1、 第一节生物变异的来源第一课时基因重组和基因突变目标导航1. 结合材料分析，概述生物变异的类型和特点。2.通过分析同源染色体的行为，阐明基因重组的原理与类型，概述其意义。3.阐明基因突变的特征、类型及诱发基因突变的因素，理解基因突变的机理。一、生物变异的类型1不遗传的变异(1)来源：环境条件改变引起，不涉及遗传物质的变化。(2)特点：变异只限当代的表现型改变，属于不遗传变异。(3)实例：花生在水、肥充足的条件下果实大且多。2可遗传的变异(1)来源：环境条件改变或内因引起遗传物质的改变。(2)特点：变异性状可以遗传给后代。3分类依据遗传物质是否改变。【记一记】引起生物变异的因素(1)引起不遗传变
2、异的因素：水、肥、阳光充足，温度、激素等。(2)引起可遗传变异的因素：射线照射、太空辐射、化学诱变剂处理等。二、基因重组1概念含义2类型类型时期发生范围自由组合型减后期非同源染色体上的非等位基因片段交换型减前期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换3.结果导致生物性状的多样性。4意义为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。三、基因突变1含义基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。2实质DNA分子上碱基对的缺失、增加或替换都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起基因结构的改变。3类型(1)根据对表现型的影响：种类：形态突变、生化突变、致死突变；关系：三种突变实质上都是生
3、化突变。(2)根据发生的因素：自然状态下发生的基因突变：自发突变；人工条件下诱发的基因突变：诱发突变。4特点普遍性，多方向性，稀有性，可逆性，有害性。5意义是生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。6诱发因素(1)物理因素：如各种射线的照射、温度剧变等。(2)化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等。(3)生物因素：如麻疹病毒等。判断正误：(1)基因突变是DNA结构发生改变，不论发生在体细胞还是生殖细胞中都能遗传给后代。()(2)发生在配子中的基因突变，可遵循遗传规律传给后代。()(3)基因突变通常发生在DNARNA的过程中。()(4)基因突变产生的新基因不一定传递给后代。()(
4、5)基因突变具有随机性，分裂旺盛的细胞和停止分裂的细胞基因突变频率相同。()(6)基因重组可以产生新的基因，是生物多样性的重要原因。()(7)非同源染色体的自由组合能导致基因重组。()(8)非姐妹染色单体间的交换可引起基因重组。()(9)基因重组发生在有性生殖生物的减数第一次分裂后期。()(10)基因重组通过产生新的等位基因来产生具有新的基因型的后代。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)一、基因重组1基因重组与减数分裂的关系2基因重组发生的两种不同类型(1)交换发生于一对同源染色体上的两对(或多对)等位基因之间。(2)自由组合则发生于两对(或多对)非同源染色体
5、上的两对(或多对)非等位基因之间。1谚语“一母生九子，连母十个样”，请分析这主要是什么原因造成的？为什么？答案生物的亲子代之间的性状差异主要是由于基因重组造成的。通过基因重组可以产生基因型不同的后代。2分析基因重组发生的本质。请结合上图，思考回答下列问题。(1)观察上图，分析交换后，其上的控制不同性状的基因组合有什么变化？说明了什么？答案上的AB变为Ab，上的ab变为aB；发生交叉互换的染色单体上的控制不同性状的基因重新组合，即发生了基因重组。(2)结合上图分析，这种类型的基因重组可以产生新基因、新性状吗？答案A与B、a与b原本就有，分别存在于同一条染色体上，和的交换只是将原有基因进行了重新组
6、合，产生了新基因型，所以这种类型的基因重组没有产生新基因、新性状，只是产生了新基因型、新性状组合。 1子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，下列图解中哪些过程可以发生基因重组()。ABCD问题导析(1) 基因重组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) 过程中的A、a和B、b之间发生基因重组；(3) 过程发生等位基因的分离。过程属于配子间的随机组合。答案C一题多变判断正误：(1)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属于基因重组。()(2)减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的片段交换，可导致基因重组。()(3)减数分裂过程中，非
7、同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组。()(4)一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能。()答案(1)(2)(3)(4)二、基因突变1基因突变的过程图解及影响(1)图解：(2)基因突变对氨基酸种类和数目的影响：发生碱基对的替换时，影响范围较小，一般只改变一个氨基酸或不改变氨基酸。发生碱基对的增添和缺失时，影响范围较大，但不影响插入(或缺失)位置前的序列对应的氨基酸，影响插入(或缺失)位置后的序列对应的氨基酸。2基因突变的不定向性图示分析图中基因A可以突变成a1、a2、a3，它们之间也可以相互突变，并互称为等位基因。3基因突变和基因重组的比较基因突变基因重组变异本质基因分子结构
