生物 第四章 生物的变异 第一节 生物变异的来源 第1课时 浙科版必修2

第1课时基因重组和基因突变第四章第一节生物变异的来源知识内容知识内容必考要求必考要求加试要求加试要求基因重组aa基因突变bb课时要求课时要求1.结合材料分析、概述生物变异的类型和特点。2.通过分析同源染色体的行为，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。课堂导入图中的情景用英语表达为：THE CAT SAT ON THE MAT(猫坐在草席上)，几位同学抄写时出现了不同的错误，如下：(1)THE KAT SAT ON THE MAT(2)THE HAT SAT ON THE MAT(3)THE CAT ON THE MAT将其翻译成中文，和原句相比意思是否改变了？据此可知，个别字母的替换或者缺少，句子的意思都可能改变。如果是DNA分子中的遗传信息脱氧核苷酸的排列顺序也发生了类似的变化，生物体的性状会发生怎样的改变呢？这些变化可能对生物体产生什么影响？一、生物变异的类型和基因重组内容索引当堂检测二、基因突变一、生物变异的类型和基因重组基础梳理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。(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。遗传物质不遗传变异物理化学可以遗传物质2.基因重组基因重组(1)概念亲本：具有不同 的雌、雄个体时间：进行 时实质：控制不同性状的基因_结果：后代类型不同于 类型含义遗传性状有性生殖重新组合亲本(2)类型类型发生时期实质图示自由组合型 _非同源染色体上的_自由组合交叉互换型 _同源染色体上的_ 随着非姐妹染色单体的交换而发生交换(3)结果：导致生物性状的 。(4)意义：为动植物育种和 提供丰富的物质基础。多样性生物进化等位基因非等位M后期M前期基因问题探究1.生物变异的类型分析(1)在北京培育的优质北京甘蓝品种，叶球最大的有3.5 kg，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7 kg左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5 kg。上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？如果有，这种变异性状能稳定地遗传给子代吗？为什么？答案答案答案有变异。但是这种变异性状不能稳定地遗传给子代，因为遗传物质没有改变。(2)某种一直开红花的植物，某代出现了一株开紫花的植株，而且这株紫花植物的后代仍然开紫花，可能的原因是什么？答案答案遗传物质改变了。答案(3)据此，生物变异的类型有哪些？答案答案不可遗传的变异：由外界环境的改变引起，遗传物质并没有发生变化；可遗传的变异：由遗传物质改变引起的变异，包括基因突变、基因重组和染色体畸变。2.谚语“一母生九子，连母十个样”，请分析这种现象发生的主要原因是什么？答案答案生物的亲子代之间的性状差异主要是由于基因重组造成的。答案3.下图是基因型为AaBb的高等动物体内某个初级精母细胞可能发生的变化，请据图分析：答案答案有2种。AB和ab。(1)如果没有发生交叉互换，该初级精母细胞形成的精细胞有几种？基因组成分别是怎样的？答案答案4种。AB、Ab、aB和ab。(2)发生交叉互换后，该初级精母细胞形成的精细胞有几种？基因组成分别是怎样的？有丝分裂后期，分开的子染色体上基因不同，是基因突变的结果；减数第二次分裂后期，分开的子染色体上基因不同，可能是基因突变，也可能是交叉互换造成的。知识知识整合整合拓展应用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。 2.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A. B.C. D.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。答案解析二、基因突变基础梳理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。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 。核苷酸序列缺失替换核苷酸序列根本生物进化形态突变生化突变(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： 。3.特点特点： ，多方向性， ，可逆性， 。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。自发突变诱发突变普遍性稀有性有害性各种射线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(以镰刀形细胞贫以镰刀形细胞贫血症为例血症为例)(1)直接原因：谷氨酸 。(2)根本原因：基因中碱基对 。替换为替换为缬氨酸溶血性正常异常CTTCAT问题探究基因C可以突变成为c1(或c2或c3)。C、c1、c2、c3之间也可以相互突变(如图)，据此分析：1.C、c1、c2、c3在染色体上的位置是否相同？它们能相互看做等位基因吗？答案答案答案基因突变是基因内部碱基发生的改变，基因在染色体上的位置并没有改变，所以它们的位置相同，相互之间互为等位基因。2.基因突变会不会改变基因的数目？ 答案答案不会。只是改变了基因的种类，数目不变。3.图示体现了基因突变的哪些特点？答案答案基因突变具有多方向性和可逆性。4.如果基因C突变为c1时，性状并没有改变，推测可能的原因有哪些？答案答案(1)一种氨基酸可以由多种密码子决定(密码的简并性)，当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变。(2)突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状的改变。(3)不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不会引起性状的改变。答案基因突变能改变基因的种类，不改变基因在染色体上的位置和数目；基因突变不一定会导致生物性状的改变，原因有：密码子的简并性、隐性突变或者突变发生在非编码序列。知识知识整合整合拓展应用3.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.有害性答案解析解析解析从基因A可突变为a1、a2、a3可知基因突变具有多方向性。4.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。答案解析易混辨析易混辨析显性突变和隐性突变显性突变和隐性突变(1)显性突变(aA)：一旦发生即可表现，但常不能稳定遗传。(2)隐性突变(Aa)：一旦表现即可稳定遗传。课堂小结基因突变 同源染色体非同源染色体交换多样性生物进化染色体畸变当堂检测1.下列有关基因重组的说法，不正确的是A.基因重组能够产生多种基因型B.基因重组发生在有性生殖的过程中C.基因重组是生物变异的根本来源D.非同源染色体上的非等位基因可以发生重组答案解析解析解析基因重组能够产生多种基因型，A正确；基因重组发生在有性生殖的减数分裂过程中，B正确；基因突变是生物变异的根本来源，C错误；减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合导致基因重组，D正确。234512.下列关于基因突变的叙述，正确的是A.物理、化学、生物因素引起基因突变的机制是有区别的B.基因突变不一定会引起遗传信息的改变C.基因碱基对的缺失、增加、替换中对性状影响最小的一定是替换D.基因突变的方向与环境变化有明确的因果关系，为进化提供最初原材料答案解析解析解析易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。例如，紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA；亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基；某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA等，故三种因素引起基因突变的机制有区别。234513.如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，不可能的后果是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答案解析解析解析基因的中部若编码区缺少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的氨基酸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。234514.以下几种生物，其可遗传的变异既可以来自基因突变，又可以来自基因重组的是A.蓝细菌 B.噬菌体C.烟草花叶病毒 D.豌豆解析解析基因突变可以发生在所有生物中，而基因重组只发生在进行有性生殖的生物中。病毒和原核生物都无法进行有性生殖，而豌豆可以进行有性生殖，所以豌豆既可以发生基因突变，也可以发生基因重组。答案解析234515.一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：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AA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23451(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_。答案解析解析解析在138位的密码子为UCC和UCA，与139位相结合，进行比较可知mRNA中缺失了碱基C。138丝氨酸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。控制血红蛋白链合成的基因中一个碱基对CG缺失23451(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变异相比，最突出的特点是能产生_。答案解析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。基因突变细胞分裂的间期(DNA复制时期)新基因23451