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2019-2020年高三生物二輪復習 基因突變和基因重組教案 人教版 【課前復習】 在學習新課程前必須復習有關DNA的復制、基因控制蛋白質的合成、表現(xiàn)型與基因型的關系等知識，這樣既有利于掌握新知識，又便于將新知識納入知識系統(tǒng)中。 溫故——會做了，學習新課才能有保障 1．DNA分子的特異性決定于 A．核糖的種類 B．堿基的種類 C．堿基的比例 D．堿基對的排列順序 答案：D 2．基因對性狀控制的實現(xiàn)是通過 A．DNA的自我復制 B．DNA控制蛋白質的合成 C．一個DNA上的多種基因 D．轉運RNA攜帶氨基酸 答案：B 3．下列關于基因型與表現(xiàn)型關系的敘述中，錯誤的是 A．表現(xiàn)型相同，基因型不一定相同 B．基因型相同，表現(xiàn)型一定相同 C．在相同生活環(huán)境中，基因型相同，表現(xiàn)型一定相同 D．在相同生活環(huán)境中，表現(xiàn)型相同，基因型不一定相同 答案：B 4．實現(xiàn)或體現(xiàn)遺傳信息的最后階段是在細胞的哪一部分中進行的 A．線粒體中B．核糖體中C．染色質中D．細胞質中 答案：B 知新——先看書，再來做一做 1．變異的類型有_________和_________兩種。后者有三個來源_________、___________、___________。 2．基因突變 (1)概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的___________、___________或___________，而引起的基因結構的改變，就叫做基因突變。 (2)實例：鐮刀型細胞貧血癥 ①根本原因：控制合成血紅蛋白的DNA分子的一個___________發(fā)生改變。 ②直接原因：血紅蛋白多肽鏈中___________被___________代替。 (3)結果：基因突變使一個基因變成它的___________基因，并且通常會引起—定的___________型的變化。 (4)類型：___________和___________。 (5)意義：基因突變是生物變異的___________來源，為生物進化提供了最初的___________材料。 (6)基因突變的特點： ①基因突變在生物界中是___________存在的； ②基因突變是___________發(fā)生的； ③自然狀態(tài)下，一種生物的突變率很___________； ④大多數(shù)基因突變對生物體是___________的； ⑤基因突變是___________的。 (7)人工誘變在育種上的應用 ①人工誘變的概念：指利用___________因素或___________因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 ②優(yōu)點：提高___________率，創(chuàng)造變異新類型，培育優(yōu)良品種。 3．基因重組 （1）概念 指生物體進行___________的過程中，控制不同性狀的基因的___________。 （2）類型 ①隨著非同源染色體的自由組合，導致___________的自由組合。 ②隨同源染色體上的非姐妹染色單體的交換而使___________基因發(fā)生交換，導致___________上的基因重新組合。 （3）意義：為生物變異提供了及其豐富的來源，是形成生物___________的重要原因之一。 【學習目標】 1．知道變異的類型、人工誘變在育種上的應用。 2．記住遺傳的變異的三個來源。 