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1、用心 爱心 专心1 高二生物高二生物基因突变和基因重组基因突变和基因重组人教版人教版 【同步教育信息同步教育信息】 一. 本周学习内容 基因突变和基因重组 二. 本周学习重点与难点 （一）学习重点： 1.基因突变的概念 2.基因突变的特点 3.基因突变的意义 4.基因重组的概念 5.基因重组的实现 6.基因重组的意义 （二）学习难点： 1.基因突变的结果 2.基因突变的特点 3.实现基因重组的途径 三. 学习内容及疑难解析 生物变异的基本类型 （一）变异的概念：变异指的是生物的亲子代之间在性状上出现差异的现象。 （二）生物变异的基本类型： 类型变异产生的原因来源种类举例 不可遗传 的变异 仅仅
2、是环境因素造成的，生物体 内的遗传物质并没有发生改变 后天的 无光条件产 生的黄化苗 可遗传的 变异 生物体内遗传物质的改变引起的 先天的 或 后天的 基因重组 基因突变 染色体变异 鹦鹉的体色 变化 不能遗传的变异 表现型（性状）= 基因型 + 环境条件 （改变） （改变） （改变） 基因突变 诱因 遗传的变异 基因重组 染色体变异 在这里清同学们注意： 可遗传的变异来源主要是基因突变、基因重组、染色体变异，其中基因突变是生 物变异最根本的原因，它产生了新的等位基因。 环境的变化可能导致基因突变、染色体变异，最后形成可遗传的变异。 用心 爱心 专心2 基因突变 （一）基因突变的概念： DNA
3、 分子中碱基对的增添、缺失或改变，从而引起基因结构的改变。 （二）基因突变的种类： 1. 基因置换突变 2. 移码突变 3. 插入缺乏突变 （三）基因突变的结果： 使染色体某一位点上的一个基因变成另一个基因的等位基因。 （四）举例：镰刀型细胞贫血病： 1. 病症： 患者的红细胞是弯曲的镰刀状，红细胞容易破裂，造成溶血性贫血，严重时会导致死 亡。 2. 病因：常染色体上的隐性遗传病 患者血红蛋白分子的多肽链上，一个谷氨酸被缬氨酸替换，导致蛋白质的分子结构发 生变化。 蛋白质 正常 异常 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 mRNA GAA GUA DNA 突变 （五）基因突变的诱因： 1. 物理因素：X 射
4、线、激光、各种辐射。 2. 化学因素： 能够对 DNA 分子起作用或改变 DNA 分子性质的化学物质。 如：亚硝酸盐、碱基类似物 3. 生物因素：病毒、某些细菌。 （六）基因突变的特点： 1. 普遍性：基因突变在生物界中是普遍存在的。如：色盲、糖尿病、白化病。包括： （1）自然突变：自然条件下发生的基因突变。 （2）诱发突变：人为条件下诱发产生的基因突变。 2. 随机性：基因突变是随机发生的（任何个体、任何部位、任何细胞、任何时间）。 （1）可以发生于生物个体发育的任何时期： 在生物体发育过程中，基因突变发生的时期越迟，生物体表现突变的部分越少。 在生物体发育过程中，基因突变发生的时期越早，生
5、物体表现突变的部分越多。 （2）可以发生于生物个体的任何部位： 用心 爱心 专心3 叶芽突变： 该叶芽发育的枝条上的叶、花、果实都可能发生变异。 花芽早期突变： 一朵花或花序表现变异。 （3）既可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。 发生在体细胞中的基因突变一般不能遗传给后代。 发生在生殖细胞中的基因突变可以通过受精作用直接遗传给后代。 3. 低频性：对一种生物体而言，基因突变的频率很低，但很稳定。 （1）在自然状态下，生物发生基因突变的频率是很低的。 高等生物的生殖细胞发生基因突变的突变率是 10-510-8。 （2）诱发突变的频率远远高于自然突变，但发生基因突变的频率依然是很低的。
6、（3）不同的基因，突变率不一样，差异很大。如： 果蝇白眼基因突变率： 5 104 玉米皱缩种子基因突变率： 6 10 小鼠白化基因突变率： 5 10 人血友病 A 基因突变率： 5 103 4. 有害性：大多数基因突变对生物体是有害的。 （1）自然界中的生物都是经过长期进化过程的产物，它们与环境条件取得了高度的协 调，基因突变往往会破坏这种协调，对生物造成危害。如： 对人类健康造成危害的各种遗传病：色盲、糖尿病、白化病。 植物的白化苗：缺乏叶绿素，导致植物体死亡。 （2）也有少数突变是有利的。如： 植物抗病性突变、耐旱突变等。 微生物抗药性突变、高产突变等。 5. 不定向性：基因突变是不定向的
7、。 （1）一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个或一个以上的等位基因。 黄色基因 AY a 黑色基因 A+ 灰色基因 （2）复等位基因间可以相互突变转变：A+可以突变为 AY， AY也可以回复突变为 A+。 （七）基因突变的意义：基因突变在生物的进化中具有重要意义。 基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。 （八）基因突变在育种上的应用： 1. 方法：人工诱变。 利用物理因素（X 射线、紫外线、激光等）化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂）来处理 生物，使其发生突变，用以提高突变率，创造人类需要的突变类型，选育优良品种。 2. 应用： （1）农作物诱变育种：抗病强、产量高、品质