8、发生改变原有基因的重新组合发生时间通常在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的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，一般不产生新基因发生可能性可能性很小非常普遍意义是生物变异的根本来源，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，基因突变是基因重组的基础1仔细观察教材P78镰刀形细胞贫血症病因图解，结合DNA分子的结构特点和复制过程，分析DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。答案DNA分子复制时，
9、DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序改变，从而使遗传信息发生改变。2基因突变原理的应用癌细胞的特点之一是能进行无限增殖，医学上通常使用一定量的化学药剂对癌症病人进行化疗，接受化疗后的病人身体非常虚弱。结合基因突变分析：(1)化疗能够治疗癌症的原理是什么？答案化疗的作用是通过一定量的化学药剂干扰癌细胞进行DNA分子的复制，使其产生基因突变，从而抑制其分裂的能力，或者杀死癌细胞。(2)接受化疗的癌症患者，身体非常虚弱的原因是什么？答案化疗的药剂，既对癌细胞有作用，也对正常的体细胞有作用，因此，化疗后病人的身体是非常虚弱的。 2下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质
10、的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()。A处插入碱基对GCB处碱基对AT替换为GCC处缺失碱基对ATD处碱基对GC替换为AT问题导析(1) 根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的；(2) 1 169位的赖氨酸的密码子是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG；(3) 推知该基因发生的突变是处碱基对AT被替换为GC。答案B一题多变(1)处碱基对GC突变为AT时，产生的基因与原基因是等位基因吗？为什么？答案不是，因为两种基因控制的是完全
11、相同的性状而不是相对性状。(2)若1 169位赖氨酸变为天冬酰胺，则发生什么样的突变？答案处碱基对GC替换为TA。 1下列哪种现象属于生物的可遗传的变异()。A白菜因水肥充足比周围白菜高大B变色龙在草地上显绿色，在树干上呈灰色C蝴蝶的幼虫和成虫，其形态结构差别大D同一麦穗结出的种子长出的植株中，有抗锈病的和不抗锈病的答案D解析选项A、B中性状的改变都是由外界环境决定的，而蝴蝶的成虫和幼虫，其细胞中遗传物质是完全相同的，只是在不同时期表达不同。2如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，不可能的后果是()。A没有蛋白质产物B翻译为蛋白质时在缺失位置终止C所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D翻译的蛋白质
12、中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化答案A解析基因的中部若编码区缺少1个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物(蛋白质)的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质的氨基酸减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。3以下有关基因重组的叙述，错误的是()。A非同源染色体的自由组合能导致基因重组B非姐妹染色单体的交换可引起基因重组C纯合子自交因基因重组导致子代性状分离D同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关答案C4如图甲是基因型为AaBB的生物细胞分裂示意图，图乙表示由于DNA中碱基改变导致蛋白质中的氨基酸发生改变的过程，图丙为部分氨基
13、酸的密码子表。据图回答：第一个字母第二个字母第三个字母UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸U CAG丙(1)据图甲推测，此种细胞分裂过程中，出现的变异方式可能是_。(2)在真核生物细胞中图中过程发生的场所是_。(3)图丙提供了几种氨基酸的密码子。如果图乙的碱基改变为碱基对替换，则X是图丙氨基酸中_的可能性最小，原因是_ _。图乙所示变异，除由碱基对替换外，还可由碱基对_导致。(4)A与a基因的根本区别在于基因中_不同。答案(1)基因突变或基因重组(缺一不可)(2)细胞核、线粒体、叶绿体(3)丝氨酸需同时替换两个碱
