高考生物一轮总复习 5.1 基因突变和基因重组课件 新人教版必修2.ppt

第5章基因突变及其他变异第1节基因突变和基因重组 知识梳理 一 基因突变1 概念 dna分子中发生 而引起的 的改变 2 时间 主要发生在 碱基对的替换 增添和缺失 基因结构 有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间 期 3 突变特点 1 一切生物都可以发生 2 随机性 生物个体发育的 3 低频性 自然状态下 突变频率很低 4 不定向性 一个基因可以向不同的方向发生突变 产生一个以上的 5 多害少利性 多数基因突变破坏 与现有环境的协调关系 而对生物有害 普遍性 任何时期和部位 等位基因 生物体 4 意义 1 产生的途径 2 的根本来源 3 生物进化的 新基因 生物变异 原始材料 二 基因重组1 实质 生物体进行有性生殖的过程中 控制不同性状的基因的 2 类型及发生时间 如图a b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像 两者都发生了基因重组 重新组合 1 发生时间 写出相应细胞所处的时期 a b 2 类型 a 同源染色体上 之间交叉互换 b 非同源染色体上的 之间自由组合 3 结果 产生新的 导致重组性状出现 4 意义 1 形成 的重要原因 2 生物变异的来源之一 有利于 四分体时期 减数第一次 分裂后期 非姐妹染色单体 非等位基因 基因型 生物多样性 生物进化 盲点判断 1 2011 上海高考t8a a基因突变为a基因 a基因还可能再突变为a基因 2 基因突变通常发生在dna rna的过程中 3 基因是具有遗传效应的dna片段 hiv的遗传物质是rna 不能发生基因突变 4 病毒 大肠杆菌及动植物都可能发生基因突变 5 基因突变产生的新基因不一定传递给后代 6 基因突变具有随机性 分裂旺盛的细胞和停止分裂的细胞基因突变频率相同 7 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 8 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 盲点判断点拨 1 基因突变具有可逆性 可以由a基因突变为a基因 也可以由a基因突变为a基因 2 基因突变主要发生在dna复制过程中 3 rna病毒的遗传物质虽然是rna 但可以发生基因突变 4 基因突变具有普遍性 只要有基因的生物都可发生基因突变 5 发生在体细胞中的基因突变 一般不会传递给子代 而发生在配子中的基因突变可以 6 基因突变容易发生在具有dna复制功能的细胞中 具有分裂能力的细胞 已高度分化的失去分裂能力的细胞因其不发生dna复制 故不容易发生基因突变 7 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定律 一对同源染色体可以通过交叉互换进行基因重组 8 交叉互换发生在同源染色体上的非姐妹染色单体之间 网络概览 考点一基因突变1 基因突变的原因 2 基因突变与性状的关系 1 基因突变的结果 产生新基因 等位基因 可能引起性状改变 2 基因突变引起生物性状的改变 3 基因突变未引起生物性状改变的原因 突变发生在基因的非编码区域 根据密码子的简并性 有可能翻译出相同的氨基酸 由纯合子的显性基因突变成杂合子中的隐性基因 3 基因突变对后代性状的影响 1 若基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中 突变可通过无性生殖传给后代 但不会通过有性生殖传给后代 2 若基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中 突变可能通过有性生殖传给后代 3 生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高 这是因为生殖细胞在进行减数分裂时对外界环境变化更加敏感 思维拓展 由基因突变可联系的知识 1 联系细胞分裂 在细胞分裂间期 dna复制时 dna分子双链打开 脱氧核苷酸链极其不稳定 容易发生碱基对的变化 2 联系细胞癌变 癌细胞就是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致 3 联系生物育种 诱变育种就是利用基因突变的原理进行的 4 联系生物进化 基因突变为生物进化提供原始材料 通关题组 1 基因突变实质 2014 黄山模拟 下图表示基因突变的一种情况 其中a b是核酸链 c是肽链 下列说法正确的是 a a b c表示基因的复制和转录b 图中由于氨基酸没有改变 所以没有发生基因突变c 图中氨基酸没有改变的原因是密码子具有简并性d 除图示情况外 基因突变还包括染色体片段的缺失和增添 解题指南 解答本题时 需要注意以下两点 1 基因突变不一定引起性状的改变 2 明确简并性是指多种密码子决定一种氨基酸的现象 解析 选c 由图可知 a b c表示基因的转录和翻译 a项错误 只要dna中碱基对发生改变 