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1、第四节 基因突变和基因重组 一二 一 基因突变 1 基因突变的实例 镰刀细胞贫血症 2 概念 基因突变是指由DNA分子中碱基对的增添 缺失或替换等 引起的基因结构的改变 三 一二 3 原因 1 物理因素 如紫外线 X射线 激光等 2 化学因素 如亚硝酸盐 碱基类似物等 3 生物因素 如病毒 细菌等 4 特点 1 在自然条件下 基因发生突变的频率很低 2 在整个生物界中基因突变是普遍存在的 3 基因突变是不定向的 4 基因突变是随机发生的 5 基因突变的意义 产生等位基因 是生物变异的根本来源 为生物 进化提供原始材料 自主思考 我国曾进行过珍稀濒危林木航天诱变育种试验 请问 诱变育种的原理是什
2、么 太空诱变育种有什么优势 提示 基因突变 太空诱变育种的优势是提高基因突变的频率 三 一二 二 基因重组 1 概念 基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中 控制不同性 状的基因重新组合 2 种类 非同源染色体上非等位基因自由组合 同源染色体上非姐妹 染色单体之间进行遗传物质的互换 即交叉互换 3 意义 基因重组既是生物进化的源泉 也是生物多样性的重要原因 之一 三 一二三 三 基因工程及其应用 1 概念 基因工程是把在一个生物体内分离得到或人工合成的目的 基因导入另一个生物的细胞 定向地使后者获得新的遗传性状或表 达所需产物的技术 2 基因工程的工具 限制酶 DNA连接酶 运载体 3 基因
3、工程的一般过程 提取目的基因 选择基因工程的运载体 目 的基因与运载体结合 导入目的基因 检测与鉴定目的基因 目的基 因表达 4 应用 培育转基因作物 转基因动物 转基因微生物等 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 基因突变和基因重组 问题导引 太空育种蔬菜是将普通蔬菜种子搭载于航天飞行器 经过太空失 重 缺氧等特殊条件处理 内部结构发生改变 返回地面后 再经农 业专家多年培育而成的 内部结构发生改变 的含义是什么 列举 引起这种变化的主要的太空因素 提示 主要指基因突变 失重 缺氧和宇宙射线等因素 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 名师精讲 基因突变和基因重组 1 基因突变与性状的关系
4、 1 基因突变及其影响 2 基因突变不改变生物性状的特例 由于一种氨基酸可能有多种密码子 因此某些基因突变不引起 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 隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 2 基因重组的类型 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 3 交叉互换与易位的区别 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 4 基因突变与基因重组的区别和联系 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 典例剖析 例题1 如图 A和a产生的原因可能是 基因突变 交叉互换 易位 非同源染
5、色体之间的自由组合 A B C D 解析 姐妹染色单体之间出现了等位基因 如果是有丝分裂 则是 基因突变的结果 如果是减数分裂 原因是基因突变或交叉互换 易位发生在非同源染色体之间 不会形成等位基因 非同源染色体 之间的自由组合也不会造成姐妹染色单体之间出现等位基因 答案 A 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 典型方法 根据题意来确定变异的类型 如右图所示 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 减 间期 或交叉互换 减数 第一次分裂 3 若题目中问造成A a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
6、 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 减 间期造成的则考虑基因突变 5 若已知该细胞所在生物个体的基因型为AA 则原因只能是基 因突变 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 变式训练下图为高等动物的细胞分裂示意图 下列相关说法不 正确的是 A 可能发生了基因突变 B 可能发生了交叉互换 C 该细胞为次级卵母细胞 D 该细胞可能为次级精母细胞 解析 因题图中无染色单体且移向一极的无同源染色体 所以为 减数第二次分裂的后期图 又因为细胞质均等分裂 故此细胞为次 级精母细胞或第一极体 姐妹染色单体形成的两条染色体上的基 因若不相同 有两个原因 一是基因突变 二是染色单体
7、的交叉互 换 答案 C 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 基因工程 问题导引 人类是否可以按照自己的意愿直接定向改变生物的性状 用什么 样的方法才能实现人们的设想 提示 是 可以利用基因工程的方法解决 即把一种生物的基因 嫁接 到另一种生物上 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 名师精讲 1 基因工程的工具 1 限制性核酸内切酶 能够识别特定的核苷酸序列 并在特定的 位点上切割DNA分子 形成DNA片段 2 DNA连接酶 连接DNA片段 形成磷酸二酯键 3 运载体 运载体是携带目的基因进入宿主细胞进行扩增和表达的工具 在基因工程中常用的运载体是经过改造的细菌质粒 噬菌体及动 植物病毒 最
