第五章 遗传信息的改变 复习课件

第五章

遗传信息的改变

复习课件第1节基因突变1.举例说明基因突变的特点和原因。2.说出基因突变的意义。3.说出引起基因突变的因素。4.搜集基因突变在育种上应用的实例。一二三四一、基因突变的特点1.基因突变在生物界中是普遍存在的。2.基因突变的频率很低。3.基因突变有些是有害的。基因突变的有害性和有利性是相对的，一定条件下可以转化。4.基因突变是随机发生的。基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期。发生在生殖细胞中的突变可以遗传给后代，发生在体细胞中的突变一般不遗传。但对于进行营养繁殖的植物，只要把突变的芽或枝条采取营养繁殖的方法，突变便可保留下来。一二三四5.基因突变具有多向性和可逆性。一二三四二、基因突变的原因1.基因突变的概念

由于DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变称为基因突变。2.基因突变的结果

基因突变使一个基因变成了它的等位基因，并可能引起表现型改变。3.基因突变的意义

由于基因突变可以产生新的基因，因此它是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料，同时基因突变也使人工诱变育种、改造生物成为可能。一二三四三、引起基因突变的因素1.基因突变的类型（1）自然突变：在自然条件下，由于生物体内外环境条件的自然作用而发生的突变叫作自然突变。（2）诱发突变：在人为诱发条件的作用下发生的突变称为诱发突变。2.引起突变的因素（1）物理因素：主要是多种射线，如紫外线、X射线、β射线、γ射线以及中子流等。（2）化学因素：主要是一些化学物质，如5-溴尿嘧啶、亚硝酸、亚硝胺等。（3）生物因素：有些病毒能够将其DNA嵌入宿主染色体DNA中，导致基因突变。一二三四四、人工诱变在育种上的应用1.作物育种：目标是培育早熟、抗病、高产、优质的作物品种。2.微生物育种：获得高产菌株，使药物产量大大提高。一二一、基因突变时碱基对改变对氨基酸序列的影响一二二、引起基因突变的因素及其作用的机理题型一题型二基因突变的影响【例1】下图为人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基因发生了一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是（

）

①②③④甘氨酸：GGG ↓ ↓ ↓ ↓ 赖氨酸：AAA、AAGWNK4

…GGGAAGCAG…谷氨酰胺：CAG、CAA基因…CCCTTCGTC… 谷氨酸：GAA、GAG正常蛋

白质…甘氨酸-赖氨酸-谷氨酰胺…天冬酰胺：AAU 1168 1169 1170题型一题型二A.①处插入碱基对G—CB.②处碱基对A—T替换为G—CC.③处缺失碱基对A—TD.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1169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变为GAA或者由AAG变为GAG，在基因的模板链对应的变化为TTT→CTT或TTC→CTC，由题干中WNK4的基因序列可知，应为TTC→CTC，因此基因发生的突变应是②处A—T替换为G—C，故应选B。

答案：B题型一题型二基因突变的作用机理【例2】右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GAA，缬氨酸的密码子为GUA，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换都会引起贫血症B.②过程是以α链为模板，以脱氧核糖核苷酸为原料，由ATP供能，在酶的作用下完成的C.运转缬氨酸的tRNA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是蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代题型一题型二

解析：因为密码子具有简并性，控制血红蛋白合成的一段基因中并不是任何一个碱基对发生替换，都会引起贫血症；②过程是以α链为模板，但合成的是mRNA，所以原料是核糖核苷酸；根据缬氨酸的密码子GUA可知，对应的tRNA上的反密码子为CAU；人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因上的一个碱基对被替换。

答案：C12345123452.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况可能对其编码的蛋白质结构的影响最小?（

）A.置换单个碱基对 B.增加4个碱基对C.缺失4个碱基对 D.缺失5个碱基对解析：A、B、D三选项中氨基酸的种类和排列顺序都可能改变，但C项只是减少了1个氨基酸。答案：C123453.下列有关基因突变的说法，不正确的是（

）A.在自然条件下，基因突变的频率很低B.基因突变导致基因结构发生变化C.基因突变局限在一定范围内D.人工诱导的基因突变都是有利的解析：基因突变大多数是有害的，即对生物自身生存不利。答案：D123454.基因突变通常发生在（

）A.DNA→RNA的过程

B.DNA→DNA的过程C.RNA→蛋白质的过程

D.RNA→DNA的过程解析：基因突变通常发生在DNA复制过程中。答案：B123455.（2016海南高考）依据中心法则，若原核生物中的DNA编码序列发生变化后，相应蛋白质的氨基酸序列不变，则该DNA序列的变化是（

