2020版高中生物 第五章 基因突变及其他变异 第1节 基因突变和基因重组学案 新人教版必修2

2020版高中生物 第五章 基因突变及其他变异 第1节 基因突变和基因重组学案 新人教版必修2

第1节　基因突变和基因重组 ‎1．结合实例，分析基因突变的原因。(重、难点)　‎ ‎2．概述基因突变的概念、类型和特点。(重点)　‎ ‎3．解释基因重组的实质和类型。(难点)‎ ‎　　　　　　　　　　　基 因 突 变 ‎ ‎1．基因突变的实例和概念 ‎(1)镰刀型细胞贫血症的病因：‎ ‎①图解：‎ 10‎ ‎2．基因突变对后代的影响[判断]‎ ‎(1)发生在配子中的基因突变，可遵循遗传定律传给后代。 (√)‎ ‎(2)发生在体细胞中的基因突变，一定不能遗传给后代。 (×)‎ ‎(3)人体某些体细胞基因的突变，可发展为癌细胞。(√)‎ ‎3．诱发基因突变的因素[连线]‎ ‎【提示】：①－c　②－a　③－b ‎4．基因突变的特点及含义 ‎5．基因突变的意义 ‎(1)新基因产生的途径。‎ ‎(2)生物变异的根本来源。‎ ‎(3)生物进化的原始材料。‎ 探讨：DNA中碱基对的改变是否一定是基因突变呢？‎ 提示：不一定。因为基因是有遗传效应的DNA片段，且基因突变一定是基因的结构发生改变。‎ 探讨：基因突变有碱基对的增添、缺失和替换等几种类型。基因突变是否会导致基 10‎ 因数量的改变呢？‎ 提示：基因突变是基因内部发生的碱基对的变化，从而改变了基因中碱基的排列顺序，但没有改变基因在DNA分子和染色体上的位置，也没有改变基因的数量。‎ 探讨：结合DNA分子的结构特点和复制过程，分析DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。‎ 提示：DNA分子复制时，DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序改变，从而使遗传信息改变。‎ 探讨：基因突变的频率为什么非常低？‎ 提示：DNA分子复制时，独特的双螺旋结构提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证复制准确进行，故不容易发生。‎ ‎1．基因突变的类型 ‎2．基因突变与生物性状的关系 ‎3．基因突变的三点提醒 ‎(1)基因突变主要发生在DNA复制时，但其他时期也可能发生。‎ ‎(2)基因突变在光学显微镜下是看不见的，但是基因突变可能会引起生物性状的变化，生物性状可以看到。‎ ‎(3)基因突变不会改变染色体上基因的数量和位置。‎ 10‎ ‎1．如图为人 WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因会发生突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　①② ③ ④‎ ‎　　　　　　　　　↓↓ ↓ ↓‎ ‎　　　　　　…G　G　G A　A　G　C　A　G…‎ WNK4基因　…C　C　C T 　T　C　G　T　C…‎ ‎　　　　　　　　　　　　　↓‎ 正常蛋白质　…甘氨酸－赖氨酸－谷氨酰胺…‎ ‎　1 168　　1 169　　1 170‎ 甘氨酸：GGG　赖氨酸：AAA、AAG　谷氨酰胺：CAG、CAA　谷氨酸：GAA、GAG　丝氨酸：AGC　丙氨酸：GCA　天冬酰胺：AAU A．①处插入碱基对G—C B．②处碱基对A—T替换为G—C C．③处缺失碱基对A—T D．④处碱基对G—C替换为A—T ‎【解析】　由题干可知WNK4基因发生了突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸，而赖氨酸的密码子为AAA、AAG，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，因此可能的变化为密码子由AAA→GAA或者AAG→GAG，而在基因的转录链对应的变化为TTT→CTT或者TTC→CTC。由题干中WNK4的基因序列可知，应为TTC→CTC，因此基因应是由A—T替换为G—C。‎ ‎【答案】　B ‎2．M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列AAG，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是(　　) 【导学号：10090123】‎ A．M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加 B．在M基因转录时，核糖核苷酸之间通过碱基配对连接 C．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同 D．在突变基因的表达过程中，最多需要64种tRNA参与 ‎【解析】　A项，双链DNA中嘌呤与嘧啶的比值恒等于1，突变前后此比例不会发生变化。