高三生物一轮复习课件第29讲基因突变和基因重组

基因突变和基因重组生物

大一轮复习第29讲课标要求1.概述碱基的替换、插入或缺失会引起基因碱基序列的改变。2.阐明基因碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果。3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。4.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异。生物的变异：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异性。任务1

结合生物变异的概念，完成下图模型：生物变异不可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异来源教材P75思考：1.实验中的果蝇，翅型是否发生了变异？2.该变异是由基因型的改变引起，还是由环境变化引起？3.该变异能够遗传给后代吗？是环境变化引起不能亲子代之间存在性状的改变一、基因突变基因突变：DNA分子中发生了碱基对的

，而引起

的改变。增添、缺失或替换基因碱基序列思考：1.基因突变一定会改变组成蛋白质的氨基酸序列，进而改变生物的性状吗？2.基因突变都会遗传给后代吗？3.由基因突变引起的镰状细胞贫血这一疾病，是医生通过显微镜观察发现细胞形态异常而得名的，这是否意味着基因突变可以直接用显微镜观察、检测？4.你认为“基因突变指的是DNA分子中碱基的替换、增添或缺失，故遗传物质是RNA的病毒（如HIV），不能发生基因突变”这句话正确吗？任务2

阅读教材P80-81完成概念完形，并思考以下问题：一、基因突变不一定。由于密码子的简并性，可能导致密码子不同，但对应的氨基酸未改变；思考：1.基因突变一定会改变组成蛋白质的氨基酸序列，进而改变生物的性状吗？一、基因突变不一定。①若基因突变发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代。②若基因突变发生在体细胞中，一般不会遗传。③有些发生在植物体细胞中的基因突变，可通过无性生殖遗传。思考：2.基因突变都会遗传给后代吗？一、基因突变不是。镰状红细胞之所以可通过显微镜观察、检测，是由于该基因突变引发的表型改变，是可观察到的细胞形态的改变。目前无法直接利用显微镜观察DNA分子上碱基变化的情况。思考：3.由基因突变引起的镰状细胞贫血这一疾病，是医生通过显微镜观察发现细胞形态异常而得名的，这是否意味着基因突变可以直接用显微镜观察、检测？一、基因突变不正确。RNA病毒的遗传物质也会发生碱基的替换、增添或缺失，也会导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变，因此属于广义上的基因突变。而且，很多RNA病毒的遗传物质是单链RNA，碱基暴露，因此更容易发生基因突变。思考：4.你认为“基因突变指的是DNA分子中碱基的替换、增添或缺失，故遗传物质是RNA的病毒（如HIV），不能发生基因突变”这句话正确吗？一、基因突变任务3

结合右图说出镰状细胞贫血的致病机制：血红蛋白基因由于发生碱基对替换而突变，导致其编码的多肽链特定位置上的谷氨酸被缬氨酸取代，从而使多肽链的空间结构发生改变，形成异常血红蛋白，红细胞形态的改变致病机制：源于必修2P71：皱粒豌豆的形成是由于DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶基因的碱基序列，因此该变异属于

。教材隐性知识基因突变一、基因突变任务4

阅读教材P82，回顾以下3个问题：1.抑癌基因Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及原癌基因的突变使得正常肠上皮细胞癌变，分裂失控，导致发生结肠癌。2.人和动物体的DNA上本来就存在着原癌基因和抑癌基因。一、基因突变阅读下述文字（教材P82），尝试用关联图的形式，从基因的角度解释细胞癌变的原因：一、基因突变致癌因子原癌基因抑癌基因蛋白质蛋白质细胞生长增殖＋－突变突变表达表达＋＋正常细胞癌变细胞＋－活性↑活性↓一、基因突变任务4

阅读教材P82，回顾以下3个问题：一、基因突变资料1951年，医生从一位女子海瑞塔‧拉克斯（HenriettaLacks）的子宫颈内提取到一种可疑的细胞，检查后证实为癌细胞，这种细胞现被称为海拉细胞。研究发现，这些细胞在培养基中以极高的速度分裂，且至今还在繁殖。（1）癌细胞能够

。无限增殖一、基因突变（2）癌细胞

发生显著变化。形态结构一、基因突变（3）细胞膜上

等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内

。分散和转移糖蛋白DNA复制一、基因突变任务5

阅读教材P83，梳理基因突变的原因、特点、意义及应用：RNARNADNADNADNA(1)

：基因突变在生物界是普遍存在的。原因是自然界中诱发基因突变的因素很多，而且基因突变也会

产生。(2)随机性：时间上——可以发生在生物个体发育的

；部位上——可以发生在细胞内

上，以及同一个DNA分子的____

。(3)不定向性：一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的

。(4)低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。普遍性自发任何时期不同的DNA分子不同部位等位基因任务5

