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1、第第22講講基因突變和基因重組基因突變和基因重組第七單元第七單元生物變異、育種和進化生物變異、育種和進化考綱點擊考綱點擊 1.基因重組及其意義基因重組及其意義()2.基因突變的特征和原基因突變的特征和原因因()第七單元第七單元生物變異、育種和進化生物變異、育種和進化一、基因突變一、基因突變1概念：概念：由于由于DNA分子中發(fā)生堿基對的分子中發(fā)生堿基對的_，而引起的，而引起的_的改變。的改變。替換、增添和缺失替換、增添和缺失基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)2實例：實例：鐮刀型細胞貧血癥鐮刀型細胞貧血癥谷氨酸谷氨酸纈氨酸纈氨酸GAACUAGAACAT(1)直接原因：組成血紅蛋白分子的一個直接原因：組成血紅蛋白分子

2、的一個_被被替換。替換。(2)根本原因：控制血紅蛋白合成的基因中一個根本原因：控制血紅蛋白合成的基因中一個_改變。改變。3時間：時間：主要發(fā)生在主要發(fā)生在_或或_。4誘發(fā)因素誘發(fā)因素連一連連一連氨基酸氨基酸堿基對堿基對有絲分裂間期有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂前的間期減數(shù)第一次分裂前的間期5突變特點突變特點(1)_：一切生物都可以發(fā)生。：一切生物都可以發(fā)生。(2)_：生物個體發(fā)育的任何時期和部位。：生物個體發(fā)育的任何時期和部位。(3)_：自然狀態(tài)下，突變頻率很低。：自然狀態(tài)下，突變頻率很低。6意義意義(1)_產(chǎn)生的途徑。產(chǎn)生的途徑。(2)生物變異的生物變異的_。(3)生物進化的生物進化的_材料。材

3、料。普遍性普遍性隨機性隨機性低頻性低頻性新基因新基因根本來源根本來源原始原始屬于堿基對的替換；不能。屬于堿基對的替換；不能。二、基因重組二、基因重組1實質(zhì)：實質(zhì)：控制不同性狀的基因控制不同性狀的基因_。2類型及發(fā)生時間類型及發(fā)生時間如圖如圖a、b為減數(shù)第一次分裂不同時期的細胞圖像，兩者都發(fā)為減數(shù)第一次分裂不同時期的細胞圖像，兩者都發(fā)生了基因重組。生了基因重組。重新組合重新組合(1)發(fā)生時間：發(fā)生時間：寫出相應細胞所處的時期：寫出相應細胞所處的時期：a_；b_。(2)類型：類型：圖甲圖甲：同源染色體上：同源染色體上_之間交叉互換；之間交叉互換；圖乙圖乙：非同源染色體上的：非同源染色體上的_之間自

4、由組合。之間自由組合。解惑解惑(1)受精過程中不存在基因重組。受精過程中不存在基因重組。(2)一對等位基因一對等位基因A、a之間不會發(fā)生基因重組。之間不會發(fā)生基因重組。3結(jié)果：結(jié)果：產(chǎn)生產(chǎn)生_，導致導致_出現(xiàn)。出現(xiàn)。4意義：意義：形成生物多樣性的重要原因之一。形成生物多樣性的重要原因之一。四分體時期四分體時期減數(shù)第一次分裂后期減數(shù)第一次分裂后期非姐妹染色單體非姐妹染色單體非等位基因非等位基因新的基因型新的基因型重組性狀重組性狀B2(必修必修 2 P84 拓展題拓展題 T2 改編改編)具有一個鐮刀型細胞貧血癥具有一個鐮刀型細胞貧血癥突變基因的個體突變基因的個體(即雜合子即雜合子)并不表現(xiàn)鐮刀型細

5、胞貧血癥的癥并不表現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥的癥狀狀，因為該個體能同時合成正常和異常血紅蛋白因為該個體能同時合成正常和異常血紅蛋白，對瘧疾有對瘧疾有較強的抵抗力。較強的抵抗力。鐮刀型細胞貧血癥主要流行于非洲瘧疾猖獗鐮刀型細胞貧血癥主要流行于非洲瘧疾猖獗的地區(qū)。對此現(xiàn)象的解釋，正確的是的地區(qū)。對此現(xiàn)象的解釋，正確的是( ) A基因突變是有利的基因突變是有利的 B基因突變是有害的基因突變是有害的 C基因突變的有害性是相對的基因突變的有害性是相對的 D不具有鐮刀型細胞貧血癥突變基因的個體對瘧疾的抵抗不具有鐮刀型細胞貧血癥突變基因的個體對瘧疾的抵抗力更強力更強 C考點一考點一基因突變基因突變1基因突變的機理及

