1、第四章 生物的变异第18课时生物变异的来源()目标导航1.简述基因重组的概念和意义，举例说明基因重组现象。2.举例说出基因突变的概念、特征和诱导基因突变的外界因素。3.简述镰刀型细胞贫血症发病的原因。一、生物变异的类型1不遗传的变异：原因：由_的改变引起的，不涉及_的变化，其变异只限当代的_改变，变异不向后代传递。2可遗传的变异：原因：(1)_和_，在强烈的_影响下发生的；(2)_，包括_和同源染色体的_而引起的。3根据“探究花生果实大小的变异”实验，绘制曲线并分析。(1)所做的曲线图可能是一条不太平滑的曲线。花生种子长度的变异应该很明显。如果将全班各组所测得的数据都汇集起来，实际上就是测量的
2、数据增多，曲线将会变得比较平滑，如果数据再增加，最终应该是一个倒扣的钟形，即中等大小的多，太大和太小的相对都会少些。(2)如果所做的是直方图，最高的直方体长度范围将会各不相同。这个范围的中间值与统计得到的种子长度平均值、中间值也不一定接近，取决于这些大果实的数量多少，如果只有个别的果实很大，则它的中间值与平均值差距较远。二、基因重组1基因重组是指具有_的雌、雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的_，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。如孟德尔的豌豆双因子杂交实验中F2中两种新的组合类型是_和_。在减数分裂过程中，_自由组合导致非同源染色体上的_自由组合。同源染色体的_之间，发生_，也使染色体上的
3、基因产生重组。2基因重组是通过_实现的，基因重组的结果是_，为动植物育种和_提供丰富的物质基础。3基因重组实现的条件及意义(1)通常情况下，基因重组是通过有性生殖过程实现的，也就是说基因重组发生在减数分裂有性生殖细胞的形成过程中。但也有人工重组，如基因工程。(2)意义：基因重组的结果是导致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。对于n对同源染色体的生物，可形成的雌雄配子的种类都是2n种，受精时，雌雄配子的结合类型可有22n种。三、基因突变1DNA分子上碱基对的_或_都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起_的改变。2基因突变的类型：(1)_：主要影响生物的形态结构，可从表现型的
4、明显差异来识别。(2)_：影响生物的代谢过程，导致某个特定生化功能的改变或丧失。(3)_：导致个体活力下降，甚至死亡。3基因突变的特点：(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。4诱发基因突变的因素：(1)_；(2)_；(3)_。5基因突变的意义：基因突变是_产生的途径，是生物变异的_来源，是_的原始材料。6结果：(1)多数基因突变能引起_的变化。(2)少数基因突变不能引起_的改变。若发生突变后，引起mRNA上的密码子改变，但由于密码子的_，改变了的密码子与原密码子仍对应同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。(3)若基因突变为_突变，如AA中的一个Aa，此时性状也不改变。知识点一
5、杂交实验的材料1在北京培育的优质甘蓝品种叶球最大的只有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。从甘蓝的引种过程可以看出()A甘蓝具有遗传性，而不具有变异特征B仅仅由环境条件引起的变异不能遗传C环境改变可以引起生物产生可遗传的变异D甘蓝在生殖过程中无基因重组产生2为迎接“世博会”在上海召开，某花农用扦插、嫁接和分根的方法，培养了很多花卉，下列有关花卉变异的描述正确的是()A不可能发生变异B若发生变异，一定是环境引起的C不可能发生基因重组的变异D产生的变异只能是基因突变知识点二基因重组3下列叙述错误的是()
6、A基因突变是生物变异的根本来源B基因突变使一个基因变成它的等位基因C基因重组只能产生新的基因型，不能产生新的基因，因此对生物进化没有作用D基因重组只发生在有性生殖过程中4下列关于基因重组的叙述中，正确的是()A有性生殖可导致基因重组B等位基因的分离可导致基因重组C非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组D无性生殖可导致基因重组知识点三基因突变5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
