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2019-2020年高中生物《5.1 基因突變和基因重組》學(xué)案 新人教版必修2 5.1　基因突變和基因重組 教學(xué)目標(biāo)　1.舉例說明基因突變的特點和原因。2.舉例說明基因重組。3.說出基因突變和基因重組的意義。 一、生物變異的類型 1．生物的變異有兩種類型：不可遺傳的變異和可遺傳的變異。 2．引起兩種變異的條件：不可遺傳的變異是由于環(huán)境因素的影響導(dǎo)致的，遺傳物質(zhì)沒有改變；可遺傳的變異是由于遺傳物質(zhì)的改變引起的。 3．兩種變異表現(xiàn)出不同的特點 (1)不可遺傳的變異的特點是：①一般只在當(dāng)代表現(xiàn)出來；②不能遺傳給后代；③這種變異的方向一般是定向的。 (2)可遺傳的變異的特點是：①可以在當(dāng)代，也可在后代中出現(xiàn)；②變異一旦發(fā)生，就有可能遺傳給后代；③這類變異的方向是不定向的。 二、基因突變的實例、概念 1．引起鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是__________________的基因發(fā)生了突變，直接原因是構(gòu)成血紅蛋白的一條肽鏈上的____________被____________取代。 2．基因突變：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的________、________或________，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。所以基因突變常發(fā)生在________________和________________________。 3．基因突變的本質(zhì)：基因突變是____________上的變化，不改變__________上基因的數(shù)量及所處位置，只改變某一基因的________及______________，即由A→a或a→A。 4．基因突變對后代的影響 (1)基因突變發(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程，這種突變可以通過無性繁殖傳給后代，但不會通過有性生殖傳給后代。 (2)基因突變發(fā)生在精子或卵細(xì)胞形成的減數(shù)分裂過程，這種突變有可能通過有性生殖傳給后代。 (3)生殖細(xì)胞的突變率一般比體細(xì)胞的突變率高，這是因為生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中對外界環(huán)境因素的變化更敏感。 三、基因突變的特點、原因、結(jié)果及意義 1．基因突變的特點 (1)____________，(2)____________，(3)______________，(4)____________，(5)________________。 2．誘發(fā)生物發(fā)生基因突變的因素 (1)內(nèi)因：基因________改變。即DNA復(fù)制出錯，堿基對(增減或改變)→堿基序列(局部密碼改變、移碼突變)→遺傳信息(改變)。 (2)外因：①________因素：如紫外線、X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA。②________因素：如亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基。③________因素：如某些病毒，其遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞的DNA等。 3．基因突變的意義：基因突變是____________產(chǎn)生的途徑，是生物變異的________來源，是____________的原始材料。 4．結(jié)果：(1)多數(shù)基因突變能引起____________的變化。 (2)少數(shù)基因突變不能引起____________的改變。若發(fā)生突變后，引起mRNA上的密碼子改變，但由于密碼子的____________，改變了的密碼子與原密碼子仍對應(yīng)同一種氨基酸，此時突變基因控制的性狀不改變。 (3)若基因突變?yōu)開_______突變，如AA中的一個A→a，此時性狀也不改變。 四、基因重組及意義 1．概念：基因重組是指在生物體進(jìn)行________________的過程中，控制不同性狀的基因的________________。所以，進(jìn)行有性生殖的生物會發(fā)生基因重組。 2．類型：基因重組有________________和________________兩類。前者發(fā)生在___________________(非同源染色體的自由組合)，后者發(fā)生在______________________(非姐妹染色單體的交叉互換)。 3．意義：基因重組是__________________的來源之一，是形成生物__________的重要原因，對生物的________也具有重要意義。 課時訓(xùn)練 1．下列關(guān)于基因突變的敘述，錯誤的是 (　　) A．基因突變是指基因結(jié)構(gòu)中堿基對的增添、缺失或改變 B．基因突變是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發(fā)生的 C．