高中生物第四章第一节生物变异的来源课堂探究（含解析）浙科版必修2.docx

生物变异的来源 探究1：基因突变的过程是怎样的？ 基因突变是基因分子结构的改变，过程可表示如下： 由此可见，基因突变发生于DNA复制时期，即细胞分裂的间期，有丝分裂和减数分裂过程都可能发生，如果发生在性细胞，突变基因就会通过受精作用而传给下一代，如果发生在体细胞，则只影响当代，不影响下一代。原核生物、病毒也可能发生。 基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的表现形式，即由Aa或aA。 探究2： 基因重组发生在哪类生殖过程中？ 自然状态下基因重组包括两种类型：（1）随机重组（自由组合）：在生物通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合产生的基因重组；（2）交换重组（交叉互换）：在减数分裂形成四分体时期，由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生局部互换，而造成控制不同性状的基因重新组合。只能产生新的基因型，不能产生新的基因。无论是自由组合型还是交换型，它们都发生在减数分裂的第一次分裂过程中，无性生殖过程中不发生基因重组。 探究3： 基因突变和基因重组的区别与联系基因突变基因重组区别本质基因分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新性状原有基因的重新组合，产生了新的基因型，使性状重新组合原因在一定的外界或内部因素的作用下，由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，使基因结构发生改变减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间的自由组合时期有丝分裂间期和减数第一次分裂间期减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂的后期条件外界条件剧变和内部因素的相互作用不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用意义生物变异的主要来源，也是生物进化的重要因素之一是生物产生变异的重要因素应用通过诱变育种培育新品种通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种可能性可能性很小非常普遍联系都使生物产生可遗传的变异；在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 探究4：染色体组数目的判别方法 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两种方法加以判别： （1）细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组，如图中甲的细胞中相同的染色体有4条，此细胞有4个染色体组。 （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的细胞或生物体含有4个染色体组，因为AAaaBBBb可用基因和染色体共同表示为图乙。 探究5： 生物体几倍体的判别方法 由于多倍体的生殖细胞内含有不只一个染色体组，而这样的生殖细胞直接发育成的个体是单倍体，所以不能根据细胞内染色体组的数目判断。由此可见，生物几倍体的判别不能只看细胞内含有多少个染色体组，还要考虑到生物个体发育的直接来源。 （1）如果生物体由受精卵或合子发育而成，生物体细胞内有几个染色体组，就叫几倍体。 （2）如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组，都只能叫单倍体。 探究6： 单倍体与多倍体的区别方法 （1）概念定位不同。单倍体强调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，体细胞中含有超过两个染色体组的个体叫多倍体。 （2）发育的起点不同。单倍体是本物种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；多倍体是由受精卵发育而成的，是双亲生殖的结果。 （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。 题例领悟 【例题1】2007山东高考，7 DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为UA、AT、GC、CG，推测“P”可能是（ ） A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶 解析：可用逆推法解答该问题，如下图： 答案：D 领悟 DNA复制过程中一条链上碱基发生突变，经过多次复制后形成的子代DNA分子有50%的正常DNA，50%的突变DNA。 【例题2】2007江苏高考，18 某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于（ ） A.三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失 B.三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加 C.三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失 D.染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体 解析：本题考查染色体结构和数目的变异，染色体数目的变异包括两种类型：一是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，显然a图属于前者变异类型，c图属于后者变异类型，染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位，b图属于染色体片段的增添造成的重复，而d图属于染色体片段的缺失，故C正确。 答案：C 领悟 染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异。染色体结构变异包括缺失、重复、倒位、易位。染色体数目变异包括个别染色体数目增加或减少和染色体组成倍地增加或减少。 【例题3】自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下： 正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸 突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸 根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是（ ） A.突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添 B.突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添 C.突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添 D.突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添 解析：考查基因突变和基因控制蛋白质合成的转录和翻译过程。基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变。从而引起基因分子结构的改变。突变的基因通过转录还引起信使RNA上密码子改变，密码子在信使RNA上既不间断也不重叠，所以DNA碱基对增添，信使RNA上密码子种类、数目和序列改变，可能引起氨基酸种类和数目改变。DNA碱基对改变，只能引起信使RNA上密码子种类改变，不改变密码子的数目，结果可能引起氨基酸种类变化，也可能不引起氨基酸种类变化（因为一种氨基酸有多个密码子）。突变基因1是基因中某个碱基对改变，但没有引起信使RNA上密码子编码的氨基酸种类发生变化，这是由于一种氨基酸有多个密码子。突变基因2是基因中某个碱基对改变，使信使RNA上苯丙氨酸的密码子变成了亮氨酸的密码子。突变基因3是基因中增添了某个碱基对，使信使RNA上从苯丙氨酸以后的密码子种类都发生了改变。 答案：A 领悟 解决该类问题的规律是：基因突变包括DNA中碱基对的增添、缺失或改变三种类型。碱基对的增添和缺失会引起信使RNA上密码子种类和数目的改变。碱基对改变不一定能引起信使RNA上密码子编码的氨基酸种类的改变。 课堂反馈 1.下列关于基因突变的叙述，错误的是（ ） A.基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变 B.基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的 C.基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发 D.基因突变的频率很低，且是有害的 解析：A项是基因突变的概念；B项阐明了基因突变的原因；C项说明了基因突变的诱发因素；D项错误，基因突变的频率很低，而且一般是有害的，但不会全是有害的，有些基因突变既无害也无利，还有一些基因突变使生物产生新性状，适应新环境，是有利的。 答案：D 2.卵原细胞在进行DNA复制时，细胞中不可能出现的是（ ） A.解旋 B.蛋白质合成 C.基因突变 D.基因重组 解析：基因重组发生在减数第一次分裂的后期，等位基因随同源染色体的分开而分离，非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合。 答案：D 3.一个碱基对可加到DNA分子上或从DNA分子上除去，这种生物体DNA碱基顺序的变化是一种（ ） A.细菌转化 B.基因自由组合 C.基因突变 D.等位基因分离 解析：基因突变方式至少有两大类：一类是碱基替换，即一个碱基对被另一个碱基对所代替；另一类是碱基对数目的改变，即增加或减少一个或几个碱基对。 答案：C 4.下列有关基因突变的叙述中，正确的是（ ） A.生物随环境改变而产生适应性的变异 B.由于细菌的数量多、繁殖周期短，因此其基因突变率很高 C.基因突变在自然界中广泛存在 D.自然状态下的突变是不定向的，而人工诱变的突变多是定向的 解析：诱变因素与发生突变的方向无关，所以选项