3．記住基因突變的概念、特點及意義。 4．記住基因重組的概念、類型及意義。 【基礎知識精講】 課文全解： 1．變異的類型 （1）不遺傳的變異：僅由環(huán)境影響造成的。 （2）可遺傳變異：由遺傳物質的改變引起的，其來源有基因突變、基因重組、染色體變異三種。 2．基因突變 概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變，而引起的基因結構的改變，就叫做基因突變。 實例：鐮刀型細胞貧血癥。 控制合成血紅蛋白的DNA分子的堿基序列發(fā)生改變，由變成，即DNA分子上的一個堿基對發(fā)生改變，由變成，結果血紅蛋白多肽鏈中谷氨酸被纈氨酸代替，導致鐮刀型細胞貧血癥。原理如圖6—10—1。 圖6—10—1 （3）結果：基因突變是染色體的某一個位點上基因的改變，使一個基因變成它的等位基因，并且通常會引起—定的表現(xiàn)型的變化。 （4）類型：按突變生成的過程分，有自然突變和誘發(fā)突變兩種。 (5)基因突變（自然突變）的特點： ①基因突變在生物界中是普遍存在的。 ②基因突變是隨機發(fā)生的。 不論是對于個體、細胞、基因、或對于所影響的性狀來講，突變的發(fā)生都是一個隨機事件。例如，在一系列試管中，接種一定量的不含突變型的細菌，經(jīng)過一定時間的培養(yǎng)以后，測定每一試管中的某一特定突變型的細菌數(shù)，就可以看到這些試管中突變型細菌數(shù)的分布符合于按照隨機分布所預測的情況。這一實驗結果說明基因突變對個體來講是隨機的。 ③自然狀態(tài)下，一種生物的突變率很低。 ④大多數(shù)基因突變對生物體是有害的。 突變往往是有害的，有時甚至是致死的。因為長期進化的結果，生物體內的基因基本上都是對環(huán)境適應的，一旦出現(xiàn)新的基因，就有可能導致不適應的性狀出現(xiàn)，所以基因突變多數(shù)是有害的少數(shù)是有利的。例如，水稻、玉米等植物中常產(chǎn)生白化苗的突變。這種突變型由于不能形成葉綠素，會在幼苗期死亡。但是，也有些突變是有利的，例如突變產(chǎn)生的植物抗病性、耐旱性、早熟、莖稈堅硬等等?；蛲蛔兊睦c害是相對而言的，例如，短腿安康羊的突變，在家養(yǎng)的情況下，是“安康”的，即有利突變，但在野生情況下就不“安康”了。 ⑤基因突變是不定向的。一個基因可以朝著不同的方向發(fā)生突變，形成多種突變。如：A→a1 、A→a2 、A→a3，a1、a2、a3之間也可以互相轉變。這樣，A、a1、a2、a3…都在同一點上，都是等位基因。這種同一位點的許多等位基因，叫做復等位基因。復等位基因是指群體范圍來說的，就一個二倍體個體來說，只能有其中一對等位基因。例如，人類A、B、O血型的遺傳就是受三個復等位基因控制的。 (6)意義：基因突變是生物變異的根本來源，為生物進化提供了最初的原始材料。 (7)人工誘變在育種上的應用 ①人工誘變的概念：指利用物理因素或化學因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 ②優(yōu)點：提高突變率，創(chuàng)造變異新類型，培育優(yōu)良品種。 3．基因重組 （1）概念：指生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。 （2）類型： ①隨著非同源染色體的自由組合，導致非等位基因的自由組合。 ②隨同源染色體上的非姐妹染色單體的交換而使等位基因發(fā)生交換，導致染色單體上的基因重新組合。 （3）意義：為生物變異提供了極其豐富的來源，是形成生物多樣性的重要原因之一。 問題全解： 61．什么叫變異？