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1、必修二 第四章 生物的变异与育种,第22讲 基因突变和基因重组,考点1 基因突变的原因、特征与性状的关系,1基因突变的原因分析,2基因突变的随机性 (1)时间上的随机：它可发生于生物个体发育的任何时期，甚 至在趋于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌 等。 (2)部位上的随机：基因突变既可发生于体细基因的中，也可发生 于生殖细基因的中；若为前者，一般不传递给后代，若为后者， 则可通过生殖细基因的传向子代。可以发生在细基因的内不同的 DNA分子上，也可发生在同一DNA分子的不同部分。 3基因突变对性状的影响 (1)基因突变引起生物性状的改变 如某些碱基的增添或者缺失，引起部分氨基酸改变，
2、进而改变 蛋白质的结构和功能，引起生物性状改变。 (2)基因突变未引起生物性状的改变 不直接编码氨基酸的基因片段发生突变。 碱基替换前后所对应的氨基酸未发生改变。 由纯合子的显性基因突变成杂合子中的隐性基因。,特别提醒,发生在体细基因的有丝分裂过程中的基因突变一般随个体死亡而消失，发生在生殖细基因的有丝分裂或减数分裂过程中的基因突变可以传递给后代。 基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。 基因突变发生于所有生物中，一般发生于遗传物质的复制过程中。,即时突破,1下列有关基因突变的叙述，正确的是( ) A不同基因突变的频率是相同的 B基因突变的方向是由
3、环境决定的 C一个基因可以向多个方向突变 D细基因的分裂的中期不发生基因突变 解析：基因突变具有不定向性，一个基因可以向多个不同方向突 变；突变由环境因素诱导，但其不决定基因突变的方向；突变是 随机的，多发生在间期DNA分子复制时，但在其他时期也可能发 生。 答案：C,考点2 基因重组的理解,1三种类型的比较,特别提醒,基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。,2.基因突变和基因重组的区别和联系,特别提醒,基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，只是产生了新的表现型(或新品种)。,即时突破,2关于基因重组的叙述，下列哪一项是正确的( ) A
4、有丝分裂可导致基因重组 B等位基因分离可导致基因重组 C无性生殖可导致基因重组 D非等位基因自由组合可导致基因重组 解析：基因重组发生在以下两种过程中：一、基因工程；二、 减数分裂。其中减数分裂过程中有两个时期发生基因重组：1. 减数分裂形成四分体时，同源染色体的非姐妹染色单体之间的 局部互换；2.减数第一次分裂的后期，非同源染色体上的非等 位基因的自由组合。 答案：D,3(2010银川质检)进行有性生殖的生物，下代和上代间总是存 在着一定差异的主要原因是( ) A基因重组 B基因突变 C环境因素 D染色体变异 解析：进行有性生殖的生物，上下代之间发生差异可以是由于 基因重组、基因突变和染色体
5、变异引起，但后两者只要外部环 境条件和内部生理过程不发生剧变，一般均不会发生，表现出 低频性。而基因重组却是进行有性生殖的必然过程，生物的染 色体数越多，其上携带的等位基因越多，后代中产生基因重组 的变异种类也越多。 答案：A,考点3 基因工程的操作工具及基本步骤,一、操作工具 1基因的“剪刀”限制性核酸内切酶(简称限制酶) (1)分布：主要在微生物体内。 (2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列，并在特定的切点上切割DNA分子。 (3)实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在 G和A之间将这段序列切开。,(4)切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。 (5)作用
6、：基因工程中重要的切割工具。在微生物体内能将 外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。 2基因的“针线”DNA连接酶 (1)催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。 (2)催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。 (3)催化结果：形成重组DNA。 3常用的运载体质粒 (1)本质：小型环状DNA分子,二、操作步骤,特别提醒,微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、基因的产物多的特点。 动物受体细胞的一般选用受精卵，植物受体细胞的可以是体细胞的，但需与植物组织培养技术相结合。,三、对概念的理解,即时突破,4在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方 法是( ) A用mRNA
7、为模板逆转录合成DNA B以4种脱氧核苷酸为原料人工合成 C将供体DNA片段转入受体细基因的中，再进一步筛选 D由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA 解析：单链DNA单链DNA双链DNA；二是根据蛋白质氨 基酸序列mRNA序列推测出结构基因的核苷酸序列通过 化学方法人工合成；在已知基因碱基序列的情况下，合 成基因的基因的最佳方法就是以4种脱氧核苷酸为原料，进行 化学合成(第二种方法)。 答案：B,5下列有关基因工程技术的叙述正确的是( ) A重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C选用细菌作为重组质粒的受体细基因的是因为细菌繁殖快 D只
8、要基因的基因进入受体细基因的就能实现表达 解析：基因操作的工具酶是限制酶、连接酶，运载体是基因的 运载工具，不是工具酶；每种限制酶都只能识别特定的核苷酸 序列，而并非同一种核苷酸序列；基因的基因进入受体细基因 的后，受体细基因的表现出特定的性状，才能说明基因的基因 完成了表达；选择受体细基因的的重要条件就是能够快速繁殖。 答案：C,命题视角1 基因突变与生物性状关系的综合考查,【例1】 (2009山东卷，7)人类常染色体上珠蛋白基因(A)既有 显性突变(A)又有隐性突变(a)，突变均可导致地中海贫血。一对 皆患地中海贫血的夫妻生下了一个正常的孩子，这对夫妻可能 ( ) A都是纯合子(体) B都
