(人教版)2020届高考生物一轮复习 第7单元 变异、育种与进化听课学案

1 第7单元 变异、育种与进化

第20讲 基因突变和基因重组

考试说明 1.基因重组及其意义(Ⅱ)。

2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)。

􀎮考点一 基因突变􀎮

1.基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症

图7-20-1

(1)图示中a、b、c过程分别代表

、 和 。突变发生在 (填字母)过程中。

(2)患者贫血的直接原因是 异常,根本原因是发生了 ,碱基对由突变成了。

2.基因突变要点归纳 2

图7-20-2

理性思维

1.[归纳与概括] 基因突变为什么常发生于DNA复制时?一个人是否患镰刀型细胞贫血症能否通过光学显微镜观察到?

2.[归纳与概括] 就“插入”“缺失”“替换”而言,哪类碱基序列改变导致的变异幅度更大?有无例外?

科学探究 3 一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后,产生的F1中野生型与突变型之比为2∶1,且雌、雄个体之比也为2∶1,请依据这个结果从遗传学角度作出合理解释:

。

1.基因突变机理

图7-20-3

2.基因突变与性状的关系

(1)基因突变对蛋白质结构的影响

碱基对 影响范围 对氨基酸的影响

替换 小 通常只改变1个氨基酸或不改变

增添 大 不影响插入位置前的序列,而影响插入位置后的序列

缺失 大 不影响缺失位置前的序列,而影响缺失位置后的序列

(2)基因突变不引起生物性状改变的原因

①突变发生在基因的不具有遗传效应的DNA片段中。

②密码子具有简并性,不同密码子有可能翻译出相同的氨基酸。

③纯合子的显性基因突变为杂合子的隐性基因,如AA突变成Aa ,不会引起性状的改变。

④某些突变虽然改变了蛋白质中个别氨基酸的位置,但并不影响该蛋白质的功能。

3.基因突变对子代的影响

(1)基因突变发生在减数分裂过程中(配子形成时),将遵循遗传规律随配子传递给后代。 4 (2)若基因突变发生在体细胞的有丝分裂过程中,则一般不能遗传给后代,但有些植物体细胞中的突变可以通过无性繁殖传递给后代。

角度1 考查基因突变的实质、特点

1.[2017·安徽江南十校二模] 基因突变是生物变异的根本来源,在生物进化过程中有着极为重要的作用。下列有关基因突变的叙述,正确的是 ( )

A.体内DNA在复制时偶然出现碱基配对错误而导致基因突变

B.亚硝酸、碱基类似物等物质能改变DNA的结构而导致基因突变

C.基因突变产生的是等位基因,因此不会改变种群的基因频率

D.基因突变的方向与环境无关,因此不同种群发生的基因突变相同

2.某二倍体植株染色体上控制花色的基因A2是由其等位基因A1突变产生的,且A1、A2基因均能合成特定的蛋白质来控制花色。下列叙述正确的是 ( )

A.基因A2是基因A1中碱基对的增添或缺失造成的

B.基因A1、A2合成蛋白质时共用一套遗传密码

C.基因A1、A2同时存在于同一个配子中

D.基因A1、A2不能同时存在于同一个体细胞中

易错提醒 有关基因突变的七个易错点

(1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。

(2)基因突变一定会导致基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。

(3)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。

(4)生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。

(5)基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。

(6)基因突变是DNA中碱基对的增添、缺失和替换导致的。

(7)基因突变不只发生在分裂间期。

角度2 考查基因突变对生物性状的影响 5 3.用人工诱变的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→CCGCGAACG,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.染色体结构改变,性状没有改变

D.染色体数目改变,性状改变

4.如图7-20-4为人体某基因的部分碱基序列及其编码蛋白质的氨基酸序列示意图。已知该基因发生一种突变,导致正常蛋白质中的第100位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的变化是 (

)

图7-20-4

A.①处插入碱基对G—C

B.②处碱基对A—T替换为G—C

C.③处缺失碱基对A—T

D.④处碱基对G—C替换为A—T

技法提炼 基因突变类问题的解题方法

(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形成的mRNA的碱基序列判断,若只有一个碱基存在差异,则该碱基所对应的基因中的碱基就为替换的碱基。

