高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第1節(jié) 基因突變和基因重組課件 新人教版必修2.ppt

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第1節(jié) 基因突變和基因重組,,梳理備考導(dǎo)航,基因突變,基因重組,染色體變異,遺傳物質(zhì),堿基對(duì)的,替換,增添,缺失,基因結(jié)構(gòu),新基因,根本來源,原始材料,有性生殖,不同性狀,生物變異,非同源染色體上的非等位基因的自由組合,同源染色體上的非姐妹染色單體的交叉,互換,,整合知識(shí)體系,,自我校對(duì)：①可遺傳的變異 ②基因突變 ③DNA堿基對(duì)替換、增添和缺失 ④普遍性、隨機(jī)性、不定向性、低頻性 ⑤自由組合 ⑥交叉互換 ⑦水、肥、光、溫度等外界因素,一、基因突變 1．實(shí)例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥,,氨基酸,堿基對(duì),2．基因突變的原因、特點(diǎn)、時(shí)間和意義,替換,缺失,物理因素,化學(xué)因素,普遍性,低頻性,新基因,二、基因重組 下圖a、b為減數(shù)第一次分裂不同時(shí)期的細(xì)胞圖像，其中均發(fā)生了基因重組。,,1．發(fā)生時(shí)間(寫出相應(yīng)的細(xì)胞所處的時(shí)期) [a]：_____________；[b]：____________________。 2．類型 [a]：同源染色體上________________之間交叉互換； [b]：非同源染色體上的_____________之間的自由組合。 3．意義 (1)是形成______________的重要原因。 (2)是生物變異的來源之一，有利于_____________。,四分體時(shí)期,減數(shù)第一次分裂后期,非姐妹染色單體,非等位基因,生物多樣性,生物進(jìn)化,思考辨析 1．(2011上海卷，8A)A基因突變?yōu)閍基因，a基因還可能再突變?yōu)锳基因。( ) 2．基因突變通常發(fā)生在DNA→RNA的過程中。( ) 3．基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，不能發(fā)生基因突變。( ) 4．病毒、大腸桿菌及動(dòng)植物都可能發(fā)生基因突變。( ) 5．基因突變產(chǎn)生的新基因不一定傳遞給后代。( ),√,,,√,√,6．基因突變具有隨機(jī)性，分裂旺盛的細(xì)胞和停止分裂的細(xì)胞基因突變頻率相同。( ) 7．一對(duì)等位基因不存在基因重組，一對(duì)同源染色體存在基因重組。( ) 8．減數(shù)分裂四分體時(shí)期，姐妹染色單體的局部交換可導(dǎo)致基因重組。( ),,√,,,精研核心考點(diǎn),考點(diǎn)一 基因突變,[典例1] 在一個(gè)常規(guī)飼養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)小鼠封閉種群中，偶然發(fā)現(xiàn)幾只小鼠在出生第二周后開始脫毛，以后終生保持無毛狀態(tài)。為了解該性狀的遺傳方式，研究者設(shè)置了6組小鼠交配組合，統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間段內(nèi)繁殖結(jié)果如下。,,(1)已知Ⅰ、Ⅱ組子代中脫毛、有毛性狀均不存在性別差異，說明相關(guān)基因位于______染色體上。 (2)Ⅲ組的繁殖結(jié)果表明脫毛、有毛性狀是由________基因控制的，相關(guān)基因的遺傳符合________定律。 (3)Ⅳ組的繁殖結(jié)果說明，小鼠表現(xiàn)出脫毛性狀不是__________影響的結(jié)果。 (4)在封閉小種群中，偶然出現(xiàn)的基因突變屬于______。此種群中同時(shí)出現(xiàn)幾只脫毛小鼠的條件是__________________。,(5)測(cè)序結(jié)果表明，突變基因序列模板鏈中的1個(gè)G突變?yōu)锳，推測(cè)密碼子發(fā)生的變化是________(填選項(xiàng)前的符號(hào))。 A．由GGA變?yōu)锳GA B．由CGA變?yōu)镚GA C．由AGA變?yōu)閁GA D．