2017-2018年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课件_第1页
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文档简介

1、一、知识准备一、知识准备1基因与性状的对应关系基因与性状的对应关系(1)显性基因决定显性性状;隐性基因决定隐性性状。显性基因决定显性性状;隐性基因决定隐性性状。(2)性状分离是指杂合子杂交产生的后代同时出现显性性性状分离是指杂合子杂交产生的后代同时出现显性性状和隐性性状的现象。状和隐性性状的现象。(3)基因与性状并非一一对应关系。基因与性状并非一一对应关系。(4)基因对性状的控制也受到环境的影响,表现型基因基因对性状的控制也受到环境的影响,表现型基因型环境。型环境。2减数第一次分裂前期,同源染色体发生联会形成四减数第一次分裂前期,同源染色体发生联会形成四分体,其中的非姐妹染色单体之间常发生交叉

2、互换;减数分体,其中的非姐妹染色单体之间常发生交叉互换;减数第一次分裂后期,同源染色体发生分离,非同源染色体自第一次分裂后期,同源染色体发生分离,非同源染色体自由组合。由组合。3氨基酸与密码子氨基酸与密码子一种密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸可能对应一一种密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸可能对应一种或多种密码子。种或多种密码子。4变异变异(1)概念:生物的亲代与子代之间,以及子代的个体之间概念:生物的亲代与子代之间,以及子代的个体之间在性状上的差异,叫做变异。在性状上的差异,叫做变异。(2)可遗传的变异:由遗传物质决定,能够遗传给后代。可遗传的变异:由遗传物质决定,能够遗传给后代。(3)不

3、可遗传的变异:由外界环境的影响引起,遗传物质不可遗传的变异:由外界环境的影响引起,遗传物质并没有发生变化,因而不能遗传给后代。并没有发生变化,因而不能遗传给后代。二、课标要求二、课标要求1识记基因突变的概念。识记基因突变的概念。2理解基因突变的特点。理解基因突变的特点。3举例说出基因重组的类型。举例说出基因重组的类型。4知道基因突变、基因重组的意义。知道基因突变、基因重组的意义。一、自主初探一、自主初探1基因突变的实例基因突变的实例(阅读阅读P8081)(1)基因突变的实例基因突变的实例镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症症状:患者红细胞由正常中央微凹的圆饼状变为症状:患者红细胞由正常中央微凹的圆

4、饼状变为_状,易发生红细胞破裂,使人患溶血性贫血。状,易发生红细胞破裂,使人患溶血性贫血。病因图解和特点:病因图解和特点:镰刀镰刀致病机理致病机理结论:镰刀型细胞贫血症是由于基因的结论:镰刀型细胞贫血症是由于基因的_改变改变而产生的一种遗传病。而产生的一种遗传病。(2)基因突变:基因突变:DNA分子中发生分子中发生_的的_、增添和、增添和_,而引起的,而引起的_的改变。的改变。一个碱基对一个碱基对碱基对碱基对替换替换缺失缺失基因结构基因结构(3)基因突变对后代的影响基因突变对后代的影响若发生在若发生在_中,将遵循中,将遵循_传递给后代。传递给后代。若发生在若发生在_中,一般不能遗传。但有些植物

5、的体中,一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生基因突变,可通过细胞发生基因突变,可通过_传递。传递。2基因突变的原因、特点及意义基因突变的原因、特点及意义(阅读阅读P8182)(1)时间:主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间时间:主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。期。(2)诱发基因突变的因素诱发基因突变的因素外因:物理因素外因:物理因素(如如_等等)、化学因素、化学因素(如亚如亚硝酸等硝酸等)、生物因素、生物因素(_等等)。内因:内因:_偶尔发生错误、偶尔发生错误、DNA的碱基组成的碱基组成发生的改变等。发生的改变等。配子配子遗传规律遗传规律体细胞体细胞无性繁殖无性繁殖紫外