阅读教材P83，梳理基因突变的原因、特点、意义及应用：一、基因突变不定向性：若两种突变品系是由原有品系的不同对等位基因突变导致的，则体现了基因突变的

性。若两种突变品系是由原有品系的一对等位基因突变导致的，则体现了基因突变的

性。随机不定向5.基因突变的意义(1)产生

的途径。(2)生物变异的

。(3)为生物的进化提供了丰富的原材料。6.应用：诱变育种(1)定义：利用物理因素(如紫外线、X射线等)或化学因素(如亚硝酸盐等)处理生物，使生物发生基因突变，可以

突变率，创造人类需要的

。(2)实例：用辐射方法处理大豆，选育出含油量高的大豆品种。新基因根本来源提高生物新品种任务5

阅读教材P83，梳理基因突变的原因、特点、意义及应用：一、基因突变思考：基因突变一定是有害的吗？

基因突变对生物体可能有害、可能有利，也可能是中性的。基因突变与生物性状之间的关系1.(2021·广东，20改编)请据表回答下列问题：(1)结合表格分析，突变①使氨基酸序列

，突变②使氨基酸序列中____

，突变③使_______

。三者中突变

(填序号)对蛋白质的相对分子质量影响较大。关键能力提升不改变一个氨基酸发生了替换终止密码子提前出现，氨基酸序列变短③(2)表中正常核苷酸序列第19个密码子的碱基A缺失，会改变______

氨基酸序列；第19个密码子的碱基A、C缺失，会改变_______

氨基酸序列；第19个密码子的三个碱基同时缺失，会使__________________________________

。缺失位置后的缺失位置后的缺失位置减少一个氨基酸，缺失位置后的氨基酸序列不变2.(2024·江西，19节选)16－羟基棕榈酸合成蜡质过程中必需的D基因发生了突变，产生了基因d1，其编码多肽链的DNA序列中有1个碱基由G变为T，但氨基酸序列没有发生变化，原因是

。密码子具有简并性生物变异不可遗传的变异可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异来源1.概念：控制不同性状的基因：

。在生物体进行

的过程中，控制

的

。二、基因重组有性生殖不同性状的基因重新组合非等位基因任务1

阅读教材P84，梳理基因重组的概念、类型、意义及应用：类型1：

。2.基因重组的类型时间：

。变化：

。减数分裂Ⅰ后期位于非同源染色体上的非等位基因自由组合自由组合型类型2：

。在减数分裂过程中的

，位于同源染色体上的

有时会随着

，导致染色单体上的基因重组。变化:时间：

。2.基因重组的类型减数分裂Ⅰ前期四分体时期等位基因非姐妹染色单体之间的互换而发生交换AABaabBbAABaabbB互换型以上两种类型的基因重组使配子具有多样性，并通过受精引起子代基因型和表型的多样性。但是受精过程不发生基因重组。类型3：

。原核细胞在一定状态下（感受态）可吸收外源DNA，而发生基因重组，如肺炎链球菌转化实验中R型细菌转化为S型细菌。2.基因重组的类型细菌转化型类型4：

。目的基因经载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因发生重组(如下图)，即基因工程。2.基因重组的类型基因工程重组型3.基因重组的结果和意义基因突变基因重组区别产生新的基因产生新的基因型基因重组的意义(2)基因重组是

，对生物的进化具有重要意义。二、基因重组配子生物变异的来源之一(1)有性生殖过程中的基因重组使产生的

种类多样化，进而产生

多样化的子代。基因组合4.基因重组的应用——杂交育种二、基因重组在杂交育种中，人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。如：小麦的抗倒伏（D）对易倒伏（d）为显性，易染条锈病（T）对抗条锈病（t）为显性。现有纯合的抗倒伏但易染条锈病的小麦（DDTT）和易倒伏但能抗条锈病的小麦（ddtt）。如果你是育种工作者，你应该怎样操作才能得到既抗倒伏又抗（条锈）病（DDtt）的优良品种？任务2