由CGA變?yōu)閁GA,(6)研究發(fā)現(xiàn)，突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量明顯小于突變前基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，推測(cè)出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是蛋白質(zhì)合成______。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白質(zhì)會(huì)使甲狀腺激素受體的功能下降，據(jù)此推測(cè)脫毛小鼠細(xì)胞的________下降，這就可以解釋表中數(shù)據(jù)顯示的雌性脫毛小鼠______________的原因。,[命題思路] 借助信息材料考查基因突變的特征、基因突變對(duì)肽鏈及生物性狀的影響?？疾閷W(xué)生的理解能力，題型多為選擇題。,[解題思路] (1)子代的有毛、無毛性狀與性別無關(guān)，說明控制該相對(duì)性狀的基因位于常染色體上。 (2)分析第Ⅲ組繁殖結(jié)果可知：子代有毛與脫毛的比接近3∶1，符合孟德爾分離定律，是由一對(duì)等位基因控制。 (3)Ⅳ組中純合脫毛♀純合脫毛♂，后代全為脫毛，說明脫毛性狀不是環(huán)境因素影響的結(jié)果。 (4)在常規(guī)飼養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)小鼠封閉種群中，該基因突變應(yīng)為自然突變。只有基因的突變率足夠高，才有可能同時(shí)出現(xiàn)幾只脫毛小鼠的條件。,(5)根據(jù)轉(zhuǎn)錄過程中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，模板鏈中1個(gè)G變?yōu)锳，相對(duì)應(yīng)mRNA上密碼子由C變?yōu)閁。 (6)突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量變小，推測(cè)可能是蛋白質(zhì)的合成提前終止；甲狀腺激素的作用是促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝，促進(jìn)物質(zhì)氧化分解，因此該突變小鼠細(xì)胞供能減少，細(xì)胞代謝速率下降，產(chǎn)仔率降低。,[答案] (1)常 (2)一對(duì)等位 孟德爾分離 (3)環(huán)境因素 (4)自發(fā)/自然突變 突變基因的頻率足夠高 (5)D (6)提前終止 代謝速率 產(chǎn)仔率低,1．圖解引起基因突變的因素及其作用機(jī)理,,2．基因突變未引起生物性狀改變的原因 (1)不直接編碼氨基酸的基因片段發(fā)生突變。 (2)堿基替換前后所對(duì)應(yīng)的氨基酸未發(fā)生改變。 (3)由顯性純合子中的顯性基因突變成雜合子中的隱性基因。,3．基因突變與基因表達(dá)的聯(lián)系,4.基因突變類型 (1)顯性突變：如a→A，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應(yīng)性狀。 (2)隱性突變：如A→a，突變性狀一旦在生物個(gè)體中表現(xiàn)出來，該性狀即可穩(wěn)定遺傳。,由基因突變可聯(lián)系的知識(shí) (1)聯(lián)系細(xì)胞分裂：在細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制時(shí)，DNA分子雙鏈打開，脫氧核苷酸鏈極其不穩(wěn)定，容易發(fā)生堿基對(duì)的變化。 (2)聯(lián)系細(xì)胞癌變：癌細(xì)胞就是原癌基因和抑癌基因發(fā)生基因突變所致。 (3)聯(lián)系生物育種：誘變育種就是利用基因突變的原理進(jìn)行的。 (4)聯(lián)系生物進(jìn)化：基因突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供原始材料。,,1．(高考題組合)判斷正誤。 (1)(2011安徽卷，4D)積聚在甲狀腺細(xì)胞內(nèi)的131I可能直接誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞基因突變并遺傳給下一代。( ) (2)(2011江蘇卷，22A)DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，導(dǎo)致基因突變。