基因突變可以在一定的外界環(huán)境條件或生物內(nèi)部因素的作用下引發(fā) D．基因突變的頻率很低，且都是有害的 2．下列細(xì)胞在其生命活動過程中既有可能發(fā)生基因重組現(xiàn)象，又有可能發(fā)生基因突變現(xiàn)象的是(　　) A．心肌細(xì)胞 B．成熟的紅細(xì)胞 C．根毛細(xì)胞 D．精原細(xì)胞 3．下面有關(guān)基因重組的說法不正確的是 (　　) A．基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中 B．基因重組產(chǎn)生原來沒有的新基因 C．基因重組是生物變異的主要來源 D．基因重組能產(chǎn)生原來沒有的新性狀 4．卵原細(xì)胞在進(jìn)行DNA復(fù)制時，細(xì)胞中不可能出現(xiàn)的是 (　　) A．解旋 B．蛋白質(zhì)合成 C．基因突變 D．基因重組 5．以下有關(guān)基因重組的敘述，錯誤的是 (　　) A．非同源染色體的自由組合能導(dǎo)致基因重組 B．非姐妹染色單體的交換可引起基因重組 C．純合子自交因基因重組導(dǎo)致子代性狀分離 D．同胞兄妹間的遺傳差異與父母基因重組有關(guān) 6．如圖為高等動物的細(xì)胞分裂示意圖，圖中不可能反映的是 (　　) A．發(fā)生了基因突變 B．發(fā)生了染色單體互換 C．該細(xì)胞為次級卵母細(xì)胞 D．該細(xì)胞為次級精母細(xì)胞 7．下列關(guān)于基因突變的敘述中，正確的是 (　　) ①基因突變包括自然突變和誘發(fā)突變?、谠贒NA復(fù)制中，堿基排列順序發(fā)生差錯從而改變了遺傳信息，產(chǎn)生了基因突變?、刍蛲蛔円话銓ι锸怯泻Φ?，但也有的基因突變是有利的?、芑蛲蛔円欢óa(chǎn)生新性狀 A．①②③④ B．①②③ C．①②④ D．②③④ 8．原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個堿基對。在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最小 (　　) A．置換單個堿基對 B．增加4個堿基對 C．缺失3個堿基對 D．缺失4個堿基對 9.下圖表示人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，請據(jù)圖回答： (1)③過程是____________，發(fā)生的場所是______，發(fā)生的時間是______________；①過程是______________，發(fā)生的場所是______；②過程是______，發(fā)生的場所是________。 (2)④表示的堿基序列是____________，這是決定一個纈氨酸的一個____________，轉(zhuǎn)運纈氨酸的轉(zhuǎn)運RNA一端的三個堿基是____________。 (3)父母均正常，生了一個鐮刀型細(xì)胞貧血癥的女兒，可見此遺傳病是________________遺傳病。若HbS代表致病基因，HbA代表正常的等位基因，則患病女兒的基因型為____________，母親的基因型為______；這對夫婦再生一個患此病的女兒的概率為______。 (4)比較HbS與HbA的區(qū)別，HbS中堿基為______，而HbA中為______。 (5)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由______產(chǎn)生的一種遺傳病，從變異的種類來看，這種變異屬于____________。該病十分罕見，嚴(yán)重缺氧時會導(dǎo)致個體死亡，這表明基因突變的特點是__________和__________。 10．如圖為某一紅色鏈孢霉合成精氨酸的過程，回答問題： 　　 　 基因Ⅰ　　基因Ⅱ　　基因Ⅲ 　　　 　 ↓　　　　↓　　　　↓ 　　　 　 酶Ⅰ　　　酶Ⅱ　　 酶Ⅲ 　　 　 　 ↓　　　　↓　　　　↓ 某化合物―→鳥氨酸―→瓜氨酸―→精氨酸 (1)在一次實驗中，經(jīng)測試只發(fā)現(xiàn)鳥氨酸和瓜氨酸，而沒有精氨酸。產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是 ________________________________________________________________________。 (2)如果酶Ⅰ和酶Ⅲ活性正常，酶Ⅱ活性喪失，則能否合成鳥氨酸和精氨酸？________________________________________________________________________。 原因是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)用一定劑量的γ射線照射萌發(fā)狀態(tài)的棉花種子，其成活棉株的器官形態(tài)和生理代謝均發(fā)生顯著變異，這種變異屬于__________。處理過的種子有的出苗后不久就死亡，絕大多數(shù)的產(chǎn)量和品質(zhì)下降，這說明了____________________________。在其中也發(fā)現(xiàn)了極少的個體品質(zhì)好、產(chǎn)量高，這說明了變異是__________________。 答案 二、1.控制合成血紅蛋白　谷氨酸　纈氨酸 2．