高考生物一轮复习“学案”第21讲 基因突变和基因重组课件 新人教版.ppt

学案21基因突变和基因重组 1 基因突变的概念 由于dna分子中发生碱基对的 而引起的的改变 2 基因突变的时间 主要发生在或 3 基因突变的诱发因素 和生物因素 其中亚硝酸 碱基类似物属于 4 基因突变的特点 1 一切生物都可以发生 2 随机性 生物个体发育的 3 自然状态下 突变频率很低 低频性 增添 缺失和替换 基因结构 有丝分裂间期 减数第一次分裂的间期 物理因素 化学因素 化学因素 普遍性 任何时期和部位 5 基因突变的意义 1 产生的途径 2 生物变异的 3 生物进化的材料 6 基因突变的实例 镰刀型细胞贫血症 1 直接原因 血红蛋白分子的一条多肽链上一个由正常的谷氨酸变成了缬氨酸 2 根本原因 控制血红蛋白分子合成的中的一个由正常的ctt变为cat 碱基序列 新基因 根本来源 原始 氨基酸 dna 7 据图回答下列问题 1 写出相应细胞所处的时期 a b 2 类型 a 同源染色体上之间的交叉互换 b 非同源染色体上的之间的自由组合 3 基因重组的意义 形成的重要原因 生物变异的来源之一 有利于 生物进化 四分体时期 减数第一次分裂的后期 非姐妹染色单体 非等位基因 生物多样性 考点1基因突变 考点精讲 1 镰刀型细胞贫血症原因分析 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 2 基因突变与性状的关系 1 基因突变与其性状 2 基因突变不改变性状的特例 不具有遗传效应的dna片段中的 突变 不引起基因突变 不引起性状的改变 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 某些基因突变虽然改变了蛋白质中个别位置氨基酸的种类 但并不影响蛋白质的功能 隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变 说明 dna分子具有稳定的双螺旋结构 正常状态下的基因突变频率相对较低 但在dna复制等解旋情况下 暴露出的单链易发生突变 如有细胞周期的细胞发生基因突变的频率相对较高 典例剖析 例1 2010年全国新课标卷 在白花豌豆品种栽培园中 偶然发现了一株开红花的豌豆植株 推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果 为了确定该推测是否正确 应检测和比较红花植株与白花植株中 a 花色基因的碱基组成b 花色基因的dna序列c 细胞的dna含量d 细胞的rna含量 解析 本题考查基因的本质 意在考查学生的推理分析能力 基因突变产生新的基因 不同基因的碱基 或脱氧核苷酸 排列顺序不同 故通过比较花色基因的dna序列能确定是否通过基因突变产生了等位基因 b 技巧点拨 基因突变概念图解 如图 对应训练 1 dna聚合酶有两种方式保证复制的准确性 即选择性添加正确的核苷酸和校读 移除错配的核苷酸 某些突变的dna聚合酶 突变酶 比正常的dna聚合酶精确度更高 下列有关叙述正确的是 a 翻译突变酶的mrna序列没有发生改变b 突变酶作用的底物是四种核糖核苷酸c 突变酶减少了基因突变的发生不利于进化d 突变酶大大提高了dna复制的速度 解析 由于某些突变的dna聚合酶 突变酶 比正常的dna聚合酶精确度更高 所以 翻译突变酶的mrna序列发生了改变 故a错误 dna聚合酶参与dna的复制 故b错误 突变酶比正常的dna聚合酶精确度更高 但不是大大提高了dna复制的速度 故d错误 c 2 家鸡的无尾 m 对有尾 m 是显性 现用有尾鸡 甲群体 交配产生的受精卵孵小鸡 在孵化早期向卵内注射微量胰岛素 孵化出的小鸡 乙群体 表现无尾性状 为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变 可行性方案是 a 甲群体 甲群体 孵化早期不向卵内注射胰岛素b 甲群体 乙群体 孵化早期向卵内注射胰岛素c 乙群体 乙群体 孵化早期不向卵内注射胰岛素d 乙群体 乙群体 孵化早期向卵内注射胰岛素 解析 乙群体的出现可能是胰岛素引起的基因突变 也可能是环境变化引起的 因此让乙群体杂交 孵化早期不向卵内注射胰岛素 若后代出现无尾鸡 则是基因突变引起的 若后代全是有尾鸡 则是环境变化引起的 c 考点2基因重组 考点精讲 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 