2024高中生物第5章第1节基因突变和基因重组教案新人教版必修2

PAGEPAGE14基因突变和基因重组一、基因突变1．概念DNA分子中发生碱基对的替换、增加和缺失，而引起的基因结构的变更。2．实例(镰刀型细胞贫血症)分析(1)症状：患者红细胞由正常中心微凹的圆饼状变为弯曲的镰刀状，易发生红细胞裂开，使人患溶血性贫血。(2)病因图解(3)分析(4)结论：镰刀型细胞贫血症是由于基因的一个碱基对变更而产生的一种遗传病。3．对后代的影响(1)若发生在配子中，将传递给后代。(2)若发生在体细胞中，一般不遗传，但有些植物可通过无性繁殖传递。4．时间、缘由、特点及意义(1)时间：主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。二、基因重组1．概念在生物体进行有性生殖的过程中，限制不同性状的基因的重新组合。2．类型比较类型发生的时期发生的范围自由组合型减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因交叉互换型减数第一次分裂四分体时期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换3.意义基因重组是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。一、基因突变的实例1．阅读教材P83[思索与探讨]，探讨下列问题：(1)基因突变一般发生在细胞分裂的什么时期？提示：有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。(2)结合DNA分子的结构特点和复制过程，分析DNA分子复制时简单发生基因突变的缘由。提示：DNA分子复制时，DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列依次变更，从而使遗传信息发生变更。2．分析教材P70囊性纤维病的病因图解，结合镰刀型细胞贫血症的病因，探讨下列问题：(1)从DNA分子结构上分析，囊性纤维病的病因是什么？与正常人的CFTR基因相比，碱基数量、排列依次发生了怎样的变更？提示：①CFTR基因缺失3个碱基。②与正常人的CFTR基因相比，碱基数量削减，排列依次发生变更。(2)镰刀型细胞贫血症的根本缘由是什么？变更后导致血红蛋白基因中碱基种类、数量和排列依次发生了怎样的变更？提示：①碱基替换。②碱基种类可能变更，数量不变，排列依次发生变更。(3)依据上述资料分析可知，基因突变导致基因结构的变更，这种变更详细表现在哪些方面？这种变更在光学显微镜下能视察到吗？提示：①脱氧核苷酸(碱基)的种类、数量、排列依次的变更引起遗传信息的变更。②这种变更在光学显微镜下不能视察到。3．基因突变肯定会变更遗传信息和生物性状吗？试分析缘由。提示：(1)遗传信息肯定变更。基因突变是指基因中碱基对的替换、增加和缺失，基因中脱氧核苷酸的排列依次代表遗传信息。发生基因突变后，遗传信息会发生变更。(2)生物性状不肯定发生变更。发生碱基对的变更时，由于密码子的简并性，可能并不变更蛋白质中的氨基酸序列，不变更生物的性状；发生隐性突变时，生物的性状也不肯定变更。二、基因突变的缘由和特点1．癌变的缘由是由于细胞内抑癌基因和原癌基因发生突变，癌细胞的特点之一是能进行无限增殖，医学上通常运用肯定量的化学药剂对癌症病人进行化疗。另一方面接受化疗后的病人身体特别虚弱。结合基因突变分析并回答下列问题：(1)化疗能够治疗癌症的原理是什么？提示：化疗的作用是通过肯定量的化学药剂干扰癌细胞进行DNA复制，从而抑制其分裂的实力，或者杀死癌细胞。(2)接受化疗的癌症患者，身体特别虚弱的缘由是什么？提示：化疗的药物，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，化疗后病人的身体是特别虚弱的。2．依据基因突变的结果、特点，思索：(1)为什么说基因突变是生物变异的根原来源？提示：因为基因突变变更了原有基因的结构，产生了新的基因，为生物变异奠定了基础。(2)基因突变具有低频性，如何为生物进化供应原始材料？提示：基因突变能产生新基因，对生物个体而言，发生自然突变的频率很低，但是一个物种往往由很多个体组成，就整个物种来看，在漫长的进化过程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利变异，对生物的进化有重要意义，因此，基因突变能够为生物进化供应原始材料。三、基因重组1．阅读教材P83内容，视察图5－4，结合减数分裂与基因自由组合定律，探究下列问题：(1)基因重组产生了新基因和新性状吗？提示：没有。基因重组只是将原有的基因进行了重新组合；基因限制性状，由于基因重组没有产生新基因，因此不会产生新性状，只是产生了新的性状组合。(2)谚语“一母生九子，连母十个样”，请分析这主要是什么缘由造成的？为什么？提示：生物的亲子代之间的性状差异主要是由于基因重组造成的。通过基因重组可以产生基因型不同的后代。(3)下列是孟德尔杂交试验的两种现象，请分析产生的缘由是否属于基因重组，并说明理由。①现象一：杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆。提示：不是。杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆，是限制同一性状的等位基因分别的结果，而基因重组指的是限制不同性状的基因重新组合。②现象二：杂合黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆。提示：是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是由于两对非同源染色体上限制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。2．