6、线、紫外线、X射线射线某些病毒某些病毒DNA分子复制分子复制(3)基因突变的特点基因突变的特点特点特点解释解释普遍性普遍性在各种生物中都可发生在各种生物中都可发生随机性随机性在任何时期、任何细胞和任何在任何时期、任何细胞和任何DNA中都可发生中都可发生不定向性不定向性可向不同方向突变,产生一个以上的等位基因可向不同方向突变,产生一个以上的等位基因低频性低频性基因突变的频率是很低的基因突变的频率是很低的多害少利性多害少利性基因突变大多数是有害的基因突变大多数是有害的类型类型发生时期发生时期实质实质图示图示自由自由组合组合型型减数第一次减数第一次分裂后期分裂后期非同源染色体上的非同源染色体上的非等

7、位基因自由组非等位基因自由组合合交叉交叉互换互换型型减数第一次减数第一次分裂四分体分裂四分体时期时期同源染色体上的等同源染色体上的等位基因随非姐妹染位基因随非姐妹染色单体交换而交换色单体交换而交换(3)意义:基因重组能产生多样化的意义:基因重组能产生多样化的_的子的子代,是生物变异的重要来源之一,对代,是生物变异的重要来源之一,对_具有具有重要意义。重要意义。探究一基因突变探究一基因突变二、疑问探究二、疑问探究1DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。分子复制时容易发生基因突变的原因。提示提示DNA分子复制时,分子复制时,DNA双链要解旋,此时结构双链要解旋,此时结构不稳定,易导致碱基对的数量

8、或排列顺序改变,从而使遗不稳定,易导致碱基对的数量或排列顺序改变,从而使遗传信息发生改变。传信息发生改变。2基因突变导致基因结构的改变,这种改变具体表现基因突变导致基因结构的改变,这种改变具体表现在哪些方面?这种改变在光镜下能观察到吗?在哪些方面?这种改变在光镜下能观察到吗?提示提示脱氧核苷酸脱氧核苷酸(碱基碱基)的种类、数量、排列顺序的改的种类、数量、排列顺序的改变引起遗传信息的改变。这种改变在光镜下不能观察到。变引起遗传信息的改变。这种改变在光镜下不能观察到。基因组合基因组合生物的进化生物的进化3基因突变是否会引起基因结构的改变,是否会引起生基因突变是否会引起基因结构的改变,是否会引起生物

9、性状的改变?物性状的改变? 提示提示(1)遗传信息一定改变。基因突变是指基因中碱基对遗传信息一定改变。基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失和替换,基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗的增添、缺失和替换,基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。发生基因突变后,遗传信息会发生改变。传信息。发生基因突变后,遗传信息会发生改变。(2)生物性状不一定发生改变。发生碱基对的改变时,由于生物性状不一定发生改变。发生碱基对的改变时,由于密码子的简并性,可能并不改变蛋白质中的氨基酸序列,不密码子的简并性,可能并不改变蛋白质中的氨基酸序列,不改变生物的性状;发生隐性突变时,生物的性状也不一定改改变生物的性状;发生隐性

10、突变时,生物的性状也不一定改变。变。1基因突变基因突变(1)基因突变的类型图解:基因突变的类型图解:基因片段基因片段(2)基因突变与生物性状的关系基因突变与生物性状的关系对氨基酸种类和数目的影响:对氨基酸种类和数目的影响:a.发生碱基对的替换发生碱基对的替换时,影响范围较小,一般只改变一个氨基酸或不改变氨时,影响范围较小,一般只改变一个氨基酸或不改变氨基酸。基酸。b.发生碱基对的增添和缺失时,影响范围较大,发生碱基对的增添和缺失时,影响范围较大,但不影响插入但不影响插入(或缺失或缺失)位置前的序列对应的氨基酸,影位置前的序列对应的氨基酸,影响插入响插入(或缺失或缺失)位置后的序列对应的氨基酸。