）A.DNA分子发生断裂B.DNA分子发生多个碱基增添C.DNA分子发生碱基替换D.DNA分子发生多个碱基缺失12345解析：DNA分子发生断裂会造成合成的蛋白质氨基酸数目变少，故A项错误。DNA分子发生多个碱基增添，一般会造成合成的蛋白质氨基酸数目增多，也有可能提前出现终止密码子，合成的蛋白质氨基酸数目减少，这两种情况下氨基酸序列均会改变，故B项错误。DNA分子发生碱基替换，因密码子具有简并性，相应的蛋白质氨基酸序列可能不变，故C项正确。DNA分子发生多个碱基缺失，相应的蛋白质氨基酸数目一般会减少，故D项错误。答案：C第2节基因重组1.举例说明基因重组。2.说出基因重组的意义。3.搜集基因重组在育种上应用的实例。4.关注基因工程的安全性。一二三一、细菌的基因重组

通过接合生殖，一个细菌的遗传物质可以进入到另一个细菌中，实现遗传物质的重组。一二三二、高等生物的基因重组1.概念基因重组是指生物个体在减数分裂形成配子时，控制不同性状的基因进行了重新组合。2.类型（1）自由组合型：在减数第一次分裂后期，随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。（2）交叉互换型：在减数分裂形成四分体时，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交叉互换而发生交换，导致染色单体上的基因重新组合。一二三3.意义

基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物的进化具有重要意义。一二三三、基因的人工重组——基因工程1.基因工程的诞生（1）基因工程的概念：将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录和翻译（表达），这样的操作就是重组DNA技术，也叫作基因工程。（2）基因操作的步骤（以利用基因工程生产人胰岛素为例）。从细菌中提取出质粒→先用内切酶把质粒DNA切开，再用相同的酶把人的胰岛素基因从染色体上切下来→在连接酶的作用下，将人的胰岛素基因连接到切开的质粒DNA分子上，形成杂种质粒→将杂种质粒导入细菌细胞→细菌生产出人的胰岛素。（3）应用：在医药卫生领域可用于生产基因工程药品，基因诊断和基因治疗；在农牧业生产上主要是培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种；基因工程的方法还可用于环境保护等方面。一二三2.基因工程的安全性（1）反对者：基因工程产物是非“天然”的，因此它具有更大的不可预测的危险。（2）支持者：基因工程所用的基因并不是某些生物所特有的，它们在大量的动植物体内都可以找到，所以基因工程并不像有些人认为的那么可怕。一二一、基因突变和基因重组的区别与联系一二一二二、基因重组与基因工程的比较题型一题型二基因重组的类型【例1】下列生物技术或生理过程没有发生基因重组的是（

）

解析：基因重组的类型包括有性生殖过程中四分体时期的交叉互换、减数第一次分裂后期的自由组合（图C）及基因工程中的DNA重组（图B）。图D人工诱变的原理属于基因突变。图A中S型菌的出现，是R型菌的DNA与S型菌的DNA重组的结果，所以也属于基因重组。

答案：D题型一题型二基因工程的应用【例2】能够打破物种界限，定向改造生物遗传性状，按照人类的意愿培育生物新品种的方法是（

）A.诱变育种和转基因

B.杂交育种和诱变育种C.杂交育种和基因工程

D.基因工程

解析：杂交育种是利用同种生物的不同品种进行交配，然后选育新品种的方法；诱变育种是利用人工条件诱发基因突变，导致新基因的产生，但基因突变具有不定向性。只有基因工程可以将控制特定性状的基因从一种生物转移到另一种生物体内，使基因实现了跨物种的转移，从而定向改造生物的性状。

答案：D123451.以下有关基因工程的叙述，正确的是（

）A.基因工程是细胞水平上的生物工程B.基因工程的产物对人类都是有益的C.基因工程产生的变异属于人工诱变D.基因工程育种的优点之一是目的性强解析：基因工程是分子水平（DNA）上的生物工程；基因工程的产物对人类不一定是有益的；基因工程产生的变异属于基因重组；基因工程有较强的目的性。答案：D123452.下列有关基因重组的说法，正确的是（

）A.有细胞结构的生物都能够进行基因重组B.基因突变、基因重组都能够改变基因的结构C.基因重组发生在初级精（卵）母细胞形成次级精（卵）母细胞的过程中D.在减数分裂四分体时期非同源染色体的互换也是基因重组答案：C123453.若一对夫妇所生育子女中，性状差异甚多，这种变异主要来自（

