1、第5章 基因突变及其他变异第1节 基因突变和基因重组学习目标 1.归纳基因突变的概念和方式。2.概述基因突变的原因、特点及意义。3.概述基因重组的概念、方式及意义，并与基因突变进行比较。基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目索引 基础知识导学 答案 一、生物变异的类型1.在北京培育的优质北京甘蓝品种，叶球最大的有3.5 kg，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7 kg左右。但再引种回北京后，叶球又只有3.5 kg。上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？这种变异性状能稳定遗传给子代吗？为什么？答案 有变异。但是这种变异性状不能稳定遗传给子代，因为遗传
2、物质没有发生变化。2.某种一直开红花的植物，某代出现了一株开紫花的植株，而且这株紫花植物的后代仍然开紫花，可能的原因是什么？答案 遗传物质发生了改变。答案 3.生物变异的类型有哪些？答案(1)不可遗传的变异：由外界环境的影响引起，遗传物质并没有发生变化；(2)可遗传的变异：由遗传物质改变引起的变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异。答案 1.实例和概念(1)镰刀型细胞贫血症 镰刀型细胞贫血症患者的红细胞是弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血。完成下面该病的发病原因，然后分析：二、基因突变谷氨酸缬氨酸GAACATGTA患者的DNA中一个碱基对被替换成了，从而导致密码子由_变为，
3、进而导致血红蛋白中变为，引起了蛋白质结构的改变，最终导致性状的改变。TAATGAAGUA谷氨酸缬氨酸答案(2)基因的改变除了上面的替换外，还可能有以下方式：方式1的变化是，这种方式称为；方式2的变化是，这种方式称为。这样的改变也可能导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变。(3)归纳基因突变的概念。增加了一个碱基对(AT)增添减少了一个碱基对(TA)缺失答案 DNA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，叫做基因突变。答案(4)上述DNA分子的改变在光学显微镜下能观察到吗？答案 脱氧核苷酸(碱基)的种类、数量、排列顺序的改变在光学显微镜下不能观察到。(5)研究表明，上述DN
4、A分子的改变一般发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期，结合DNA分子的结构特点和复制过程，DNA分子复制时容易发生基因突变的原因是什么？答案 DNA分子复制时，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发生改变，从而导致基因突变。(6)基因突变有的发生在配子中，有的发生在体细胞中，它们都能遗传给后代吗？答案 发生在配子中的基因突变，一般能传给后代；发生在体细胞中的基因突变，一般不能通过有性生殖遗传，但植物体细胞的突变可以通过无性繁殖遗传给后代。答案 2.基因突变产生的原因(1)外因易诱发基因突变并提高突变频率 物理因素：及其他辐射等。化学因素：等。生物因素：某些等。紫
5、外线、X射线亚硝酸、碱基类似物病毒(2)内因自发产生基因突变 DNA分子偶尔发生错误、DNA的发生变化等。复制碱基组成答案 答案 3.基因突变的特点(1)玉米突变后形成的白化苗不能合成叶绿素，不能进行光合作用制造有机物，最终导致死亡。人类的白化病、色盲等疾病发病原理与之类似，这说明了基因突变的什么特点？答案 大多数的基因突变对生物体都是有害的。(2)无论是低等生物，还是高等动植物以及人都会由于基因突变而引起生物性状的改变。这说明了基因突变的什么特点？答案 基因突变具有普遍性。答案(3)基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在细胞内不同的DNA分子上，也可发生在同一DNA分子的不同部
6、位。这说明了基因突变的什么特点？答案 基因突变具有随机性。(4)据估计，在高等生物中，大约105108个生殖细胞中才会有1个生殖细胞发生基因突变。这说明了基因突变的什么特点？答案 基因突变具有低频性。(5)基因C可以突变成为c1(或c2或c3)。C、c1、c2、c3之间也可以相互突变(如图)，突变形成的基因之间都可以称为等位基因。这说明了基因突变的什么特点？答案 基因突变具有不定向性和可逆性。4.基因突变有什么意义？答案 基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料。答案 1.概念 在生物体进行的过程中，控制不同性状的基因的，称为基因重组。三、基因重组有性生殖重新
7、组合答案 图示 名称 时期 减数第一次分裂，同源染色体的之间发生交叉互换 减数第一次分裂，同源染色体上的等位基因分离，染色体上的自由组合 2.基因重组的类型 交叉互换型前期非姐妹染色单体自由组合型后期非同源非等位基因答案 3.基因重组有什么意义？答案 返回 答案 基因重组是生物变异的来源之一，是生物多样性形成的原因之一，对生物的进化具有重要的意义。重点难点探究 一、分析基因突变的类型和特点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=TA，b 由=TA 变为=CG，c 由=TA 变为=GC，d 由=GC 变为=AT。提示 可能用到的密码子：天冬氨酸(GAC