6、特點基因突變的機理及特點 堿基對堿基對影響范圍影響范圍對氨基酸序列的影響對氨基酸序列的影響替換替換增添增添缺失缺失小小只改變只改變1個氨基酸或不改變氨基酸序列個氨基酸或不改變氨基酸序列大大不影響插入位置前的序列而影響插入不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列位置后的序列大大不影響缺失位置前的序列而影響缺失不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列位置后的序列BA處插入堿基對處插入堿基對 GC B處堿基對處堿基對 AT 替換為替換為 GC C處缺失堿基對處缺失堿基對 AT D處堿基對處堿基對 GC 替換為替換為 AT 解析解析首先由賴氨酸的密碼子分析轉(zhuǎn)錄模板基因堿基為首先由賴氨酸的密碼子

7、分析轉(zhuǎn)錄模板基因堿基為TTC,確確定賴氨酸的密碼子為定賴氨酸的密碼子為AAG，處插入、缺失堿基對會使其，處插入、缺失堿基對會使其后編碼的氨基酸序列發(fā)生改變，處堿基對替換后密碼子為后編碼的氨基酸序列發(fā)生改變，處堿基對替換后密碼子為AAA還是賴氨酸，處堿基對替換后密碼子為還是賴氨酸，處堿基對替換后密碼子為GAG，對應，對應谷氨酸。谷氨酸。 1.以下細胞易發(fā)生基因突變的有哪些？以下細胞易發(fā)生基因突變的有哪些？ 肌肉細胞肌肉細胞 葉肉細胞葉肉細胞 分生區(qū)細胞分生區(qū)細胞 干細胞干細胞 癌細胞癌細胞 神經(jīng)細胞神經(jīng)細胞 _ 。2下圖為大腸桿菌某基因堿基序列的變化下圖為大腸桿菌某基因堿基序列的變化，對其所控制

8、合對其所控制合成的多肽的氨基酸序列影響最大的是成的多肽的氨基酸序列影響最大的是(不考慮終止密碼子不考慮終止密碼子)哪哪一種？一種？ _ 。 1判斷變異是否屬于基因突變的方法判斷變異是否屬于基因突變的方法 (1)基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化是基因突變。是基因突變。 (2)基因數(shù)目發(fā)生變化基因數(shù)目發(fā)生變化不是基因突變。不是基因突變。 (3)基因位置發(fā)生改變基因位置發(fā)生改變不是基因突變。不是基因突變。 (4)光學顯微鏡可觀察到光學顯微鏡可觀察到不是基因突變。不是基因突變。 (5)產(chǎn)生新基因產(chǎn)生新基因是基因突變。是基因突變。 1(2016山東威海市期中山東威海市期中)下圖表示基因突變的一種

9、情況下圖表示基因突變的一種情況，其中其中 a、b 是核酸鏈是核酸鏈，c 是肽鏈。下列說法正確的是是肽鏈。下列說法正確的是( ) C基因突變的原因、特點基因突變的原因、特點解析解析: CGC、CGG都決定精氨酸。都決定精氨酸。解析解析:基因突變指基因突變指DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變?；蛲蛔兪请S機的，可以發(fā)生在而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變?；蛲蛔兪请S機的，可以發(fā)生在個體發(fā)育的任何時期。原核生物沒有同源染色體，所以沒有個體發(fā)育的任何時期。原核生物沒有同源染色體，所以沒有等位基因。等位基因的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果。等位基因。等位基因的產(chǎn)

10、生是基因突變的結(jié)果。DNA中非基中非基因片段的堿基對替換不會引起基因突變。因片段的堿基對替換不會引起基因突變。C誤區(qū)誤區(qū)1認為基因突變認為基因突變DNA中堿基對的增添、缺失和替換中堿基對的增添、缺失和替換點撥點撥(1)基因是有遺傳效應的基因是有遺傳效應的DNA片段片段，不具有遺傳效應不具有遺傳效應的的DNA片段也可發(fā)生堿基對的改變。片段也可發(fā)生堿基對的改變。(2)有些病毒的遺傳物質(zhì)是有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，RNA中堿基的增添、缺失和中堿基的增添、缺失和替換引起病毒性狀變異替換引起病毒性狀變異，廣義上也稱為基因突變。廣義上也稱為基因突變。誤區(qū)誤區(qū)2將基因突變的結(jié)果將基因突變的結(jié)果“產(chǎn)生新基因