8、好等优良品种。 （2）微生物育种；青霉素高产菌株选育。 在这里清同学们注意： 基因突变涉及 DNA 分子碱基对的缺失、增添和改变，这些变化直接导致遗传信息 的改变，但是单个碱基的改变不是一定会引起变异，因为遗传密码子具有简并性。 基因突变不会超出所控制的性状范围，只是在控制性状的等位基因间突变。 用心 爱心 专心4 突变的有害性是指严重影响相应蛋白质的活性甚至导致蛋白质失活，影响生物体 正常生命活动的进行，有些突变不影响蛋白质的活性，不表现出性状的变化。 基因重组 （一）基因重组的概念： 生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 （二）基因重组的实现： 1. 通过有性生殖过
9、程实现： 父本和母本的遗传物质不同，杂交后代中基因重新组合，产生变异。 （1）通过有性生殖过程实现基因重组的理论依据： 基因的自由组合定律： 随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合。合子形成时就可能具有与 亲代不同的基因型。 基因的连锁与互换定律： 同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色体上的 基因重新组合。 （2）通过有性生殖过程实现基因重组的特点： 父本、母本自身的杂合性越高，二者遗传物质基础相差越大，基因重组产生变异的 可能性就越大。如：具有 10 对相对性状（其等位基因位于 10 对同源染色体上）的亲本 杂交，只考虑基因的自由组合，F2 的表现型为
10、 2 10 = 1024 种。 （3）通过有性生殖过程实现基因重组的应用范围： 只能实现同种生物之间的基因重组。 2. 通过重组 DNA 技术实现： （1）重组 DNA 技术： 将经过改造的基因，通过运载体送入生物的细胞中，并且使新的基因在细胞内正确 表达，产生人类所需的物质，或者组建出新的生物类型，达到定向改变生物性状的目的 （2）通过重组 DNA 技术实现基因重组的特点： 重组是一种可控制的手段，实现了基因间的定向重组。可以避免育种时的盲 目性，减少人力与物力上的浪费。 （3）通过重组 DNA 技术实现基因重组的应用范围： 可以打破生殖隔离，实现不同种生物之间的基因重组。 （三）基因重组的
11、意义： 基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对于 生物的进化具有十分重要的意义。 在这里清同学们注意： 基因重组是通过有性生殖（减数分裂和受精作用）实现的。仅通过减数分裂产生配子 不可能完全实现。 【模拟试题模拟试题】 一. 基础题： 1. 基因重组来源于： 基因的分离定律 基因的自由组合定律 基因的连锁与互换定律 用心 爱心 专心5 A. B. C. D. 2. 下列各项与基因重组无关的是： A. 为生物变异提供了极其丰富的来源。 B. 为生物进化提供了最初的原材料。 C. 父本和母本自身的杂合性越高，基因重组产生变异的可能性就越大。 D. 父本和母本二者
12、遗传物质基础相差越大，基因重组产生变异的可能性就越大。 3. 变异一般不能遗传给后代的是： A. 病毒体内遗传物质的改变引起的 B. 原核细胞中遗传物质的改变引起的 C. 高等动植物体细胞中遗传物质的改变引起的 D. 高等动植物生殖细胞中遗传物质的改变引起的 4. 下列说法错误的是： A. 基因突变可以发生在体细胞中 B. 基因突变可以发生在细胞中 C. 发生在体细胞中的基因突变一般不能遗传给后代 D. 发生在生殖细胞中的基因突变一般不能遗传给后代 5. 下列说法正确的是： A. 自然突变的突变率是很高的 B. 诱发突变的突变率是很高的 C. 大多数自然突变对生物体是有利的 D. 大多数诱发突
13、变对生物体是有害的 6. 能够产生新的基因的是： A. 基因工程育种 B. 诱变育种 C. 单倍体育种 D. 多倍体育种 二. 中档题： 1. 基因重组是通过下列那一个过程实现的： A. 无性生殖 B. 有性生殖 C. 减数分裂 D. 受精作用 2. 下列说法错误的是： A. 基因突变可以使染色体某一位点上的一个基因变成另一个基因的等位基因 B. 基因突变可以使染色体某一位点上的一个基因变成另一个基因的非等位基因 C. 基因突变可以产生一个等位基因 D. 基因突变可以产生一个或一个以上的等位基因 三. 高档题： 1. 番茄果实红色（H）对黄色（h）为显性。某隐性纯合植株（hh）自交，结出了半边红 半边黄的变异果，这可能是植株那个部位的基因 h 突变为 H 引起的 A. 幼苗期的顶芽细胞 B. 早期的一个叶芽细胞 C. 一个花芽的某些细胞 D. 花药组织内的花粉母细胞 2. 认为基因突变是生物变异的主要来源，其主要原因是 A. 突变产生许多异质性等位基因 B. 突变可以获得具有新功能的非等位基因 C. 突变基因的表现型效应与原有基因不同 D. 突变打破原有遗传基础的均衡性 用心 爱心 专心6 试题答案试题答案 一. 基础题： 1. C 2. B 3. C 4. D 5. D 6. B 二. 中档题： 1. B 2. B 三. 高档题： 1. C 2. A