8、)，酪氨酸(UAU)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，终止密码子(UAG)。4种突变都单独发生，请回答：假设 1.ad 4种基因突变分别属于哪种基因突变类型？除此之外，基因突变还有哪种类型？答案 a属于碱基对的缺失；b、c、d属于碱基对的替换；除此之外，基因突变还有碱基对的增添。2.图中基因的不同位点都可能发生基因突变，这体现了基因突变的什么特点？除此之外，基因突变还有哪些特点？答案 图中体现了基因突变的随机性。除此之外，基因突变还有普遍性、不定向性、低频性、多害少利性等特性。答案 3.a突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？在附近再丢失几个碱基对对性状的影响最小？分析 根据碱
9、基互补配对关系，可以判断DNA中下面的单链为模板链，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。答案 天冬氨酸酪氨酸甘氨酸甲硫氨酸；2个。解析答案 4.b突变后合成的多肽链中氨基酸顺序是怎样的？由此推断，基因突变一定会导致生物性状的改变吗？这有什么意义？答案 答案 b突变后合成的多肽链中氨基酸顺序没有变化；说明基因突变不一定会导致生物性状的改变；这有利于维持生物遗传性状的相对稳定。5.上述突变通常发生在细胞周期的哪个时期？答案
10、 分裂间期(有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期)。答案 二、辨析基因突变和基因重组1.比较基因突变和基因重组 项目 基因突变 基因重组 本质 基因的分子结构发生改变，产生了，可能出现新性状 不同基因的重新组合，产生了，使性状重新组合 发生时间原因 细胞分裂间期，DNA分子复制时，由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因结构的改变 减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生，以及非同源染色体上非等位基因的_ 新基因新基因型交叉互换自由组合条件 外界条件的剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，_过程中的减数分裂 意义 生物变异的根本来源，也是生物进化的重要因素之一 是生物变
11、异的来源之一，是生物进化的重要因素之一 发生可能性 可能性很_ _ 在有性生殖非常普遍小答案 返回 2.如图为基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答：(1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？答案 答案 有丝分裂后期；基因突变。(2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？答案 次级精母细胞或者极体；基因突变或者基因重组(交叉互换)。(3)若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？答案 基因突变。1.下列属于可遗传的变异的是()A.一对正常夫妇生了个白化病女儿 B.穗大粒多的植株在干旱时变得穗小粒少 C.植株在水肥条件很好的环
12、境中长势旺盛 D.生活在海边的渔民皮肤变得特别黑 随堂达标检测 1234A5解析 由于环境因素导致的变异不可遗传，B、C、D项均是由于环境因素导致的变异，不可遗传。解析答案 2.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解析答案 12345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，对蛋白质的结构和功能并无大的影响。因此，性状不一定发生改变。B3.经检测某生物发生了基因突变，但其性状并没有发生变化，其原因
13、可能是()A.遗传信息没有改变 B.遗传基因没有改变 C.遗传密码没有改变 D.控制合成的蛋白质中的氨基酸序列没有改变解析答案 12345解析 生物的性状没有改变是合成的相应蛋白质中的氨基酸序列没有改变，基因发生了突变则其含有的碱基的排列顺序一定改变，所以遗传信息和遗传基因是一定改变的，而由于密码子的简并性，性状不一定改变。D4.下列有关基因重组的叙述中，正确的是()A.基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离 B.基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a属于基因重组 C.同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换可能导致基因重组 D.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是
14、基因重组 12345C解析 Aa个体自交，后代的性状分离是由于等位基因的分离和配子之间随机结合而形成的；基因A中碱基对的替换、增添或缺失属于基因突变；同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换属于基因重组；同卵双生是由同一受精卵发育而来的，所以细胞核中的遗传物质是一样的，其性状差异主要是由于外界环境引起的。解析答案 5.下列情况引起的变异属于基因重组的是()非同源染色体上非等位基因的自由组合 基因型为DD的豌豆，种植在土壤贫瘠的地方而出现矮茎性状，下一代种植在水肥充足的地方，全表现为高茎 同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部交换 DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失 A.B.C.D.返回 12345解析答案 解析 基因重组有两种情况：一是在减数第一次分裂的四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，二是减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合。C本课结束 更多精彩内容请登录：