19版高考生物一轮复习第七单元基因突变和基因重组第一讲基因突变和基因重组精选教案
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练案[20]必修2第七单元生物的变异、育种与进化第1讲基因突变和基因重组A组一、选择题1.(2023·四川成都七中期末)下列关于细胞癌变的叙述,错误的是( D )A.癌变后细胞膜上的糖蛋白减少B.癌变后细胞的形态结构有明显改变C.癌症的发生与致癌因子有关D.原癌基因表达的蛋白质可抑制细胞的增殖解析:细胞癌变后,细胞膜上的糖蛋白等物质减少,A正确;细胞癌变后,细胞的形态结构发生显著改变,B正确;致癌因子能诱发癌变,癌症的发生与致癌因子有关,C正确;原癌基因表达的产物是细胞正常的生长和增殖所必需的,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,D错误。
2.(2022·安徽安庆期中)基因D因碱基对A/T替换为G/C而突变成基因d,则下列各项中一定发生改变的是( B )A.d基因在染色体上的位置B.d基因中的氢键数目C.d基因编码的蛋白质的结构D.d基因中嘌呤碱基所占比例解析:D和d属于等位基因,位于同源染色体的同一位置上,A错误;碱基对A/T之间有两个氢键,G/C之间有三个氢键,碱基对A/T替换为G/C会使基因中的氢键数目改变,B正确;由于密码子的简并,基因突变后编码的蛋白质的结构可能不变,C错误;基因中嘌呤碱基与嘧啶碱基比例相等,各占1/2,D错误。
3.(2023·成都市诊断)家蚕的性别决定方式是ZW型,Z染色体上的某个基因突变会导致胚胎发育停滞而死亡,下列叙述错误的是( D )A.若该突变为显性突变,则家蚕群体中雄蚕均为隐性纯合子B.若该突变为隐性突变,则雌、雄家蚕杂交子代致死的均为雌蚕C.若该突变为显性突变,则雌蚕产生的卵细胞不携带突变基因D.若该突变为隐性突变,则家蚕群体中雌蚕与雄蚕的数量相等解析:若该突变为显性突变,由于Z染色体上的某个基因突变会导致胚胎发育停滞而死亡,故家蚕群体中雄蚕均为隐性纯合子,A正确;若该突变为隐性突变,则雌蚕无突变基因,为显性个体,雄蚕为显性纯合子或杂合子,所以雌、雄家蚕杂交子代致死的均为雌蚕,B正确;若该突变为显性突变,则家蚕群体中的雌蚕不含有突变基因,其产生的卵细胞不携带突变基因,C正确;若该突变为隐性突变,则家蚕群体中雌蚕数量少于雄蚕数量,D错误。
第一讲 基因突变和基因重组 考点一 基因突变及其与性状的关系1.基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症细胞形态变化:中央微凹的圆饼状→弯曲的镰刀状细胞特点:细胞易破裂,使人患溶血性贫血(1)图示中a 、b 、c 过程分别代表DNA 复制、转录和翻译。
突变主要发生在a (填字母)过程中。
(2)患者贫血的直接原因是血红蛋白异常(谷氨酸→缬氨酸),根本原因是发生了基因突变,碱基对由=====T A 替换成=====A T。
(3)用光学显微镜能否观察到红细胞形状的变化?能结论:镰刀型细胞贫血症是由于基因突变引起的一种遗传病,是由于基因结构改变而产生的2.明确基因突变对蛋白质影响的四种情况类型影响范围 对氨基酸序列的影响 替换小 可改变1个氨基酸或不改变【由于密码子的简并性】,也可能使翻译提前终止 增添大 对插入位置前不影响,影响插入位置后的序列 缺失大 对缺失位置前不影响,影响缺失位置后的序列 增添或缺失3小 增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列个碱基分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。
实质为:基因内部发生的碱基对的种类和数量改变。
即基因突变使基因中碱基排列顺序发生改变。
注意:①DNA中碱基对的增添、缺失和替换不一定是基因突变,基因是有遗传效应的DNA片段,不具有遗传效应的DNA片段也可发生碱基对的改变,但不属于基因突变②基因突变一定会引起基因结构的改变(分子结构,不是空间结构改变),③一条染色体上的基因数量和位置并未改变。
【基因突变无法用光学显微镜看到】结果:可产生该基因的等位基因【注意:病毒和原核细胞不存在等位基因,因此,原核生物和病毒基因突变产生的是新基因】思考1:基因突变都会遗传给后代吗?不一定,若发生在配子中,可遗传,若发生在体细胞中,一般不能遗传。
有些植物体细胞中的基因突变可通过无性繁殖(如植物组织培养、扦插、嫁接)传递。
此外人体某些体细胞基因的突变(原癌基因和抑癌基因),有可能发展为癌细胞思考2:生物性状的改变一定是由基因突变引起的吗?不一定,也可能是由环境改变引起的思考3:为什么在强烈的日光下要涂抹防晒霜?做X射线透视的医务人员要穿防护衣?易诱发基因突变,使人患癌症4.基因突变的原因和特点外因:物理因素:如X射线、γ射线、紫外线、激光等。
高考生物基因突变和基因重组知识点一、基因突变的实例1、镰刀型细胞贫血症⑴症状红细胞由正常的圆饼状变成镰刀型,导致红细胞不能顺利通过毛细血管集合在一起,红细胞破裂(溶血),造成贫血。
⑵病因基因中的碱基替换。
