高中生物 2.3.2.3、4基因与性状 转基因生物和转基因食品课件 中图版必修2 .ppt

第三 四节基因与性状 转基因生物和转基因食品 一 基因与性状的关系1 基因控制性状 1 通过控制 来控制性状 如镰刀型细胞贫血症 2 通过控制 控制 从而影响生物性状 如白化病 蛋白质的分子结构 酶的合成 代谢过程 2 基因重组如图a b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像 其中均发生了基因重组 1 发生时间 写出相应细胞所处的时期 a b 减数 2 类型 a 同源染色体上 之间交叉互换 b 非同源染色体上的 之间自由组合 3 意义 形成 的重要原因 生物变异的来源之一 有利于 四分体时期 分裂后期 第一次 非姐妹染色单体 非等位基因 生物多样性 生物进化 点拨 1 部分性状受单基因控制 即受一对等位基因控制 2 部分性状受多个基因控制 但一个基因一般只控制一个性状 一个基因可参与控制多个性状 3 基因重组产生新的基因型 但不产生新的基因 二 基因突变1 概念基因 的改变 包括碱基对的 或 2 实例镰刀型细胞贫血症 结构 增添 缺失 改变 镰刀 缬氨酸 一对碱基对 3 时间 原因 特征 结果及意义 1 时间 主要发生在 如射线 电离辐射等 如亚硝酸 碱基类似物等生物因素 等 2 原因 有丝分裂间期或减数分裂间期 物理因素 化学因素 病毒 某些细菌 普遍性 各种生物中都可能发生低频性 自然状况下 基因突变的频率 可逆性 一种基因突变产生的基因可以 为该基因多方向性 一个基因可以向多个方向突变随机性 发生在个体发育的 和 中一个基因变成了它的 可能引起性状改变 对 具有重要意义形成 的重要原因之一 3 特征 4 结果 5 意义 很低 再突变 任何时期 任何细胞 等位基因 生物进化 生物多样性 点拨 1 基因突变发生在间期的原因 dna在复制时解旋 结构不稳定 2 rna与dna相比 更容易发生基因突变 三 转基因生物和转基因食品1 重组dna技术 1 概念 指利用 和 的手段 将某种生物的基因转移到 中 使其出现原物种不具有的 的技术 又称为 分子生物学 基因工程 其他生物物种 新性状 转基因技术 2 实施过程 3 意义 人为实现了 遗传物质的转移 种间 2 转基因生物和转基因食品 1 转基因生物 由于 的导入 引起原有 组成改变的生物 包括转基因植物 转基因动物和 2 转基因食品 用 生产或制造的食品 食品原料以及食品添加剂等 3 转基因生物的风险 转基因生物可能会影响或威胁到 生态环境和人类健康 目的基因 遗传物质 转基因微生物 转基因生物 生物多样性 点拨 转基因技术的遗传学原理是基因重组 但不同于杂交过程中的基因重组 主要表现在不经过减数分裂和有性生殖过程 在人为控制条件下定向改变生物的某些性状 思维判断 1 一对等位基因不存在基因重组 一对同源染色体存在基因重组 分析 基因重组至少需要两对等位基因 一对等位基因体现了基因分离规律 一对同源染色体可以通过交叉互换进行基因重组 2 突变后的基因和原来的基因在染色体上的位置相同 分析 基因突变不改变基因在染色体上的位置 3 减数分裂四分体时期 姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组 分析 交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间 4 纯合体自交因基因重组发生性状分离 分析 纯合体不存在基因重组 自交不会发生性状分离 5 基因工程定向改造生物性状 能够定向地引起基因突变 分析 基因工程能定向改造生物性状 这属于基因重组 不属于基因突变 基因突变1 镰刀型细胞贫血症实例分析 正常 下降 1 直接原因 血红蛋白的一条多肽链上的一个氨基酸由正常的谷氨酸变成了缬氨酸 2 根本原因 发生了基因突变 碱基对由突变成 ta at 2 基因突变概念图解 aattccgg ttaaggcc aattccgg ttaaggcc aattaccgg ttaatggcc aattaccgg ttaatggcc aattcc aattcc 3 基因突变与性状的关系 1 基因突变与其影响 2 基因突变不改变生物性状的特例 不具有遗传效应的dna片段中的 突变 不引起基因突变 不引起性状变异 由于多种密码子决定同一种氨基酸 因此某些基因突变也不引起性状的改变 某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类 但并不影响蛋白质的功能 隐性突变在杂合体状态下也不会引起性状的改变 高考警示钟 基因突变发生的概率在不同细胞中并不相同dna分子有稳定的双螺旋结构 正常状态下的基因突变概率相对较低 但在dna复制等解旋情况下时 暴露的单链易发生突变 如有细胞周期的细胞发生基因突变的概率相对较高 典例训练1 