9、是杂合子(体) C都不携带显性突变基因 D都携带隐性突变基因 思路点拨：本题考查基因突变以及对遗传病基因型的判断，旨 在考查考生逻辑推理和分析判断的能力。由患病夫妻生下了一 个正常的孩子可判断，这对夫妻都携带突变基因，但如果是隐 性突变的话，这对夫妻应为隐性纯合子，孩子也应患病，从而 排除A、D选项，所以这对夫妇有可能都携带显性突变基因，均 为杂合子(体)。,自主解答：_ 答案：B 命题探新：本题比较新颖，考生要能够通过题目认识到A和a均是A通过基因突变而得到的等位基因，对提高考生的认识能力很有帮助。,命题视角2 基因重组与基因突变的图形辨析,【例2】 如图为高等动物的细基因的分裂示意图。图中
10、不 可能反映的是( ) A发生了基因突变 B发生了染色体互换 C该细基因的为次级卵母细基因的 D该细基因的为次级精母细基因的,思路点拨：由图中没有同源染色体，同时着丝点分开，可以确定该细基因的为减数第二次分裂后期的图像。同时要注意该细基因的中，有两条姐妹染色单体形成的子染色体中所含的基因不完全相同，分别是B、b。其原因可能是由于减数分裂间期染色体复制出现错误，发生了基因突变；也可能是由于减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体发生了交叉互换，使得两条姐妹染色单体的基因不完全相同。因为次级卵母细基因的在减数第二次分裂后期，细基因的质是不均等分裂，形成体积较小的极体和较大的卵细基因的
11、，因此，此细基因的不可能为次级卵母细基因的。 自主解答：_ 答案：C,命题视角3 基因工程的应用,【例3】 如图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图。 请据图回答下列有关问题：,(1)科学家在进行图中操作时，要用 分别切割运载体和基因的基因，运载体的黏性末端与基因的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而结合。,同一种限制酶,碱基互补配对原则,(2)基因工程的理论基础是_法则，可用公式(图解)表示为 。 (3)是导入基因的基因的受体细基因的，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。经分析，该植株细基因的中含有一个携带基因的基因的DNA片段，因此可以把它看做是杂合子。理论上，在该转基因植株自交
12、产生的F1中，仍具有抗虫特性的植株占总数的_。将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗虫特性，原因是 。要想获得纯合子，常采用的方法是 。 (4)下列是几种搭配的密码子，据此推断图中合成的多肽，其前三个搭配的种类(按前后顺序排列)是_。,中心,3/4,发生性状分离,连续自交,甲硫氨酸、丙氨酸、丝氨酸,甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、丝氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU) 思路导图：本题以抗虫棉的培育为载体，考查了基因工程的相关知识，解答本题可从以下角度突破：,思路点拨：只有用同一种限制酶才能使基因的基因与运载体顺利结合，因为产生了
13、相同的黏性末端，再通过碱基互补配对原则而结合。中心法则也可以指导基因的基因的表达。杂合子自交后代性状分离比为13，需连续自交才能产生大量符合要求的纯合子。,互动探究,(1)过程的完成需几种酶参与？ (2)基因的基因导入成功的标志是什么？ 提示：(1)需要限制酶、DNA连接酶两种。 (2)标记基因或基因的基因的成功表达。,1可遗传变异与不可遗传变异的鉴定方法：自交后代是否发生 性状分离或在相同环境下进行比较鉴定。 2原理：遗传物质是否发生改变。 【例】 玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎、矮茎之分。 完成下列题目： (1)种皮的颜色是由细基因的中的色素决定的，已知该色素不是 蛋白质，那么基
14、因控制种皮的颜色是通过控制 来实现的。 (2)矮茎玉米幼苗经适宜浓度的生长素类似物处理，可以长成高 茎植株。为了探究该变异性状是否能稳定遗传，生物科技小组设 计实验方案如下。请你写出实验预期及相关结论，并回答问题。,有关酶的合成来控制代谢，进而控制性状,实验步骤： a在这株变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分别用纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间传粉。 b雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。 c雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。 实验预期及相关结论： a_ _。 b_ _。 问题： a预期最可能的结果：_。 b对上述预期结果的解释：_ _。,子代玉米苗有高茎植株，说明生长素类似物引
15、起的变异能够遗传,子代玉米苗全部是矮茎植株，说明生长素类似物引起的变异不能遗传,子代玉米植株全是矮茎,适宜浓度的生长素类似物能促进细基因的的伸长生长，但不能改变细基因的的遗传物质(其他正确答案也可),思路点拨：基因对性状的控制有两条途径，一是通过控制蛋白质的合成来直接控制生物性状；另外一条途径是通过控制酶的合成，来控制代谢从而间接控制生物性状。因为色素不是蛋白质，显然基因不能直接控制，只能通过酶间接控制。如果高茎变异是环境引起的变异，遗传物质没有改变，则自交后代的植株都是矮茎；如果遗传物质发生了改变，则自交后代仍然会有高茎存在。,1基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的 说法，正确的是( ) A无论是低等还是高等生物都可能发生突变 B生物在个体发育的特定时
