高中生物基因重组
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基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。
基因重组是遗传的基本现象,病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。
减数分裂可能发生基因重组。
基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。
真核生物,重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间,细菌可发生在转化或转导过程中,通常称这类重组为同源重组(homologous recombination),即只要两条DNA序列相同或接近,重组可在此序列的任何一点发生。
然而在原核生物中,有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会,重组只限于该小范围内,只涉及特定位点的同源区,把这类重组称作位点专一性重组(site-specific recombination),此外还有一种重组方式,完全不依赖于序列间的同源性,使一段DNA序列插入另一段中,在形成重组分子时依赖于DNA复制完成重组,称此类重组为异常重组(illegitimate recombination),也称复制性重组(replicative recombination)。
一、自然重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的,它是基因变异和物种进化的基础。
自然界的基因转移的方式有:接合作用:当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时,质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移至另一细胞(细菌),这种类型的DNA转移称为接合作用(conjugation )。
转化作用(transformation) 通过自动获取或人为地供给外源DNA,使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。
转导作用:当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来、再次感染另一(受体)细胞时,发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用(transduction)。
转座:大多数基因在基因组内的位置是固定的,但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。
这些可移动的DNA 序列包括插入序列和转座子。
由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座(transposition )。
基因重组知识点
1、概念:是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。
2、基因重组的类型及意义
基因重组类型发生时间发生重组的原因特点非同源染色体上非等位基因间的重组减一后期同源染色体分开,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组①只产生新的基因型,并产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(新性状不同于新性状组合)②发生于真核生物、有性生殖的和遗传中(DNA重组除外)③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多同源染色体上非等位基因的重组减一四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换,导致基因重组认为导致基因重组(DNA重组)体内重组质粒目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组
细胞分裂图中的变异类型确定:
A图B图分裂类型有丝分裂减数分裂变异类型基因突变基因突变或基因重组
基因突变和基因重组的意义不同:
比较项目基因突变基因重组生物变异生物变异的根本来源生物变异的重要来源生物进化为生物进化提供最初原始材料为生物进化提供丰富的材料(物质基础)生物多样性生物多样性的根本原因生物多样性的重要原因之一
易错点拨:
1、基因重组使控制不同性状的基因重新组合,因此会产生不同于亲。
生物的变异和进化课时1基因突变和基因重组课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变;2.阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化,甚至带来致命的后果;3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下,基因突变概率可能提高,而某些基因突变能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变;4.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和交叉互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异基因突变2023:江苏T1D和T20(1)(3)、广东T2、全国甲T32(1);2022:山东T6、广东T11、湖南T19(4)、浙江6月T28(1);2021:天津T3和T8、海南T15、湖南T9和T15、湖北T24、广东T20、重庆T22(1)、浙江6月T6;2020:江苏T9、海南T23(1);2019:江苏T18、海南T111.生命观念——结构与功能观:基因突变、基因重组对生物性状的影响。