11、位置后的序列对应的氨基酸。基因突变对后代的影响基因突变对后代的影响2基因突变的不定向性基因突变的不定向性图中基因图中基因A可以突变成可以突变成a1、a2、a3,它们之间也可以相互,它们之间也可以相互突变,并互称为等位基因。突变,并互称为等位基因。探究二基因重组探究二基因重组二、疑问探究二、疑问探究1谚语谚语“一母生九子,连母十个样一母生九子,连母十个样”,请分析这主要,请分析这主要原因是什么?原因是什么?提示提示生物的亲子代之间的性状差异主要是由于基因重生物的亲子代之间的性状差异主要是由于基因重组造成的。组造成的。2下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析下列两种现象产生的原因是否属于基因

12、重组并分析原因。原因。高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。高茎豌豆自交后代出现高茎和矮茎豌豆。黄色黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄圆、黄皱、绿圆和绿皱豌豆。圆粒豌豆自交后代中出现黄圆、黄皱、绿圆和绿皱豌豆。提示提示否。杂合高茎豌豆自交后代中出现矮茎豌豆,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,而基因重组指的是控制同一性状的等位基因分离的结果,而基因重组指的是控制不同性状的基因重新组合。是控制不同性状的基因重新组合。是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄圆、黄皱、绿是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄圆、黄皱、绿圆、绿皱豌豆,是由于两对非同源染色体上控制豌豆两种圆、绿皱

13、豌豆,是由于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。的结果。3基因重组能产生新的基因吗?基因重组能产生新的基因吗?提示提示基因重组是原有基因的重新组合,只产生新的基基因重组是原有基因的重新组合,只产生新的基因型,不产生新基因,所以不会产生新性状,只出现原有因型,不产生新基因,所以不会产生新性状,只出现原有性状的重新组合。性状的重新组合。三、新知破解三、新知破解1基因重组图解基因重组图解2基因突变和基因重组基因突变和基因重组基因突变基因突变基因重组基因重组变异变异本质本质基因分子结构发生改变基因分子

14、结构发生改变原有基因的重新组合原有基因的重新组合发生发生时间时间通常在有丝分裂间期和减通常在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期数第一次分裂前的间期减数第一次分裂四分体时减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期期和减数第一次分裂后期适用适用范围范围所有生物所有生物(包括病毒包括病毒)进行有性生殖的真核生物进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物和基因工程中的原核生物结果结果产生新基因产生新基因(等位基因等位基因),控制新性状控制新性状产生新基因型,一般不产产生新基因型,一般不产生新基因生新基因发生可发生可能性能性可能性很小可能性很小非常普遍非常普遍意义意义是生物变异的根本来源,是生物变

15、异的根本来源,生物进化的原始材料生物进化的原始材料生物变异的重要来源,有生物变异的重要来源,有利于生物进化利于生物进化应用应用人工诱变育种人工诱变育种杂交育种杂交育种联系联系通过基因突变产生新基因,为基因重组提供了自由通过基因突变产生新基因,为基因重组提供了自由组合的新基因,基因突变是基因重组的基础组合的新基因,基因突变是基因重组的基础考向一基因突变考向一基因突变例例1下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因,已知谷下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因,已知谷氨酸的密码子是氨酸的密码子是GAA,由此分析正确的是,由此分析正确的是()A控制血红蛋白合成的一段基因任意一个碱基发生替控制血红蛋白合成的一段基

16、因任意一个碱基发生替换都会引起贫血症换都会引起贫血症B过程是以过程是以链作模板,以脱氧核苷酸为原料,由链作模板,以脱氧核苷酸为原料,由ATP供能,在酶的作用下完成的供能,在酶的作用下完成的C运转缬氨酸的运转缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基可能是一端裸露的三个碱基可能是CAUD人发生此贫血症的根本原因在于蛋白质中的一个谷人发生此贫血症的根本原因在于蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代氨酸被缬氨酸取代思路点拨思路点拨解析解析控制血红蛋白合成的一段基因中任意一个碱基控制血红蛋白合成的一段基因中任意一个碱基发生替换不一定引起贫血症;发生替换不一定引起贫血症;过程是以过程是以链作模板,链作模板,但合成的是