该基因就发生了基因突变 b项错误 图中氨基酸没有发生改变 是由于密码子具有简并性 c项正确 染色体片段的缺失和增添属于染色体结构的变异 d项错误 互动探究 1 上题b链的组成单位是什么 提示 b链是mrna 其组成单位是核糖核苷酸 2 除了上题中出现的基因突变方式外 基因突变还有哪些方式 提示 上题中基因突变的方式是碱基对的替换 除此之外还有碱基对的增添和缺失 2 基因突变特点 2014 合肥模拟 下列关于基因突变的叙述中 错误的是 a 基因突变是生物变异的根本来源b 不同细胞中基因的自发突变率不同c 基因突变只能改变基因的种类 而不能改变基因的位置d 基因突变的方向与环境密切相关 解题指南 解答本题的突破口 1 明确基因突变是基因内部的变化 不是位置的变化 2 明确基因突变具有不定向性 解析 选d 生物变异的根本来源是基因突变 基因突变在不同细胞中发生的频率不同 dna分子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 暴露的单链易发生突变 基因突变只导致原基因的种类发生改变 而不能改变基因的位置 基因突变是不定向的 其突变的方向与环境没有明确的因果关系 互动探究 上题d项中 环境中存在哪些因素诱发基因突变 有利变异的产生是否取决于环境的定向诱导 提示 环境中存在诱发基因突变的三大因素 物理因素 化学因素和生物因素 变异是不定向的 有利变异的产生与环境无关 但环境可以定向选择具有有利变异的个体 解题金手指 判断变异是否属于基因突变的方法 1 基因结构内部发生变化 是基因突变 2 基因数目发生变化 不是基因突变 3 基因位置发生改变 不是基因突变 4 光学显微镜可观察到 不是基因突变 5 产生新基因 是基因突变 加固训练 1 由于基因突变 细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基 位置 上发生了变化 已知赖氨酸的密码子为aaa或aag 天冬氨酸的密码子为gau或gac 甲硫氨酸的密码子为aug 根据已知条件 你认为基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是 解析 选d 通过观察 aag与aug相差一个碱基 最有可能发生突变 基因模板链上的赖氨酸碱基为ttc 赖氨酸的密码子为aag 突变后变为甲硫氨酸aug 反推可知mrna的aug由dna的tac转录而来 即由ttc突变为tac 2 2014 广安模拟 下图曲线a表示使用诱变剂前青霉菌菌株数和青霉素产量之间的关系 曲线b c d表示使用诱变剂后菌株数和产量之间的关系 下列说法正确的是 由a变为b c d体现了基因突变的定向性 诱变剂决定了青霉菌的变异方向 提高了变异频率 d是符合人们生产要求的变异类型 青霉菌在诱变剂作用下发生的变异可能有基因突变a b c d 解析 选a 基因突变的方向是不定向的 诱变剂不能决定变异方向 d代表的高产类型是最符合人们生产要求的变异类型 诱变剂能引起基因突变 考点二基因重组1 基因重组的类型 2 基因突变与基因重组的比较 高考警示 基因重组易错易混问题汇总 1 染色体片段交换不一定是基因重组 如果染色体片段交换发生在同源染色体之间叫基因重组 如果发生在非同源染色体之间叫易位 属于染色体结构变异 2 精卵结合并没有发生基因重组 来自父方 母方的染色体为同源染色体 每一对同源染色体上都有控制相同性状的基因 通关题组 1 基因重组判断 2014 阜阳统考 下列情况可引起基因重组的是 非同源染色体上的非等位基因自由组合 一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换 dna分子中发生碱基对的增添 缺失或替换 正常夫妇生出白化病儿子a b c d 解题指南 解答本题的关键是 1 明确基因重组发生在至少两对等位基因之间 2 明确交叉互换发生在同源染色体之间 不是发生在非同源染色体之间 解析 选c 基因重组发生在减数第一次分裂前期和后期 减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换 减数第一次分裂后期发生非同源染色体上的非等位基因自由组合 属于染色体结构变异 属于基因突变 属于性状分离 故c正确 互动探究 上题 中能产生新基因的有哪些 能产生新基因型的有哪些 提示 能产生新基因的是 能产生新基因型的是 2 染色体行为与基因重组 2014 长沙模拟 如图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像 其中能够体现基因重组的是 a b c d 解题指南 解答本题的技巧是 1 明确同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组 判断 正确 2 知道基因重组发生在减数分裂过程中 判断 正确 解析 选b 图 表示四分体时期 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换 能够实现基因重组 