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1、名校名 推荐2012 高三生物总复习教案第 24 讲 基因突变与基因重组教学案【考纲要求】生物的变异考纲要求(1)基因重组及其意义(2)基因突变的特征和原因(3)染色体结构变异和数目变异1【考点分析】知识点试卷类型分值题型(1) 基因重组及其意义2007江苏2选择题(2) 基因突变的特征和原因2007山东4选择题2007 上海2选择题2009广东2选择题2009福建2选择题2009北京2选择题2009江苏7非选择题2009 全国卷10非选择题【考点预测】本考点是现实生活与实践生产比较密切的问题，所以也是考察的重点问题，主要考察的是基因突变的类型以及基因重组的时间关系，主要是以选择题的形式出现，
2、另外一个重要的考点就是育种问题，主要是以大题或者是实验设计的试题出现。【知识梳理】一、 基因突变1、 概念2、 方式3、 原因（ 1）内因（ 2）外因- 1 -名校名 推荐物理因素化学因素生物因素4、基因突变的特点普遍性随机性低频性不定向性二、 基因重组1、 概念2、 发生时期3、 形式【重点解析】可遗传的变异形式比较1基因突变的类型根据基因结构的改变方式不同，可将基因突变分为四种类型：(1) 点突变：由某位点一对碱基改变造成的。其包括两种形式：转换和颠换。点突变的不同效应为：同义突变；错义突变；无义突变；终止密码突变。(2)移码突变：某位点增添或减少1 2对碱基造成的。(3)缺失突变：基因内
3、部缺失某个DNA小段造成的。(4)插入突变：基因内部增添一小段外源DNA造成的。2 突变体的表型特性突变对表型的最明显的效应，可分为：(1) 形态突变。(2) 生化突变。(3) 致死突变。(4) 条件致死突变。3 突变发生的时期突变可在个体发育的任何时期发生。突变发生在生殖细胞中，通过有性生殖必然引起后代遗传变化；突变发生在体细胞中，可引起某些体细胞遗传结构上的改变。突变发生的时期- 2 -名校名 推荐越迟，则生物表现出突变性状的部分越少。4 基因突变的原因基因突变是基因在诱变因素作用下，内部分子结构改变的结果。基因突变的分子机制可以概括如下表所示：5 基因突变的特征(1) 普遍性。(2) 随
4、机性。(3) 稀有性。(4)多方向性：一个基因可突变为一系列异质性的等位基因-复等位基因。但每一个基因突变的方向不是漫无限制的，如毛色基因，突变一般在色素的范围内。(5) 可逆性。(6) 多害少利性：但有害的突变在一定条件下可能转化6. 基因突变与基因重组的比较基因突变基因重组本质基因结构改变，产生新的基因，基因重新组合， 产生新的基因型，出现新的性状使性状重新组合发生时期细胞分裂间期 DNA复制时，由于减数第一次分裂前期，四分体的碱基互补配对的差错( 碱基对增非姐妹染色体单体的交叉互换和- 3 -名校名 推荐添、缺失、改变) 而引起减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合引起条件外界条件的剧
5、变和内部因素的相通过有性生殖过程以及不同个体互作用间的杂交变异特征大多数变异对生物正常发育不利遵循三大遗传规律后 代 变 异 型 出类型少，出现频率低，后代只是类型多，且出现频率高现频率个别性状发生变异意义生物变异的根本来源，为进化提生物变异丰富的来源，生物多样供最初原材料。通过诱变育种，性的重要原因。通过杂交育种，可培育出新品种可培育新的优良品种例 1将同一品种的小麦分别种在水肥条件不同的农田，其株高等性状表现出很大差异，这种现象在遗传学上称为（）A 遗传性B遗传重组引起的变异C基因突变产生的差异D不遗传的变异解析 ：生物的变异分为不遗传的变异和遗传的变异，前者是由于环境条件的改变引起生物性
6、状的变异，后者是由于遗传物质改变引起的生物性状的变异。同一品种的小麦含有相同的遗传物质，若在相同的环境条件下，其表现出来的性状是一样的。同一品种的小麦在水肥不同的农田，其性状差异是由于环境条件不同引起的，而非遗传物质改变引起的。若由基因突变引起的，则只限于极少数个体出现性状差异。因为品种是纯合子，也不存在由基因重组和染色体变异导致性状变异的问题。所以是一种不遗传的变异。答案： D例 2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解析： 如果对基因
7、突变的有害性理解不深刻，易选C和 D，因基因突变后，性状改变确定非常显著，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重要的意义。故C、 D 不合题意。 A 项中的隐性基因不一定- 4 -名校名 推荐就有害，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。答案： B例 3用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用？（）A有丝分裂间期B 有丝分裂全过程C受精作用过程D 减数分裂第一次分裂间期解析： 基因突变最易发生于DNA 分子复制过程中，即细胞有丝分裂间期（导致体细胞发生突变）
