2015-2016學(xué)年高中生物 第5章 第1節(jié) 基因突變和基因重組學(xué)案 新人教版必修2

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1、基因突變和基因重組1DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫做基因突變。2由于自然界誘發(fā)基因突變的因素很多，基因突變還可以自發(fā)產(chǎn)生，因此，基因突變在生物界中是普遍存在的。3基因突變是隨機(jī)發(fā)生的、不定向的。4在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。5基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。一、基因突變的實(shí)例實(shí)例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥。(1)癥狀：患者的紅細(xì)胞由正常中央微凹的圓餅狀變?yōu)閺澢溺牭稜?。這樣的紅細(xì)胞易發(fā)生破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。(2)病因圖解：直接原因：組成血紅蛋白分子的多肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換。根本原因：控制

2、血紅蛋白合成的DNA(基因)中的堿基對(duì)發(fā)生變化。(3) 結(jié)論：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而產(chǎn)生的一種遺傳病。二、基因突變的原因、特點(diǎn)、時(shí)間、對(duì)后代的影響和意義原因內(nèi)因DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起基因結(jié)構(gòu)的改變外因某些誘變因素：物理因素、化學(xué)因素和生物因素特點(diǎn)普遍性：在生物界中普遍存在隨機(jī)性：生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和部位低頻性：突變頻率很低不定向性：可以產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因多害少利性：一般是有害的，少數(shù)有利發(fā)生發(fā)生時(shí)間可發(fā)生在任何時(shí)期，但主要是DNA復(fù)制時(shí)，如有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期對(duì)后代的影響發(fā)生在配子中：將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代發(fā)生在體細(xì)胞中：一般

3、不能遺傳，但有些生物可通過無性繁殖傳遞意義新基因產(chǎn)生的途徑；生物變異的根本來源；生物進(jìn)化的原始材料三、基因重組1概念：基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。2類型比較。3. 意義：基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要意義。1判斷正誤：(1)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于基因中堿基對(duì)的缺失引起的。()解析：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于基因中堿基對(duì)的替換引起的遺傳病。(2)基因突變不一定遺傳給后代。()(3)基因突變包括堿基對(duì)的替換、缺失和改變。()解析：基因突變的三種類型是堿基對(duì)的替換、增添和缺失。(4)基因突變的隨機(jī)性是指發(fā)生時(shí)期

4、是隨機(jī)的。()解析：基因突變的隨機(jī)性表現(xiàn)在基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，任何部位都有可能發(fā)生基因突變。(5)發(fā)生在非同源染色體上的姐妹染色單體上的交叉互換屬于基因重組。()解析：交叉互換是發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間。2問題導(dǎo)學(xué)：(1)發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變都不能遺傳給后代嗎？為什么？提示：不是。發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變不能以有性生殖的方式遺傳給后代，但部分生物可以通過無性生殖的方式傳給后代。(2)細(xì)菌等原核生物能夠發(fā)生基因重組這種變異嗎？為什么？提示：不能。細(xì)菌等原核生物不能發(fā)生減數(shù)分裂進(jìn)行有性生殖，所以不能發(fā)生基因重組。1下列變化屬于基因突變的是(C)A玉米籽粒播于肥

5、沃土壤，植株穗大粒飽；播于貧瘠土壤，植株穗小粒癟B黃色飽滿粒與白色凹陷粒玉米雜交，F(xiàn)2中出現(xiàn)黃色凹陷粒與白色飽滿粒C在野外的棕色獼猴中出現(xiàn)了白色獼猴D小麥經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生花粉2在白花豌豆品種栽培園中偶然發(fā)現(xiàn)了一株紅花豌豆植株，推測該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果，為確定推測是否正確，應(yīng)檢測和比較紅花植株與白花植株中(B)A白花基因的堿基組成B花色基因的DNA序列C細(xì)胞DNA含量D細(xì)胞的RNA含量3人類能遺傳的基因突變，常發(fā)生在(C)A減數(shù)第二次分裂B四分體時(shí)期C減數(shù)第一次分裂前的間期D有絲分裂間期4基因A，它可以突變?yōu)閍1，也可以突變?yōu)閍2，a3一系列等位基因，如圖不能說明的是(D)A基因

6、突變是不定向的B等位基因的出現(xiàn)是基因突變的結(jié)果C正?；虻某霈F(xiàn)是基因突變的結(jié)果D這些基因的轉(zhuǎn)化遵循基因的自由組合定律5下列哪種說法不屬于基因突變的特點(diǎn)(B)A能產(chǎn)生新的基因B突變后性狀一般對(duì)生物有利C突變頻率一般較低D突變是隨機(jī)的6由于基因突變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)中的一個(gè)賴氨酸發(fā)生了改變。根據(jù)以下圖、表回答問題：(1)圖中過程發(fā)生的場所是_。(2)除賴氨酸以外，圖解中X是密碼子表中哪一種氨基酸的可能性最?。縚，原因是_。(3)若圖中X是甲硫氨酸，且鏈與鏈這兩條模板鏈只有一個(gè)堿基不同，那么鏈不同于鏈上的那個(gè)堿基是_。(4)從表中可看出密碼子具有_的特點(diǎn)，它對(duì)生物體生存和發(fā)展的意義是：_。解析：(1)過程

