2019-2020年高三生物總復習 第24講基因突變與基因重組教案.doc

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2019-2020年高三生物總復習 第24講基因突變與基因重組教案 【考綱要求】 生物的變異 考綱要求 (1)基因重組及其意義 (2)基因突變的特征和原因 (3)染色體結構變異和數目變異 Ⅱ Ⅱ 1 【考點分析】 知識點 試卷類型 分值 題型 (1)基因重組及其意義 (2)基因突變的特征和原因 xx 江蘇 2 選擇題 xx 山東 4 選擇題 xx 上海 2 選擇題 xx 廣東 2 選擇題 xx 福建 2 選擇題 xx 北京 2 選擇題 xx 江蘇 7 非選擇題 xx 全國卷Ⅱ 10 非選擇題 【考點預測】 本考點是現實生活與實踐生產比較密切的問題，所以也是考察的重點問題，主要考察的是基因突變的類型以及基因重組的時間關系，主要是以選擇題的形式出現，另外一個重要的考點就是育種問題，主要是以大題或者是實驗設計的試題出現。 【知識梳理】 一、 基因突變 1、 概念 2、 方式 3、 原因 （1）內因 （2）外因 ①物理因素 ②化學因素 ③生物因素 4、基因突變的特點 ①普遍性 ②隨機性 ③低頻性 ④不定向性 二、 基因重組 1、 概念 2、 發(fā)生時期 3、 形式 【重點解析】 可遺傳的變異形式比較 1．基因突變的類型 根據基因結構的改變方式不同，可將基因突變分為四種類型： (1)點突變：由某位點一對堿基改變造成的。其包括兩種形式：轉換和顛換。點突變的不同效應為：①同義突變；②錯義突變；③無義突變；④終止密碼突變。 (2)移碼突變：某位點增添或減少1～2對堿基造成的。 (3)缺失突變：基因內部缺失某個DNA小段造成的。 (4)插入突變：基因內部增添一小段外源DNA造成的。 2．突變體的表型特性 突變對表型的最明顯的效應，可分為： (1)形態(tài)突變。 (2)生化突變。 (3)致死突變。 (4)條件致死突變。 3．突變發(fā)生的時期 突變可在個體發(fā)育的任何時期發(fā)生。突變發(fā)生在生殖細胞中，通過有性生殖必然引起后代遺傳變化；突變發(fā)生在體細胞中，可引起某些體細胞遺傳結構上的改變。突變發(fā)生的時期越遲，則生物表現出突變性狀的部分越少。 4．基因突變的原因 基因突變是基因在誘變因素作用下，內部分子結構改變的結果。基因突變的分子機制可以概括如下表所示： 5．基因突變的特征 (1)普遍性。 (2)隨機性。 (3)稀有性。 (4)多方向性：一個基因可突變?yōu)橐幌盗挟愘|性的等位基因----復等位基因。但每一個基因突變的方向不是漫無限制的，如毛色基因，突變一般在色素的范圍內。 (5)可逆性。 (6)多害少利性：但有害的突變在一定條件下可能轉化 6.基因突變與基因重組的比較 基因突變 基因重組 本質 基因結構改變，產生新的基因，出現新的性狀 基因重新組合，產生新的基因型，使性狀重新組合 發(fā)生時期 細胞分裂間期DNA復制時，由于堿基互補配對的差錯(堿基對增添、缺失、改變)而引起 減數第一次分裂前期，四分體的非姐妹染色體單體的交叉互換和減數第一次分裂后期非同源染色體的自由組合引起 條件 外界條件的劇變和內部因素的相互作用 通過有性生殖過程以及不同個體間的雜交 變異特征 大多數變異對生物正常發(fā)育不利 遵循三大遺傳規(guī)律 后代變異型出現頻率 類型少，出現頻率低，后代只是個別性狀發(fā)生變異 類型多，且出現頻率高 意義 生物變異的根本來源，為進化提供最初原材料。通過誘變育種，可培育出新品種 生物變異豐富的來源，生物多樣性的重要原因。