2.科学思维——归纳与概括:基因突变、基因重组的比较。
3.社会责任——运用所学知识解释癌变等热点问题,培养考生的社会责任感基因重组2023:湖南T15、浙江6月T9D;2021:浙江1月T25;2020:北京T7、全国ⅠT32(1)、天津T7命题分析预测1.高考对本部分的考查主要集中在基因突变的类型判断、特征及原因,细胞癌变与基因突变的关系,基因重组的类型及应用等方面,多以新情境、图形或文字信息为载体,命题形式既有选择题也有非选择题。
2.预测2025年高考仍会保持上述考查特点,高考可能会将基因突变、基因重组与遗传和减数分裂相联系进行综合考查考点1基因突变学生用书P1831.基因突变的实例(1)镰状细胞贫血①形成示意图②原因分析(2)基因突变的概念DNA分子中发生[3]碱基的替换、增添或缺失,而引起的[4]基因碱基序列的改变,叫作基因突变。
第六章基因重组与基因工程教学大纲要求1.熟悉基因工程、基因文库、载体、限制性核酸内切酶、PCR等概念;2.掌握以质粒为载体进行DNA克隆的基本过程;3.了解重组DNA技术在医学上的应用。
教材内容精要一、自然界的基因转移和重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的,它是基因变异和物种演变、进化的基础。
基因重组的方式有:接合作用、转化、转导、转座。
1.接合作用(Conjugation) 当细胞(细菌)与细胞(细菌)相互接触时,质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移到另一个细胞(细菌)。
2.转化与转导作用(1)转化作用(Transformation):由外源性DNA导入宿主细胞,并引起生物类型改变或使宿主细胞获得新的遗传表型的过程,称为转化作用。
(2)转导作用(Transduction):当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来,再次感染另一(受体)细胞时,发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组称为转导作用。
3.转座(转位)(Transposition) 可移动的DNA序列包括插入序列和转座子。
故由插入序列和转座子介导的基因转移或重排称转座。
转座是指一个或一组基因从一个位置转到基因组的另一个位置。
可分为插入序列(insertionsequenceIS)转座和转座予(transposons)转座。
4.基因重组不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。
基因重组有两种类型:位点特异的重组(sitespecial recombmatlon)和同源重组(homologous recomblnation)。
二、重组DNA技术’1.重组DNA技术的相关概念(1)DNA克隆:克隆(Clone)就是来自同一个体的相同的集合。
DNA克隆(DNA clone):应用酶学方法在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的重组DNA分子,通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞,再进行扩增,提取获得大量同一DNA分子的过程。
课次:22教学目的:使学生了解重组的四种类型,了解位点特异重组和异常重组的特点,掌握同源重组的机制。
重点:同源重组的机制难点:同源重组的机制复习旧课:提问1人,了解教学效果。
导入新课:第九章遗传重组第一节概述DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合,称为遗传重组(genetic recombination)。
重组产物为重组体DNA (recombinant DNA) 。
DNA重组对生物进化起着关键的作用。
基因重组是指由于不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换和重新组合,形成新的DNA 分子的过程。
重组的类型:(1)同源重组(homologous recombination ):反应涉及到大片段同源DNA序列之间的交换。
其主要特点是需要RecA蛋白的介入。
(2)位点特异性重组(site-specific recombination):重组发生在特殊位点上,此位点含有短的同源序列,供重组蛋白识别。
(3)转座重组(transposition recombination):由转座因子产生的特殊的行为。
转座的机制依赖DNA 的交错剪切和复制,但不依赖于同源序列。
(4)异常重组分为两类,末端连接和链滑动。
其特征时重组对中很少或没有序列同源性,所以也称为非同源性重组。
第二节同源重组1 同源重组1.1 同源重组(homologous recombination):发生在同源DNA序列之间。
1.2 特征-进行同源重组的基本条件:1)在交换区具有相同或相似的序列:涉及同源序列间的联会配对,且交换的片段较大;单链DNA分子或单链DNA末端是交换发生的重要信号2)双链DNA分子之间互补碱基进行配对3)重组酶4)异源双链区的形成:涉及DNA分子在特定的交换位点发生断裂和错接的生化过程;存在重组热点。
e.g.:Euk.减数分裂时的染色单体之间的交换;细菌的转化,转导,接合,噬菌体重组同源重组是同源依赖性的,而非序列依赖性。