8、或减数分裂第一次分裂间期（导致生殖细胞发生突变）。当然，对有性生殖的动、植物，只有生殖细胞中的基因突变才能影响到子代性状的变化。霉菌的繁殖方式是无性生殖（孢子生殖），它不进行减数分裂。该题是关于基因突变发生时期的应用题，属于化学诱变的范围。考查学生对知识的迁移能力。答案： A例 4根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因，并回答：（ 1）请给予图中以特定的含义： _ ； _ ； _。（ 2）患镰刀型细胞贫血症的根本原因是，控制 _合成的 _ ，从而改变了遗传信息。（ 3）镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病，该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为 _ ；正常基因在图中对应的组成为 _。- 5 -
9、名校名 推荐（ 4）根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征，说明基因突变具有 _ 和 _ 的特点。解析： 镰刀型细胞贫血症的病因是由于病人的血红蛋白分子的一条多肽链上，有一个氨基酸的种类发生了改变，即由正常的谷氨酸变成了异常的缬氨酸，根本原因是合成血红蛋白分子的遗传物质DNA的碱基序列发生了改变，就是发生了基因突变，由突变成。答案：（ 1）基因突变 CAT GUA（ 2）血红蛋白DNA 碱基序列发生了改变（ 3）（ 4）突变率低有害性【实战训练】（ 09 广东卷）（09 上海卷） 1. 右图中和表示发生在常染色体上的变异。和所表示的变异类型分别属于A. 重组和易位B. 易位和易位C. 易位和重
10、组D. 重组和重组答案： A解析： 由染色体图像可判断中两条为同源染色体中两条为非同源染色体，是同源染色体的非姐妹染色单体间交换部分染色体片段属于重组，是在非同源染色体之间交换部分染色体属于易位。（ 09 福建卷） 2. 细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是A. 染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异B. 非同源染色体自由组合，导致基因重组C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异答案： B解析： 有丝分裂和减数分裂都可以发生染色体不分离或不能移向两极，从而导致染色体数目变异；非同源染色体自由组
11、合，导致基因重组只能发生在减数分裂过程中；有丝分裂和减数分裂的间期都发生染色体复制，受诱变因素影响，可导致基因突变；非同源染色体某片段移- 6 -名校名 推荐接，导致染色体结构变异可发生在有丝分裂和减数分裂过程中。因此选B。（ 09 北京卷） 3. 真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代A. 增加发生基因突变的概率B. 继承双亲全部的遗传性状C. 从双亲各获得一半的 DNAD. 产生不同于双亲的基因组合答案： D解析： 本题考查了遗传变异的相关知识。进行有性生殖的生物，其变异的主要来源是基因重组，即在减数分裂过程中，由于四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换或减数第一次分
12、裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合而发生基因重组，使后代产生不同于双亲的基因组合。（ 09 全国卷） 4.（10 分）利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应用前景。但现在野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以活得高效菌株。（ 1）实验步骤：配置（固体、半固体、液体）培养基，该培养基的碳源应为。将接入已灭菌的培养基平板上。立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是 。菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变化范围的大小。周围出现现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到实验目的。（ 2）若已得到二株变异菌株和， 其淀粉转化率较高。 经测定菌株淀粉酶人催化活