( ) (3)(2010新課標(biāo)卷，6B)為了確定在白花豌豆品種栽培園中，偶然發(fā)現(xiàn)的一株紅花豌豆是否是基因突變的結(jié)果，應(yīng)檢測(cè)和比較紅花植株與白花植株中花色基因的DNA序列。( ) (4)(2010江蘇卷，6C)觀察細(xì)胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置。( ),,√,√,,2．(2015北京豐臺(tái)模擬)5溴尿嘧啶有酮式和烯醇式兩種異構(gòu)體，5溴尿嘧啶酮式是胸腺嘧啶的類似物，5溴尿嘧啶烯醇式則能與鳥嘌呤配對(duì)。A—T堿基對(duì)復(fù)制時(shí)加入了酮式5溴尿嘧啶，復(fù)制第二輪酮式5溴尿嘧啶異構(gòu)為烯醇式。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A．細(xì)胞中發(fā)生類似的堿基對(duì)種類改變，屬于基因突變 B．細(xì)胞中發(fā)生此改變，可能導(dǎo)致翻譯的多肽鏈變短 C．第三輪復(fù)制后，A—T堿基對(duì)才能突變?yōu)镚—C堿基對(duì) D．堿基對(duì)種類發(fā)生改變，此變異對(duì)生物體是有害的,解析：5溴尿嘧啶會(huì)引起細(xì)胞中堿基種類的改變，導(dǎo)致基因突變，A正確。若突變使得轉(zhuǎn)錄出的mRNA上提前出現(xiàn)了終止密碼，則會(huì)導(dǎo)致翻譯的肽鏈變短，B正確。第一輪復(fù)制時(shí)，可形成堿基對(duì)“酮式5溴尿嘧啶A”；復(fù)制第二輪酮式5溴尿嘧啶異構(gòu)為烯醇式，則會(huì)形成堿基對(duì)“5溴尿嘧啶烯醇式G”；第三輪復(fù)制時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)G—C堿基對(duì)，C正確?；蛲蛔儗?duì)生物體不一定有害，D錯(cuò)誤。 答案：D,考點(diǎn)二 基因重組,[典例2] 下圖是某種高等動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖(數(shù)字代表染色體，字母代表染色體上帶有的基因)。圖中不可能反映的是( ),,A．圖甲細(xì)胞表明該動(dòng)物發(fā)生了基因重組 B．圖乙細(xì)胞由于完成DNA復(fù)制解開雙螺旋容易發(fā)生基因突變 C．圖丙細(xì)胞中1與2的片段部分交換屬于基因重組 D．圖丙細(xì)胞表示發(fā)生自由組合,[命題思路] 結(jié)合減數(shù)分裂及生物育種考查對(duì)基因重組概念的理解及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，考查學(xué)生的綜合分析能力，選擇題和非選擇題均有出現(xiàn)。,[解題思路] 根據(jù)題干知，圖甲、圖乙、圖丙分別是同一種動(dòng)物的細(xì)胞分裂示意圖。圖甲細(xì)胞中著絲點(diǎn)已分開，而且有同源染色體，是有絲分裂；造成相同兩條染色體上基因不同是基因突變。圖乙細(xì)胞處于分裂間期；圖丙細(xì)胞中同源染色體正在分開，是減數(shù)第一次分裂。基因重組通常發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以甲不能進(jìn)行基因重組；1與2的片段部分交換，屬于同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換，屬于基因重組；圖丙細(xì)胞中同源染色體分離，非同源染色體自由組合。 [答案] A,(1)圖丙細(xì)胞中1與4發(fā)生片段交換，屬于什么變異？ (2)若圖甲與圖丙都發(fā)生基因突變，遺傳給后代的可能性哪個(gè)大？ (1)提示：染色體結(jié)構(gòu)變異。1與4屬于非同源染色體。 (2)提示：圖丙細(xì)胞遺傳給后代的可能性大。圖甲細(xì)胞產(chǎn)生的是體細(xì)胞，不遺傳給后代。,1．根據(jù)細(xì)胞分裂圖來確定變異的類型 (1)若細(xì)胞分裂圖為減數(shù)分裂過程圖(如圖所示)，造成B、b不同的原因可能是基因突變或交叉互換。,,(2)若細(xì)胞分裂圖為體細(xì)胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細(xì)胞、受精卵等)則造成B、b不同的原因只能是基因突變。 (3)若題目中有“分裂時(shí)期”提示，如減Ⅰ前期造成的則考慮交叉互換，間期造成的則考慮基因突變。,2．