高中生物基因重组2019年3月21日(考试总分:108 分考试时长: 120 分钟)一、填空题(本题共计 2 小题,共计 8 分)1、(4分)果蝇(2n=8)是遗传学经典材料,黑身、灰身由一对等位基因(A、a)控制。
(1)测定果蝇基因组序列,需对____条染色体进行DNA测序。
(2)黑身雌蝇甲与灰身雄蝇乙杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2雌雄果蝇表型比均为灰身:黑身=3:1。
按照孟德尔遗传规律的现代解释,F2中出现这种表现型及其比例的原因是____。
F2中灰身果蝇再随机交配,后代表现型及比例为:__________。
(3)现有一只黑身雌蝇丙,其细胞中的I、Ⅱ号染色体发生如图所示变异。
变异细胞在减数分裂时,所有染色体同源区段联会且均相互分离。
如果在该变异果蝇的一个细胞中观察到6条染色体,则该细胞处于_____分裂____时期。
2、(4分)下图是两种遗传病的家族系谱图。
其中甲病与正常为一对相对性状,显性基因用A表示,隐性基因用a表示;乙病与正常为一对相对性状,显性基因用B表示,隐性基因用b表示。
其中Ⅱ-3个体为纯合子。
请根据家族系谱图回答下列问题:(1)控制甲病的基因最可能位于____染色体上,控制乙病的基因最可能位于_____染色体上。
(2)Ⅲ-12的基因型为_________________。
(3)假设Ⅲ-12与Ⅲ-13结婚,则他们生一个只患一种病的孩子的概率为_________,生一个正常男孩的概率为________。
二、单选题(本题共计 20 小题,共计 100 分)3、(5分)下列有关生物变异及其影响的叙述,正确的是A.基因型为Aa的个体自交,A和a基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期B.细胞凋亡是基因程序性调控的结果,细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果C.染色体倒位和易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响D.镰刀型细胞贫血症的根本原因是正常血红蛋白分子中有一个氨基酸发生了改变4、(5分)基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合,下列描述错误的是A.基因重组是生物多样性的原因之一B.基因重组有可能发生在有丝分裂的后期C.基因重组可能发生在减数第一次分裂的后期D.基因重组有可能发生在减数第一次分裂的四分体时期5、(5分)图为某二倍体植物的一个正在分裂的细胞部分染色体组成。
下列对于该细胞分裂的有关叙述正确的是A.该细胞的基因组成是RRDdB.该细胞可能发生了基因重组C.该细胞中染色体数目最多为8条D.该细胞中含有4个染色体组6、(5分)普通大肠杆菌能在基本培养基上生长,其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长,将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。
据此判断,下列说法最合理的是A.突变体M和N可能来源于基因突变或染色体变异B.突变体N的DNA与突变体M混合培养能得到XC.X与普通大肠杆菌的遗传物质完全相同D.突变体M和N混合培养期间发生了基因突变7、(5分)下列关于生物变异的叙述,错误的是A.同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组B.有丝分裂和无丝分裂都可能发生基因突变C.基因重组一般发生在减数分裂过程中,可以产生多种新的基因型D.基因突变一定会导致新基因和新性状的产生8、(5分)下列有关遗传、变异、生物进化的相关叙述中,错误的是A.基因型为AaBb的个体自交,其后代一定有4种表现型和9种基因型;该生物体中rRNA的合成一定与核仁有关B.新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节,种群基因频率发生变化,不一定会形成新物种C.减数分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体的交换可引起基因重组;非同源染色体之间交换一部分片段导致染色体结构变异D.“猫叫综合症”是染色体结构变异引起的疾病;基因突变是生物变异的根本来源9、(5分)下图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA含量的变化。
不考虑变异的情况下,下列叙述正确的是A.若图1表示减数分裂,则图1的BC段某个细胞中可能含有1条或2条Y染色体B.若两图均表示减数分裂,则基因重组发生在两图的CD段C.若图1表示减数分裂,图2表示有丝分裂,则两图的CD段都发生着丝点分裂D.若两图均表示有丝分裂,则两图的DE段一个细胞内含有2个或4个染色体组10、(5分)若“M→N”表示由条件M必会推得N,则下列选项符合这种关系的有A.M表示遵循基因的分离定律,N表示遵循基因的自由组合定律B.M表示碱基配对T-A,N表示遗传信息传递方向为DNA→RNAC.M表示基因突变,N表示基因结构的改变D.M表示伴X染色体隐性遗传病的母亲患病,N表示女儿一定患病11、(5分)下列关于基因重组的说法不正确的是A.一种生物的基因拼接到另一种生物的基因上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,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12、(5分)下列关于基因突变和染色体结构变异的叙述,正确的是A.染色体之间发生的片段交换属于染色体结构变异B.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察C.