图 表示染色体结构变异中的染色体易位 图 表示有丝分裂后期 着丝点分裂导致两套相同的染色体分别移向细胞两极 在这个过程中不发生基因重组 图 表示减数第一次分裂后期 非同源染色体自由组合 导致非同源染色体上的非等位基因自由组合 即基因重组 互动探究 1 上题中 和 细胞的名称是什么 提示 是体细胞 是初级卵母细胞 2 和 过程是否产生了新基因 提示 和 过程是基因重组 没有产生新基因 解题金手指 基因重组和基因突变综合判断方法 1 根据亲代基因型判定 如果亲代基因型为bb或bb 则引起b与b不同的原因是基因突变 如果亲代基因型为bb 则引起b与b不同的原因是基因突变或交叉互换 2 根据细胞分裂方式判定 如果是有丝分裂过程中染色体上基因不同 则为基因突变 如果是减数分裂过程中染色体上基因不同 可能是基因突变或交叉互换 3 根据染色体图示判定 如果是有丝分裂后期图中 两条子染色体上的两基因不同 则为基因突变的结果 如果是减数第二次分裂后期图中 两条子染色体 同白或同黑 上的两基因不同 则为基因突变的结果 如果是减数第二次分裂后期图中 两条子染色体 颜色不一致 上的两基因不同 则为交叉互换 基因重组 的结果 加固训练 下列过程中没有发生基因重组的是 解析 选d r型细菌转化为s型细菌 实质上是s型细菌的dna片段与r型细菌的dna发生了基因重组 将荧光蛋白基因导入小鼠受精卵是应用基因工程进行不同生物间的基因重组 精原细胞形成初级精母细胞时 同源染色体分离 非同源染色体自由组合 此过程发生了基因重组 高产菌株的筛选是利用基因突变和人为的定向选择实现的 不涉及基因重组 完善实验步骤 确定方法类 答题模板 1 题型特点 此类题目通常提供实验材料或部分实验方法 要求考生通过分析实验材料或借鉴已有的实验方法补充完善实验步骤 2 模板呈现 典例示范 2012 广东高考改编 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 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右图 图中序列中的字母是氨基酸的缩写 序列上方的数字表示该氨基酸在序列中的位置 表示发生突变的位点 据图推测 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 2 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 培育转基因植株 植株甲 用含有运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 预测转基因植株的表现型 植株甲 维持 常绿 植株乙 推测结论 模板套用 第一步明确实验目的关键信息 为验证水稻y基因的功能 设计了以下实验 推断结论 实验目的是 验证水稻y基因的功能 第二步确定实验自变量关键信息 第一步的推断结论 推断结论 自变量为 有无y基因 第三步选择实验材料关键信息 水稻y基因发生突变 也出现了类似的 常绿 突变植株y2 推断结论 野生型有y基因 突变植株y2无y基因 应选择突变植株y2作为实验材料 第四步确定实验方法关键信息 用含有运载体的农杆菌感染 推断结论 利用农杆菌将y基因导入植株y2 即用含有连接了y基因的运载体的农杆菌感染纯合突变植株y2 审题 抓准信息 快速判断 答题 警示误区 规范答案 1 替换增添 错答 第三空易答为 或 错因 忽视图中转运肽的功能 2 纯合突变植株y2错答 野生型水稻 错因 不能正确分析实验的自变量 用含有连接了y基因的运载体的农杆菌感染纯合突变植株y2错答 将y基因导入突变植株y2 错因 不能根据对照组确定合适的实验方法 能不能维持 常绿 错答 不能能维持 常绿 错因 对y基因的功能理解错误 y基因能使子叶由绿色变为黄色 类题试做 蚕豆叶片是观察气孔的优良材料 尤其是下表皮气孔数目较多 气孔是各种气体进出叶片的通道 下图为气孔结构示意图 气孔两侧的细胞称为保卫细胞 决定着气孔的开闭 有人提出气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关 请你利用所给的材料和用具设计一个实验 探究保卫细胞吸水和失水与气孔开闭之间的关系 并得出相应结论 1 材料用具 显微镜 镊子 刀片 吸管 载玻片 盖玻片 吸水纸 蒸馏水 0 3g ml的蔗糖溶液 2 实验步骤 取载玻片2片 分别在中央滴加蒸馏水和蔗糖溶液各一滴 3 实验结果预测及结论 如果蒸馏水中气孔开放 蔗糖溶液中气孔关闭 说明 模板套用 抓准信息 快速判断 实验目的为 探究保卫 细胞吸水和失水与气孔 开闭之间的关系 自变量为 细胞所处的 环境不同 气孔数目多 有利于观 察 因此应选择下表皮 做临时装片 用显微镜 观察气孔的开闭 解析 2 实验步骤的完善解析见 模板套用 3 本实验是探究实验 应该预测所有可能的结果 即细胞吸水导致气孔开放或细胞失水导致气孔开放两种可能 若细胞吸水导致气孔开放 则蒸馏水中的细胞吸水气孔开放 蔗糖溶液中的细胞失水气孔关闭 若细胞失水导致气孔开放 