可以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 可以产生新的基因型 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 基因突变和基因重组的区别和联系 典例剖析 例2 某植株的一条染色体发生缺失突变 获得该缺失染色体的花粉不育 缺失染色体上具有红色显性基因b 正常染色体上具有白色隐性基因b 如图 若以该植株为父本 测交后代中部分表现为红色性状 下列解释合理的是 a 减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为bb 减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离c 减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合d 减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换 解析 根据题干所知 染色体缺失花粉不育 则正常情况下 该植物做父本只产生含b的配子 测交后代不可能出现红色性状 既然测交后代中有部分个体表现为红色性状 说明父本产生的配子中有部分含有b 若发生基因突变 则后代个体只有个别个体表现为红色 若是减数第一次分裂时非姐妹染色单体发生交叉互换 因为交叉互换有一定的交换率 故父本产生的配子中可能有一部分含有b 测交后代可能会出现部分 不是个别 红色性状 d正确 答案 d 知识链接 根据题意来确定如图所示变异类型 4 若题目中有 分裂 时期提示 如减数第一次分裂前期造成的则考虑交叉互换 间期造成的则考虑基因突变 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 若为减数分离 则原因是基因突变 间期 或基因重组 减数第一次分裂 3 若题目中问的是造成b b的根本原因 应考虑可遗传的变异中的根本来源 基因突变 对应训练 3 现有如下品系特征的几种瓢虫 已知表中所列性状的遗传涉及两对等位基因 研究人员通过裂翅品系与其他品系瓢虫的杂交实验 阐明了裂翅基因的遗传规律 请分析并回答 1 科学家通过实验确定了裂翅基因位于常染色体上 在此基础上继续研究 完成了下列实验 由上述实验可推测出裂翅性状由性基因控制 f1裂翅品系自交后代中 裂翅品系与野生型比例接近2 1的原因最可能是 2 已知黑檀体性状由3号染色体上的隐性基因控制 若要对裂翅基因进行进一步的染色体定位 现选择 1 中裂翅品系与黑檀体品系进行杂交 f1表现型及比例为 将f1中雌蝇与黑檀体直翅雄蝇进行交配产生后代 若后代表现型及比例为 则说明裂翅基因与黑檀体基因的遗传符合自由组合定律 若后代只出现2种表现型 则说明裂翅基因在号染色体上 且在产生配子的过程中 裂翅基因所在的染色单体未与同源染色体的非姐妹染色单体发生交换 解析 1 由于裂翅品系出现了性状分离由此可推测出裂翅性状由显性基因控制 f1裂翅品系自交后代中 裂翅品系与野生型比例接近2 1 这说明裂翅纯合子为致死个体 2 已知黑檀体性状由3号染色体上的隐性基因控制 若要对裂翅基因进行进一步的染色体定位 现选择 1 中裂翅品系与黑檀体品系进行杂交 由于黑檀体品系为隐性纯合子 则f1表现型及比例为灰体裂翅 灰体直翅 1 1 f1中灰体裂翅为双杂合子 将f1中灰体裂翅雌蝇与黑檀体直翅雄蝇进行交配产生后代 若后代表现型及比例为灰体裂翅 灰体直翅 黑檀体裂翅 黑檀体直翅 1 1 1 1 则说明裂翅基因与黑檀体基因的遗传符合自由组合定律 若后代只出现2种表现型 则说明裂翅基因在3号染色体上 且在产生配子的过程中 裂翅基因所在的染色单体未与同源染色体的非姐妹染色单体发生交换 答案 1 显裂翅纯合子为致死个体 或 存在致死性基因型 合理即可 2 灰体裂翅 灰体直翅 1 1灰体裂翅灰体裂翅 灰体直翅 黑檀体裂翅 黑檀体直翅 1 1 1 13 1 果蝇某染色体上的dna分子中一个脱氧核苷酸发生了改变 其结果是 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 此染色体的成分发生改变 解析 果蝇某染色体上的dna分子中一个脱氧核苷酸发生了改变 这属于基因突变 基因突变能产生等位基因 a 2 下列有关变异与进化的叙述 不正确的是 a 由二倍体西瓜培育出的三倍体无子西瓜属于可遗传的变异b 基因突变有普遍性 随机性 低频性 不定向性和少数有害性等特性c 当环境条件适宜时 