）A.基因突变 B.基因重组C.环境影响 D.染色体变异答案：B123454.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。某生物制品公司用下图所示的方法生产干扰素。从上图中可以看出该公司生产干扰素的方法是（

）A.个体间的杂交 B.基因工程C.细胞融合 D.器官移植解析：图中干扰素基因是基因工程的目的基因，通过质粒导入酵母菌实现大量生产。答案：B123455.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第3节染色体变异1.简述染色体结构变异的基本类型。2.简述染色体数目变异。3.探究低温对植物染色体数目变异的影响。4.搜集染色体变异在育种上应用的实例。一二一、染色体结构变异1.重复：一条染色体上某一片段出现两份或两份以上的现象。2.缺失：染色体丢失了一个片段，使得位于这个片段上的基因也随之发生丢失。3.倒位：同一条染色体上的某一片段颠倒了180°，造成染色体上基因顺序的重排。4.易位：一条染色体臂的一段移接到另一条非同源染色体的臂上的结构变异。一二一二二、染色体数目变异（一）染色体组的概念

细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制这种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫作一个染色体组。（二）整倍性变异

整倍性变异是指细胞内的染色体数目以染色体组为单位成倍地增加或减少。1.二倍体（1）概念：体细胞中含有两个染色体组的生物个体叫作二倍体。（2）举例：几乎所有动物和一半以上的高等植物都是二倍体，如水稻、果蝇、马、牛、羊和人。一二2.多倍体（1）概念：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的生物个体叫作多倍体。（2）特点：多倍体植株的茎秆粗壮，叶片、叶片上的细胞、气孔和果实都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量比较高，但成熟延迟，结实率低。（3）成因：细胞分裂过程中，细胞核中染色体正常分裂而细胞分裂受阻，已经加倍的染色体就会包含在1个细胞核中，因而产生了多倍体细胞。（4）诱导多倍体形成的因素：低温、秋水仙素等，其作用机理是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成。一二（5）多倍体育种①方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，抑制正在分裂的细胞形成纺锤体，引起细胞内染色体数目加倍，这种方法叫化学诱变法。②原理：有丝分裂

细胞内染色体数目加倍

多倍体植株。③实例：三倍体无子西瓜的培育。3.单倍体（1）概念：体细胞中具有本物种配子染色体数目的个体叫作单倍体。（2）类型①单元单倍体：指仅含一个染色体组的个体。②多元单倍体：指含有两个或两个以上染色体组的个体。一二（3）特点：与正常二倍体相比，单倍体植株弱小，高度不育，结实率低。（4）单倍体育种①方法：花药离体培养→单倍体

正常纯合体→人工选择。②优点：明显缩短育种年限，后代都是纯合体。（三）非整倍性变异1.非整倍性变异是指体细胞内个别染色体的增加或减少，即在染色体正常数目的基础上增加或减少了一条或几条染色体。2.举例：果蝇细胞多一条或少一条性染色体都会影响果蝇的生育能力；小麦体细胞内如果缺少个别染色体，会引起穗形改变。一二三一、染色体组数目的判断方法

由于一个染色体组内，各染色体的形状、大小均不同，细胞内染色体组数目可按下列三种方法加以判别。1.细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组，如图甲细胞中形态相同的染色体有4条，此细胞有4个染色体组。一二三2.在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因的个数，就是染色体组数，如基因型为AAaaBBbb的细胞含有4个染色体组，如图乙所示。3.根据染色体数目和形态推算含有几个染色体组。一二三规律总结构成染色体组的条件（1）一个染色体组中不含同源染色体。（2）一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。（3）一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因。一二三二、单倍体与多倍体的区别1.概念定位不同。单倍体指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体；多倍体是由受精卵发育而成的，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体。2.发育的起点不同。单倍体是本物种的配子未经受精作用在某种因素的刺激下发育成的个体，是单性生殖的结果；自然条件下，多倍体是由受精卵发育而来的，是有性生殖的结果。人为条件诱导染色体加倍的方法有温度激变法、化学诱变法等。3.染色体组的数目不同。单倍体不一定含一个染色体组，有的单倍体的体细胞含一个染色体组，有的含两个或两个以上的染色体组，但是单倍体体细胞中染色体组的数目都是本物种正常体细胞染色体组数目的一半；多倍体则含有三个或三个以上的染色体组。一二三三、可遗传变异三种来源的比较题型一题型二题型三染色体组数目的判断【例1】普通小麦为六倍体，有42条染色体，其花药经离体培养培育出的小麦幼苗是（