14、基增添或缺失(4)碱基对排列顺序(脱氧核苷酸排列顺序)解析(1)据图甲推测该细胞处于减中期，其左侧染色体的两单体上基因分别为A、a，则其来源既可能为基因突变，也可能发生了交叉互换。(2)图中过程为转录，其发生场所为细胞核、线粒体或叶绿体。(3)由图丙可知与赖氨酸密码子相比，丝氨酸与之相差两个碱基，而其他氨基酸与之相差1个碱基，故X是丝氨酸的可能性最小。(4)A与a的根本区别在于基因中脱氧核苷酸排列顺序不同。基础巩固1某原核生物因一个碱基对突变而导致所编码蛋白质的一个脯氨酸(密码子有CCU、CCC、CCA、CCG)转变为组氨酸(密码子有CAU、CAC)。基因中发生改变的是()。AGC变为TABA
15、T变为CGC鸟嘌呤变为胸腺嘧啶D胞嘧啶变为腺嘌呤答案A2下列各项中可以导致基因重组现象发生的是()。A姐妹染色单体的交叉互换B等位基因彼此分离C非同源染色体的自由组合D姐妹染色单体分离答案C3某种群中发现一突变性状，连续培育到第三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型，该突变为()。A显性突变(dD)B隐性突变(Dd)C显性突变和隐性突变D人工诱变答案A解析由于突变性状的个体不是纯合子，而且表现突变性状，说明突变性状相对于原有性状为显性性状。4可产生新基因及可为生物界的千姿百态提供丰富变异来源的分别是()。A前者为基因重组，后者为基因突变B前者为基因突变，后者为基因重组C两者均为基因重组D两者均为基
16、因突变答案B解析只有基因突变才能产生新的基因，基因重组可产生许多新的基因型，使生物界千姿百态。5如图为高等动物的细胞分裂示意图，图中不可能反映的是()。A发生了基因突变B发生了染色单体互换C该细胞为次级卵母细胞D该细胞为次级精母细胞答案C解析图示细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均分，不可能是次级卵母细胞。6基因突变一定会导致()。A性状改变B遗传信息的改变 C遗传规律的改变D碱基互补配对原则的改变答案B解析基因中碱基对的替换、增添和缺失一定会改变基因的碱基排列顺序，从而改变遗传信息。但由于同义密码子简并性的存在，可能不改变该密码子决定的氨基酸。同时蛋白质中次要位置的个别氨基酸的改变，对蛋白
17、质的结构和功能并无大的影响。因此性状不一定发生改变。巩固提升7下列有关生物遗传和变异的叙述正确的是()。A一对夫妇生了一个孩子患白化病(不考虑突变)，则双亲均为杂合子B在减数分裂过程中，基因突变、基因重组都可能发生C一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞只能形成两种精子D同源染色体的姐妹染色单体之间局部交换可导致基因重组答案B解析一对夫妇生了一个患白化病(不考虑突变)的孩子，这一对夫妇可能均为杂合子，也可能都患病，或者一方患病，一方为杂合子；一个基因型AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞可形成两种精子(无交叉互换)或四种精子(有交叉互换)；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换
18、可导致基因重组。8基因突变大多数都有害的原因是()。A基因突变形成的大多是隐性基因B基因突变破坏了生物与环境之间形成的均衡体系C基因突变形成的表现效应往往比基因重组更为明显D基因突变对物种的生存和发展有显著的负作用答案B解析如果对基因突变的有害性理解不深刻，易选C和D，因基因突变后，性状改变确实非常显著，而且往往对个体生存确实不利；但表现效应明显不一定导致有害，虽然基因突变大多有害，可是对生物的进化具有更重要的意义。故C、D不合题意。A项中的隐性基因不一定就有害，何况基因突变是不定向的。只有B项叙述才是真正导致有害性的原因。该题重在分析供选择之间隐含的微妙关系，必须应用基础知识作出推理，确定正
19、确答案。9原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入点的附近，再发生下列哪种情况对其编码的蛋白质结构影响最小()。A置换单个碱基对B增加4个碱基对C缺失3个碱基对D缺失4个碱基对答案D解析在编码区插入1个碱基对，因每相邻的3个碱基决定1个氨基酸，必然造成插入点以后几乎所有密码子的改变，控制相应氨基酸发生变化，致使编码的蛋白质差别很大。若再增添2个、5个、8个碱基对，或缺失1个、4个、7个碱基对，恰好凑成3的倍数，则对后面密码子不产生影响，致使编码的蛋白质差别不大。10自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨
20、酸突变基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸突变基因3精氨酸苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是()。A突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添B突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添C突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添D突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添答案A解析从题干可以看出，突变基因1没有导致蛋白质的改变，突变基因2引起1个氨基酸的改变，不可能是碱基对的增添或缺失，因为碱基对的增添或缺失导致蛋白质中氨基酸数量和种类的改变