11、產(chǎn)生新基因”與與“產(chǎn)生等位基因產(chǎn)生等位基因”混淆混淆點撥點撥病毒和原核細胞的基因一般是單個存在的病毒和原核細胞的基因一般是單個存在的，不存在不存在等位基因。因此等位基因。因此，真核生物基因突變可產(chǎn)生它的等位基因真核生物基因突變可產(chǎn)生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突變產(chǎn)生的是一個新基因。而原核生物和病毒基因突變產(chǎn)生的是一個新基因。A基因突變的判斷及實驗設計基因突變的判斷及實驗設計4某野生矮莖豌豆種群中發(fā)現(xiàn)了幾株高莖豌豆某野生矮莖豌豆種群中發(fā)現(xiàn)了幾株高莖豌豆，經(jīng)基因檢經(jīng)基因檢測測，該突變性狀為基因突變所致該突變性狀為基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突有兩種可能：一是顯性突變變，二是隱性突變。

12、請設計最簡便的實驗方案判定基因突變二是隱性突變。請設計最簡便的實驗方案判定基因突變的類型。的類型。 解析解析:答案：答案：讓突變體自交，若自交后代出現(xiàn)性狀分離，該突變?yōu)轱@性讓突變體自交，若自交后代出現(xiàn)性狀分離，該突變?yōu)轱@性突變；若自交后代未出現(xiàn)性狀分離，該突變?yōu)殡[性突變。突變；若自交后代未出現(xiàn)性狀分離，該突變?yōu)殡[性突變。 顯性突變和隱性突變的判定顯性突變和隱性突變的判定 (1)類型類型 顯性突變：顯性突變：aaAa（當代表現(xiàn)）（當代表現(xiàn)）隱性突變：隱性突變：AAAa（當代不表現(xiàn)（當代不表現(xiàn)，一旦表現(xiàn)即為一旦表現(xiàn)即為 純合子）純合子） (2)判定方法判定方法 選取突變體與其他已知未突變體雜交選取

13、突變體與其他已知未突變體雜交，據(jù)子代性狀表現(xiàn)判據(jù)子代性狀表現(xiàn)判斷。斷。 讓突變體自交讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離而判斷。觀察子代有無性狀分離而判斷。 考點二考點二基因重組基因重組基因重組的類型與發(fā)生機制基因重組的類型與發(fā)生機制 重組類型重組類型非同源染色體上非非同源染色體上非等位基因間的重組等位基因間的重組同源染色體同源染色體上非等位基上非等位基因間的重組因間的重組基因重組基因重組(轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn)基因技術(shù)因技術(shù))發(fā)生時間發(fā)生時間減減后期后期減減四分四分體時期體時期目的基因?qū)肽康幕驅(qū)爰毎蠹毎笾亟M類型重組類型非同源染色體上非非同源染色體上非等位基因間的重組等位基因間的重組同源染色體上非同源

14、染色體上非等位基因間的重等位基因間的重組組基因重組基因重組(轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn)基因技術(shù)因技術(shù))發(fā)生機制發(fā)生機制同源染色體分開同源染色體分開,等位基因分離，非等位基因分離，非同源染色體自由組同源染色體自由組合合,導致非同源染導致非同源染色體上非等位基因色體上非等位基因間的重新組合間的重新組合同源染色體非同源染色體非姐妹染色單體姐妹染色單體之間交叉互換之間交叉互換,導致染色單體導致染色單體上的基因重新上的基因重新組合組合目的基因經(jīng)運目的基因經(jīng)運載體導入受體載體導入受體細胞，導致目細胞，導致目的基因與受體的基因與受體細胞中的基因細胞中的基因發(fā)生重組發(fā)生重組圖像圖像示意示意特點特點只產(chǎn)生新基因型，并未產(chǎn)生新的基因

