 4 ：基因突变产生的性状对生物有害时，对人类也有害，对生物有利 时，对人类也有利，对吗？ 提示： 不对。基因突变产生的性状对生物有害时可能对人类有利，反之亦 然，如由于基因突变导致某些害虫雄性不育，这对害虫不利，但却对农业生产有 利。 思维升华 1 基因突变的分子机制 2 基因突变类型的实质图解及对子代影响 3 显性突变和隐 性突变的判定 (1) 类型 显性突变： aa Aa 当代表现 隐性突变： AA Aa 当代不表现，一旦表现 即为纯合体 (2) 判定方法： 选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。 让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。 4 基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对生物的影响 类型 影响范围 对氨基酸的影响 替换 小 只改变 1 个氨基酸或不改变 增添 大 插入位置前不影响，影响插入位 置后的序列 缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位 置后的序列 5. 基因突变未引起生物性状改变的原因 (1) 从基因突变在 DNA 分子上发生的部位分析：基因突变发生在不编码蛋白质 的 DNA 片段中。 (2) 从密码子与氨基酸的对应关系分析：密码子具有简并性，有可能翻译出相 同的氨基酸。 (3) 从基因型与表现型的关系分析：由纯合体的显性基因突变成杂合体中的隐 性基因。 6 基因突变其他知识点 (1) 无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒 DNA 复制时均可发生基因突变。 (2) 基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。 (3) 基因突变是 DNA 分子水 平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数 目和位置并未改变。 (4) 基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性 状若在陆地上则为不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异。 (5) 基因突变可以发生在个体发育的任何时期和任何细胞中。 (6) 体细胞的突变可在当代表现，生殖细胞的突变在当代不表现。 7 基因突变与基因重组的区别和联系 项目 基因突变 基因重组 发生 时间 有丝分裂间期、减数第一 次分裂前的间期 减数第一次分裂 发生 原因 在一定外界或内部因素作 用下， DNA分子中发生碱 基对的改变、增添和缺失， 引起基因结构的改变 减数第一次分裂过程中，同 源染色体的非姐妹染色单体 交叉互换，或非同源染色体 上非等位基因的自由组合 适用 范围 所有生物都可以发生 只适用于真核生物有性生殖 细胞核遗传 应用 通过诱变育种培育新品种 通过杂交育种使性状重组，可培育优良品种 结果 产生新基因，控制新性状 产生新的基因型，出现重组性状 意义 是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料 生物变异的重要来源，有利于生物进化 联系 通过基因突变产生新基因，为基因重组提供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 1 果蝇某染色体上的 DNA 分子中一个脱氧核苷酸发生了改变，其结果是 ( ) A 所属基因变成其等位基因 B DNA 内部的碱基配对原则改变 C 此染色体的结构发生改变 D 此染色体上基因数目和排列顺序改变 【答案】 A 2 如果一个基因的中部缺失了 1 个核苷酸对，下列后果中不可能出现的是 ( ) A 没有蛋白质产物 B 翻译为蛋白质时在缺失位置终止 C 所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸 D 翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化 【解 析】 基因的中部若缺少 1 个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达 产物 ( 蛋白质 ) 的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺 失位置终止、所控制合成的蛋白质减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨 基酸序列发生变化。 【答案】 A 1 基因突变常发生在细胞周期的 ( ) A 分裂间期 B 前期 C 后期 D 分裂期的各个时期 【解析】 基因突变常发生在 DNA 分子结构最不稳定的时期， DNA 在细胞分 裂间期解螺 旋，结构最不稳定，易发生基因突变。 【答案】 A 2 关于基因重组的叙述，下列哪一项是正确的 ( ) A 有性生殖可导致基因重组 B 等位基因的分离可导致基因重组 C 细菌分裂时发生基因重组 D 无性生殖可导致基因重组 【解析】 基因重组是指生物体在有性生殖过程中，控制不同性状的基因的 重新组合，具体包括非同源染色体上的非等位基因的自由组合及同源染色体上等 位基因交叉互换导致染色单体上的非等位基因重组。 【答案】 A 3 下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是 ( ) 【 导学号： 73730065 】 A 一对相对性状可由多对基因控制 B 基因可通过控制酶的合成控制代谢过程进 而控制生物的性状 C 隐性基因控制的性状不一定得到表现 D 基因型相同，表现型就相同 【解析】 基因与性状的关系是基因型与环境条件共同决定生物性状，因此 基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。 【答案】 D 4 人类的正常血红蛋白 (Hb A) 的 链第 63 位氨基酸为组氨酸 (CAU ) ，异常血 红蛋白 (HbM) 的 6 3 为酪氨酸 (UA U) ，这种变异的原因在于基因中 ( ) A 某碱基对发生改变 B CAU 变成 UAU C 缺失一个碱基对 D 增添了一个碱基对 【解析】 本题考查基因突变的实质，同时考查考生分析问题的 能力。由题 可知，密码子由 CAU UAU ，根据碱基互补配对原则，其对应的基因中碱基变化 为 GT A A T A ，即一个碱基对的改变。 【答案】 A 5 (2016 天津高考 ) 枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表： 枯草杆菌 核糖体 S12蛋白第 55 58位的氨基酸 序列 链霉素与核糖体的 结合 在含链霉素培养基 中的存活率 (%) 野生型 PKKP 能 0 突变型 PRKP 不能 100 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 【解析】 根据表中信息可知，链霉素通过与野生型枯草杆菌的核糖体的结 合，抑制翻译过程，进而起到杀菌作用，突变型枯草杆菌中核糖体 S12 蛋白氨基 酸序列改变，使链霉素不能与核糖体结合，从而对链霉素产生抗性， A 选项正 确、 B 选项错误；突变型与野生型相比只是一个氨基酸的不同，因此是碱基对的 替换造成的，而非缺失， C 选项错误；基因突变具有不定向性，链霉素只是对突 变体起筛选作用， D 选项错误 。 【答案】 A