生物种群的基因频率也可发生变化d 利用生长素的二重性原理制成的除草剂可导致杂草的基因频率定向改变 解析 由二倍体西瓜培育出的三倍体无子西瓜属于染色体变异 染色体变异是可遗传的变异 故a正确 基因突变有普遍性 随机性 低频性 不定向性和多数有害性等特性 故b错误 当环境条件适宜时 生物也能进化 因此 生物种群的基因频率也可发生变化 故c正确 利用生长素的二重性原理制成的除草剂能对杂草进行自然选择 因此 可导致杂草的基因频率定向改变 故d正确 b 3 a a和b b是控制两对相对性状的两对等位基因 位于1号和2号这一对同源染色体上 1号染色体上有部分来自其它染色体的片段 如图所示 下列有关叙述不正确的是 a a和a b和b的遗传均符合基因的分离定律b 可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象c 染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因重组d 同源染色体上非姐妹染色单体发生交叉互换后可能产生4种配子 解析 染色体片段移接到1号染色体上的现象称为染色体结构变异 c 4 d d和t t是分别位于两对同源染色体上的两对等位基因 在不同情况下 下列叙述正确的是 a ddtt和ddtt杂交 f2中具有双显性状且能稳定遗传的个体比例是1 4b 基因型为ddtt的植株与基因型为ddtt的植株杂交 后代只有一种表现型c 基因型为ddtt的个体 如果产生有dd的配子类型 则可能发生了染色体数目变异d 后代的表现型数量比接近于1 1 1 1 则两个亲本的基因型一定为ddtt和ddtt 解析 ddtt和ddtt杂交 f2中具有双显性状且能稳定遗传的个体比例是1 16 故a错误 基因型为ddtt的植株与基因型为ddtt的植株杂交 后代可能有四种表现型 故b错误 后代的表现型数量比接近于1 1 1 1 则两个亲本的基因型不一定为ddtt和ddtt 如ddtt和ddtt杂交 后代的表现型数量比也接近于1 1 1 1 故d错误 c 5 如图表示基因型为aabbcc的某动物细胞分裂示意图 据此可确认该细胞 a 含有一个染色体组b 基因的数目和排列顺序发生改变c 该变化使生物的性状一定发生改变d 肯定发生过交叉互换和染色体变异 解析 由图可以看出 该细胞是减数第一次分裂产生的细胞 且只含有一个染色体组 故a正确 由基因型可以看出 该细胞发生了交叉互换 交叉互换不导致基因数目改变 也不一定使生物的性状发生改变 故b c d错误 a 6 子叶黄色 y 野生型 和绿色 y 突变型 是孟德尔研究的豌豆相对性状之一 野生型豌豆成熟后 子叶由绿色变为黄色 1 在黑暗条件下 野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见下图中甲 其中 反映突变型豌豆叶片总绿叶素含量变化的是曲线 2 y基因和y基因的翻译产物分别是sgry蛋白和sgry蛋白 其部分氨基酸序列见上图中乙 据图乙推测 y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的和 进一步研究发现 sgry蛋白和sgry蛋白都能进入叶绿体 可推测 位点的突变导致了该蛋白的功能异常 从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱 最终使突变型豌豆子叶和叶片维持 常绿 3 水稻y基因发生突变 也出现了类似的 常绿 突变植株y2 其叶片衰老后仍为绿色 为验证水稻y基因的功能 设计了以下实验 请完善 一 培育转基因植株 植株甲 用含有空载体的农杆菌感染的细胞 培育并获得纯合植株 植株乙 培育并获得含有目的基因的纯合植株 二 预测转基因植株的表现型 植株甲 维持 常绿 植株乙 三 推测结论 解析 1 根据题干所给信息 野生型豌豆成熟后 子叶由绿色变为黄色 可推测出野生型豌豆成熟后 子叶发育成的叶片中叶绿素含量降低 分析图甲 b从第六天开始总叶绿素含量明显下降 因此b代表野生型豌豆 则a为突变型豌豆 2 根据图乙可以看出 突变型的sgry蛋白和野生型的sgry有3处变异 处氨基酸由t变成s 处氨基酸由n变成k 可以确定是基因相应的碱基发生了替换 处多了一个氨基酸 所以可以确定是发生了碱基的增添 从图乙中可以看出sgry蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体 根据题意 sgry和sgry都能进入叶绿体