高中生物 第四章 生物的变异 第一节 生物变异的来源（Ⅰ） 浙科版必修2

第四章生物的变异第一节生物变异的来源()学习目标学习目标1.概述生物变异的类型和特点。2.阐明基因重组的原理与类型，概述其意义。3.阐明基因突变的特征、类型及诱发基因突变的因素，理解基因突变的机理。内容索引新知导学达标检测新知导学一、生物变异的概述和基因重组1.生物变异的类型生物变异的类型(1)不遗传的变异来源：环境条件改变引起，不涉及 的变化。特点：变异只限当代的表现型改变，属于 。实例：花生处在水、肥充足的条件下果实大且多。遗传物质不遗传变异(2)可遗传的变异来源：一是在强烈的 、 因素影响下发生的基因突变和染色体畸变；二是有性生殖过程中形成配子时，由于非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换而引起的基因重组。特点：变异性状 遗传给后代。(3)分类依据： 是否改变。物理化学可以遗传物质2.基因重组基因重组(1)基因重组的概念：具有不同遗传性状的雌、雄个体进行_的过程中，控制 的基因重新组合，导致后代产生不同于 的现象或过程。有性生殖不同性状亲本类型类型发生时期实质自由组合型减数第一次分裂_随着 的自由组合，_ 自由组合交叉互换型减数第一次分裂_同源染色体上的 随四分体的非姐妹染色单体交换而发生重组(2)基因重组的类型(3)基因重组的意义：基因重组是通过 过程实现的，能够产生子代 的多样化，为 提供丰富的物质基础。后期前期非同源染色体非同源染色体上的非等位基因非等位基因有性生殖基因型和表现型(性状)动植物育种和生物进化归纳总结归纳总结基因重组图解分析基因重组图解分析例例1下列关于基因重组的说法，不正确的是A.生物体进行有性生殖过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因 重组B.减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换可 导致基因重组C.减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因 重组D.一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能答案解析解析解析基因重组是指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程，A正确；减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组，B错误；减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组，C正确；一般情况下，基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中，水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程中可发生基因重组，但根尖细胞只能进行有丝分裂，不会发生基因重组，D正确。例例2(2018温州市期末)图中A、a，B、b表示基因，下列过程存在基因重组的是答案解析解析解析A项遗传图解中只有一对等位基因，没有涉及基因重组，A错误；B项表示减数分裂过程中非同源染色体上的非等位基因自由组合，属于基因重组，B正确；C项表示减数第二次分裂后期，此时不会发生基因重组，C错误；D项表示受精作用，即雌、雄配子的随机组合，此时不会发生基因重组，D错误。特别提醒特别提醒基因重组的类型基因重组的类型基因重组的类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上的非等位基因的重组发生时期减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期发生机制同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换导致基因重新组合同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因重新组合产生过程结果二、基因突变1.概念和实质概念和实质(1)概念：由于基因内部核酸分子上的特定 发生改变的现象或过程。(2)实质：DNA分子上碱基对的 、增加或 都可以引起_ 的变化，因而引起基因结构的改变。(3)意义：是生物变异的 来源，对 和选育新品种具有非常重要的意义。核苷酸序列缺失替换核苷酸序列根本生物进化2.类型类型(1)根据对表现型的影响种类： 、生化突变、致死突变。关系：三种突变实质上都是 。(2)根据发生的因素自然状态下发生的基因突变： 。人工条件下诱发的基因突变： 。形态突变生化突变自发突变诱发突变3.特点特点(1) 性从低等生物到高等生物包括人类在内的所有生物在生物个体发育的不同阶段不同个体的任何细胞内均可发生基因突变(2) 性：染色体某一位置上的基因可以向不同的方向突变成它的 。(3)稀有性：自然状态下，生物的基因突变频率一般是 的。(4) 性：显性基因 。(5) 性： 的基因突变会给生物带来不利的影响。隐性基因多方向等位基因普遍很低可逆有害大多数4.诱发因素诱发因素(1)物理因素：如 、温度剧变等。(2)化学因素：如亚硝酸、 等。(3) ：如麻疹病毒等。各种射线(X射线、紫外线等)的照射碱基类似物生物因素5.基因突变的机理基因突变的机理(以镰刀形细胞贫血症为例以镰刀形细胞贫血症为例)(1)机理DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸顺序的片段诱发因素碱基对的缺失、增加或替换DNA分子中的核苷酸顺序发生改变DNA分子相对应的mRNA的碱基顺序发生改变mRNA翻译的蛋白质出现异常遗传性状的改变(2)实例人类的镰刀形细胞贫血症症状a.