直截了当缘故:血红蛋白分子结构的改变全然缘故:操纵血红蛋白分子合成的基因结构的改变2、基因突变概念:DNA分子中发生碱基对的替换、增加和缺失,而引起的基因结构的改变二、基因突变的缘故和特点1、基因突变的缘故:有内因和外因外因有:物理因素:如紫外线、X射线化学因素:如亚硝酸、碱基类似物生物因素:如某些病毒⑵自然突变(内因)2、基因突变的特点⑴普遍性⑵随机性⑶不定向性⑷低频性⑸多害少利性3、基因突变的时刻有丝分裂或减数第一次分裂间期4.基因突变的意义:是新基因产生的途径;生物变异的全然来源;是进化的原始材料三、基因重组1、基因重组的概念2、基因重组的类型随机重组(减数第一次分裂后期)交换重组(四分体时期)3.时刻:减数第一次分裂过程中(减数第一次分裂后期和四分体时期)4.基因重组的意义四、基因突变与基因重组的区别基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变,产生了新基因,也能够产生新基因型,显现了新的性状。
不同基因的重新组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使不同性状重新组合。
发生时刻及缘故细胞分裂间期DNA分子复制时,由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增加或缺失。
减数第一次分裂后期中,随着同源染色体的分开,位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合;四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。
条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。
有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
意义生物变异的全然来源,是生物进化的原材料。
生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要缘故。
发生可能突变频率低,但普遍存在。
有性生殖中专门普遍。
能否用显微镜检测出21三体综合征和镰刀型细胞贫血症?请说明原因。
分子中发生碱基对的______、增添或____________,而引起的因素:如紫外线、X射线及其他辐射②化学因素:如亚硝酸、碱基类似物等思维拓展1.基因突变可发生在生物个体发育的任何时间,但对于细胞分裂过程来说,(无丝分裂、有丝分裂、减数分裂、原核生物的二分裂)的DNA分子复制的过程中。
同样,复制时均可突变。
2.基因突变引起基因“质”的改变,产生原基因的等位基因,改变了基因的表现形式,但并未改变染色体上基因的数量和位置。
基因突变是生物变异的根本来源。
3.以RNA为遗传物质的生物,其RNA上核糖核苷酸序列发生变化,也称为基因突变,且链结构,在传递过程中更易发生突变。
下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。
已知基因发生一种突变,导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。
该基因发生的突A.亲代的突变基因一定能传递给子代探究示例2中,正确的是变式训练经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。
下列叙述正确的是A.生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因重新组合属于基因重组A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组题组三应用提升10.甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对,从而使获得更多的变异水稻亲本类型,常先将水稻种子用高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。
请回答下列问题。
小组评价教师评价专题学案23 DNA 是主要的遗传物质自主学案参考答案 学习任务一、1.GAA GUA判一判 能。
染色体数目或结构的变化在显微镜下是可以观察到的,而基因突变无法在显微镜下观察,但是由于基因突变导致红细胞形态改变,因而可以通过观察红细胞形态是否发生变化,进而判断是否发生了镰刀型细胞贫血症。
2.替换 缺失 基因结构 3.物理 生物 DNA 分子复制4.DNA 复制 5.(2)不定向性 各个时期 (3)低频性 (4)多害少利性 6.新基因 生物变异 生物进化 二、1.有性生殖 重新组合 2.(1)非等位基因 (2)非姐妹染色单体 3.(1)生物多样性 (2)生物变异 生物的进化想一想 兄弟姐妹间变异的主要原因是基因重组。
基因突变,基因重组,染色体变异一.三大可遗传变异1.三大可遗传变异 基因突变基因重组 染色体变异 2.不同生物的可遗传变异类型生物类型⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧⎭⎬⎫病毒原核生物只有基因突变真核生物⎩⎪⎨⎪⎧ 有性生殖⎩⎨⎧基因突变基因重组染色体变异无性生殖⎩⎨⎧ 基因突变染色体变异二.基因突变1.基因突变的机理和特点碱基对 影响范围 对肽链的影响备注替换 小 只改变1个氨基酸的种类或不改变替换的结果也可能使肽链合成提前终止或延迟终止 增添大插入位置前不影响,影响插①增添或缺失的位置越靠2.基因突变的类型(1)显性突变:aa→Aa(当代可表现)(2)隐性突变①常染色体上的基因发生隐性突变(如AA→Aa),当代不表现,一旦表现即为纯合子。