角度3 考查基因突变的判断及实验设计

5.[2015·江苏卷] 经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株,下列叙述错误的是 ( )

A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存

B.X 射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异 6 C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变

D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传变异

6.某生物小组种植的纯种高茎豌豆,自然状态下却出现了矮茎后代。小组成员有的认为是基因突变的结果,有的认为是由环境引起的。为检验是何种原因导致矮茎豌豆出现,该小组成员设计了如下几种实验方案,其中最简便的方案是 ( )

A.分析种子中的基因序列

B.将矮茎种子在良好的环境条件下种植(让其自交),再观察后代的性状表现

C.将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交,观察后代的性状表现

D.以上方案都不合理

技法提炼

1.探究某一变异性状是否为可遗传变异的方法

(1)两类变异的本质区别是遗传物质是否改变,改变则能遗传给后代,环境引起性状改变但遗传物质未变则不能遗传。是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点,新性状能否遗传是实验设计的出发点。

(2)实验设计的方法:与原来类型在特定的相同环境下种植,观察变异性状是否消失,若不消失则为可遗传变异,反之则为不可遗传变异。某些情况下也可以通过自交观察后代是否发生性状分离。

2.基因突变的类型与判断方法

(1)类型

①显性突变:如a→A,该突变一旦发生即可表现出相应性状。

②隐性突变:如A→a,突变性状一旦在生物个体中表现出来,即可稳定遗传。

(2)判定方法

方法一:选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交,据子代性状表现进行判断。

方法二:让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。

􀎮考点二 基因重组􀎮

1.概念: 7

图7-20-5

2.发生时间及类型

图7-20-6

(1)a细胞的基因重组发生在减数分裂形成

的时期,位于

上的等位基因有时会随着 的交换而发生交换,导致同源染色体上 的重组。

(2)b细胞的基因重组发生在减数第一次分裂的 期, 上的非等位基因自由组合。

3.结果:产生新的 ,导致 出现。

4.意义:有性生殖的基因重组能够产生 的子代,是 的来源之一,为 提供丰富的原材料,对生物的进化具有重要的意义。

正误辨析

1.受精过程中可进行基因重组。 ( )

2.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。 ( )

3.减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。 ( )

4.基因型为Aa的个体自交,因基因重组导致子代发生性状分离。 ( )

5.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦。 ( )

理性思维

[模型与建模] 如图7-20-7中甲、乙为细胞内染色体状态示意图。这种染色体状态分别表示甲、乙已发生了什么变异?

8 图7-20-7

1.三种基因重组方式的比较

重组

类型 交叉互换型 自由组合型 基因工程重组型

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 目的基因导入受体细胞后

发生

机制 同源染色体的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间的重新组合 目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中发生基因重组

图像

示意 或

2.比较基因突变和基因重组

项目 基因突变 基因重组

变异

本质 基因分子结构发生改变 原有基因的重新组合 9 发生

时期 一般发生于细胞分裂间期 减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期

适用

范围 所有生物(包括病毒) 进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物

结果 产生新基因(等位基因),控制新性状 产生新基因型,不产生新基因

意义 是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料 生物变异的重要来源,有利于生物进化

应用 人工诱变育种 杂交育种

联系 通过基因突变产生新基因,为基因重组提供了自由组合的新基因

角度1 考查基因重组的类型及意义

1.[2017·长春模拟] 下列关于基因重组的叙述中,正确的是 ( )

A.基因型为XAXa的个体自交,因基因重组导致其子代发生性状分离

B.葛莱弗德氏综合征(47,XXY)患者发生的变异是因三条性染色体上基因重组所致

C.非姐妹染色单体间的基因互换势必导致基因重组

D.控制一对相对性状的基因在遗传时也可能发生基因重组

2.[2017·重庆一中模拟] 下列关于基因重组的叙述,正确的是 ( )

A.杂交后代出现3∶1的性状分离比,不可能是基因重组导致的

B.联会时的交叉互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合

C.“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组

D.基因重组导致生物性状多样性,为生物进化提供了最基本的原材料

易错提醒 基因重组的三点提醒