细胞形状：患者红细胞由中央微凹的圆盘状变为 ；b.特点：易发生红细胞 ，使人严重贫血而死亡。镰刀状破裂病因图解谷氨酸缬氨酸GAT(3)镰刀形细胞贫血症的原因缬氨酸例例3(2018浙江金华学考检测)下列关于基因突变的叙述，错误的是A.一般来说，只有发生在生殖细胞中的突变才能通过配子遗传给下一代B.基因突变不仅是可逆的，而且大多数突变是有害的C.基因突变一般发生在细胞分裂间期的DNA复制过程中D.由于基因突变是多方向的，所以基因A可以突变为基因B解析解析基因突变只能由A基因突变为它的等位基因a1、a2、a3等，而不能突变成控制其他性状的基因，故D错误。答案解析例例4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解析基因的中部缺失了1个核苷酸对，所以缺失位置之前的基因仍然能正常表达形成相应的蛋白质，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多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。答案解析易混易错易混易错基因突变对蛋白质与性状的影响基因突变对蛋白质与性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响碱基对影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变增加大不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列(2)基因突变不一定导致生物性状改变的原因分析突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段上。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不会导致性状的改变。(3)基因突变对后代性状的影响基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。生殖细胞的突变率一般比体细胞的高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。分裂旺盛的细胞的突变率大于停止分裂的细胞，原因是基因突变常发生在细胞分裂间期。学习小结染色体畸变基因突变基因重组多方向可逆达标检测1.子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，下列图解中哪些过程可以发生基因重组12345答案解析A. B.C. D.12345解析解析基因重组指具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。过程中的A、a和B、b之间发生基因重组。过程发生等位基因的分离；过程属于配子间的随机组合。2.基因A可突变为基因a1、a2、a3，这说明基因突变具有A.稀有性 B.可逆性C.多方向性 D.有害性解析解析从基因A可突变为a1、a2、a3可知，基因突变具有多方向性。答案12345解析3.某种群中发现一突变性状，连续培育到第三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型，该突变为A.显性突变(dD) B.隐性突变(Dd)C.显性突变和隐性突变 D.人工诱变解析解析由于突变性状的个体不是纯合子，而且表现突变性状，说明突变性状相对于原有性状为显性性状。答案解析123454.如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是A.处插入碱基对GC B.处碱基对AT替换为GCC.处缺失碱基对AT D.处碱基对GC替换为AT答案解析1234512345解析解析根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG可知，WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的。1 169位的赖氨酸的密码子是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG，从而推知该基因发生的突变是处碱基对AT被替换为GC。5.一种链异常的血红蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与正常血红蛋白(HbA)的差异如下：12345血红蛋白部分链血红蛋白的密码子及其氨基酸的顺序137138139140141142143144145HbAACC苏氨酸UCC丝氨酸AAA赖氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA终止 HbwaACC苏氨酸UCA丝氨酸AAU天冬酰胺ACC苏氨酸GUU缬氨酸AAG赖氨酸CCU脯氨酸CGU精氨酸UAG终止(1)Hbwa异常的直接原因是链第_位的_(氨基酸)对应的密码子缺失了一个碱基，从而使合成的肽链的氨基酸的顺序发生改变，缺失的碱基是_。解析解析由题表可知，在第138位的密码子为UCC和UCA，与第139位相结合，进行比较可知mRNA中缺失了碱基C。(2)异常血红蛋白链发生变化的根本原因是_。解析解析从基因层次分析才是最根本的原因。12345答案解析138丝氨酸C控制血红蛋白链合成的基因中一个碱基对CG缺失答案12345(3)这种变异类型属于_，一般发生的时期是在_。这种变异与其他可遗传的变异相比，最突出的特点是能产生_。解析解析这种发生在分子水平的个别碱基对的改变属于基因突变，由于间期DNA会因复制而解旋使其结构稳定性降低，易发生基因突变。这种变异与其他可遗传的变异相比，最突出的特点是能产生新基因。解析基因突变细胞分裂的间期(DNA复制时期)新基因