（新教材）2019人教版高中生物必修二5.1基因突变和基因重组学案.doc

1、5.15.1 基因突变和基因重组基因突变和基因重组【学习目标学习目标】1基因突变的概念及特点。2基因突变的原因。3基因突变和基因重组的意义。【课前预习案】课前预习案】一、基因突变的实例、概念及影响 1实例：镰刀型细胞贫血症症状：镰刀型细胞贫血症患者的红细胞是_状。这样的红细胞容易_，使人_。直接原因： 血红蛋白分子_的改变 （血红蛋白多肽链中_被_代替） 。根本原因：控制合成血红蛋白分子的_发生了改变。2概念：DNA 分子中发生碱基对的_、_和_，而引起的_的改变。3对后代的影响（1）该变化若发生在_中，将遵循遗传规律传递给后代； （2）若发生在体细胞中，一般_；但有些植物的体细胞发生基因突变

2、，可通过_传递。二、基因突变的原因、特点及意义1原因：外因物理因素：如、X 射线等化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等生物因素：如内因：偶尔发生错误、DNA 的碱基组成发生改变等自发产生2特点：普遍性、随机性、_、低频性。3意义： （1）_产生的途径； （2）生物变异的_； （3）生物进化的原始材料。三、基因重组的概念、类型及意义1概念：指生物体进行_的过程中，控制不同性状的基因的_。2类型：自由组合型、_外源基因的导入也会引起基因的重组。3意义：_的来源之一，对生物的_也具有重要意义。【课堂探究案】课堂探究案】一、基因突变的实例镰刀型细胞贫血症1查阅密码子表，在图中的方框和横线上填上正确内容。2

3、由图可看出，镰刀型细胞贫血症的直接原因是_，根本原因是 DNA 的_替换导致基因结构改变，从而引起基因突变。思考回答：思考回答：（1）从图中来看，这种变化一般发生在细胞分裂的哪一时期？发生在信息流动的哪个环节？碱基对除了替换外，还有哪些变化可引起基因突变？总结基因突变的概念。（2）基因突变对蛋白质中氨基酸的序列、数目有何影响？（3）基因突变一定会引起生物性状改变吗？【小试牛刀】（2018山东青州模拟）下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是 GAA，由此分析正确的是（） 。A控制血红蛋白合成的一段基因任意一个碱基发生替换都会引起贫血症B过程是以脱氧核苷酸为原料，由 ATP 供能

4、，在酶的作用下完成的C转运缬氨酸的 tRNA 一端裸露的三个碱基可能是 CAUD人发生此贫血症的根本原因在于蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代1对基因突变概念的理解（1）无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒 DNA 复制时均可发生基因突变。 （2）基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构，即由 Aa 或 aA，而 A、a 的本质区别是其基因分子结构发生了改变，即基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生了改变。2基因突变对性状的影响（1）基因突变改变生物性状突变引起密码子改变，最终表现为蛋白质的功能改变，从而影响生物的性状，如镰刀型细胞贫血症。（2）基因突变不改变生物性状体细胞中某基因发生改

5、变，生殖细胞中不一定出现该基因。若该亲代 DNA 上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因， 并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性性状不会表现出来。根据密码子的简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果， 在某些环境条件下， 改变了的基因可能并不会在性状上表现出来等。基因突变发生在非编码序列。二、基因突变的理解原因内因DNA 分子中发生碱基对的_、增添和_，而引起基因结构的改变外因某些诱变因素：_、_和生物因素资*源%库特点（1）_：在生物界中普遍存在（2）_：生物个体发育的任何时期和部位（3）_：突变频率很低（4）_：可以产生一个以上的等位基因发生

6、时间DNA 复制时， 如_间期和减数第一次分裂间期结果产生新的_意义_产生的途径生物变异的根本来源生物进化的原始材料类型_突变（如 aA） 、_突变（如 Aa）【小试牛刀】基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法，正确的是（） 。A无论是低等还是高等生物都可能发生突变B生物在个体发育的特定时期才可发生突变 C突变只能定向形成新的等位基因D突变对生物的生存往往是有利的1基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，所以一般有害。2少数基因突变也可能使生物产生新的性状，适应改变的环境，获得新的生存空间。3基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件，如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为