基因突變與基因重組的比較,(1)精卵結(jié)合并沒有發(fā)生基因重組。來自父方、母方的染色體為同源染色體，每一對(duì)同源染色體上都有控制相同性狀的基因。 (2)基因重組在人工操作下也可以實(shí)現(xiàn)，如基因工程、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化中都發(fā)生了基因重組。,,3．(2015鄭州一模)下列都屬于基因重組的選項(xiàng)是( ) ①同源染色體的非姐妹染色單體交換片段 ②染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上 ③DNA堿基對(duì)的增添、缺失 ④非同源染色體上非等位基因自由組合 ⑤大腸桿菌細(xì)胞中導(dǎo)入了外源基因 A．①③⑤ B．①②④ C．①④⑤ D．②④⑤,解析：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異，DNA堿基對(duì)的增添、缺失導(dǎo)致基因突變。 答案：C [備課札記] ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________,,演練目標(biāo)課堂,1．(2013四川卷，1)在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中，下列生命活動(dòng)不會(huì)同時(shí)發(fā)生的是( ) A．細(xì)胞的增殖與分化 B．光能的吸收與轉(zhuǎn)化 C．ATP的合成與分解 D．基因的突變與重組,解析：誘導(dǎo)離體菊花莖形成幼苗的過程為植物組織培養(yǎng)，該過程為無性繁殖不會(huì)發(fā)生基因重組，A、B、C所述生命活動(dòng)均會(huì)發(fā)生。 答案：D,2．已知小麥無芒(A)與有芒(a)為一對(duì)相對(duì)性狀，用適宜的誘變方式處理花藥可導(dǎo)致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛，有人設(shè)計(jì)了以下4個(gè)雜交組合，雜交前對(duì)每個(gè)組合中父本的花藥進(jìn)行誘變處理，然后與未經(jīng)處理的母本進(jìn)行雜交。若要通過對(duì)雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變，則最佳的雜交組合是( ) A．♂無芒♀有芒(♂AA♀aa) B．♂無芒♀有芒(♂Aa♀aa) C．無芒♀無芒(♂Aa♀Aa) D．♂無芒♀無芒(♂AA♀Aa),解析：由于顯性基因?qū)﹄[性基因有顯性作用，如果基因A發(fā)生突變而變?yōu)榛騛，這時(shí)無芒的純合子父本AA產(chǎn)生含a的雄配子，當(dāng)遇到含a的雌配子時(shí)，形成受精卵a(bǔ)a，將來發(fā)育成的植株表現(xiàn)出隱性性狀。所以，最佳的雜交組合為：父本為顯性純合子，母本為隱性純合子。 答案：A,3．(2014浙江卷，6)除草劑敏感型的大豆經(jīng)輻射獲得抗性突變體，且敏感基因與抗性基因是1對(duì)等位基因。下列敘述正確的是( ) A．突變體若為1條染色體的片段缺失所致，則該抗性基因一定為隱性基因 B．突變體若為1對(duì)同源染色體相同位置的片段缺失所致，則再經(jīng)誘變可恢復(fù)為敏感型 C．突變體若為基因突變所致，則再經(jīng)誘變不可能恢復(fù)為敏感型 D．抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對(duì)替換所致，則該抗性基因一定不能編碼肽鏈,命題立意：知識(shí)：本題考查變異的種類和實(shí)質(zhì)。能力：考查考生對(duì)各種變異本質(zhì)的理解能力。試題難度：較大。,解析：A項(xiàng)，突變體若為1條染色體的片段缺失所致，缺失后表現(xiàn)為抗性突變體，則可推測(cè)出除草劑敏感型的大豆是雜合子，缺失片段中含有顯性基因，缺失后即表現(xiàn)了隱性基因控制的性狀。B項(xiàng)，突變體若為1對(duì)同源染色體相同位置的片段缺失所致，則會(huì)導(dǎo)致控制該性狀的一對(duì)基因都丟失，經(jīng)誘變后不可能使基因從無到有。,C項(xiàng)，突變體若為基因突變所致，由于基因突變具有不定向性，所以經(jīng)誘變?nèi)钥赡芑謴?fù)為敏感型。