推断正误(1)在减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期都可以发生基因重组。(√)(2)生物有性生殖过程中，不同基因型的雌雄配子随机结合现象属于基因重组。(×)3．连线1．基因突变的实质及其影响效应(1)实质(2)基因突变对氨基酸的影响①发生eq\a\vs4\al(○)a时，影响范围较小，只变更一个氨基酸或不变更氨基酸。②发生eq\a\vs4\al(○)b和eq\a\vs4\al(○)c时，影响范围较大，但不影响插入位置前的序列对应的氨基酸，影响插入位置后的序列对应的氨基酸。③发生图中eq\a\vs4\al(○)b和eq\a\vs4\al(○)c后，削减对蛋白质影响变更的措施：a．增加1个碱基对后，可在插入处连续增加2个、5个即3n＋2个或削减1个、4个即3n＋1个碱基对(n≥0，且为整数)。b．缺失1个碱基对后，可在缺失处连续削减2个、5个即3n＋2个或增加1个、4个即3n＋1个碱基对(n≥0，且为整数)。在同一插入或缺失位置碱基对变更数目为3或3的倍数时，对蛋白质影响效应最小。(3)基因突变不变更生物性状的缘由①由于密码子的简并性，突变后翻译出相同的氨基酸。②发生隐性突变，产生了一个隐性基因，传递给子代后，子代为杂合子，则隐性性状不会出现。③突变发生在体细胞中，不能通过有性生殖的配子传递给下一代。④突变发生在DNA分子中没有遗传效应的片段，不会变更生物性状。2．基因突变与基因重组的比较基因突变基因重组本质基因的分子结构发生变更，产生了新基因，可能出现新性状不同基因的重新组合，产生了新基因型，使性状重新组合发生时间及缘由DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因结构的变更减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换，以及非同源染色体上基因的自由组合条件外界条件的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意义生物变异的根原来源，也是生物进化的重要因素之一是生物变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一发生可能性可能性很小特别普遍[特殊提示](1)没有外界因素的诱变，基因突变也可能自发产生。(2)基因突变产生了新基因，是生物变异的根原来源，为产生更多的基因重组创建了条件。(3)基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的重要来源，是形成生物多样性的重要缘由。[例1]如图为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变更。下列表述正确的是()A．图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因B．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果C．图中染色体上的基因变更说明基因突变是随机和定向的D．上述基因突变可传递给子代细胞，从而肯定传给子代个体[研析]本题以图示为信息载体考查等位基因推断、基因突变特点、结果及对子代的影响。详细解题过程如下：[审]——提取信息信息a：图示每个细胞中的4条染色体形态、大小各不相同，4处突变基因分别位于4条染色体上的不同位置。信息b：随着细胞中突变基因增加，细胞形态发生变更，即由正常细胞变为癌细胞。[析]——解读信息解读①：等位基因位于同源染色体的相同位置。解读②：同源染色体一般是形态、大小相同，且一条来自父方一条来自母方。解读③：基因突变具有随机性和不定向性，若发生在体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。解读④：癌变是多个基因发生突变的结果。[答案]B基因突变和基因重组的推断[例2]下列关于基因重组的叙述中，正确的是()A．无性生殖不行导致基因重组B．等位基因的分别可导致基因重组C．非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组D．有性生殖时配子结合可导致基因重组[解析]有性生殖过程中减数分裂四分体时期和减数第一次分裂后期均有基因重组；等位基因分别是孟德尔分别定律的实质，不会导致基因重组；非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交叉互换而交换可导致基因重组；配子间的结合不属于基因重组。无性生殖中无基因重组，这也是有性生殖的变异更为普遍的缘由。[答案]A并非产生新基因型的变异都是基因重组，基因重组发生在减数分裂形成配子的过程中，有性生殖过程中配子间的随机结合可产生新的基因型，但不属于基因重组。————————————————[课堂归纳]——————————————————[网络构建]填充：①自然突变②碱基对的替换、增加和缺失③随机性④不定向性⑤自由组合型[关键语句]1．基因突变有碱基对的替换、增加和缺失三种方式。2．基因突变会引起基因结构的变更，但却不肯定引起生物性状的变更。3．诱发基因突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素。4．基因突变具有普遍性、随机性、不定向性及低频性等特点。5．基因突变可以产生新基因，而基因重组只能产生新的基因型。6．基因重组包括非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换两种类型。学问点一、生物变异的类型1．下列属于可遗传的变异的是()A．一对正常夫妇生了个白化病女儿B．穗大粒多的植株在干旱时变得穗小粒少C．植株在水肥条件很好的环境中长势旺盛D．生活在海边的渔民皮肤变得特殊黑解析：选A由于环境因素导致的变异不行遗传，B、C、D项均是由环境因素导致的变异，不行遗传。学问点二、基因突变2．经检测某生物发生了基因突变，但其性状并没有发生变更，其缘由是()A．