B项，转录过程中，核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。C项，若AAG插入点在密码子之间，构成一个密码子，突变前后编码的两条肽链，只有1个氨基酸不同，若AAG插入点在某一密码子中，会构成两个密码子，则突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同。D项，密码子虽然有64种，但是tRNA只有61种，因为有3种终止密码子无相应的tRNA。‎ ‎【答案】　C 10‎ ‎　　　　　　　　　　　基 因 重 组 ‎ ‎1．概念 ‎ 在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，称为基因重组。‎ ‎2．类型 类型 图示 发生的时期 发生的范围 自由 组合型 减数第一次分裂后期 非同源染色体 上的非等位基因 交叉 互换型 减数第一次分裂前期 同源染色体上的等位基因随 非姐妹染色单体 的交换而交换 ‎3.基因重组的意义[判断]‎ ‎(1)通过基因重组，能使亲代产生多样化的基因组合的子代。 (√)‎ ‎(2)基因重组是生物变异的来源之一。 (√)‎ ‎(3)基因重组与生物进化没有关系。 (×)‎ 探讨：请判断下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析原因。‎ ‎①高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。‎ ‎②黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆和绿皱豌豆。‎ 提示：①否。杂合高茎豌豆自交后代中出现矮茎豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果。‎ ‎②是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。‎ 探讨：子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，仔细观察下列图解并选出哪些过程可以发生基因重组？‎ 10‎ 提示：④⑤‎ 探讨：如图为基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答：‎ 图1 图2‎ ‎(1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？‎ ‎(2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？‎ ‎(3)若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？‎ 提示：(1)有丝分裂后期；基因突变。‎ ‎(2)次级精母细胞或者极体；基因突变或者基因重组(交叉互换)。‎ ‎(3)基因突变。‎ ‎1．姐妹染色单体含有等位基因的原因分析 基因突变或交叉互换都会导致姐妹染色单体中含有等位基因(如图)。在确定变异类型时，可根据题意来确定，方法如下：‎ ‎(1)若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的。‎ ‎(2)若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或交叉互换(减数第一次分裂)。‎ ‎(3)若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变。‎ ‎(4)若题目中有“××分裂××时期”提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。‎ 10‎ ‎2．基因突变和基因重组的比较 项目 基因突变 基因重组 发生 时间 常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期的DNA复制过程中 形成有性生殖细胞的减数分裂过程中 变异 实质 基因结构发生改变，产生新的基因 控制不同性状的基因重新组合，产生新的基因型，没有产生新的基因 产生 过程 物理、化学、生物因素可引起基因结构发生改变，也可自发产生 减数分裂产生配子时，控制不同性状的基因重新组合 种类 ‎(1)自然突变；‎ ‎(2)人工诱变 ‎(1)基因自由组合；‎ ‎(2)基因交叉互换 适用 范围 所有生物都可以发生 适用于真核生物有性生殖细胞核遗传 应用 人工诱变育种 杂交育种 发生可能性 可能性小 非常普遍 ‎1．下列关于基因重组的说法，不正确的是(　　)‎ A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组 B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组 C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组 D．