②雄性个体X染色体上若发生隐性突变(如X A Y→X a Y),当代可表现。
3.基因突变与生物性状的关系基因突变可能会影响生物性状原因:基因突变→mRNA上密码子改变→编码的氨基酸可能改变→蛋白质的结构和功能改变→生物性状改变。
4.DNA中碱基对改变不一定导致生物性状改变的3个原因(1)DNA分子上碱基对改变可能在非编码部位(如内含子和非编码区)。
(2)由于密码子的简并性,多种密码子可决定同一种氨基酸,因此某碱基改变,不一定改变蛋白质中氨基酸的种类。
(3)若基因突变为隐性突变,如AA中一个A→a,此时性状不改变。
5.基因突变对后代的影响(1)如基因突变发生在有丝分裂过程中,可以通过无性生殖传递给子代。
由于多数生物进行有性生殖,所以体细胞基因突变对后代影响较小。
(5)如果基因突变发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。
对于进行有性生殖6.影响基因突变的外因和内因生物因素某些病毒影响宿主细胞DNA等内因DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等7.基因突变的特点错误!8.基因突变的意义基因突变是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料。
二、基因重组1.基因重组的三种类型重组类型同源染色体上非等位基因间的重组非同源染色体上非等位基因间的重组人为导致的基因重组(DNA分子重组技术)图像示意发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换,导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因重组目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中的基因重组特点难以突破远缘杂交不亲和的障碍,可产生新的基因型、表现型,但不能产生新的基因可克服远缘杂交不亲和的障碍基因重组是生物的变异来源之一,对生物的进化具有重要的意义。
第一讲 因突变和基因重组[基础知识·系统化]知识点一 基因突变1.基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症2.基因突变的相关知识归纳知识点二 基因重组[基本技能·问题化]1.判断下列有关叙述的正误(1)基因R复制时,R中的碱基对T—A被碱基对C—G替换可导致基因突变(√)(2)基因突变可决定生物进化的方向(×)(3)病毒、大肠杆菌及动植物都可发生基因突变(√)(4)受精过程中可发生基因重组(×)(5)抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦(√)(6)基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状(√)2.下列有关基因突变的叙述,错误的是( )A.只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变B.基因突变可发生在生物体发育的任何时期C.基因突变是生物进化的重要因素之一D.基因碱基序列改变不一定导致性状改变解析:选A 基因突变是指DNA分子碱基对的增添、缺失和替换。
进行有性生殖和无性生殖的生物都有可能发生基因突变;在生物体发育的任何时期都可发生基因突变;基因突变产生新基因,是生物进化的重要因素之一;基因碱基序列改变导致mRNA的序列改变,但由于存在多个密码子决定同一氨基酸等原因导致生物性状不一定改变。
3.(2018·揭阳一模)具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状,因为该个体能同时合成正常和异常血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力。
镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。
对此现象的解释,正确的是( )A.基因突变是有利的B.基因突变是有害的C.基因突变的有害性是相对的D.镰刀型细胞贫血症突变基因编码的异常蛋白质是无活性的解析:选C 携带者的后代可能患镰刀型细胞贫血症,但其对疟疾具较强抵抗力,表明基因突变的有利和有害是相对的;由于杂合子能同时合成正常和异常血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力,所以镰刀型细胞贫血症突变基因编码的异常蛋白质是有活性的。
4.下列关于基因重组的叙述错误的是( )A.基因重组通常发生在有性生殖过程中B.基因重组产生的变异能为生物进化提供原材料C.同源染色体上的基因可以发生重组D.非同源染色体上的非等位基因不可以发生重组解析:选D 同源染色体上的基因可以通过交叉互换发生重组,非同源染色体上的非等位基因通过非同源染色体自由组合发生重组。