通過雜交育種，可培育新的優(yōu)良品種 例1．將同一品種的小麥分別種在水肥條件不同的農田，其株高等性狀表現出很大差異，這種現象在遺傳學上稱為（ ） 　　 A．遺傳性　　　　　　　B．遺傳重組引起的變異 　　C．基因突變產生的差異　D．不遺傳的變異 　　解析：生物的變異分為不遺傳的變異和遺傳的變異，前者是由于環(huán)境條件的改變引起生物性狀的變異，后者是由于遺傳物質改變引起的生物性狀的變異。 同一品種的小麥含有相同的遺傳物質，若在相同的環(huán)境條件下，其表現出來的性狀是一樣的。同一品種的小麥在水肥不同的農田，其性狀差異是由于環(huán)境條件不同引起的，而非遺傳物質改變引起的。若由基因突變引起的，則只限于極少數個體出現性狀差異。因為品種是純合子，也不存在由基因重組和染色體變異導致性狀變異的問題。所以是一種不遺傳的變異。 答案：D 例2．基因突變大多數都有害的原因是（ ） 　　A．基因突變形成的大多是隱性基因 　　B．基因突變破壞了生物與環(huán)境之間形成的均衡體系 　　C．基因突變形成的表現效應往往比基因重組更為明顯 　　D．基因突變對物種的生存和發(fā)展有顯著的負作用 　　解析：如果對基因突變的有害性理解不深刻，易選C和D，因基因突變后，性狀改變確定非常顯著，而且往往對個體生存確實不利；但表現效應明顯不一定導致有害，雖然基因突變大多有害，可是對生物的進化具有重要的意義。故C、D不合題意。A項中的隱性基因不一定就有害，何況基因突變是不定向的。只有B項敘述才是真正導致有害性的原因。 　答案：B 例3．用一定劑量的秋水仙素處理某種霉菌，誘發(fā)了基因突變，秋水仙素最有可能在下列哪項過程中起作用？（ ） 　　A．有絲分裂間期 B．有絲分裂全過程 　　C．受精作用過程 D．減數分裂第一次分裂間期 　　解析：基因突變最易發(fā)生于DNA分子復制過程中，即細胞有絲分裂間期（導致體細胞發(fā)生突變）或減數分裂第一次分裂間期（導致生殖細胞發(fā)生突變）。當然，對有性生殖的動、植物，只有生殖細胞中的基因突變才能影響到子代性狀的變化。霉菌的繁殖方式是無性生殖（孢子生殖），它不進行減數分裂。 　　該題是關于基因突變發(fā)生時期的應用題，屬于化學誘變的范圍。考查學生對知識的遷移能力。 答案：A 例4．根據圖示分析人類鐮刀型細胞貧血癥的病因，并回答： （1）請給予圖中①②③以特定的含義： ①__________；②__________；③__________。 （2）患鐮刀型細胞貧血癥的根本原因是， 控制__________合成的___________________，從而改變了遺傳信息。 （3）鐮刀型細胞貧血癥是常染色體上隱性遺傳病， 該隱性致病基因在圖中對應的堿基組成為__________； 正?；蛟趫D中對應的組成為______。 （4）根據鐮刀型細胞貧血癥的發(fā)病率和表現特征， 說明基因突變具有__________和__________的特點。 　　解析：鐮刀型細胞貧血癥的病因是由于病人的血紅蛋白分子的一條多肽鏈上，有一個氨基酸的種類發(fā)生了改變，即由正常的谷氨酸變成了異常的纈氨酸，根本原因是合成血紅蛋白分子的遺傳物質DNA的堿基序列發(fā)生了改變，就是發(fā)生了基因突變，由 突變成 。 　　答案：（1）①基因突變 ②CAT ③GUA （2）血紅蛋白 DNA堿基序列發(fā)生了改變 （3） （4）突變率低 有害性 【實戰(zhàn)訓練】 （09廣東卷）（09上海卷）1.右圖中①和②表示發(fā)生在常染色體上的變異。①和②所表示的變異類型分別屬于 A. 