不可遺傳的變異和可遺傳變異的區(qū)別是什么？ 親代與子代以及子代個體之間的差異叫變異。不可遺傳的變異是僅僅由環(huán)境條件的改變而引起的；可遺傳的變異是遺傳物質的改變而引起的。 62．遺傳的變異有幾個來源？ 遺傳的變異有三個來源，即基因突變、基因重組和染色體變異。 63．基因突變產(chǎn)生的原因、特點及實質是什么？ 原因：在DNA復制的過程中，可能由于各種原因而發(fā)生差錯，使堿基的排列順序發(fā)生局部的改變，從而改變了遺傳信息。因此，基因突變是在一定的外界環(huán)境條件或者生物內部因素的作用下，由于基因中脫氧核苷酸的種類、數(shù)量和排列順序的改變而產(chǎn)生的。 “基因突變的特點”見“課文全解2—（5）（6）”。 實質：DNA分子中堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因結構的改變。 64．基因突變有何意義？主要有哪些應用？ 意義：基因突變是生物變異的根本來源，為生物進化提供了最初的原始材料。 應用：主要體現(xiàn)在生物育種上，可以利用物理的或化學的因素來處理生物，使它發(fā)生基因突變，即人工誘變。用這種方法可以創(chuàng)造變異，從中選擇培育出優(yōu)良品種。 65．基因突變有哪幾種類型？ 基因突變有兩種類型，即自然突變和誘發(fā)突變。 66．為什么基因突變一般都是有害的？ 現(xiàn)在生活的生物都是經(jīng)過長期的進化過程，被自然環(huán)境選擇下來的，所有的形態(tài)的、結構的和生理的特性都是對生物的生存有利的?；蛲蛔兪窃诖罅績?yōu)良性狀的基礎上變異，而這些變異大多數(shù)對生物的生存是不利的。所以說一般都是有害的。但有些突變使生物更加適合所變化的環(huán)境，這些突變就是有利的。 67．什么叫基因重組？基因重組有何意義？ 見“課文全解3”。 【學習方法指導】 1．關于對基因突變的概念的理解，首先要結合對鐮刀型細胞貧血癥病因的分析去理解基因突變的概念，并且還應該注意聯(lián)系已有的DNA復制與基因控制蛋白質合成的知識來體會基因突變的真正含義。 2．關于基因突變的特點，它是理解人工誘變育種的基礎，應注意理解： （1）普遍性，基因突變是普遍存在的，不論原核生物還是真核生物，都可發(fā)生基因突變。在人工誘變育種中可對幾乎所有生物進行處理。 （2）隨機性，生物個體的任何部位，只要有DNA分子復制，都可能發(fā)生基因突變。在人工誘變育種中可對幾乎所有器官或組織進行處理。 （3）低頻性，自然情況下突變率很低，另一方面體現(xiàn)了遺傳物質的相對穩(wěn)定性，但誘發(fā)可提高突變率。 （4）有害性，因為基因突變多數(shù)是有害的，少數(shù)是有利的。所以在人工誘變育種中要大量地處理供試材料，才可能從中獲得人們所需要的突變基因。 （5）不定向性，一個基因可朝不同方向形成多種突變，產(chǎn)生復等位基因。在人工誘變育種中可以得到多種突變基因。 【知識拓展】 1．關于鐮刀型細胞貧血癥 人類的鐮刀型細胞貧血癥是一種遺傳性貧血癥?；颊咴谌毖醯那闆r下，原來呈圓盤狀的紅細胞變成鐮刀形，失去輸送氧氣的功能，許多紅細胞還會因此而破裂造成嚴重的貧血，甚至引起病人的死亡。1949年確定了鐮刀型細胞貧血癥的突變基因，1957年英國學者英格蘭姆闡明了鐮刀型細胞貧血癥的分子機制。正常人的血紅蛋白是由兩條α鏈和兩條β鏈相互結合構成的四聚體，α鏈和β鏈分別由141個和146個氨基酸連接組成；英格蘭姆發(fā)現(xiàn)患者是因為β鏈中第六個氨基酸發(fā)生變化引起的(正常人的是谷氨酸，患者的是纈氨酸)。 2．