5.以下各项属于基因重组的是( )A.基因型为Aa的个体自交,后代发生性状分离B.雌、雄配子随机结合,产生不同类型的子代个体C.YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型D.同卵双生姐妹间性状出现差异解析:选C 基因重组的来源有减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合、减数分裂四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换和基因工程中的DNA 重组,YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型是基因自由组合的结果,属于基因重组。
考点一基因突变及其与性状的关系1.图示基因突变的机理、类型及特点2.明确基因突变的原因及与进化的关系[对点落实]1.(2018·衡水模拟)如图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况,图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。
有关叙述正确的是( )B.Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换,但不属于基因突变C.一个细胞周期中,间期基因突变频率较高,主要是由于间期时间相对较长D.在减数分裂的四分体时期,b、c之间可发生交叉互换解析:选B 对a、b、c等不同基因而言,基因突变均可能发生,这体现了基因突变的随机性;Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换,但没有改变基因的结构,因而不属于基因突变;一个细胞周期中,间期基因突变频率较高,主要是由于间期在进行DNA复制,此时DNA的双螺旋结构已经打开,很容易发生突变;在减数分裂的四分体时期,只有同源染色体的非姐妹染色单体间才可发生交叉互换。
2.(2018·济南一模)脆性X染色体是由于染色体上的FMR1基因出现过量的CGG//GCC重复序列,导致DNA与蛋白质结合异常,从而出现“溢沟”,染色体易从“溢沟”处断裂。
下列分析错误的是( )A.脆性X染色体出现的根本原因是基因突变B.脆性X染色体更易发生染色体的结构变异C.男性与女性体细胞中出现X染色体“溢沟”的概率不同D.由于存在较多的GC重复序列,脆性X染色体结构更稳定解析:选D 由题意可推知导致出现脆性X染色体的变异类型是基因突变;脆性X染色体易从“溢沟”处断裂,故更易发生染色体的结构变异;该遗传病位于X染色体上,所以男性与女性体细胞中出现X染色体“溢沟”的概率不同;脆性X染色体易从“溢沟”处断裂,结构不稳定。
3.(2018·烟台模拟)如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。
已知WNK4基因发生一种突变,导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。
该基因发生的突变是( )A.①处插入碱基对G—CB.②处碱基对A—T替换为G—CC.③处缺失碱基对A—TD.④处碱基对G—C替换为A—T解析:选B 首先由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为TTC,确定赖氨酸的密码子为AAG,①③处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变,④处碱基对替换后密码子为AAA还是赖氨酸,②处碱基对替换后密码子为GAG,对应谷氨酸。
[类题通法] 基因突变类型的“二确定”(1)确定突变的形式:若只是一个氨基酸发生改变,则一般为碱基对的替换;若氨基酸序列发生大的变化,则一般为碱基对的增添或缺失。
(2)确定替换的碱基对:一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断,若只有一个碱基不同,则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。
1.基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对氨基酸序列的影响大小(1)基因突变可能引发肽链不能合成。
(2)肽链延长(终止密码子推后出现)。
(3)肽链缩短(终止密码子提前出现)。
(4)肽链中氨基酸种类改变。
3.基因突变未引起生物性状改变的四大原因(1)突变部位:基因突变发生在基因的非编码区。
(2)密码子简并性:若基因突变发生后,引起了mRNA上的密码子改变,但由于一种氨基酸可对应多种密码子,若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸,此时突变基因控制的性状不改变。
(3)隐性突变:若基因突变为隐性突变,如AA中其中一个A→a,此时性状也不改变。
(4)有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置,但该蛋白质的功能不变。