若某植株的基因型为BB,则该植株产生的突变体的基因型只能为BbD.X射线照射不仅会引起基因突变,也会引起染色体结构变异13、(5分)如图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异示意图,图中①和②,③和④互为同源染色体,图a和图b中的部分染色体转移造成的生物变异分别属于A.图a和图b均为染色体结构变异B.图a为基因重组,图b为染色体结构变异C.图a为染色体结构变异,图b为基因重组D.图a和图b均为基因重组14、(5分)下列关于人体染色体的叙述错误的是A.染色体的元素组成是C、H、O、N、P等B.端粒是位于每条染色体两端的一段特殊序列的DNA C.减数第一次分裂中交叉互换导致了染色体结构变异D.位于X、Y染色体上的基因其遗传始终与性别有关联15、(5分)下列有关细胞分裂过程中,一条染色体上基因A和a的形成和相互分离时期的叙述正确的是A.有丝分裂过程中,一条染色体上A和a的形成在前期,分离在后期B.有丝分裂过程中,一条染色体上A和a的形成在间期,分离在后期C.减数分裂过程中,一条染色体上A和a的形成可在减I前期,分离在减I后期D.减数分裂过程中,一条染色体上A和a的形成可在减Ⅱ前期,分离在减Ⅱ后期16、(5分)下列关于基因重组的说法不正确的是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.四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可导致基因重组C.基因型为Aa的植物体自交后代出现3:1的性状分离比,该过程发生了基因重组D.基因型为AaBb的个体产生四种配子AB:Ab:aB:ab=1:1:1:1该过程发生了基因重组17、(5分)下列关于人类遗传病的说法不正确的是A.单基因遗传病是受一个基因控制的遗传病B.人类红绿色盲男性的发病率高于女性C.禁止近亲结婚可减少隐性病的发病率D.调查发病率应该在人群中随机抽样调查18、(5分)下图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。
相关判断错误的是A.此细胞中基因a是由基因A经突变产生B.此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞C.此细胞可能形成两种精子或一种卵细胞D.此动物体细胞内最多含有四个染色体组19、(5分)慢性粒细胞白血病是一种血液系统的恶性肿瘤疾病,是人体9号染色体上的ABL基因片段与22号染色体上的BCR基因片段发生易位后,重新形成了BCR-ABL融合基因所致。
已知ABL基因控制合成的abl蛋白能促进基因转录,下列相关分析错误的是A.abl蛋白可在细胞分裂的间期发挥作用,能促进RNA的合成B.慢性粒细胞白血病是基因缺失导致的,该病患者粒细胞表面的糖蛋白减少C.该病患者异常的粒细胞中染色体数目不变,第9号和22号染色体均异常D.该病患者生殖细胞中的染色体是正常的,表现正常的双亲可能会生出患该病的子女20、(5分)下列关于生物可遗传变异的说法,正确的是A.病毒、细菌和小鼠均可发生的可遗传变异是基因突变B.基因突变和染色体变异在光学显微镜下都可以观察到C.染色体变异能发生在减数分裂、有丝分裂和细菌增殖过程中D.基因重组所产生的新基因型一定会表现为新性状21、(5分)酒精是高中生物实验常用试剂,下列关于酒精的说法错误的是A.绿叶中色素的分离需用到无水乙醇B.植物细胞无氧呼吸的产物不一定含酒精C.观察花生子叶细胞中脂肪的分布,需用体积分数50%的酒精洗去浮色D.“低温诱导植物染色体数目的变化”实验,冲洗根尖需用体积分数95%的酒精22、(5分)某动物的基因型为AABbee,下图是该动物体内一个精原细胞在产生精细胞的过程中某个阶段的示意图。
依图不能推出的结论是A.该图示细胞一定为次级精母细胞 B.图示a基因一定来源于基因突变C.产生的精细胞即为成熟的生殖细胞 D.该精原细胞产生的精细胞的基因型有3种一、填空题(本题共计 2 小题,共计 8 分)1、(4分)【答案】5 控制灰身、黑身性状的基因位于一对常染色体上,在减数分裂形成配子时随同源染色体的分离而分别进入不同配子,同时,常染色体和性染色体自由组合灰身:黑身= 8:1 减数第二次后【解析】(1)测定果蝇基因组序列,需对5条染色体进行DNA测序。
(2)黑身雌蝇甲与灰身雄蝇乙杂交,F1全为灰身,F1随机交配,F2雌雄果蝇表型比均为灰身:黑身=3:1,据此可知灰身为显性,黑身为隐性,控制黑身和灰身的基因位于常染色体上。
控制黑身和灰身的基因在减数分裂形成配子时随同源染色体的分离而分别进入不同配子,同时常染色体和性染色体自由组合,导致F2中出现灰身:黑身=3:1这种表现型及比例。
假设控制灰身和黑身的基因分别为B、b,则F1为Bb,F2中灰身为1/3 BB、2/3Bb,F2中灰身果蝇再随机交配,子代有4/9BB、4/9Bb、1/9bb,后代表现型及比例为灰身:黑身= 8:1。
(3)细胞发生染色体变异后,Ⅰ号染色体变成一条,若减数第一次分裂形成的子细胞中含Ⅰ号染色体则有4条染色体,若减数第一次分裂形成的子细胞中不含Ⅰ号染色体则有3条染色体,则到减数第二次分裂后期,细胞中有8条或6条染色体。
因此若在该变异果蝇的一个细胞中观察到6条染色体,则该细胞处于减数第二次分裂后期。
2、(4分)【答案】常 X AAX B Y 或AaX B Y 2/3 1/24【解析】分析系谱图:Ⅱ-7和Ⅱ-8均患有甲病,但他们有一个正常的女儿,即“有中生无为显性,显性看男病,男病女正非伴性”,说明甲病为常染色体显性遗传病;Ⅱ-3和Ⅱ-4均不患乙病,但他们有一个患乙病的儿子,即“无中生有为隐性”,说明乙病为隐性遗传病,又已知Ⅱ-3个体为纯合子,即其不携带致病基因,因此乙病为伴X染色体隐性遗传病。