13、性高，菌体的淀粉酶蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌株的突变发生在区，菌株的突变发生在区。答案：（ 1）固体玉米淀粉野生菌株对野生菌株进行诱变浅色范围大（ 2）编码非编码- 7 -名校名 推荐解析 ：（ 1）利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆， 首先一步应是配制固体培养基， 其碳源是玉米淀粉；其次要将野生菌株接种到培养基上；用紫外线照射的目的是对野生菌株进行诱变处理；加碘液是为了检验淀粉有没有被分解，如果颜色变浅，说明淀粉被分解了，这种菌落即为初选菌落。（ 2）依题意，菌株淀粉酶的催化活性高，说明该突变发生在编码区，菌株淀粉酶的蛋白含量高，说明该突变发
14、生在非编码区。（ 09 江苏卷） 5（7 分）甲磺酸乙酯（EMS）能使鸟嘌呤（G）的 N 位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤， 这种鸟嘌呤不与胞嘧啶（ C）配对而与胸腺嘧啶 （ T）配对，从而使 DNA序列中 GC对转换成A T 对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。（ 1）经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为突变。（ 2）用 EMS 浸泡种子是为了提高，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有。（ 3） EMS诱导水稻细胞的 DNA发生变
15、化，而染色体的不变。（ 4）经 EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有、。（ 5）诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为。答案：（ 1）显性（ 2）基因突变频率 不定向性（ 3）结构和数目（ 4）自交花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体（ 5）该水稻植株体细胞基因型相同解析： 本题考查基因突变相关知识。 （ 1）自交后代出现性状分离的亲本性状为显性；（ 2）水稻种子用EMS溶液浸泡后，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株，
16、所以 EMS浸泡种子的作用是提高基因突变频率，变异类型多种说明变异具有不定向性；（ 3） EMS诱导水稻细胞的 DNA发生变化，但是不影响而染色体的结构和数目。（ 4）表现优良- 8 -名校名 推荐的植株可能含有隐性突变基因，为确定该基因是否有害要先让其表达出来，所以可用自交的方法，也可以用单倍体育种的方法来让隐性基因表达出来。即花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体；（ 5）用EMS溶液浸泡水稻种子所以长成的突变植株的所有体细胞中都含相同的基因。【名师点拨】1基因突变与蛋白质基因突变一定会引起 mRNA的变化，但是不同类型的基因突变对蛋白质合成的影响不同，对性状的影响也就不同。基
17、因中碱基对的改变会引起蛋白质如下变化：如果碱基对的改变引起 mRNA的改变是使正常的密码子变为终止密码，那么就会使蛋白质的氨基酸数目变少，相反可能变多；如果碱基对的改变引起mRNA的改变是使正常的密码子变为其他密码子，那么蛋白质中可能改变一个氨基酸或没有氨基酸改变。基因中碱基对的增添或缺失引起的mRNA的改变，会从增添或缺失的部位开始使密码子改变，翻译而成的蛋白质的氨基酸顺序也有较大变化。2 基因重组与减数分裂、基因传递的关系(1) 基因重组是发生在生物体有性生殖过程中，实质上就是发生在生物体形成有性生殖细胞的减数分裂过程中在减数第一次分裂过程的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间出现交叉互换，导致其上的等位基因互换，引起配子出现了新的基因组合现象。在减数第一次分裂过程中，由于同源染色体的分离和非同源染色体之间的自由组合，导致了非同源染色体上的非等位基因的自由组合，引起配子中出现新的基因组合现象。(2) 减数分裂过程中非同源染色体的自由组合，导致非同源染色体的非等位基因的重新组合是基因自由组合定律的细胞学基础；而减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体的互换，导致非等位基因重新组合是基因互换的细胞学基础。- 9 -