则蒸馏水中的细胞吸水气孔关闭 蔗糖溶液中的细胞失水气孔开放 答案 2 用镊子撕取蚕豆叶片下表皮两块 分别置于载玻片中央的液滴中 盖上盖玻片 用吸水纸吸去盖玻片周围多余液体 将装片分别置于显微镜下观察 3 失水使气孔关闭 吸水使气孔开放 如果蒸馏水中气孔关闭 蔗糖溶液中气孔开放 说明失水使气孔开放 吸水使气孔关闭 加固训练 淀粉酶可以通过微生物发酵生产 生产菌株在含有淀粉的固体培养基上 随着生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉 在菌落周围形成透明圈 为了提高酶的产量 请你设计一个实验 利用诱变育种方法 获得产生淀粉酶较多的菌株 1 写出主要实验步骤 将培养好的生产菌株分为两组 编号a b a组 b组 制备的固体培养基 相同条件下培养 比较a b两组菌株 2 根据诱发突变率低和诱发突变具有不定向性的特点预期实验结果 由于诱发突变率低 由于诱发突变具有不定向性 模板套用 抓准信息 快速判断 实验目的为 利用诱变 育种方法 获得产生淀 粉酶较多的菌株 自变量为 是否经过诱 变剂的处理 实验材料为 生产菌 株 培养基为 含有 淀粉的固体培养基 实验方法是经过诱变处理的 生产菌株接种在含有淀粉的 固体培养基上培养 观察形 成透明圈的大小 并且与未 经处理的生产菌株作对照 解析 1 实验步骤的完善解析见 模板套用 2 由于基因突变具有突变率低的特点 因此诱变处理后大部分菌株不发生变化 又由于基因突变具有不定向性 因此发生突变的菌株产淀粉酶能力可能变得更强或更弱 因此培养基上长出的变异菌落周围的透明圈会变大或变小 答案 1 用一定剂量的诱变剂处理不处理 作对照 含淀粉 把a b两组菌株分别接种于多个含淀粉的固体培养基上 菌落周围透明圈的大小 2 a组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与b组相同 a组中极少数菌落周围的透明圈与b组相比变大或变小 1 2014 安庆模拟 一般情况下 在动物体内与细胞核基因发生基因突变时期不相符的是 a 细胞体积的增大b 中心粒的倍增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 基因突变一般发生在细胞分裂的间期 间期细胞进行生长 进行中心粒的复制 dna的复制 dna复制时 需要解旋 碱基之间的氢键断裂 dna高度螺旋化发生在分裂期 2 2012 海南高考 已知小麦无芒 a 与有芒 a 为一对相对性状 用适宜的诱变方式处理花药可导致基因突变 为了确定基因a是否突变为基因a 有人设计了以下4个杂交组合 杂交前对每个组合中父本的花药进行诱变处理 然后与未经处理的母本进行杂交 若要通过对杂交子一代表现型的分析来确定该基因是否发生突变 则最佳的杂交组合是 a 无芒 有芒 aa aa b 无芒 有芒 aa aa c 无芒 无芒 aa aa d 无芒 无芒 aa aa 解析 选a 由于显性基因对隐性基因有显性作用 如果基因a发生突变而变为基因a 这时无芒的纯合子父本aa产生含a的雄配子 当遇到含a的雌配子时 形成受精卵aa 将来发育成的植株表现出隐性性状 所以 最佳的杂交组合为 父本为显性纯合子 母本为隐性纯合子 方法技巧 显性突变与隐性突变的判定方法 1 类型 2 判定方法 选取突变体与已知的纯合未突变体杂交 根据子代性状表现判断 如果子代出现突变性状 则为显性突变 如果子代未出现突变性状 则为隐性突变 显性突变 aaaa 当代表现 隐性突变 aaaa 当代不表现 一旦表现即为纯合子 3 2014 芜湖模拟 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 如以该植株为父本 测交后代中部分表现为红色性状 下列解释最合理的是 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 选d 自然状态下基因突变的频率非常低 而且基因突变发生在减数分裂前的间期 所以a错误 减数第二次分裂时姐妹染色单体分离 即1与2 3与4分离 产生的含有3或4子染色体的花粉不育 那么可育花粉的基因型是b 测交子代中无红色性状的个体 所以b不合理 减数第一次分裂时1与2和3与4所在的同源染色体分离 因此减数第二次分裂时细胞中无非姐妹染色单体 即1与3 1与4 2与3 2与4 因此c解释不合理 bb的父本与bb的母本测交后代部分表现为红色性状 说明父本产生了可育的b花粉 而b基因如果存在于缺失的染色体3或4中 那么这样的花粉是不育的 只有b基因位于1或2上才能形成可育的b花粉 出现这样结果的可能就是减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换 故d选项合理 4 2014 南京模拟 在有丝分裂和减数分裂的过程中不能同时存在的变异是 a dna复制时发生碱基对的增添 缺失或改变 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 导致染色体结构变异