尝试书写育种流程：育种流程：DDTT：抗倒伏，但易染条锈病ddtt：易倒伏，但能抗条锈病优点：可以把多个亲本的优良性状集中在一个个体上。育种缺点：周期长，只能对已有性状重新组合，远缘杂交不亲和等。考向四杂交育种7.(2021·重庆，22)2017年，我国科学家发现一个水稻抗稻瘟病的隐性突变基因b(基因B中的一个碱基A变成G)，为水稻抗病育种提供了新的基因资源。请回答下列问题：(1)基因B突变为b后，组成基因的碱基数量______。(2)基因b包含一段DNA单链序列TAGCTG，能与其进行分子杂交的DNA单链序列为__________。自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有______种。不变ATCGAC46(3)基因b影响水稻基因P的转录，使得酶P减少，从而表现出稻瘟病抗性。据此推测，不抗稻瘟病水稻细胞中基因P转录的mRNA量比抗稻瘟病水稻细胞______。(4)现有长穗、不抗稻瘟病(HHBB)和短穗、抗稻瘟病(hhbb)两种水稻种子，欲通过杂交育种方法选育长穗、抗稻瘟病的纯合水稻。请用遗传图解写出简要选育过程。多答案如图所示(5)某水稻群体中抗稻瘟病植株的基因型频率为10%，假如该群体每增加一代，抗稻瘟病植株增加10%、不抗稻瘟病植株减少10%，则第二代中，抗稻瘟病植株的基因型频率约为______%(结果保留整数)。12假设植株的总株数为100株，已知抗稻瘟病植株的基因型频率为10%，该群体每增加一代，抗稻瘟病植株增加10%、不抗稻瘟病植株减少10%，则第二代中，抗病植株为10×(1＋10%)＝11(株)，不抗病植株为90×(1－10%)＝81(株)，则第二代抗稻瘟病植株的基因型频率约为12%。归纳总结判断基因重组和基因突变的方法一、过教材1.下列关于基因突变的实例和概念的叙述，正确的是A.某镰状细胞贫血患者的致病基因一定来自基因突变B.观察细胞分裂中期染色体形态可判断基因突变的位置C.基因中碱基序列的任何改变都会导致基因突变D.DNA分子中发生的碱基的改变都属于基因突变E.基因突变可能不会导致遗传信息的改变√F.基因突变后基因间的位置关系没有改变G.基因突变中的碱基缺失不会导致基因数目减少H.用CRISPR/Cas9技术替换基因中的碱基属于基因突变I.抑癌基因突变而导致相应蛋白质活性减弱或失活，可能引起细胞癌变J.原癌基因一旦突变，则会导致相应蛋白质活性减弱，进而引起细胞癌变√√√√某镰状细胞贫血患者的致病基因可来自基因突变或双亲(遗传)，A错误；基因突变不能通过显微镜观察到，B错误；基因中碱基对序列的任何改变，包括替换、增添和缺失，都会导致基因突变，C正确；DNA分子中发生的碱基的改变不都属于基因突变，如DNA分子中不具有遗传效应的片段中发生的碱基改变不会导致基因突变，D错误；遗传信息是基因中碱基的排列顺序，由于基因突变是发生碱基增添、缺失或替换，所以基因突变后，遗传信息一定改变，E错误；基因突变不改变基因的数目和排列顺序，基因突变后基因间的位置关系没有改变，F正确；基因突变中的碱基缺失只会使基因结构发生改变，但不会导致基因数目减少，G正确；原癌基因一旦突变或过量表达，将导致相应蛋白质活性增强，可能引起细胞癌变，J错误。2.下列关于基因突变对性状的影响、遗传性、发生时期和特点的叙述，错误的是A.若某基因的中部增添3个碱基，则其表达的蛋白质产物一定增加1个氨

基酸B.个体发生基因突变后都会产生新性状；生物体产生突变的基因都会遗

传给后代C.单个碱基发生替换，最多一个氨基酸会发生改变D.基因突变一定发生在细胞分裂间期E.基因突变都是物理因素、化学因素和生物因素等环境因素导致的F.基因突变具有随机性，如基因A可以突变成a1、a2或a3G.基因突变的不定向性是指不同DNA分子上均可发生基因突变√√√√√√√若某基因的中部增添3个碱基，有可能使终止密码子提前，则其表达的蛋白质产物氨基酸数目变少，A错误；个体发生基因突变后不一定会产生新性状，如隐性突变，如果发生基因突变的是体细胞，则一般不能遗传给后代，B错误；1个碱基发生改变，可能会使终止密码子提前或延后，可能增加或减少多个氨基酸，C错误；各个时期都有可能发生基因突变，D错误；基因突变除由外部环境诱变因素引起外，细胞内由于DNA复制偶尔出错也会自发产生，E错误；基因A可以突变成a1、a2或a3，这说明基因突变具有不定向性，F错误；基因突变的不定向性是指一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因，不同DNA分子上均可发生基因突变属于基因突变的随机性，G错误。3.下列关于基因重组的叙述，正确的是A.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B.减数分裂四分体时期，可出现染色单体上的基因重组C.减数分裂时同源染色体上的非姐妹染色单体上的非等位基因的交换会

导致基因重组D.杂合黄色圆粒豌豆自交，随机受精过程中发生了基因重组E.表型正常的夫妇生出了一个患白化病的孩子是基因重组的结果