2019-2020年高中生物基因突变和基因重组学案 旧人教 必修2.doc

2019-2020年高中生物基因突变和基因重组学案 旧人教 必修2一、课前预习预习导航1人发生镰刀型贫血病的根本原因在于基因突变，其突变方式是（ ）A增添或缺失某个碱基对 B碱基发生替换改变C缺失一小段DNA D增添一小段DNA2基因突变一般发生在（ ）ADNA复制时 BDNA转录时 C同源染色体联会时 D受精时3下列关于基因突变中叙述正确的是（ ）A表现为亲代所没有的表现型 B基因突变的频率很低，所以生物界中不普遍存在C突变大多数对生物体是有害的D基因突变产生的等位基因，只有12个4细菌是原核生物，细胞中无核膜核仁，细胞器只有核糖体，DNA分子也不与蛋白质结合，试问：细菌可遗传的变异来源于（ ）A基因突变 B基因重组 C染色体变异 D获得性变异5基因突变改变了生物的（ ）A遗传密码 B遗传性状 C遗传信息 D遗传规律6下列关于基因突变的叙述，错误的是（ ）A自然条件下突变率很低 B基因突变是遗传物质改变引起的C基因突变能产生新的基因 D人工诱变产生的性状都是有利的7一个男子把X染色体上的某一突变基因传给他的孙女的概率是（ ）A1/2 B1/4 C1/8 D08基因突变一定会导致（ ）A性状的改变 B遗传密码的改变C遗传规律的改变 D碱基互补配对原则的改变9基因突变具有以下共同特性，从突变的时间上看，都发生 ，从发生突变的概率看都是 ，从发生突变的方向看，都是 ，从突变与生物的利害关系看 。10用一定剂量的Co-射线照射萌发状态的棉花种子，其成活植株的的器官形态和生理代谢均发生显著变异，这种变异属于 。处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降，这说明了 。在其中也发现了极少数的个体品种好，产量高，这说明了变异是 。资料卡片癌症与基因突变 人类的全部基因里隐含着一类“癌基因”，它们在健康人的细胞里处于封闭静止状态，一旦“癌基因”发生突变。常常导致一种罕见而危险的结果，形成一群快速增生的变异细胞，医学上叫做“恶性肿瘤”。肿瘤细胞在“突变基因”指令下无休止的（不受中枢神经系统支配）繁殖分化，导致复发和转移。吸烟引起气管和肺细胞的癌基因突变，生成肺癌；食用含有毒素的食物引起消化系统细胞的癌基因突变，生成食道、胃、肠癌；紫外线可引起皮肤细胞的癌基因突变，从而发生皮肤癌；乙型肝炎病毒引起肝细胞的癌基因突变，生成肝癌；EB病毒引起鼻咽细胞的癌基因突变，生成鼻咽癌；放射线引起血细胞的癌基因突变，产生“血癌”；人体内分泌紊乱引起甲状腺、乳腺、前列腺细胞的癌基因突变，产生各种癌症等等。所有癌症的产生原因都是癌基因突变引起的。 癌基因突变还会遗传到所有后代的DNA中。这种遗传复制在癌症病人身上的表现，就是肿瘤细胞的增殖、复发与转移。 由此可得出结论：抗基因突变，恢复基因稳态，是逆转肿瘤细胞向正常转化和阻断肿瘤细胞复发转移的最有效途径。 二、课堂释疑要点预览1基因突变的实质基因突变就是DNA分子中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变。现代遗传学已证明，单个碱基的改变就可以改变遗传信息的内容，从而改变了基因所控制合成的蛋白质中的氨基酸。由此可见，基因突变就是基因结构的改变，是由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变。2基因突变的特点关于基因突变的特点重点解释三点：突变的随机性、有害性和多向性。基因突变是随机发生的 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。一般来说，在生物个体发育的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分就越少。基因突变的有害性 大多数有表型效应的基因突变对生物的发育是有害的，人类的遗传病基本上都是基因突变形成的，因为生物现有的性状都经过长期进化形成的遗传均衡系统，任何基因突变将会破坏和扰乱原来遗传基础均衡，不利于生长和发育。基因突变的多向性 一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。另外，基因突变还具有普遍性，低频率性。3人工诱变在育种上的应用人工诱变的概念：是指利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。具体方法：物理的方法是用各种射线或激素光照射动植物或微生物，在一定的剂量范围内不致杀死被实验的生物，而能诱发其中一部分个体产生基因突变，从而在后代中出现新的变异类型。化学的方法是利用化学药剂（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）诱变育种的优点：可以提高变异的频率，创造人类所需要的变异类型，从中选择、培育出优良的生物品种。诱变育种取得的成果：青霉素高产菌株的获得；许多农作物的新品种，如黑农5号大豆品种等。