遗传信息没有变更B．遗传基因没有变更C．遗传密码没有变更D．限制合成的蛋白质中的氨基酸序列没有变更解析：选D其性状没有变更是合成的相应的蛋白质中的氨基酸序列没有变更，基因发生了突变则其含有的碱基的排列依次肯定变更，所以遗传信息和遗传基因是肯定变更的，而由于密码子的简并性，性状不肯定变更。3．某个婴儿不能消化乳类，经检查发觉他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本缘由可能是()A．缺乏汲取某种氨基酸的实力B．不能摄取足够的乳糖酶C．乳糖酶基因有一个碱基对替换了D．乳糖酶基因有一个碱基对缺失了解析：选C假如乳糖酶分子一个氨基酸改换，一般是由某碱基对替换的基因突变造成的。假如乳糖酶基因一个碱基对缺失，一般会影响多个氨基酸。学问点三、基因重组4．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是利多于弊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基因突变对生物个体多数是有害的；体细胞产生的突变基因一般不遗传；只有基因突变才能产生新基因，基因重组可产生新基因型，但基因重组是进行有性生殖的生物具有的可遗传的变异方式。5．当牛精原细胞进行DNA复制时，细胞不行能发生()A．基因重组B．DNA解旋C．蛋白质合成D．基因突变解析：选A基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中。6．血红蛋白异样会产生贫血症状，结合减数分裂过程的曲线图和细胞分裂图。回答下列问题：(1)血红蛋白发生异样变更的根本缘由是______________________________________，此种变异一般发生于甲图中________阶段，此种变异一般最大的特点是能产生________________。(2)基因重组可以发生于乙图中________时期，除此之外还有可能发生于________________________。解析：(1)蛋白质的合成是由基因限制的，所以蛋白质变更的根本缘由是相应基因发生了变更，属于基因突变，它一般发生于细胞分裂间期的DNA复制时，基因突变的结果是能够产生新的基因。(2)基因重组有两种类型，均发生于减数分裂过程中，即减数第一次分裂后期的非同源染色体的自由组合和减数第一次分裂四分体时期的交叉互换。答案：(1)限制血红蛋白合成的基因发生突变2～3新基因(2)C减数第一次分裂后期(时间：30分钟；满分：50分)一、选择题(每小题5分，共35分)1．某些个体在棕发中有一块白色或淡黄色头发，这可能是()A．体细胞突变B．生殖细胞突变C．基因重组D．染色体变异解析：选A生殖细胞突变一般可以遗传给下一代，其子代全部体细胞都含有突变基因，而体细胞突变一般不能遗传给下一代，只在当代的突变部位表现出相应性状。2．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替换、增加和缺失B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列依次的变更而发生的C．基因突变可以在肯定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发D．基因突变会变更染色体上基因的数量解析：选DA项是基因突变的概念；B项阐明白基因突变的缘由；C项说明白基因突变的诱发因素；D项错误，基因突变只是染色体某一位点上基因的变更，但并没有变更基因的数量。3．基因重组是有性生殖生物重要的变异来源，下列说法正确的是()A．只有位于非同源染色体上的基因才能重组B．只发生在四分体时期C．能体现遗传的稳定性D．能使生物更好地适应多变的环境解析：选D基因重组可发生在四分体时期，同源染色体间的非姐妹染色单体交叉互换；也可发生在减数第一次分裂后期，非同源染色体的非等位基因自由组合。基因重组是遗传变异的一种体现，使后代性状多样化，能使物种在多种环境下生存下来，是进化的一种表现。4．下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于()A．基因重组，不行遗传变异B．基因重组，基因突变C．基因突变，不行遗传变异D．基因突变，基因重组解析：选D甲图中的“a”基因是从“无”到“有”，属于基因突变，而乙图中的A、a、B、b基因是已经存在的，只是进行了重新组合。5．某基因在复制过程中，一个碱基对被替换，结果导致该基因限制的生物性状()A．发生变更B．不发生变更C．变得对自身不利D．不肯定发生变更解析：选D基因通过转录、翻译形成蛋白质，进而限制生物性状，在上述过程中由于密码子具有简并性，所以性状不肯定发生变更。6．下列有关基因重组的叙述中，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别B．基因A因替换、增加或缺失部分碱基而形成它的等位基因a属于基因重组C．同源染色体上非姐妹染色单体间的互换可能导致基因重组D．造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要缘由是基因重组解析：选CAa个体自交，后代的性状分别是由于等位基因的分别和配子之间随机结合而形成的；基因A中碱基对的替换、增加或缺失属于基因突变；同源染色体上非姐妹染色单体间的互换属于基因重组；同卵双生是指由同一受精卵发育而来的，所以细胞核中的遗传物质是一样的，其性状差异主要是由于外界环境引起的。7．图中a、b、c、d表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是()A．c、d不能发生基因突变B．基因重组主要是通过c和d来实现的C．b和a的主要差异之一是同源染色体的联会D．d和b的主要差异之一是姐妹染色单体的分别解析：选C过程a表示有丝分裂，过程b表示减数分裂，过程c表示受精作用，过程d表示个体发育过程(细胞分裂和分化)。基因突