重組和易位 B. 易位和易位 C. 易位和重組 D. 重組和重組 答案：A 解析：由染色體圖像可判斷①中兩條為同源染色體②中兩條為非同源染色體，①是同源染色體的非姐妹染色單體間交換部分染色體片段屬于重組，②是在非同源染色體之間交換部分染色體屬于易位。 （09福建卷）2.細胞的有絲分裂和減數分裂都可能產生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數分裂過程的變異是 A.染色體不分離或不能移向兩極，導致染色體數目變異 B.非同源染色體自由組合，導致基因重組 C.染色體復制時受誘變因素影響，導致基因突變 D.非同源染色體某片段移接，導致染色體結構變異 答案：B 解析：有絲分裂和減數分裂都可以發(fā)生染色體不分離或不能移向兩極，從而導致染色體數目變異；非同源染色體自由組合，導致基因重組只能發(fā)生在減數分裂過程中；有絲分裂和減數分裂的間期都發(fā)生染色體復制，受誘變因素影響，可導致基因突變；非同源染色體某片段移接，導致染色體結構變異可發(fā)生在有絲分裂和減數分裂過程中。因此選B。 （09北京卷）3. 真核生物進行有性生殖時，通過減數分裂和隨機受精使后代 A. 增加發(fā)生基因突變的概率 B. 繼承雙親全部的遺傳性狀 C. 從雙親各獲得一半的DNA D. 產生不同于雙親的基因組合 答案：D 解析：本題考查了遺傳變異的相關知識。進行有性生殖的生物，其變異的主要來源是基因重組，即在減數分裂過程中，由于四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換或減數第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合而發(fā)生基因重組，使后代產生不同于雙親的基因組合。 （09全國卷Ⅱ）4. （10分） 利用微生物分解玉米淀粉生產糖漿，具有廣闊的應用前景。但現在野生菌株對淀粉的轉 化效率低，某同學嘗試對其進行改造，以活得高效菌株。 （1）實驗步驟： ①配置 （固體、半固體、液體）培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的碳源應為 。 ②將 接入已滅菌的培養(yǎng)基平板上。 ③立即用適當劑量的紫外線照射，其目的是 。 ④菌落形成后，加入碘液，觀察菌落周圍培養(yǎng)基的顏色變化和變化范圍的大小。周圍出現 現象的菌落即為初選菌落。經分離、純化后即可達到實驗目的。 （2）若已得到二株變異菌株Ⅰ和Ⅱ，其淀粉轉化率較高。經測定菌株Ⅰ淀粉酶人催化活性高，菌體Ⅱ的淀粉酶蛋白含量高。經進一步研究發(fā)現，突變發(fā)生在淀粉酶基因的編碼區(qū)或非編碼區(qū)，可推測出菌株Ⅰ的突變發(fā)生在 區(qū)，菌株Ⅱ的突變發(fā)生在 區(qū)。 答案： （1）①固體 玉米淀粉 ②野生菌株 ③對野生菌株進行誘變 ④淺色范圍大 （2）編碼 非編碼 解析： （1）利用微生物分解玉米淀粉生產糖漿，首先一步應是配制固體培養(yǎng)基，其碳源是玉米淀粉；其次要將野生菌株接種到培養(yǎng)基上；用紫外線照射的目的是對野生菌株進行誘變處理；加碘液是為了檢驗淀粉有沒有被分解，如果顏色變淺，說明淀粉被分解了，這種菌落即為初選菌落。 （2）依題意，菌株Ⅰ淀粉酶的催化活性高，說明該突變發(fā)生在編碼區(qū)，菌株Ⅱ淀粉酶的蛋白含量高，說明該突變發(fā)生在非編碼區(qū)。 （09江蘇卷）5．（7分）甲磺酸乙酯（EMS）能使鳥嘌呤（G）的N位置上帶有乙基而成為7-乙基鳥嘌呤，這種鳥嘌呤不與胞嘧啶（C）配對而與胸腺嘧啶（T）配對，從而使DNA序列中G—C對轉換成A—T對。