一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖不能发生基因重组 ‎【解析】　自然情况下，基因重组的发生有两种过程：一是在减数第一次分裂的前期即四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换；二是在减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，非同源染色体自由组合。‎ ‎【答案】　B ‎2．下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，请根据图像判定每个细胞发生的变异类型(　　)‎ A．①基因突变　②基因突变　③基因突变 10‎ B．①基因突变或基因重组　②基因突变　③基因重组 C．①基因突变　②基因突变　③基因突变或基因重组 D．①基因突变或基因重组　②基因突变或基因重组　③基因重组 ‎【解析】　图中①②分别属于有丝分裂的中期和后期；A与a所在的DNA分子都是经过复制而得到的，由于交叉互换只发生在减数分裂过程中，所以图中①②的变异只能属于基因突变；③属于减数第二次分裂的后期，由于减数分裂过程中可以发生交叉互换，所以不能确定A与a的不同是基因突变还是基因重组的结果。‎ ‎【答案】　C ‎1．下列有关基因突变的叙述，正确的是(　　)‎ A．基因突变就是DNA分子中碱基对的替换、增添、缺失和重组 B．基因突变一定会导致生物性状的改变 C．基因突变只能发生在真核细胞中 D．基因突变是有害还是有利主要看该突变对于生物生存的影响 ‎【解析】　基因突变不包括碱基对的重组，A项错误；基因突变虽然引起密码子的改变，但决定的还可能是相同氨基酸，因此基因突变不一定引起性状的改变，B项错误；基因突变发生在DNA复制过程中，不仅真核细胞中可以发生，原核细胞中也可以发生，C项错误。‎ ‎【答案】　D ‎2．基因突变按其发生部位可分为体细胞突变(a)和生殖细胞突变(b)两种，则(　　)‎ A．均发生于有丝分裂的间期 B．a发生于有丝分裂的间期，b发生于减数第一次分裂前的间期 C．均发生于减数第一次分裂前的间期 D．a发生于有丝分裂间期，b发生于减数第二次分裂的间期 ‎【解析】　基因突变多发生于DNA复制的时候，因此a、b分别发生于有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。‎ ‎【答案】　B ‎3．下列关于基因突变的叙述，不正确的是(　　)‎ ‎ 【导学号：10090124】‎ A．紫外线、γ射线、亚硝酸都是诱发突变的诱变因素 B．基因突变是由于内外因素的干扰，使DNA复制发生差错导致的 C．基因突变主要发生在DNA复制过程中的原因是此时DNA分子的稳定性降低 D．基因突变能产生新基因，但不能产生新基因型 ‎【解析】‎ 10‎ ‎　引起基因突变的因素包括内因和外因两方面。基因突变是在内外因素的作用下，使DNA分子的复制发生差错而产生的；DNA复制过程中双螺旋结构打开以后，DNA分子的稳定性降低，使其结构容易发生改变；基因突变能产生新基因，因此就能产生新基因型。‎ ‎【答案】　D ‎4．下列关于基因重组的叙述中，正确的是(　　)‎ A．等位基因的分离可导致基因重组 B．有性生殖可导致基因重组 C．非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组 D．无性生殖可导致基因重组 ‎【解析】　等位基因的分离是随着同源染色体的分开而分离的，会导致性状分离；基因重组发生在减数分裂的过程中，减数分裂参与有性生殖过程；非同源染色体上的非等位基因自由组合以及同源染色体内非姐妹染色单体上的等位基因的交叉互换都能导致基因重组。‎ ‎【答案】　B ‎5．基因突变和基因重组的共同点是(　　)‎ A．都可以产生新的基因 B．都对生物体有利 C．均可增加基因的数目 D．都能产生可遗传的变异 ‎【解析】　基因重组不能产生新基因；基因突变具有多害少利性；基因重组不能增加基因的数目；基因突变和基因重组均属于可遗传的变异。‎ ‎【答案】　D 课堂小结：‎ 网络构建 核心回扣 10‎ ‎1.基因突变有碱基对的替换、增添和缺失三种方式。‎ ‎2.基因突变会引起基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。‎ ‎3.诱发基因突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素。‎ ‎4.基因突变具有普遍性、随机性、不定向性及低频性等特点。‎ ‎5.基因突变可以产生新基因，而基因重组只能产生新的基因型。‎ ‎6.基因重组包括非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换两种类型。‎ 10‎