7、不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异，有些基因突变既无害也无益。三、基因重组的理解重组类型同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换_上非等位基因的重组人为导致基因重组（DNA 重组）发生时间减数第一次分裂_时期减数第一次分裂后期体外与运载体重组，导入细胞内与细胞内基因重组发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间_导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开，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目的基因经过运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组图像示意意义生物变异的来源之一，对生物的_也具有重要意义【小试牛刀】【小试牛刀】（2012福建模拟）下列各项中可以导致基因

8、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姐妹染色单体分离如下图所示，造成 B、b 不同的原因有基因突变（间期）或交叉互换（前期） 。若为体细胞有丝分裂（如根尖分生区细胞、受精卵等）则只能是由基因突变造成的；若题目中问造成 B、 b 不同的根本原因， 应考虑可遗传变异中的最根本来源基因突变；若题目中有分裂时期提示， 如减前期造成的则考虑交叉互换， 间期造成的则考虑基因突变。四、基因突变和基因重组的比较基因突变基因重组区别本质基因分子结构发生改变，产生了_，出现了新性状，但未改变基因的“量”原有基因的重新组合，产生了_，使性状重新组合，但未改变基

9、因的“质”和“量”原因一定的外界或内部因素的作用下，由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，使_发生改变减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体间_或非同源染色体之间的_时间有丝分裂间期和_减数第一次分裂的四分体时期和_条件外界条件剧变和内部因素的相互作用不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用意义_产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原始材料是生物变异来源之一，是_的重要因素之一发生可能性可能性很小，突变频率_非常普遍，产生的变异类型_适用范围_生物都可发生（包括病毒） ，具有普遍性只适用于_生物有性生殖，细胞核遗传联系都使生物产生_的变异；在长期进化过程中，

10、通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；二者均产生新的_，可能产生新的表现型【小试牛刀】【小试牛刀】粗糙型链孢霉是一种真核生物， 繁殖过程中通常由单倍体菌丝杂交形成二倍体合子。 合子进行一次减数分裂后，再进行一次有丝分裂，最终形成 8 个孢子。已知孢子大型（R）对小型（r）为显性，黑色（T）对白色（t）为显性。下图表示粗糙型链孢霉的一个合子形成孢子的过程，有关叙述正确的是（） 。A若不考虑变异，a、b、c 的基因型相同B图中 c 的染色体数目与合子相同C图示整个过程中 DNA 复制一次，细胞分裂两次D过程中均有可能发生基因突变和基因重组不同生物

11、的可遗传变异的来源（1）病毒：基因突变。（2）原核生物：基因突变。（3）真核生物：无性生殖时：基因突变、染色体变异。有性生殖时：基因突变、基因重组、染色体变异。【课后巩固案】课后巩固案】1原核生物中某一基因编码氨基酸的区域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有可能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2（2018 山东济南模拟） 正常双亲产下一头矮生雄性牛犊， 以下解释不恰当的是 （） 。A雄犊营养不良B雄犊携带了 X 染色体C发生了基因突变D双亲都是矮生基因的携带者3下图为高等动物的细胞分裂示意图

12、。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4 （2017山东聊城检测）下列关于基因突变和基因重组的叙述，正确的是（） 。基因突变常常发生在 DNA 复制时基因突变是 DNA 分子中碱基对的增添、 缺失或替换基因突变的随机性仅表现在生物个体发育的胚胎时期基因重组是生物变异的根本来源，基因重组也可以产生新的基因ABCD5 （2016江苏无锡模拟）下图中 a、b、c、d 表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是（） 。A只有 a、b 过程能发生基因突变B基因重组主要是通过 c 和 d 来实现的Cb 和 a 的主要差异之一是同

13、源染色体的联会Dd 和 b 的主要差异之一是姐妹染色单体的分离用精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来，并进行识记。知识精华技能要领答答案案【课前预习案】【课前预习案】一、1镰刀破裂患溶血性贫血氨基酸的种类谷氨酸缬氨酸DNA 的碱基序列2替换增添缺失基因结构3 （1）配子（2）不能遗传无性繁殖二、1紫外线病毒DNA 分子复制2不定向性3 （1）新基因（2）根本来源三、1有性生殖重新组合2交叉互换型3生物变异进化【课堂探究案】课堂探究案】问题导学一、活动与探究：1谷氨酸缬氨酸GAAGUATAAT2氨基酸发生了改变碱基对思考回答： （1）答案：答案：细胞分裂间期；DN