2011 安徽高考 人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力 临床上常用小剂量的放射性同位素131i治疗某些甲状腺疾病 但大剂量的131i对人体会产生有害影响 积聚在细胞内的131i可能直接 a 插入dna分子引起插入点后的碱基序列改变b 替换dna分子中的某一碱基引起基因突变c 造成染色体断裂 缺失或易位等染色体结构变异d 诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代 解题指南 1 知识储备 1 人体体细胞基因突变不能遗传给下一代 2 基因突变的本质 碱基对的增添 缺失或替换 2 解题关键 应从碘的功能与碱基差别考虑 解析 选c 放射性同位素131i不是碱基 因此不能直接插入dna分子或替换dna分子中的某一碱基 因此a项和b项都不正确 放射性同位素131i能导致染色体结构变异 因此c项正确 放射性同位素131i能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变 但由于是体细胞的基因突变 因此不能遗传给下一代 d项错误 互动探究 1 131i除造成甲状腺滤泡上皮细胞染色体变异外 还可能会对甲状腺滤泡上皮细胞造成哪些影响 提示 使甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变 进一步造成癌变 分析 131i是放射性元素 其发出的射线能够使细胞发生基因突变而导致癌变 2 131i能够使甲状腺内高度分化的细胞核基因发生基因突变吗 提示 不能 分析 基因突变一般发生在dna分子复制时 高度分化的细胞不进行dna复制 故131i不能够使甲状腺内高度分化的细胞核基因发生基因突变 变式备选 如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 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 过程是以脱氧核苷酸为原料 由atp供能 在酶的作用下完成的c 转运缬氨酸的trna一端裸露的三个碱基应该是caud 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 解析 选c 根据题意可知 引起人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是dna上某位置的碱基对t a替换为a t 并不是任一位置碱基替换都会引起贫血症 但直接原因是蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代 故a d项错误 过程表示转录 它是以 链为模板 以核糖核苷酸为原料 由atp供能 在酶的作用下完成的 故b项错误 缬氨酸的密码子为gua 则trna一端裸露的三个碱基应该是cau 故c项正确 基因重组1 类型 1 分子水平的基因重组 如通过对dna的剪切 拼接而实施的基因工程 特点 可克服远缘杂交不亲和的障碍 2 染色体水平的基因重组 减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换 以及非同源染色体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组 特点 难以突破远缘杂交不亲和的障碍 可产生新的基因型 表现型 但不能产生新的基因 3 细胞水平的基因重组 如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组 特点 可克服远缘杂交不亲和的障碍 2 基因突变与基因重组的区别和联系 在一定外界或内部因素作用下 dna分子中发生碱基对的增添 缺失或改变 引起基因结构的改变 减数第一次分裂过程中 同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换 或非同源染色体上非等位基因的自由组合 所有生物都可以发生 只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传 产生新基因 控制新性状 产生新的基因型 不产生新的基因 通过基因突变产生新基因 为基因重组提供自由组合的新基因 基因突变是基因重组的基础 有丝分裂间期 减数分裂间期 减数第一次分裂 技巧点拨台 两种产生等位基因变异来源的判断 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 或基因重组 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 前期造成的则考虑交叉互换 间期造成的则考虑基因突变 典例训练2 2011 江苏高考改编 