4基因重组基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因重组为生物的变异提供了丰富的来源，这是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义，是杂交育种的重组依据。典型题解【例1】基因突变是指基因结构的改变，科学家常常利用物理、化学的方法来诱导生物发生基因突变，以便能获得大量突变类型，使人们能从生化的角度在分子水平上对它们进行遗传分析。下列对基因突变的描述不正确的是（ ）A由于人们可以定向诱导突变性状，诱变育种能明显地缩短育种年限B它是生物进化的重要原因之一C丰富了生物的“基因库”D突变频率低、且突变性状一般有害，少数有利【解答】A【点评】本题考查对基因突变基础知识的掌握程度。基因突变在生物界是普遍存在的，在自然状态下，对一种物种来说，基因突变的频率是很低的，而且大多是基因突变对生物体都是有害的，极少数才有利。但正是这些极少数的有利突变促进了生物向前进化。人们可以通过物理、化学因素来诱导基因突变，但这只能提高基因突变的频率，并不能对生物体进行定向突变。【例2】自然界中，一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是（ ）A突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添B突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添C突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添D突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添【解答】A【点评】20种氨基酸对应着61种密码子（3种终止密码子除外了），所以有不同的密码子对应着同一种氨基酸的可能性。突变基因1决定的氨基酸没有任何变化，说明其突变基因DNA分子的改变为碱基的替换，而且这个替换所对应的氨基酸并没有改变。突变基因2决定的氨基酸只有当中一个氨基酸发生了变化，说明其突变基因DNA分子的改变也是为碱基的替换，只不过这个替换所对应的氨基酸发生了改变。突变基因3决定的氨基酸只有第一个氨基酸没有变化，说明突变基因DNA分子的改变为一个碱基的增添，从而导致其后的密码子全部发生了变化，结果相对应的氨基酸也就一个也不同了。【例3】（多选题）白化病人的皮肤在阳光照射下不易变黑，原因是（ ）A表皮内缺少黑色素细胞 B黑色素细胞内缺少合成黑色素的酶C染色体变异 D基因突变【解答】BD【点评】本题考查基因突变和基因对性状的控制有关的知识点。黑色素的合成需要相应的酶催化，酶的合成又受基因的控制，所以当基因发生突变后，细胞中就不能控制酶的合成了。【例4】肺炎双球菌抗药性可遗传的变异来源是（ ）A基因重组 B基因突变 C染色体变异 DA、B、C都有可【解答】B【点评】肺炎双球菌属于细菌，是原核生物，没有细胞核，也没有染色体，只有一个游离的DNA分子，故没有染色体变异；细胞的生殖方法是分裂生殖，在细菌中一般无有性生殖的形式，故无基因重组产生。对于原核生物而言，基因突变是其变异的唯一来源。【例5】一株世代开红花的植物，在一次突然性冰冻后，在一个枝条上出现了一朵白花，白花授粉后所结的种子种下去长成的植株都开白花，试分析：（1）该白花是来自于 ，其原因是 。（2）使发育成该芽的细胞在 时发生差错，从而使 的分子结构发生改变。（3）该白花性对红花性状是 （答显性还是隐性）。（4）如果要使开红花的植株上也能开出一定数量的白花，采取的有效措施是 。【解答】根据题意，该白花是属于可遗传的变异，且是由于外界条件剧烈变化引起的，帮它应属于基因突变（自然突变）。再根据基因突变的原因可知，该自然突变是由于外界条件剧烈变化，使细胞分裂在DNA分子复制时发生了差错，导致基因的分子结构发生了变化。该白花性状对红花性状是隐性，原因是：如果红花基因突变成的白花基因是一个显性突变，则偶尔开的这朵白花就是杂合体，自交后代会发生性状分离，但本题的题意是这朵白花一出现，自交后代不发生性状分离，说明这朵白花是纯合体，故白花性蛤大的可能是隐性的。如果要使开红花的植株上开出一定数量的白花，有效措施是：待白花自花授粉后所结的种子种下去后，长出的植株枝条嫁接到红花植株上的枝条上。【点评】（1）基因突变 外界条件剧烈变化 （2）细胞分裂过程中DNA的复制 基因 （3）隐性 （4）嫁接【例6】下图纵轴表示青霉菌的菌株数，横轴表示青霉菌产生的青霉素产量，曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间的变化，曲线b、c、d表示使用不同剂量的诱变剂后菌株数与产量之间的变化。请根据图回答： （1）曲线b和a相比，说明了 。（2）b、c、d三曲线比较，说明了 。（3）比较b、c、d三条曲线的变化，最符合人们的菌株是 。从中人们可以得到的启示是 。【解答】（1）诱变剂可以引起青霉菌发生基因突变，使青霉素的产量提高了 （2）基因突变具有多方向性（不定向性） （3）曲线d对应的青霉菌株 人们可能反复诱变，不断从诱变产生的突变中筛选出高产菌株，才能提高青霉素的产量。