[对点落实]4.用人工诱变方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化:CCGCTAACG→C CGCGAACG,那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子:天冬氨酸—GAU、GAC;丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG)( )A.基因突变,性状改变B.基因突变,性状没有改变C.染色体结构缺失,性状没有改变D.染色体数目改变,性状改变解析:选A 对比题中该基因的部分序列可知,基因中CTA转变成CGA,mRNA中相应的密码子由GAU转变成GCU,多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸转变成丙氨酸。
因此,黄色短杆菌发生了基因突变,性状也发生了改变。
由于只是部分碱基的改变,而且细菌无染色体结构所以不会导致染色体结构缺失和数目的变化。
5.嗜热土壤芽孢杆菌产生的β葡萄糖苷酶(bglB)是一种耐热纤维素酶,在PCR扩增bglB基因的过程中,加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。
经过筛选,可获得能表达出热稳定性高的bglB酶的基因。
上述育种技术与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌相比,获取热稳定性高的bglB酶基因的效率更高,其原因不是在PCR过程中( ) A.仅针对bglB基因进行诱变B.bglB基因产生了定向突变C.bglB基因可快速累积突变D.bglB基因突变可能会导致酶的氨基酸种类、数目等改变解析:选B PCR过程中仅针对bglB基因进行诱变,而用诱变剂直接处理对嗜热土壤芽孢杆菌所有DNA均起作用;基因突变具有不定向性;突变后的bglB基因可以进行PCR技术扩增,因此可快速累积突变;bglB基因突变可能会导致酶的氨基酸种类、数目等改变。
6.水稻核基因hw(t)表达的蛋白参与光合作用,该基因发生了单碱基替换,导致表达的蛋白减少了251个氨基酸。
已知突变使mRNA发生改变的碱基在如图所示区域内(终止密码:UAA、UAG或UGA)。
下列说法正确的是( )注:图中数字表示mRNA中从起始密码开始算起的碱基序号。
A.hw(t)基因编码的蛋白通过被动运输进入叶绿体B.碱基替换只可能发生在第257号核苷酸位置C.突变后参与基因转录的嘌呤核苷酸比例降低D.突变前基因表达的蛋白共含有336 个氨基酸解析:选D hw(t)基因编码的蛋白(大分子物质)通过胞吞的方式进入叶绿体;根据题意可知,单碱基替换导致表达的蛋白减少了251个氨基酸,则替换导致终止密码提前,则所在图示区域可得到此结果的碱基包括第257、258号核苷酸位置,替换后分别使对应密码子变为UAG、UGA;突变后只影响蛋白质的翻译,不会影响参与基因转录的嘌呤核苷酸比例;突变前基因表达的蛋白共含有255÷3+251=336个氨基酸。
[归纳拓展] 有关基因突变的“一定”和“不一定”(1)基因突变一定会引起基因结构的改变,即基因中碱基排列顺序的改变。
(2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。
(3)基因突变不一定都产生等位基因:真核生物染色体上的基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。
(4)基因突变不一定都能遗传给后代:①基因突变如果发生在体细胞的有丝分裂过程中,一般不遗传给后代,但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。
②如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。
考点二基因重组[典型图示] 图示解读基因重组的类型[问题设计](1)上述类型1~3依次代表哪类基因重组?提示:类型1为交叉互换型,类型2为自由组合型,类型3为基因工程。
(2)请指出三类基因重组发生的时期。
提示:类型1发生于MⅠ前期,类型2发生于MⅠ后期,类型3发生于基因工程操作过程中。
[对点落实]1.(2018·普陀区一模)下列关于基因重组的说法,错误的是( )A .生物体进行有性生殖过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组B .减数分裂四分体时期,同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组C .减数分裂过程中,非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组D .一般情况下,水稻花药内可发生基因重组,而根尖则不能解析:选B 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的非同源染色体上的非等位基因重新组合;减数分裂四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组;减数第一次分裂后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组;一般情况下,基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中,水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程中可发生基因重组,但根尖细胞只能进行有丝分裂,不会发生基因重组。