15、只產(chǎn)生新基因型，并未產(chǎn)生新的基因無新蛋白質(zhì)無新蛋白質(zhì)無新性狀無新性狀(新性狀不同于新性狀組合新性狀不同于新性狀組合)；發(fā)生于真核生物有性生殖的核基因遺傳中發(fā)生于真核生物有性生殖的核基因遺傳中(DNA重組重組技術(shù)除外技術(shù)除外)；兩個親本雜合性越高兩個親本雜合性越高遺傳物質(zhì)相差越大遺傳物質(zhì)相差越大基因重基因重組類型越多組類型越多后代變異越多后代變異越多如圖是某種高等動物的幾個細胞分裂示意圖如圖是某種高等動物的幾個細胞分裂示意圖(數(shù)字代表數(shù)字代表染色體染色體， 字母代表染色體上帶有的基因字母代表染色體上帶有的基因)。 圖中不可能反映的。 圖中不可能反映的是是( ) A解析解析根據(jù)題干知，圖甲、圖乙、

16、圖丙分別是同一種動物的根據(jù)題干知，圖甲、圖乙、圖丙分別是同一種動物的細胞分裂示意圖。圖甲細胞中著絲點已分開，而且有同源染細胞分裂示意圖。圖甲細胞中著絲點已分開，而且有同源染色體，是有絲分裂，造成兩條相同染色體上基因不同的原因色體，是有絲分裂，造成兩條相同染色體上基因不同的原因是基因突變?；蛑亟M通常發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以圖是基因突變。基因重組通常發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以圖甲不能進行基因重組；圖乙細胞處于分裂間期。甲不能進行基因重組；圖乙細胞處于分裂間期。A圖甲細胞表明該動物發(fā)生了基因重組圖甲細胞表明該動物發(fā)生了基因重組 B 圖乙細胞由于完成圖乙細胞由于完成 DNA 復制解開雙螺旋容易發(fā)生

17、基因突復制解開雙螺旋容易發(fā)生基因突變變 C圖丙細胞中圖丙細胞中 1 與與 2 的片段部分交換屬于基因重組的片段部分交換屬于基因重組 D圖丙細胞表示發(fā)生圖丙細胞表示發(fā)生了自由組合了自由組合 圖丙細胞中同源染色體正在分開，是減數(shù)第一次分裂。圖丙細胞中同源染色體正在分開，是減數(shù)第一次分裂。1與與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；圖丙細胞中同源染色體分離，非交叉互換，屬于基因重組；圖丙細胞中同源染色體分離，非同源染色體發(fā)生了自由組合。同源染色體發(fā)生了自由組合。 1根據(jù)細胞分裂圖來確定變異類型的方法根據(jù)細胞分

18、裂圖來確定變異類型的方法 對圖甲、乙分析對圖甲、乙分析 圖甲圖甲圖乙圖乙分裂類型分裂類型有絲分裂有絲分裂減數(shù)分裂減數(shù)分裂變異類型變異類型基因突變基因突變基因突變或基因重組基因突變或基因重組2.關(guān)注基因突變和基因重組的意義關(guān)注基因突變和基因重組的意義 比較項目比較項目基因突變基因突變基因重組基因重組生物變異生物變異生物變異的生物變異的“根本根本”來來源源生物變異的生物變異的“重要重要”來源來源生物進化生物進化為生物進化提供原始材為生物進化提供原始材料料為生物進化提供為生物進化提供“豐富豐富”的材料的材料物物多樣性物物多樣性形成生物多樣性的形成生物多樣性的“根根本本”原因原因形成生物多樣性的形成生

19、物多樣性的“重重要要”原因之一原因之一D解析解析:同源染色體上的非等位基因可以通過交叉互換發(fā)生重同源染色體上的非等位基因可以通過交叉互換發(fā)生重組，非同源染色體上的非等位基因通過非同源染色體自由組組，非同源染色體上的非等位基因通過非同源染色體自由組合發(fā)生重組，合發(fā)生重組，D錯誤。錯誤。基因重組的類型及意義基因重組的類型及意義B解析解析:將抗蟲基因?qū)朊藁ǐ@得抗蟲棉是通過基因工程實現(xiàn)將抗蟲基因?qū)朊藁ǐ@得抗蟲棉是通過基因工程實現(xiàn)的，基因工程所利用的原理是基因重組；花藥離體培養(yǎng)獲得的，基因工程所利用的原理是基因重組；花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株過程中發(fā)生的是染色體數(shù)目變異；單倍體植株過程中發(fā)生的是染色