）A.三倍体，含三个染色体组，21条染色体B.单倍体，含三个染色体组，21条染色体C.六倍体，含六个染色体组，42条染色体D.单倍体，含一个染色体组，21条染色体解析：花药中有花粉，花粉是普通的六倍体小麦的雄性生殖细胞，其含有体细胞一半数目的染色体，即为21条，含三个染色体组。由花粉培育出的小麦为单倍体。答案：B题型一题型二题型三多倍体的特点【例2】下列关于多倍体的叙述，正确的是（

）A.植物多倍体不能产生可育的配子B.八倍体小黑麦是用基因工程技术创造的新物种C.二倍体植株加倍为四倍体后，营养成分必然增加D.多倍体在植物中比在动物中更为常见解析：大部分的多倍体植物（如四倍体）能产生可育的配子；八倍体小黑麦的培育属于多倍体育种；二倍体植株加倍为四倍体后，营养物质的含量有所增加，但种类并没有增加；动物中多倍体很少，而植物中由于低温等环境因素的影响，多倍体较为常见。答案：D题型一题型二题型三染色体变异的结果【例3】下列关于植物染色体变异的叙述，正确的是（

）A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C.染色体片段的重复必然导致基因种类的变化D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化解析：染色体组整倍性变化导致基因数量变化，不能导致基因种类增加；基因突变导致新基因的产生，染色体变异不能导致新基因的产生；染色体片段的重复会导致基因数量增加，不会导致基因种类变化；染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。答案：D探究方法能力展示低温诱导染色体加倍的实验设计1.原理：进行正常有丝分裂的细胞，在有丝分裂后期，着丝粒分开，染色体在纺锤丝的牵引下分别移向两极，最终被平分到两个子细胞中去。用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向两极，导致细胞内染色体数目加倍。2.方法：低温处理植物分生组织细胞，然后制成临时装片，在显微镜下观察染色体形态和数目的变化。探究方法能力展示

对植物进行一定时间的低温（如4℃）处理，是否能诱导染色体数目加倍?请设计实验对这个问题进行探究。（室温25℃）

材料用具：洋葱若干、冰箱、显微镜等其他必需的实验仪器、药品。（1）依据所学知识，你做出的最合理实验假设是

。（2）该实验的变量是

、

。（3）方法步骤第一步，培养洋葱根尖。取洋葱若干，在适宜条件下培养生根。第二步，

。第三步，

。第四步，

。探究方法能力展示（4）预测结果及相应结论①

。②

。

解析：该实验的设计原理是低温抑制纺锤体的形成，实验的变量应该是低温和室温，设计时还应该遵循单一变量原则、对照原则和等量原则。探究方法能力展示答案：（1）低温能诱导染色体数目加倍（2）低温4℃室温25℃（3）将生长状态一致的洋葱随机平分为两组：实验组和对照组将实验组放入冰箱（4℃），对照组在室温下培养，其他培养条件保持一致且适宜，培养一段时间后，取出分别制成洋葱根尖分生组织临时装片，观察（4）①若实验组染色体数目增加（或加倍），对照组染色体数目不改变，说明低温（4℃）能诱导染色体数目加倍②若实验组染色体数目和对照组染色体数目都不发生改变，说明低温（4℃）不能诱导染色体数目加倍1234561.一条正常染色体的基因排列顺序为ABCD·EFGH，“·”表示着丝粒，字母代表不同基因，下列哪种基因的排列顺序发生了倒位，且倒位片段包含着丝粒?（

）A.ABCFE·DGH B.ABCD·EFEFGHC.CDAB·EFGH D.ABCD·GHEF答案：A1234562.下列一定不存在同源染色体的细胞是（

）A.卵细胞

B.单倍体生物体细胞C.胚细胞

D.含一个染色体组的细胞答案：D1234563.通常情况下，单倍体水稻高度不育，因为（

）A.基因发生了重组B.染色体结构发生了变异C.染色体数目不稳定D.染色体配对紊乱答案：D1234564.下列关于染色体结构变异的叙述，错误的是（

）A.可由非同源染色体之间交换部分片段造成B.染色体结构的改变，会使染色体上基因的数目和排列顺序发生改变C.大多数染色体结构变异对生物体是有利的D.染色体缺失了某段，可使生物性状发生变化解析：大多数染色