替換　增添　缺失　有絲分裂間期　減數(shù)第一次分裂間期 3．分子水平　染色體　結(jié)構(gòu)　表現(xiàn)形式 三、1.(1)普遍性　(2)隨機(jī)性　(3)低頻性　(4)不定向性　(5)多害少利性 2．(1)結(jié)構(gòu)　(2)①物理?、诨瘜W(xué)?、凵? 3．新基因　根本　生物進(jìn)化 4．(1)生物性狀　(2)生物性狀　簡并性　(3)隱性 四、1.有性生殖　重新組合 2．自由組合　交叉互換　減數(shù)第一次分裂的后期　減數(shù)第一次分裂的四分體時期 3．生物變異　多樣性　進(jìn)化 課時訓(xùn)練 1．D　[A項是基因突變的概念；B項闡明了基因突變的原因；C項說明了基因突變的誘發(fā)因素；D項錯誤，基因突變的頻率確實很低，而且一般是有害的，但不全是有害的。] 2．D 3．B　[基因重組是指生物體進(jìn)行有性生殖的過程，即減數(shù)分裂過程中，控制不同性狀的原有基因的重新組合，可產(chǎn)生新的基因型，從而控制新的表現(xiàn)型，是生物變異的重要來源，是形成生物多樣性的重要原因之一，對于生物進(jìn)化具有十分重要的意義。但是，基因重組不會產(chǎn)生新的基因。] 4．D　[基因重組可以發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的后期，等位基因隨同源染色體的分開而分離，非等位基因隨著非同源染色體自由組合而自由組合。也可以發(fā)生于減數(shù)分裂的四分體時期，由于四分體的非姐妹染色單體的交叉互換而引起。] 5．C　[基因重組主要包括非同源染色體的自由組合和非姐妹染色單體的交叉互換；純合子自交子代不發(fā)生性狀分離；同胞兄妹間的遺傳差異主要來自父母的基因重組。] 6．C　[該細(xì)胞分裂圖表明的是減數(shù)第二次分裂。由圖中可以看出：可能發(fā)生了基因突變(B、b)，也可能發(fā)生了染色單體互換，但細(xì)胞明顯是均等分裂，因此不可能是次級卵母細(xì)胞。] 7．B　[基因突變是在DNA復(fù)制過程中，堿基排列順序發(fā)生差錯而改變了遺傳信息，包括自然突變和誘發(fā)突變兩種。與自然突變相比，誘發(fā)突變的頻率較高?；蛲蛔兇蠖鄶?shù)是有害的，即具有多害少利性，但有害與有利取決于環(huán)境。除此之外?；蛲蛔冞€具有普遍性、隨機(jī)性、不定向性等特點?；蛲蛔円欢墚a(chǎn)生新基因，但不一定產(chǎn)生新性狀。] 8．D　[在編碼區(qū)插入1個堿基對，因每相鄰的3個堿基決定1個氨基酸，必然造成插入點以后幾乎所有密碼子的改變，控制相應(yīng)氨基酸發(fā)生變化，致使編碼的蛋白質(zhì)差別很大。若再增添2個、5個、8個堿基對，或缺失1個、4個、7個堿基對，恰好湊成3的倍數(shù)，則對后面密碼子不產(chǎn)生影響，致使編碼的蛋白質(zhì)差別不大。] 9．(1)基因突變　細(xì)胞核　細(xì)胞分裂間期　轉(zhuǎn)錄　細(xì)胞核　翻譯　核糖體 (2)GUA　密碼子　CAU (3)常染色體隱性　HbSHbS　HbAHbS　1/8 (4)　 (5)基因突變　可遺傳變異　低頻性　多害少利性 解析　(1)由圖示分析，圖中③過程是基因突變，它發(fā)生在細(xì)胞分裂間期DNA復(fù)制過程中，①過程是轉(zhuǎn)錄，①、③過程都發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)。②過程表示以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的翻譯過程，該過程是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的。(2)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，由正常谷氨酸的密碼子可判斷是以DNA的CTT為模板轉(zhuǎn)錄的，所以④過程的堿基序列GUA是決定纈氨酸的一個密碼子，轉(zhuǎn)運纈氨酸的tRNA一端的三個堿基是CAU。(3)由題中父母均正常，生出患病女兒可確定鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體隱性遺傳病，患病女兒的基因型為HbSHbS，其父母的基因型均為HbAHbS。若這對夫婦再生育，則生一個患該病的女兒的概率為1/21/4＝1/8。(4)致病基因HbS是基因突變后形成的，其堿基序列是，而正?；騂bA的堿基序列是。(5)鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由基因突變產(chǎn)生的常染色體隱性基因?qū)е碌募膊?，該變異是DNA分子結(jié)構(gòu)的改變所引起的，是可遺傳變異，由題中“該病十分罕見，嚴(yán)重缺氧時會導(dǎo)致個體死亡”可知，基因突變具有低頻性和多害少利性的特點。 10．(1)基因Ⅲ發(fā)生突變；酶Ⅲ缺乏或失去活性，因此不能形成精氨酸 (2)能合成鳥氨酸，但不能合成精氨酸　酶Ⅱ失活，鳥氨酸不能合成瓜氨酸，因此精氨酸的合成缺乏原料 (3)基因突變 　基因突變對大多數(shù)個體來說是有害的　不定向的 解析　基因能通過控制酶合成來控制生物的性狀，當(dāng)發(fā)生基因突變時，相應(yīng)的酶不能合成，從而中斷某反應(yīng)的過程，致使生物的某些性狀發(fā)生改變。基因突變是不定向的且大多數(shù)是有害的。