【点评】根据题意：曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间的变化，而曲线b、c、d表示使用不同剂量的诱变剂后菌株数与产量之间的变化，尤其是曲线b与a相比较：产量相同，但菌株数ba，这说明了使用诱变剂后，青霉菌发生了基因突变，形成了高产菌株b（数量较少，但产量反而增加）。不同的诱变剂可以使青霉菌发生不同的突变，生物突变是不定向的，可能形成了高产量的菌株，也可能会形成低产量的菌株，如图中曲线c就是表示低产量菌株，曲线b、d则表示是高产量菌株。通过比较曲线c、b、d的变化，也使我们认识到要获得高产菌株，必须通过反复诱导突变，不断从诱变产生的突变中筛选出高产菌株，才能提高青霉素的产量。【例7】昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机 磷农药。近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌内的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁。请根据上述资料回答：（1）人工诱变在生产实践中已得到广泛应用，因为它能提高_ ，通过人工选择获得_。 （2）酯酶的化学本质是_，基因控制酯酶合成要经过_和_ 两个过程。 （3）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于_。（4）请你具体说出一项上述科研成果的实际应用_。 【解答】（1）基因突变频率 人们所需要的突变性状 （2）蛋白质 转录 翻译（3）控制酯酶合成的基因随细菌DNA分子复制而复制，并在后代中表达 （4）用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境【点评】考查基因突变的运用和基因工程、基因控制蛋白质的合成、人工选择等知识，是一道综合性较强的试题，难度并不太大。基因突变在自然界中发生的几率是很低的，人工诱变可以提高基因突变的频率；酯酶是一种蛋白质分子，其合成是受基因控制的，包括转录和翻译两个过程；基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使其在另一种生物体内进行表达，从而获得人类需要的各种新品种的生物。方法总结1理解基因突变的概念及其特点。2理解基因突变在生物进化中的意义。3了解人工诱变在育种中的作用。4分清基因重组和基因突变的关系。三、课后巩固课本题解一、填充题1可遗传的变异有三种来源： 、 、 。2DNA分子中发生 的增添、 或改变，而引起的 的改变叫做基因突变。解答：1基因突变 基因重组 染色体变异2碱基对 缺失 基因结构二、选择题1下列现象中属于可遗传的变异的是（ ）A玉米由于水肥充足而长得穗大粒足 B人由于晒太阳而皮肤变黑C无籽番茄没有种子 D镰刀型细胞贫血症2一对父本和母本通过有性生殖产生的后代，个体之间总会存在一些差异，这种变异主要来自（ ）A基因突变 B基因重组 C基因分离 D 染色体变异3下列有关基因突变的说法，不正确的是（ ）A自然条件下的突变率很低 B诱发突变对生物自身都是有利的C基因突变能够产生新的基因 D 基因突变是广泛存在的4下列有关基因重组的说法，不正确的是（ ）A基因重组是生物变异的根本来源 B基因重组能够产生多种基因型C基因重组发生在有性生殖的过程中 D非同源染色体上的非等位基因可以发生重组解答：1D 镰刀型细胞贫血症是基因突变所造成的变异，属于可遗传的变异。A、B、C三项属于环境条件改变而形成的变异类型，属于不可以遗传的变异。2B 在有性生殖过程中，由于父本和母本的遗传物质不同，当二者杂交时，基因重新组合，就能使子代产生变异。3B 大多数基因突变，包括诱发突变，都是对生物体有害的。4A 基因突变是生物变异的根本来源。三、简答题1有人说，基因突变是指生物体基因型的改变。你认为这种说法正确吗？试举例说明。2在一个牛群中，一对正常的双亲生了一头矮脚的雄牛犊。你怎样判断这头矮脚牛的产生，是基因突变的直接结果，还是由于它的双亲都是隐性矮脚基因的携带者造成的？解答：1这种说法是不正确的。基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因分子结构的改变。基因突变使一个基因变成它的等位基因，从而使生物的基因型发生改变。但是基因型的改变并不都是由基因突变引起的。例如，基因型为Dd的高茎豌豆自交，可能会产生基因型为dd的矮茎豌豆，这种基因型的改变，并不是基因突变。2如果这种牛在长期繁殖过程中，从未出现过矮脚牛，那么这头矮脚牛的产生，可能是基因突变的直接结果。否则，可能是由于它的双亲都是隐性矮脚基因的携带者。一 基因突变和基因重组预习导航1B 2A 3C 4A 5C 6D 7D 8B 9细胞分裂的间期 突变频率低 不定向的 大多有害少数有利10基因突变 基因突变对大多数个体来说是有害的 不定向的