7、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()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为一个碱基的增添基础落实1下列关于基因突变的叙述，错误的是()A基因突变是指基因结构中碱基对的缺失、增加或替换B基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的C基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发D基因突变的频率很低，且全是有害的2某个婴儿不能消化乳糖，经检查发现
8、他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本原因是()A缺乏吸收某种氨基酸的能力B不能摄取足够的乳糖酶C乳糖酶基因有一个碱基改换了D乳糖酶基因有一个碱基缺失了3如图所示基因A与a1、a2、a3之间的关系，不能表现的是()A基因突变是不定向的B等位基因的出现是基因突变的结果C正常基因与致病基因可以通过突变而转化D图中基因的遗传将遵循自由组合规律4下面有关基因重组的说法不正确的是()A基因重组发生在减数分裂过程中B基因重组产生原来没有的新基因C基因重组是生物变异的来源之一D基因重组能产生原来没有的新性状5卵原细胞在进行DNA复制时，细胞中不可能出现的是()A解旋 B蛋白质合成
9、C基因突变 D基因重组能力提升6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7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8下列关于基因突变的叙述中，正确的是()基因突变包括自然突变和诱发突变在DNA复制中，碱基排列顺序发生差错从而改变了遗传信息，产生基因突变基因突变一般对生物是有害的，但是，也有的基因突变是有利的基因突变一定产生新性状A B C D9原核生物中某
10、一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，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10基因突变常发生在细胞周期的()A分裂间期 B分裂前期C分裂后期 D分裂的各时期均有可能11.下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，请据图回答：血红蛋白正常异常 (HbA) (HbS) () ()氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 () RNA GAA _ () DNA (1)过程是_，发生的场所是_，发生的时间是_；过程是_，发生的场所是_；过程是_，发生的场所是_。(2)表示的碱基序列是_，这是决定一个缬氨酸的一个_，转运缬氨酸的
11、转运RNA一端的三个碱基是_。(3)父母均正常，生了一个镰刀型细胞贫血症的女儿，可见此遗传病是_遗传病。若HbS代表致病基因，HbA代表正常的等位基因，则患病女儿的基因型为_，母亲的基因型为_；这对夫妇再生一个患此病的女儿的概率为_。(4)比较HbS与HbA的区别，HbS中碱基为_，而HbA中为_。(5)镰刀型细胞贫血症是由_产生的一种遗传病，从变异的种类来看，这种变异属于_。该病十分罕见，严重缺氧时会导致个体死亡，这表明基因突变的特点是_和_。答案知识清单一、1.环境条件遗传物质表现型2(1)基因突变染色体畸变物理、化学因素(2)基因重组非同源染色体的自由组合非姐妹染色单体间的片段交换二、1
12、.不同遗传性状基因重新组合绿色圆形黄色皱形非同源染色体非等位基因非姐妹染色单体染色体片段的交换2有性生殖过程导致生物性状的多样性生物进化三、1.缺失、增加替换基因结构2(1)形态突变(2)生化突变(3)致死突变3(1)普遍性(2)多方向性(3)稀有性(4)可逆性(5)有害性4(1)物理因素(2)化学因素(3)生物因素5新基因根本生物进化6(1)生物性状(2)生物性状简并性(3)隐性对点训练1B生物的遗传和变异是生物的基本特征之一。生物的变异性状能否遗传，关键是看生物的遗传物质是否改变。遗传物质未改变，仅由环境因素引起的变异是不能遗传的。同一品种的甘蓝含有相同的遗传物质，在北京和拉萨两地的产量不
13、同是两地的环境因素不同造成的。因而这种变异不能遗传。2C扦插、嫁接、分根的繁殖方式为无性繁殖，其变异不可能来自基因重组，因基因重组发生在有性生殖过程中。花卉变异可能是环境引起的，也可能是基因突变等引起的。3C基因突变的结果是产生等位基因，即产生原来没有的新基因，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。因此，可以说：如果没有基因突变，生物也就不可能进化。基因重组虽然也能使生物产生变异，但这些变异只是生物界中已存在的性状重新组合，并不能产生自然界中原来没有的性状，但是由于基因重组可产生多样化的基因组合的子代，可能有一些会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合，因此对生物的进化也有重要意义。4C