關于基因突變的種類和結果 按基因突變的原因分，有以下兩種： （1）堿基替換突變 即DNA分子中一對堿基被另一對堿基取代而引起的基因突變，如果一個嘌呤被另一個嘌呤代替或一個嘧啶被另一個嘧啶代替，這種堿基替換稱為轉換。如果一個嘌呤被一個嘧啶代替或一個嘧啶被一個嘌呤代替，這種堿基替換稱顛換。例如：鐮刀型細胞貧血癥的突變?yōu)轭崜Q。 （2）移碼突變 指基因內部DNA的堿基序列中，丟失或插入1個或幾個脫氧核苷酸對，從而使基因中脫氧核苷酸對的排列順序發(fā)生改變而引起的突變。 基因突變產(chǎn)生的結果： (1)多數(shù)基因突變并不引起生物性狀的改變。 ①不具遺傳效應的DNA片段中的“突變”不引起性狀變異。 在DNA分子中，有的片段帶有遺傳信息，有的片段不帶遺傳信息，如果突變發(fā)生在不帶遺傳信息的片段中，則這種突變不會有遺傳效應，更不會引起性狀的改變。 ②由于多種密碼子決定同樣一種氨基酸，因此某些基因突變也不引起生物性狀的改變。 例如：UUU和UUG都是苯丙氨酸的密碼子，當U和G相互置換時，不會改變密碼子的功能，因為決定氨基酸的還是苯丙氨酸。 ③某些突變雖改變了蛋白質中個別氨基酸的個別位置的種類，但并不影響該蛋白質的功能。 例如：由于基因突變使不同生物中的細胞色素C中的氨基酸發(fā)生改變，其中酵母菌的細胞色素C肽鏈的第十七位上是亮氨酸，而小麥是異亮氨酸，盡管有這樣的差異，但它們的細胞色素C的功能都是相同的。 ④隱性基因的功能突變在雜合狀態(tài)下也不會引起性狀的改變，例如在豌豆中，高莖基因D對矮莖基因d是顯性；若在基因型為DD的受精卵中，有一個D突變?yōu)閐，則該受精卵的基因型為Dd，這樣雖然該突變導致了性狀改變(高莖→矮莖)，但矮莖基因在雜合狀態(tài)下，其控制的矮莖性狀不能得到表達。 (2)少數(shù)基因突變可引起生物性狀的改變。例如，人類的鐮刀型貧血癥。 3．關于基因突變特點的補充 （1）基因突變實際上是染色體一個位點上的基因，由一種狀態(tài)轉變成另一種狀態(tài)。例如，玉米的非糯性是由基因WX決定的，WX突變成wx以后，非糯性變?yōu)榕葱?。wx和WX是一對同源染色體的同一位點上的基因，這樣就成為一對等位基因。所以，等位基因是由基因突變而成的，并且在任何一次突變發(fā)生時，一對同源染色體的兩個等位基因之中，一般只有一個基因發(fā)生突變。所以，就二倍體的高等生物來說，突變剛發(fā)生時一般是雜合體狀態(tài)。 （2）基因突變是可逆的。正常型可以突變成突變型，突變型也可以突變成正常型。前者叫做正突變，后者叫做反突變或回復突變。反突變的頻率一般比正突變的頻率低得多。突變的可逆性表明：基因突變并不是原有基因的喪失，而是基因的結構發(fā)生了變化。 （3）基因突變有的是顯性突變，有的是隱性突變，但較多的是隱性突變。一個隱性基因突變?yōu)轱@性基因，這是顯性突變。例如，水稻無芒是隱性基因a決定的，有芒是由顯性基因A決定的。無芒的水稻發(fā)生突變，表現(xiàn)為有芒，這是顯性突變。此外，還有隱性突變，如水稻高稈D基因可以突變成矮稈d基因。 【同步達綱訓練】 1．某基因的一個片斷在解旋時，a鏈發(fā)生差錯，C變成G，該基因復制3次，發(fā)生突變的基因占全部基因的 A．100% B．50% C．25% D．12.5% 2．如果DNA分子的模板鏈的TAA突變成TAC，則相應的遺傳密碼 A．由UAA突變成AUU B．由AUU突變成AUG C．由UAA突變成UAC D．由AUG突變成AUU 3．基因突變按其發(fā)生部位可分為體細胞突變a和生殖細胞突變b兩種，則 A．均發(fā)生于有絲分裂的間期 B．a(chǎn)發(fā)生于有絲分裂的間期，b發(fā)生于減數(shù)第一次分裂的間期 C．