8、常用的运载体是大肠杆菌质粒 作为运载体必须具备 能够在宿主细胞内复制并稳定保存 具有 多个限制酶酶切位点 以便与外源基因连接 具有标记基因 便于进 行筛选等条件 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 2 基因工程的一般过程 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 规律总结基因重组与基因工程的比较 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 1 通常所说的基因重组是指狭义的基因重组 包括自由组合型和 交叉互换型两种类型 这两种类型都发生在有性生殖的减数分裂过 程中 2 广义的基因重组还包括人工DNA重组技术 基因工程 和自然 条件下的微生物的转化 例如R型肺炎双球菌
9、被S型肺炎双球菌的 DNA转化 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 典例剖析 例题2 下列关于基因工程技术的叙述 正确的是 A 基因工程所用的工具酶是限制酶 连接酶和运载体 B 所有限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C 通常用同一种限制酶切割含目的基因的DNA分子和运载体 D 只要目的基因进入了受体细胞就能成功表达 解析 运载体是基因工程的工具 不是工具酶 不同限制酶识别的 核苷酸序列一般有差异 通常用同一种限制酶切割含目的基因的 DNA分子和运载体 目的基因进入了受体细胞不一定能成功表 达 答案 C 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 判断正误 正确的画 错误的画 1 基因突变是D
10、NA结构发生改变 不论发生在体细胞还是生殖细 胞中都能遗传给后代 提示 基因突变的本质是DNA分子中碱基对的替换 增添或 缺失 是基因结构的改变 若发生在体细胞中不能通过有性生殖传 递给后代 若发生在配子中可以传递给后代 2 镰刀型细胞贫血症产生的根本原因是血红蛋白中一个谷氨酸 被缬氨酸替换 提示 镰刀型细胞贫血症产生的直接原因是血红蛋白中一个 谷氨酸被缬氨酸替换 但根本原因是控制血红蛋白合成的基因中一 个碱基对被替换 3 基因通过突变成为它的等位基因 这一定能导致生物性状的改 变 提示 基因突变不一定引起生物性状的改变 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 4 基因突变是生物变异的根本来源
11、为生物进化提供了原始材 料 提示 5 同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换 导致等位基因重 新组合 提示 同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换 导致等位 基因互换 同源染色体上的非等位基因重新组合 6 减数分裂的四分体时期 姐妹染色单体的交叉互换可导致基因 重组 提示 交叉互换发生在同源染色体上的非姐妹染色单体之 间 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 1 下列关于基因突变的叙述 错误的是 A 基因突变是指基因中碱基对的增添 缺失和替换 B 基因突变是由基因中脱氧核苷酸的种类 数量和排列顺序的部 分改变而引起的 C 基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下 发生 D 基因突
12、变的频率是很低的 并且都是有害的 解析 在自然条件下 基因发生突变的频率很低 基因突变一般对生 物个体是有害的 但有一些突变是中性的 还有少数是有利的 答案 D 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 2 自然情况下 无性生殖与有性生殖相比较 无性生殖所没有的变异 来源是 A 基因突变B 基因重组 C 染色体变异D 环境影响产生的变异 解析 基因重组发生在减数分裂过程中 无性生殖不会进行减数分 裂 所以无此变异 答案 B 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 3 下图表示拟南芥体细胞中某个基因片段发生改变的过程 下列分 析正确的是 A 该变异属于基因重组 B 该体细胞可取自根尖成熟区细胞 C 该
13、细胞的子代遗传信息不会发生改变 D 若该变异发生在基因中部 可能导致翻译过程提前终止 解析 分析题图可知 该基因发生了碱基对的缺失 属于基因突变 A 项错误 根尖成熟区细胞不能进行DNA复制 B项错误 该细胞的子 代遗传信息发生了改变 C项错误 如果发生在基因中部 可因终止 密码子的提前出现 而导致翻译过程的提前终止 D项正确 答案 D 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 4 以下有关基因重组的叙述 错误的是 A 非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B 非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组 C 杂合子自交因基因重组导致子代性状分离 D 常染色体上的基因能与性染色体上的基因发生基因重组 解
14、析 生物体进行有性生殖的过程中 控制不同性状的基因的重新 组合称为基因重组 基因重组一般发生在减数第一次分裂的四分 体时期和减数第一次分裂后期 即同源染色体的非姐妹染色单体的 交叉互换引起的基因重组和非同源染色体的自由组合引起非同源 染色体上非等位基因的重组 A B两项正确 杂合子自交导致子代 性状分离是由于等位基因随着同源染色体的分开而分离 不是基因 重组 C项错误 常染色体上的基因和性染色体上的基因是非同源染 色体上的非等位基因 能发生基因重组 D项正确 答案 C 探究点一探究点二易错点 排查当堂检测 5 下图表示DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化 图中依次表 示限制性核酸内切酶 DNA连接酶 解旋酶作用的是 A B C D 答案 A