育種專家為獲得更多的變異水稻親本類型，常先將水稻種子用EMS溶液浸泡，再在大田種植，通?？色@得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株。請回答下列問題。 （1）經過處理后發(fā)現一株某種性狀變異的水稻，其自交后代中出現兩種表現型，說明這種變異為 突變。 （2）用EMS浸泡種子是為了提高 ，某一性狀出現多種變異類型，說明變異具有 。 （3）EMS誘導水稻細胞的DNA發(fā)生變化，而染色體的 不變。 （4）經EMS誘變處理后表現型優(yōu)良的水稻植株也可能攜帶有害基因，為了確定是否攜帶有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有 、 。 （5）誘變選育出的變異水稻植株還可通過PCR方法進行檢測，通常該植株根、莖和葉都可作為檢測材料，這是因為 。 答案： （1）顯性 （2）基因突變頻率 不定向性 （3）結構和數目 （4）自交 花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導加倍形成二倍體 （5）該水稻植株體細胞基因型相同 解析：本題考查基因突變相關知識。（1）自交后代出現性狀分離的親本性狀為顯性；（2）水稻種子用EMS溶液浸泡后，再在大田種植，通常可獲得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株，所以EMS浸泡種子的作用是提高基因突變頻率，變異類型多種說明變異具有不定向性；（3）EMS誘導水稻細胞的DNA發(fā)生變化，但是不影響而染色體的結構和數目。（4）表現優(yōu)良的植株可能含有隱性突變基因，為確定該基因是否有害要先讓其表達出來，所以可用自交的方法，也可以用單倍體育種的方法來讓隱性基因表達出來。即花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導加倍形成二倍體；（5）用EMS溶液浸泡水稻種子所以長成的突變植株的所有體細胞中都含相同的基因。 【名師點撥】 1．基因突變與蛋白質 基因突變一定會引起mRNA的變化，但是不同類型的基因突變對蛋白質合成的影響不同，對性狀的影響也就不同?；蛑袎A基對的改變會引起蛋白質如下變化：如果堿基對的改變引起mRNA的改變是使正常的密碼子變?yōu)榻K止密碼，那么就會使蛋白質的氨基酸數目變少，相反可能變多；如果堿基對的改變引起mRNA的改變是使正常的密碼子變?yōu)槠渌艽a子，那么蛋白質中可能改變一個氨基酸或沒有氨基酸改變?；蛑袎A基對的增添或缺失引起的mRNA的改變，會從增添或缺失的部位開始使密碼子改變，翻譯而成的蛋白質的氨基酸順序也有較大變化。 2．基因重組與減數分裂、基因傳遞的關系 (1)基因重組是發(fā)生在生物體有性生殖過程中，實質上就是發(fā)生在生物體形成有性生殖細胞的減數分裂過程中 ①在減數第一次分裂過程的四分體時期，同源染色體上的非姐妹染色單體之間出現交叉互換，導致其上的等位基因互換，引起配子出現了新的基因組合現象。 ②在減數第一次分裂過程中，由于同源染色體的分離和非同源染色體之間的自由組合，導致了非同源染色體上的非等位基因的自由組合，引起配子中出現新的基因組合現象。 (2)減數分裂過程中非同源染色體的自由組合，導致非同源染色體的非等位基因的重新組合是基因自由組合定律的細胞學基礎；而減數分裂過程中同源染色體上的非姐妹染色單體的互換，導致非等位基因重新組合是基因互換的細胞學基礎。