21、都较多。11下图曲线a表示使用诱变剂前青霉菌菌株数和青霉素产量之间的关系，曲线b、c、d表示使用诱变剂后菌株数和产量之间的关系。相关说法正确的是()。由a变为b、c、d体现了基因突变的不定向性诱变剂决定了青霉菌的变异方向，加快了变异频率d是符合人们生产要求的变异类型青霉菌在诱变剂作用下发生的变异可能有基因突变、基因重组和染色体变异AB CD答案B解析基因重组发生在减数分裂过程中，而不需要诱变剂的作用；基因突变的方向是不定向的，诱变剂不能决定变异方向；d代表的高产类型是最符合人们生产要求的变异类型。12一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)变为突变型。该雌鼠与野生型雄
22、鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为()。A显性突变B隐性突变CY染色体基因突变DX染色体基因突变答案A解析由于这只野生型鼠为纯合子，有一条染色体上的基因发生突变，F1的雌、雄鼠中均有突变型和野生型，所以该突变基因为显性基因，即引起显性突变，其突变基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上。13下图表示果蝇某正常基因片段控制合成多肽的过程。ad表示4种基因突变。a丢失，b由变为，c由变为，d由变为。假设4种突变都单独发生，请回答：提示可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码子(UAG)。(1)图中所示遗传信息
23、传递的场所是_。(2)a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序为_，在a突变点附近再丢失_个碱基对对性状影响最小。(3)图中_突变对性状无影响，其意义_。(4)过程需要的酶主要有_。(5)在过程中，少量mRNA就可以合成大量的蛋白质，原因是_。答案(1)细胞核和细胞质(核糖体)(2)天冬氨酸酪氨酸甘氨酸甲硫氨酸2(3)b有利于维持生物遗传性状的相对稳定(4)解旋酶、RNA聚合酶(5)一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，进行多条多肽链的合成解析(1)根据示意图可知，代表转录过程，主要发生场所为细胞核；代表翻译过程，发生场所为细胞质(核糖体)。(2)根据碱基互补配对关系，可以判断DNA下面的单链为模板
24、链，发生a突变后，mRNA上的碱基顺序为：GACUAUGGUAUG，合成的多肽链中氨基酸的顺序为天冬氨酸酪氨酸甘氨酸甲硫氨酸；在a点附近再丢失2个碱基对，只影响邻近1个氨基酸的改变，而其他氨基酸不变，对性状的影响最小。(3)发生b突变后，最终决定的氨基酸仍是天冬氨酸，对性状无影响。这有利于维持生物遗传性状的相对稳定。(4)转录过程需要解旋酶和RNA聚合酶。(5)一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，进行多条多肽链的合成。14下图为具有2对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下
25、列问题。(1)上述两个基因发生突变是由于_引起的。(2)图为甲植株发生了基因突变的细胞，它的基因型为_，表现型是_，请在图中标明基因与染色体的关系。(3)甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？可用什么方法让其后代表现出突变性状。答案(1)一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变)(2)AaBB(写Aa不行)扁茎缺刻叶(写扁茎不得分)表示出两对基因分别位于两对同源染色体上即可(3)该突变均为隐性突变，且基因突变均发生在甲和乙的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现突变性状。解析(1)
26、由图可知甲植株和乙植株都发生了碱基的替换。(2)因为A基因和B基因是独立遗传的，所以这两对基因应该分别位于图中的两对同源染色体上。又由于甲植株(纯种)的一个A基因发生突变，所以该细胞的基因型应该是AaBB，性状是扁茎缺刻叶。(3)植株虽已突变但由于A对a的显性作用，B对b的显性作用，在植株上并不能表现出突变性状。当突变发生于体细胞时，突变基因不能通过有性生殖传给子代；要想让子代表现出突变性状，可对突变部位的组织细胞进行组织培养，而后让其自交，后代中即可出现突变性状。走进高考15(2010新课标全国卷，6)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中()。A花色基因的碱基组成B花色基因的DNA序列C细胞的DNA含量D细胞的RNA含量答案B解析基因突变不改变花色基因的碱基组成，花色基因均含有A、T、C、G四种碱基；基因突变不会改变DNA的分子数目；细胞中的RNA含量和细胞蛋白质合成功能的强弱有关，和基因突变没有相关性；等位基因的产生是基因突变的结果，它们的差别在于碱基序列的不同。