7、表示的是翻譯的過程，它發(fā)生在核糖體上。(2)從賴氨酸所在的位置向上或向左、右與之在同一直線上的有甲硫氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、精氨酸、天冬酰胺，它們與賴氨酸所對(duì)應(yīng)的密碼子均有一個(gè)堿基之差，而絲氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子與之有兩個(gè)堿基之差。(3)甲硫氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是AUG，而與之有一個(gè)堿基之差的賴氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是AAG，所以鏈上與mRNA中U相對(duì)應(yīng)的堿基是A。(4)通過上圖中我們可以看出，蘇氨酸等對(duì)應(yīng)著多種密碼子，說明密碼子具有簡并性，所以當(dāng)基因突變時(shí)，其對(duì)應(yīng)的氨基酸不一定改變，有利于保證生物遺傳性狀的穩(wěn)定性。答案：(1)核糖體(2)絲氨酸要同時(shí)突變兩個(gè)堿基對(duì)(3)A(4)簡并性保證生物遺傳性狀的穩(wěn)定性

8、一、選擇題1下列關(guān)于基因突變特點(diǎn)的說法中，正確的是(C)對(duì)某種生物而言，在自然狀態(tài)下基因突變的頻率是很低的基因突變在生物界中是普遍存在的所有的基因突變對(duì)生物體都是有害的基因突變是不定向的基因突變只發(fā)生在某些特定的條件下A BC D解析：基因突變具有普遍性、隨機(jī)性、低頻性、不定向性和多害少利性的特點(diǎn)，所以不會(huì)只發(fā)生在某些特定的條件下。2洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞中由一個(gè)著絲點(diǎn)相連的兩條染色單體所攜帶的基因不完全相同，其原因是(A)A復(fù)制出現(xiàn)差錯(cuò) B發(fā)生過交叉互換C聯(lián)會(huì)發(fā)生紊亂 D發(fā)生了自由組合解析：由于基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中，所以洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)行的有絲分裂不會(huì)發(fā)生基因重組，其兩條姐妹染色單

9、體所攜帶的基因不同是由于發(fā)生了基因突變。3如圖所示為一對(duì)同源染色體及其等位基因的圖解，對(duì)此理解錯(cuò)誤的是(B)A該對(duì)同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換B基因A與a的分離僅發(fā)生在減數(shù)第一次分裂C基因B與b的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂D基因A與a的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂解析：由圖可知，該變異類型為基因重組?；駻與a的分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂過程中。4以下有關(guān)基因重組的敘述，正確的是(A)A非同源染色體之間進(jìn)行交叉互換不屬于基因重組B非姐妹染色單體間對(duì)應(yīng)片段的交換導(dǎo)致基因重組C洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞中可能發(fā)生基因重組D同卵雙生兄弟間的性狀差異是基因重組導(dǎo)致的解析

10、：基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的非姐妹染色單體之間對(duì)應(yīng)片段的交換導(dǎo)致基因重組；洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞只能進(jìn)行有絲分裂，不能發(fā)生基因重組；同卵雙生兄弟間的基因型應(yīng)該相同，所以他們之間性狀的差異不是基因重組導(dǎo)致的，可能是突變或環(huán)境因素導(dǎo)致的。5如圖為馬的生活史，有關(guān)此圖的敘述中正確的是(B)有絲分裂發(fā)生在、基因重組發(fā)生在之間基因突變可發(fā)生在、為新個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)A BC D解析：有絲分裂發(fā)生在、中，前者是有絲分裂產(chǎn)生精原細(xì)胞，后者是受精卵經(jīng)有絲分裂發(fā)育形成個(gè)體的過程；基因重組發(fā)生在的減數(shù)分裂過程中；基因突變均可發(fā)生在有絲分裂中和減數(shù)分裂中，即、；為受精卵，是新個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)。6關(guān)于等位基因

11、B和b發(fā)生突變的敘述，錯(cuò)誤的是(B)A等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因BX射線的照射不會(huì)影響基因B和基因b的突變率C基因B中的堿基對(duì)GC被堿基對(duì)AT替換可導(dǎo)致基因突變D在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變解析：基因突變具有不定向性，等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因，A正確；X射線的照射會(huì)影響基因B和基因b的突變率，B錯(cuò)誤；基因B中的堿基對(duì)GC被堿基對(duì)AT替換可導(dǎo)致基因突變，C正確；在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變，D正確。7 已知AUG、GUG為起始密碼，UAA、UGA、UAG為終止密碼。某原核生物的一個(gè)信使RNA堿基排列順序如下：A