17、但合成的是mRNA,所以原料是核糖核苷酸;根据缬氨,所以原料是核糖核苷酸;根据缬氨酸的密码子酸的密码子GUA,可知对应的,可知对应的tRNA上的反密码子上碱上的反密码子上碱基为基为CAU;人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因中;人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因中的碱基对被替换。的碱基对被替换。答案答案C【方法规律方法规律】(1)基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,其结果基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,其结果是使一个基因变成了它的等位基因。基因突变一定导致所是使一个基因变成了它的等位基因。基因突变一定导致所携带的遗传信息改变,但性状不一定改变。携带的遗传信息改变,但性状不一定改变

18、。(2)基因突变不一定引起生物性状改变,原因是:基因突变不一定引起生物性状改变,原因是: 不具有遗传效应的不具有遗传效应的DNA片段中的片段中的“突变突变”不引起性状不引起性状变异。变异。 基因突变发生产生隐性基因,即显性基因突变为隐性基因突变发生产生隐性基因,即显性基因突变为隐性基因如基因如AA突变为突变为Aa。 基因突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同一基因突变后新形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。种氨基酸。考向二基因重组考向二基因重组例例2基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中,控制基因重组是指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,下列描述不正确的是不同

19、性状的基因的重新组合,下列描述不正确的是()A基因重组有可能发生在减数第一次分裂的四分体时期基因重组有可能发生在减数第一次分裂的四分体时期B基因重组可能发生在减数第一次分裂的后期基因重组可能发生在减数第一次分裂的后期C基因重组是生物多样性的原因之一基因重组是生物多样性的原因之一D基因重组有可能发生在有丝分裂的后期基因重组有可能发生在有丝分裂的后期思路点拨思路点拨解析解析有丝分裂过程中没有同源染色体的分离和非同源染色有丝分裂过程中没有同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,因此不可能发生基因重组。体的自由组合,因此不可能发生基因重组。答案答案D【方法规律方法规律】基因突变与基因重组基因突变与基

20、因重组(1)若为体细胞有丝分裂若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等如根尖分生区细胞、受精卵等),则,则只能是基因突变造成的。只能是基因突变造成的。(2)若为减数分裂,则原因是基因突变若为减数分裂,则原因是基因突变(间期间期)或基因重组或基因重组(减数减数第一次分裂第一次分裂)。(3)若题目中问造成若题目中问造成B、b不同的根本原因,应考虑可遗传变异不同的根本原因,应考虑可遗传变异中的最根本来源中的最根本来源基因突变。基因突变。(4)若题目中有若题目中有“分裂分裂时期时期”提示,如减提示,如减前期造成前期造成的则考虑交叉互换,间期造成的则考虑基因突变。的则考虑交叉互换,间期造成的则考虑

21、基因突变。1基因突变是基因突变是DNA分子中发生碱基对的替换、增添分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起基因结构的改变,但却不一定引起生物和缺失,而引起基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。性状的改变。2镰刀型贫血症的直接原因是血红蛋白中的谷氨酸镰刀型贫血症的直接原因是血红蛋白中的谷氨酸被缬氨酸替换;根本原因是控制合成血红蛋白的基因中被缬氨酸替换;根本原因是控制合成血红蛋白的基因中碱基序列由碱基序列由CTT变为变为CAT。3真核生物基因突变的结果是产生该基因的等位基真核生物基因突变的结果是产生该基因的等位基因。基因重组只能产生新的基因型。因。基因重组只能产生新的基因型。4基因突变的