D項(xiàng)，抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對(duì)替換所致，若該堿基對(duì)不在基因的前端(對(duì)應(yīng)起始密碼)就能編碼肽鏈，肽鏈的長(zhǎng)短變化需要根據(jù)突變后對(duì)應(yīng)的密碼子是否為終止密碼子來判斷。 答案：A,4．(2015潛江模擬)正常人甲無致病基因，乙、丙、丁三人均表現(xiàn)正常。這四個(gè)人的7號(hào)和12號(hào)染色體上的相關(guān)基因?qū)?yīng)的堿基排列順序如表所示。以下有關(guān)分析不正確的是( ),A.乙、丙、丁三人表現(xiàn)正常的原因一定是致病基因?yàn)殡[性突變所致 B．若表中堿基所在的鏈為非模板鏈，則基因突變前后控制合成的蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量不變 C．若乙、丙、丁體內(nèi)變化的基因均為致病基因，且乙為女性，丙、丁為男性，則乙不宜與丁婚配 D．7號(hào)、12號(hào)染色體上基因堿基排列順序變化的根本原因是基因突變,解題指南：解答本題時(shí)，需要注意以下兩點(diǎn)： (1)一種氨基酸可以對(duì)應(yīng)多種密碼子，發(fā)生基因突變后密碼子對(duì)應(yīng)的氨基酸不一定改變。 (2)堿基數(shù)量不變，若不考慮終止密碼，氨基酸數(shù)量不變。,解析：該變異是基因中堿基序列發(fā)生改變而引起的基因突變。乙、丙、丁三人表現(xiàn)正常的原因可能是發(fā)生了隱性突變，也可能是基因突變未改變其控制的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)；若變化的基因?yàn)橹虏』?，則乙、丁具有相同的致病基因，后代易出現(xiàn)隱性基因純合現(xiàn)象。 答案：A,5．(2015威海一模)某地區(qū)生長(zhǎng)的野生植物類群中出現(xiàn)了許多變異植株。請(qǐng)分析回答有關(guān)問題： (1)植株的可遺傳變異類型中，只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中的是________。 (2)部分變異植株與正常植株相比，莖稈粗壯，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量明顯增加。原因是環(huán)境因素影響了這些植株有絲分裂中________的形成，導(dǎo)致________成倍地增加。,(3)某種植物有甲、乙兩株突變植株，對(duì)它們同一基因形成的信使RNA進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)甲的第二個(gè)密碼子中第二個(gè)堿基C變?yōu)閁，乙的第二個(gè)密碼子中第二個(gè)堿基前多了一個(gè)U，則與正常植株相比________的性狀變化大。 (4)某植株產(chǎn)生了一種新的抗病基因，要將該基因提取出來，應(yīng)用________酶處理它的DNA分子，這種酶的作用部位是________。 (5)將上述抗病基因轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物體內(nèi)的核心步驟是__________，抗病基因?qū)胧荏w細(xì)胞最常用的方法是________。,解析：(1)植物在通過減數(shù)分裂形成配子的過程中，會(huì)發(fā)生基因重組。(2)環(huán)境因素(如低溫)可影響有絲分裂過程中紡錘體的形成，形成多倍體。(3)基因中堿基的替換屬于點(diǎn)突變，只影響一個(gè)密碼子的表達(dá)；而乙的突變屬于移碼突變，從突變點(diǎn)開始，整個(gè)基因中的脫氧核苷酸的序列都發(fā)生了變化，因此乙的性狀變化較大。(4)限制性核酸內(nèi)切酶可能用來切取目的基因，切割的部位是磷酸二酯鍵。(5)基因工程包括四個(gè)步驟，其中最核心的步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，抗病基因?qū)胫参锛?xì)胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。,答案：(1)基因重組 (2)紡錘體 染色體組(染色體數(shù)目) (3)乙 (4)限制性核酸內(nèi)切(或限制) 磷酸二酯鍵 (5)基因表達(dá)載體的構(gòu)建 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,