12、UUCGAUGAC(40個(gè)堿基)CUCUAGAUCU，此信使RNA控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸的個(gè)數(shù)為(C)A20個(gè)B15個(gè)C16個(gè) D18個(gè)解析：從起始密碼AUG到終止密碼UAG中間共有45個(gè)堿基，起始密碼決定一個(gè)氨基酸，共16個(gè)，故選C。二、非選擇題8下面左圖表示人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，右圖是一個(gè)家族中該病的遺傳系譜圖(Hba代表致病基因，HbA代表正常的等位基因)，請據(jù)圖回答(已知谷氨酸的密碼子是GAA、GAG)(1)圖中過程發(fā)生的時(shí)間主要是_，過程表示_。(2)鏈堿基組成為_，鏈堿基組成為_。(3)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的致病基因位于_染色體上，屬于_性遺傳病。(4)8基因型是_，6和7再生

13、一個(gè)患病男孩的概率為_，要保證9婚配后子代不患此病，從理論上說其配偶的基因型必須為_。(5)若圖中正?；蚱沃蠧TT突變?yōu)镃TC，由此控制的生物性狀是否可能發(fā)生改變？_。為什么？_。解析：(1)圖中過程表示的是復(fù)制，發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期，圖中過程表示轉(zhuǎn)錄。(2)鏈中與GTA發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的堿基是CAT，轉(zhuǎn)錄后形成的堿基序列為GUA。(3)由圖中3和4正常，9患病推知，鐮刀型細(xì)胞貧血癥的遺傳方式是常染色體隱性遺傳病。(4)通過圖中判斷出3、4的基因型均為HbAHba，所以他們的后代8的基因型為HbAHbA或HbAHba，由于6和7的基因型均為HbAHba，所以生出HbaHba的概率為1/4，

14、生出男孩的概率為1/2，所以生出患病男孩的概率為1/8。后代呈現(xiàn)顯性性狀的同時(shí)又不發(fā)生性狀分離的條件是其中一個(gè)親代為顯性純合子。(5)由于兩種堿基序列經(jīng)轉(zhuǎn)錄后形成的密碼子對(duì)應(yīng)同一種氨基酸，所以生物性狀不可能改變。答案：(1)細(xì)胞分裂間期轉(zhuǎn)錄(2)CATGUA(3)常隱(4)HbAHbA或HbAHba1/8HbAHbA(5)不可能改變后的密碼子對(duì)應(yīng)的還是谷氨酸9如圖所示是人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的成因，請據(jù)圖回答下列問題：(1)是_過程，是_過程，是在_中完成的。(2)是_，主要發(fā)生在_過程中，這是導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因。(3)的堿基排列順序是_，這是決定纈氨酸的一個(gè)_。(4)鐮刀型細(xì)胞貧血

15、癥十分少見，說明基因突變的特點(diǎn)是_和_。答案：(1)轉(zhuǎn)錄翻譯核糖體(2)基因突變DNA復(fù)制(3)GUA密碼子(4)突變頻率很低(低頻性)往往有害(多害少利性)10以HbS代表鐮刀型細(xì)胞貧血癥的致病基因，HbA代表正常的等位基因，有表現(xiàn)正常的夫婦兩人，共生了七個(gè)孩子，其中兩個(gè)夭折于鐮刀型細(xì)胞貧血癥。在分析該夫婦的血樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧分壓降低時(shí)，紅細(xì)胞有收縮呈鐮刀狀的現(xiàn)象，而正常的純合子(HbAHbA)的紅細(xì)胞在同樣氧分壓時(shí)則不變形。請分析回答：(1)該夫婦兩人的基因型分別是_和_。(2)存活的五個(gè)孩子可能與雙親基因型相同的幾率是_。(3)人類產(chǎn)生鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是_；他們的部分孩子具有鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是_的結(jié)果。解析：根據(jù)題意，我們知道，該夫婦二人表現(xiàn)型正常，卻生出了患鐮刀型細(xì)胞貧血癥的孩子，則這二人為雜合子，即都攜帶致病基因，所以他們二人的基因型均為HbAHbS。存活的五個(gè)孩子表現(xiàn)型正常，那么他們是雜合子的可能性均是2/3，所以他們與雙親情況相同的幾率是2/3。我們知道，人類中鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是DNA分子中的一個(gè)堿基發(fā)生了變化，即基因突變。若夫婦二人都攜帶致病基因，他們的孩子中有發(fā)病者是因?yàn)檫@對(duì)夫婦的基因進(jìn)行了重組的結(jié)果。答案：(1)HbAHbSHbAHbS(2)2/3(3)基因突變基因重組- 8 -