在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是 a dna复制时发生碱基对的增添 缺失或替换 导致基因突变b 非同源染色体之间发生自由组合 导致基因重组c 非同源染色体之间交换一部分片段 导致基因重组d 同源染色体之间交换一部分片段 导致基因重组 解题指南 1 知识储备 1 基因突变发生的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 2 交叉互换发生在同源染色体之间 2 题眼 基因重组发生在减数分裂过程中 解析 选a 基因突变发生在减数第一次分裂前的间期和有丝分裂的间期 a项正确 非同源染色体自由组合发生在减数第一次分裂后期 不发生在有丝分裂时期 b项错误 c项中 非同源染色体之间交叉互换不是基因重组 d项中 同源染色体之间交换一部分片段发生在减数第一次分裂前期 不发生在有丝分裂时期 互动探究 1 非同源染色体之间交换一部分片段 属于哪种变异 提示 属于染色体变异 分析 同源染色体之间交换片段属于基因重组 非同源染色体之间交换片段属于染色体变异 2 什么分裂方式存在非同源染色体之间交换片段 提示 有丝分裂和减数分裂 分析 非同源染色体之间交换片段属于染色体变异 有丝分裂和减数分裂都存在染色体变异 变式备选 子代不同于亲代的性状 主要来自基因重组 下列图解中哪些过程可以发生基因重组 a b c d 解析 选c 基因重组指在生物体进行有性生殖的过程中 控制不同性状的基因重新组合 故 过程中的a a和b b之间可以发生基因重组 过程只能发生等位基因的分离 过程属于配子间的随机组合 实验步骤的设计思路 生物变异类型的验证 案例 有三个通过不同途径得到的纯种白花矮牵牛品系 将它们相互杂交 得到如下结果 请回答 答题时可自设基因 1 仅结合杂交1 2 3可推知 花色性状至少由 对等位基因控制 再联系杂交4 5 6可推知 花色性状应该由 对独立的等位基因控制 2 由杂交2可知 红花为 性性状 3 根据上面分析 结合杂交实验 这三个纯种品系的基因型分别为 品系1 品系2 品系3 杂交1 杂交3的后代基因型分别是 某种高秆植物经理化因素处理 在其后代中发现个别矮秆植株 如何设计实验鉴定与矮秆性状出现的相关问题 只需写出实验步骤 1 是基因突变 还是环境影响 2 若是基因突变 是显性突变 还是隐性突变 命题人透析 1 判断性状由一对还是多对基因控制 一般根据亲代与子代的表现型采用假设法一一验证 如本题验证方法如下 假设由一对等位基因控制 杂交2中 品系1和品系3都是纯合白花 而子代是红花 假设不成立 若由两对基因控制 则品系1和品系3的子代红花基因型应为双杂合体 如aabb 推测可知品系1和品系3应为单显纯合体 如aabb aabb 如果推测成立 杂交4 6的子代分离比应该相同 与事实不符 说明至少由3对基因控制 2 验证基因突变实验设计的思路 验证生物变异是基因突变还是环境影响 可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的环境条件下 观察比较两者的表现型是否相同 若相同则说明变异是由环境引起的 验证基因突变的显隐性 可让矮秆植株和原始亲本杂交 若出现性状分离 则说明为显性突变 若没有出现性状分离 则说明为隐性突变 标准答案 1 23 2 显 3 aabbddaabbddaabbddaabbddaabbdd 1 将矮秆植株连同原始亲本一起种植 保持土壤和栽培条件尽量一致 观察比较两者的表现型 2 第一年将矮秆植株和原始亲本杂交得f1 第二年种植f1种子 观察其表现型 阅卷人点评 得分要点 1 2 与标准答案一致才能得分 3 只要体现 品系1只含一对显性纯合基因 品系2为隐性纯合体 品系3含两对显性纯合基因 且与品系1不同 即可 1 必须体现 二者种植在相同的环境条件下 看表现型是否相同 2 必须体现 将矮秆植株和原始亲本杂交得f1 第二年种植f1种子 观察其表现型 失分案例 1 第一空错答为 3 3 错答为 aabbddaabbddaabbdd 1 只答出 将矮秆植株连同原始亲本一起种植 未控制其他变量 2 错答为 采用测交法 原因是误将实验步骤理解为方法 1 下列有关基因突变和基因重组的描述 正确的是 a 基因突变对于生物个体利多于弊b 基因突变所产生的基因都可以遗传给后代c 基因重组能产生新的基因d 基因重组是进行有性生殖的生物才具有的一种可遗传变异方式 解析 选d 基因突变大多是有害的 基因突变所产生的基因不一定遗传给后代 基因重组能产生新的基因型 但不产生新的基因 基因重组发生在有性生殖的过程中 即减数分裂产生配子时 所以 自然条件下不进行有性生殖的生物如细菌 病毒等 不能通过基因重组产生可遗传变异 2 下列有关基因重组的叙述 正确的是 a 基因型为aa的个体自交 因基因重组而导致子代性状分离b 