均發(fā)生于減數(shù)第一次分裂的間期 D．a(chǎn)發(fā)生于有絲分裂間期，b發(fā)生于減數(shù)第二次分裂的間期 4．下列實例中，能夠說明突變對生物本身的利與害具有相對性的是 A．玉米綠色苗中出現(xiàn)白化苗 B．晚熟水稻中出現(xiàn)早熟植株 C．高稈作物中出現(xiàn)矮稈植株 D．高粱作物中出現(xiàn)雄性不育株 5．下列關于自然突變的敘述錯誤的是 A．自然突變的頻率低 B．自然突變是隨機發(fā)生的 C．自然突變是不定向的 D．自然突變只產(chǎn)生在個別生物個別基因 6．鐮刀型細胞貧血癥的病因是 A．細胞形狀異常 B．控制合成血紅蛋白分子的基因中的堿基序列發(fā)生改變 C．食物中缺鐵引起 D．血紅蛋白分子多肽鏈上的一個谷氨酸被纈氨酸所代替 7．下面列舉幾種可能誘發(fā)基因突變的原因，其中哪項是不正確的 A．雜交 B．射線的輻射作用 C．亞硝酸處理 D．激光照射 8．下面敘述的變異現(xiàn)象，可遺傳的是 A．割除公雞和母雞的生殖腺并相互移植，因而部分改變的第二性征 B．果樹修剪后所形成的樹冠具有特定的形狀 C．用生長素處理未經(jīng)受粉的番茄雌蕊，得到的果實無籽 D．開紅花的一株豌豆自交，后代部分植株開白花 9．基因突變發(fā)生在 A．DNA→RNA的過程中 B． DNA→DNA的過程中 C．RNA→蛋白質的過程中 D．RNA→攜帶氨基酸的過程中 10．若一對夫婦所生育子女中，性狀差異甚多，這種變異主要來自 A．基因突變 B．基因重組 C．環(huán)境影響 D．染色體變異 11．雜交育種依據(jù)的主要遺傳學原理是 A．染色體變異 B．基因分離 C．基因自由組合 D．基因突變 12．用一定劑量的Co60—γ射線照射處于萌動狀態(tài)的棉花種子，其成活棉株的器官形態(tài)和生理代謝活動均發(fā)生顯著變異。Co60—γ射線引起棉花變異的主要原因是___________。由輻射處理種子長出的幼苗，有的出苗后不久死亡，絕大多數(shù)的單株產(chǎn)量和品質下降，這表明___________。 參考答案 1．解析：由于是解旋時a鏈發(fā)生差錯，導致以a鏈為模板鏈產(chǎn)生的子代DNA中堿基對發(fā)生改變，由這個DNA分子復制產(chǎn)生的子代DNA均會發(fā)生同樣的突變，而b鏈并未發(fā)生差錯，因此以b鏈作模板鏈產(chǎn)生的子代DNA的堿基排列順序與該基因片段一致，其再復制后代也不會發(fā)生改變。 答案：B 2．B　3．B 4．解析：白化苗對玉米的生存是不利的；早熟性狀對水稻的生存和繁殖是有利的；雄性不育對高粱的繁殖是不利的；矮稈抗倒伏，對作物的生存是有利的；但矮稈不利于光合作用，對作物的生存又是不利的，所以高稈植株中出現(xiàn)矮稈突變植株，體現(xiàn)了突變對生物本身利害的相對性。 答案：C 5．D　6．B　7．A　8．D 9．解析：考查基因突變發(fā)生的時間。基因突變是在DNA復制時，由于某種原因發(fā)生了差錯而改變了基因的分子結構。A項是轉錄，B項為DNA復制過程，C項為翻譯過程，D項是密碼子與反密碼子互補配對決定氨基酸順序過程。 答案：B 10．B　11．C 12．解析：考查生物變異的來源和基因突變的特點。依題所述，成活棉株的器官形態(tài)和生理代謝活動的變異是由一定劑量的Co60—γ射線照射引起的，很顯然是射線引起的基因突變。這些變異的性狀，有的出苗后不久死亡，絕大多數(shù)單株產(chǎn)量和品質下降。說明基因突變具有不定向性及多數(shù)是有害的特點。 答案：人工誘發(fā)基因突變　基因突變是不定向的并且一般是有害的。