14、有性生殖是指经过两性生殖细胞结合产生后代的过程，生殖细胞产生的过程是减数分裂，可能发生基因重组。基因重组指非同源染色体上非等位基因的自由组合或同源染色体上等位基因随非姐妹染色单体的交叉互换而发生交换，与等位基因的分离没有直接关系。非等位基因的自由组合是基因重组类型之一，而互换是等位基因。无性生殖保持了亲本的一切性状，不存在基因重组，有可能发生基因突变。5A基因突变是指基因结构的改变，包括基因中碱基对的增添、缺失或改变。基因中碱基对的增添和缺失必然会引起相应蛋白质分子中氨基酸序列的改变。突变基因1与正常基因决定的蛋白质分子中氨基酸的序列没有区别，说明发生该基因突变时只是改变了某一碱基对，而且这一
15、变化并没有引起相应氨基酸种类的变化，因为决定一种氨基酸的遗传密码可以不止一个。突变基因2决定的蛋白质分子中仅一个氨基酸的种类发生了变化，说明发生该基因突变时也只是改变了某一碱基对，而且这一变化使相应的氨基酸种类发生了变化，但对其余部分不产生影响。突变基因3决定的蛋白质分子中氨基酸的序列发生了变化，说明基因中碱基对的数量发生了变化。课后作业1DA项是基因突变的概念；B项阐明了基因突变的原因；C项说明了基因突变的诱发因素；D项错误，基因突变的频率确实很低，而且一般是有害的，但不全是有害的。2C根据题中“乳糖酶分子有一个氨基酸改换”，可判断是乳糖酶基因中有一个碱基改换了；若乳糖酶基因有一个碱基缺失，
16、则会发生一系列氨基酸的改变。3D从图中看出，基因A与a1、a2、a3之间的关系是等位基因，它们是由于突变而产生的复等位基因。由于突变具有不定向性、可逆性等特点，而自由组合规律研究的是位于两对同源染色体上的两对等位基因的传递规律，因此复等位基因既不可能存在于同一个体的同一细胞中，更不可能同时遵循自由组合规律。4B基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的原有基因的重新组合，可产生新的基因型，从而控制新的表现型，是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义。但是，基因重组不会产生新的基因。5D基因重组可以发生在减数第一次分裂的后期，等位基因随同
17、源染色体的分开而分离，非等位基因随着非同源染色体自由组合而自由组合；也可以发生于减数分裂的四分体时期，由于四分体时期的非姐妹染色单体之间的交叉互换而引起。6C基因重组主要包括非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换；纯合子自交子代不发生性状分离；同胞兄妹间的遗传差异主要来自父母的基因重组。7C该细胞分裂图表明的是减数第二次分裂。由图中可以看出：可能发生了基因突变(B、b)，也可能发生了染色单体互换，但细胞明显是均等分裂，因此不可能是次级卵母细胞。8B基因突变是在DNA复制过程中，碱基排列顺序发生差错而改变了遗传信息，包括自然突变和诱发突变两种。与自然突变相比，诱发突变的频率较高。基因突
18、变大多数是有害的，即具有多害少利性，但有害与有利取决于环境。除此之外。基因突变还具有普遍性、随机性、不定向性等特点。基因突变一定能产生新基因，但不一定产生新性状。9D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。10A基因突变发生在DNA分子复制的过程中，而DNA分子的复制在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期进行。11(1)基因突变细胞核细胞分裂间期转录细胞
19、核翻译核糖体(2)GUA密码子CAU(3)常染色体隐性HbSHbSHbAHbS1/8(4)(5)基因突变可遗传变异低频性多害少利性解析(1)由图示分析，图中过程是基因突变，它发生在细胞分裂间期DNA复制过程中，过程是转录，、过程都发生在细胞核内。过程表示以mRNA为模板合成蛋白质的翻译过程，该过程是在细胞质的核糖体上进行的。(2)根据碱基互补配对原则，由正常谷氨酸的密码子可判断是以DNA的CTT为模板转录的，所以过程的碱基序列GUA是决定缬氨酸的一个密码子，转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是CAU。(3)由题中父母均正常，生出患病女儿可确定镰刀型细胞贫血症是常染色体隐性遗传病，患病女儿的基因型为HbSHbS，其父母的基因型均为HbAHbS。若这对夫妇再生育，则生一个患该病的女儿的概率为1/21/41/8。(4)致病基因HbS是基因突变后形成的，其碱基序列是，而正常基因HbA的碱基序列是。(5)镰刀型细胞贫血症是由基因突变产生的常染色体隐性基因导致的疾病，该变异是DNA分子结构的改变所引起的，是可遗传变异，由题中“该病十分罕见，严重缺氧时会导致个体死亡”可知，基因突变具有低频性和多害少利性的特点。