22、特点有普遍性、不定向性、低频性和多基因突变的特点有普遍性、不定向性、低频性和多害少利。害少利。5基因突变是生物变异的根本来源,是生物进化的原基因突变是生物变异的根本来源,是生物进化的原材料。材料。6基因重组是指在生物体进行有性生殖过程中,控制基因重组是指在生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的重新组合。不同性状的基因的重新组合。7基因重组包括非同源染色体上非等位基因的自由组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。合和同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换两种类型。1下列有关生物遗传和变异的叙述正确的是下列有关生物遗传和变异的叙述正确的是(

23、)A一对夫妇生了一个孩子患白化病一对夫妇生了一个孩子患白化病(不考虑突变不考虑突变),则,则双亲均为杂合子双亲均为杂合子B在减数分裂过程中,基因突变、基因重组都可能发在减数分裂过程中,基因突变、基因重组都可能发生生C一个基因型为一个基因型为AaBb(位于两对染色体上位于两对染色体上)的精原细胞的精原细胞只能形成两种精子只能形成两种精子D同源染色体的姐妹染色单体之间局部交换可导致基同源染色体的姐妹染色单体之间局部交换可导致基因重组因重组B一对夫妇生了一个患白化病一对夫妇生了一个患白化病(不考虑突变不考虑突变)的孩子,的孩子,这一对夫妇可能均为杂合子,也可能都患病,或者一方这一对夫妇可能均为杂合子

24、,也可能都患病,或者一方患病,一方为杂合子;一个基因型患病,一方为杂合子;一个基因型AaBb(位于两对染色位于两对染色体上体上)的精原细胞可形成两种精子的精原细胞可形成两种精子(无交叉互换无交叉互换)或四种精或四种精子子(有交叉互换有交叉互换);同源染色体的非姐妹染色单体之间的;同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可导致基因重组。交叉互换可导致基因重组。2原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入点的附近,再发生下列哪种情况对其编码的蛋白对。在插入点的附近,再发生下列哪种情况对其编码的蛋白质结构影响最小质结构影响最小()A置换单个

25、碱基对置换单个碱基对 B增加增加4个碱基对个碱基对C缺失缺失3个碱基对个碱基对 D缺失缺失4个碱基对个碱基对D在编码区插入在编码区插入1个碱基对,因每相邻的个碱基对,因每相邻的3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸,必然造成插入点以后几乎所有密码子的改变,控个氨基酸,必然造成插入点以后几乎所有密码子的改变,控制相应氨基酸发生变化,致使编码的蛋白质差别很大。若再制相应氨基酸发生变化,致使编码的蛋白质差别很大。若再增添增添2个、个、5个、个、8个碱基对,或缺失个碱基对,或缺失1个、个、4个、个、7个碱基对,个碱基对,恰好凑成恰好凑成3的倍数,则对后面密码子不产生影响,致使编码的的倍数,则对后面密码子不产

26、生影响,致使编码的蛋白质差别不大。蛋白质差别不大。3一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变,使野生型一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变,使野生型(一般均为纯合子一般均为纯合子)变为突变型。该雌鼠与野生型雄鼠杂交,变为突变型。该雌鼠与野生型雄鼠杂交,F1的的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断,该雌鼠的突雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断,该雌鼠的突变为变为()A显性突变显性突变 B隐性突变隐性突变CY染色体基因突变染色体基因突变 DX染色体基因突变染色体基因突变A由于这只野生型鼠为纯合子,有一条染色体上的基因发由于这只野生型鼠为纯合子,有一条染色体上的基因发生突变,生突变,F1的雌、雄鼠中均有突变型和野生型,所以该突变基的雌、雄鼠中均有突变型和野生型,所以该突变基因为显性基因,即引起显性突变,其突变基因可能在常染色体因为显性基因,即引起显性突变,其突变基因可能在常染色体上,也可能在上,也可能在X染色体上。染色

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