20、體數(shù)目變異；R型細菌轉(zhuǎn)化為型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌過程中發(fā)生了基因重組；初級精母細胞經(jīng)過減數(shù)第一型細菌過程中發(fā)生了基因重組；初級精母細胞經(jīng)過減數(shù)第一次分裂形成次級精母細胞，在減數(shù)第一次分裂的四分體時期次分裂形成次級精母細胞，在減數(shù)第一次分裂的四分體時期可能發(fā)生同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換，在減可能發(fā)生同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換，在減數(shù)第一次分裂的后期會出現(xiàn)非同源染色體上的非等位基因的數(shù)第一次分裂的后期會出現(xiàn)非同源染色體上的非等位基因的自由組合，都屬于基因重組。自由組合，都屬于基因重組。(1)自然條件下基因重組只發(fā)生在真核生物中自然條件下基因重組只發(fā)生在真核生物中， 發(fā)生的時間

21、是發(fā)生的時間是減減后期和四分體時期后期和四分體時期，病毒和原核生物中不發(fā)生基因重病毒和原核生物中不發(fā)生基因重組。組。 (2)基因突變和基因重組的判斷方法基因突變和基因重組的判斷方法 D基因突變和基因重組的區(qū)別和聯(lián)系基因突變和基因重組的區(qū)別和聯(lián)系正?；蚣兒霞毎；蚣兒霞毎?突變基因雜合細胞突變基因雜合細胞 突變基因突變基因純合細胞純合細胞 A B C D B解析解析:根據(jù)題干，圖中細胞是同一個體的細胞。則圖乙為有絲根據(jù)題干，圖中細胞是同一個體的細胞。則圖乙為有絲分裂，其表示的細胞中有兩條染色體分別含分裂，其表示的細胞中有兩條染色體分別含A和和a兩種基因，兩種基因，其原因是發(fā)生了基因突變，不

22、可能發(fā)生基因重組。圖丙細胞其原因是發(fā)生了基因突變，不可能發(fā)生基因重組。圖丙細胞正在進行減數(shù)第二次分裂，基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂正在進行減數(shù)第二次分裂，基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂四分體時期和減數(shù)第一次分裂后期。四分體時期和減數(shù)第一次分裂后期。易錯點易錯點1誤認為基因重組交叉互換誤認為基因重組交叉互換點撥點撥(1)基因重組有三種類型：同源染色體非姐妹染色單基因重組有三種類型：同源染色體非姐妹染色單體之間交叉互換、非同源染色體上的非等位基因的重組和體之間交叉互換、非同源染色體上的非等位基因的重組和DNA重組技術(shù)。重組技術(shù)。(2)染色體片段交換發(fā)生在同源染色體之間叫基因重組染色體片段交換發(fā)生在同

23、源染色體之間叫基因重組，而發(fā)而發(fā)生在非同源染色體之間叫易位生在非同源染色體之間叫易位，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。易錯點易錯點2誤認為精卵隨機結(jié)合屬于基因重組誤認為精卵隨機結(jié)合屬于基因重組點撥點撥精子與卵細胞的自由精子與卵細胞的自由(隨機隨機)結(jié)合是生殖細胞間隨機結(jié)結(jié)合是生殖細胞間隨機結(jié)合合，不是基因重組。不是基因重組。核心體系構(gòu)建核心體系構(gòu)建基因基因隨機隨機不定向不定向根本根本有性生殖有性生殖交叉互換交叉互換規(guī)范答題必備規(guī)范答題必備 1基因突變基因突變 4 要點要點 (1)3 個來源：堿基對的增添、缺失和替換。個來源：堿基對的增添、缺失和替換。 (2)3 個誘變因素：物理因素、化學因素、生物因素。個誘變因素：物理因素、化學因素、生物因素。 (3)5 個特點：普遍性、隨機性、低頻個特點：普遍性、隨機性、低頻性、不定向性、多害少性、不定向性、多害少利性。利性。 (4)3 個意義個意義 新基因產(chǎn)生的途徑。新基因產(chǎn)生的途徑。 生物變異的根本來源。生物變異的根本來源。 生物進化的原始材料。生物進化的原始材料。