基因a因替换 增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a 属于基因重组c 同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换可导致基因重组d 造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组 解析 选c 基因型为aa的个体自交 因等位基因分离而导致子代性状分离 基因a因替换 增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a 属于基因突变 同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换可能导致基因重组 同卵双生姐妹的遗传物质相同 造成其性状上差异的主要原因是环境影响 3 一般情况下 与基因突变发生时期不相同的是 a 细胞体积的增加b 中心体的倍增c dna以高度螺旋化状态存在d dna中a和t碱基之间氢键的断裂 解析 选c 基因突变发生在间期 间期细胞进行生长 进行中心体的复制 进行dna复制 dna复制时 需要解旋 碱基之间的氢键断裂 dna高度螺旋化时 dna以染色体形式存在 发生在分裂期 4 果蝇某染色体的dna分子中一个脱氧核苷酸发生了改变 其可能结果是 a 所属基因变成其等位基因b dna内部的碱基配对原则改变c 此染色体的结构发生改变d 此染色体上基因数目和排列顺序改变 解析 选a dna分子中一个脱氧核苷酸改变 导致基因结构改变 即发生基因突变 但不影响基因数目 基因突变的结果是形成等位基因 5 如图为有性生殖过程的图解 基因突变和基因重组均可发生在 a b c d 解析 选b 基因突变可发生在有丝分裂间期 也可发生在减数分裂间期 基因重组只能发生在减数第一次分裂过程中 故两者均可发生的应是 和 的减数分裂过程 6 基因工程是将目的基因通过一定过程 转入到受体细胞 经过受体细胞的分裂 使目的基因的遗传信息扩大 再进行表达 从而培养成工程生物或生产基因产品的技术 你认为支持基因工程技术的理论有 遗传密码的通用性 不同基因可独立表达 不同基因表达互相影响 dna作为遗传物质能够严格地自我复制 a b c d 解析 选a 转基因之所以在不同种生物间可以进行 是因为遗传密码的通用性 不同基因表达的独立性 dna自我复制的严格性 7 如图甲表示人类镰刀型细胞贫血症的病因 图乙是一个家族中该病的遗传系谱图 控制基因为b与b 请据图回答 已知谷氨酸的密码子是gaa gag 1 图中 表示的遗传信息流动过程分别是 2 链碱基组成为 链碱基组成为 3 镰刀型细胞贫血症的致病基因位于 染色体上 属于 性遗传病 4 6基因型是 6和 7婚配后生一患病男孩的概率是 要保证 9婚配后子代不患此病 从理论上说其配偶的基因型必须为 5 镰刀型细胞贫血症是由 产生的一种遗传病 从变异的种类来看 这种变异属于 该病十分少见 严重缺氧时会导致个体死亡 这表明基因突变的特点是 和 解析 发生此病的根本原因在于遗传物质dna复制时发生了基因突变 由原来的ctt突变为cat 从而使转录成的mrna上的碱基也相应的由gaa变成gua 因在翻译过程中 gaa gua分别是谷氨酸 缬氨酸的密码子 所以合成的血红蛋白中的谷氨酸就被缬氨酸所代替 异常的血红蛋白使红细胞变形 由正常的中央微凹的圆饼状变为镰刀状 使红细胞运输氧的能力大大降低 该病十分少见 说明基因突变在自然界突变率很低 也说明基因突变对生物往往是有害的 答案 1 dna复制转录 2 catgua 3 常隐 4 bb1 8bb 5 基因突变可遗传变异低频性多害少利性 实验方法材料分析型实验的解题策略 理论指导 依据一定的实验结果 运用所学的学科知识分析其中原因或得出正确的实验结论 也就是要能理解科学实验的一般方法 理解所考实验的实验内容 包括实验原理 方法和操作步骤 并能对实验现象和结果进行解释和分析 材料分析型实验主要包括以下三种形式 1 根据实验结果提出合理解释 2 根据实验结果确定实验控制的条件 3 根据实验原理和实验过程 预测实验结果 材料分析型实验题应对总策略如下 1 注重分析实验程序 在实验教学和复习中 分析实验中每一步骤的作用 每一处的意义 以及各步骤之间的联系 既要知道怎么做 也要知道为什么这样做 从中学习解决问题 研究事物的方法 实验程序往往是分组标号 单一变量处理和无关变量处理 观察 分析得出结论 如果实验之前材料或者所需溶液没有配制 往往第一步需要处理材料和配制溶液 单一变量处理和无关变量处理顺序可以调整 如果现象的观察需要特殊的工具 如显微镜 需要制备临时装片 2 结论分析离不开实验类型 探究性实验结论可以有多个 支持假设或者否定假设 需要根据不同结果来讨论 验证性实验 结论是惟一的 结果是支持假设的 3 注意结