14、A 复制。增添、缺失；DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。（2）答案：答案：替换影响较小，只改变一个氨基酸或者不改变；增添、缺失影响较大，插入、缺失位置前不影响，影响插入、缺失后的序列。（3）答案：答案：不一定。迁移与应用：C解析：解析：根据题意可知，引起人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是 DNA上某位置的碱基对 T/A 替换为 A/T，并不是任一位置的碱基替换都会引起贫血症；直接原因是蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代，故 A、D 两项错误。过程表示转录，它是以链为模板，以核糖核苷酸为原料，由 ATP 供能，在酶的作用下完成的，故 B 项错误。缬氨酸的

15、密码子为 GUA，则 tRNA 一端裸露的三个碱基可能是 CAU，故 C 项正确。二、 活动与探究： 替换缺失物理因素化学因素普遍性随机性低频性不定向性有丝分裂等位基因新基因显性隐性迁移与应用：A解析：解析：无论是低等生物还是高等生物，无论是体细胞还是生殖细胞，无论是个体发育的哪个时期，都可能发生突变；突变是不定向的，一个位点上的基因可以突变成多个等位基因；生物与环境的适应是长期自然选择的结果，当发生基因突变后，出现新的生物体性状往往与环境是不相适应的， 突变对生物的生存往往是有害的， 但是有的基因突变对生物的生存是有利的。三、活动与探究：非同源染色体四分体交叉互换进化迁移与应用：C解析解析：

16、基因重组发生在减数分裂过程中，非同源染色体之间自由组合，或同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换，都可以引起控制不同性状的基因重组。活动与探究四：新基因新的基因型基因结构交叉互换自由组合减数第一次分裂间期减数第一次分裂后期新基因生物进化低多所有真核可遗传基因型迁移与应用：A解析：解析：粗糙型链孢霉由单倍体菌丝杂交形成二倍体合子，合子进行一次减数分裂后，成为 4 个单倍体的核，再进行一次有丝分裂，变成 8 个核。其中 a、b、c的基因型相同，图中 c 的染色体数目是合子的一半；图示整个过程中 DNA 复制两次，细胞进行一次减数分裂和一次有丝分裂； 过程中可能发生基因突变和基因重组， 过程中可能发

17、生基因突变，但不可能发生基因重组。【课后巩固案】【课后巩固案】1D解析解析：基因中三个相邻的碱基对决定 mRNA 中三个相邻的碱基，mRNA 中三个相邻的碱基决定一个氨基酸。 若基因中碱基对增加了一个， 必然会引起其编码的蛋白质分子中氨基酸序列的改变， 但如果在插入位点的附近再缺失 4 个碱基对， 那么只会影响其编码的蛋白质分子中最初的几个氨基酸， 而不会影响后面的氨基酸序列， 这样可以减小对蛋白质结构的影响。2B解析解析：据题分析，矮生性状若为伴 X 染色体隐性遗传，结果成立，但不是因为携带了 X 染色体就矮生，B 项不正确；若为常染色体隐性遗传，D 结果成立；若是营养不良，A结果成立；若发

18、生了基因突变，C 结果也成立。3C解析解析：题中所给图因无同源染色体，故为减数第二次分裂的后期图，又因为细胞质均等分裂， 故此细胞为次级精母细胞或第一极体。 姐妹染色单体形成的两条染色体上的基因若不相同，只有两条途径，一是基因突变，二是染色体的交叉互换。4B解析解析：基因突变是 DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，而引起基因结构的改变，在 DNA 复制时，双螺旋结构解开，容易发生基因突变。基因突变具有随机性，可以发生在个体发育的任何时期，同一 DNA 分子的不同部位，不同的 DNA 分子上。基因突变能产生新的基因，是生物变异的根本来源，基因重组不能产生新的基因。5C解析解析：过程 a 表示有丝分裂，过程 b 表示减数分裂，过程 c 表示受精作用，过程d 表示个体发育过程（细胞分裂和分化） 。基因突变可发生在个体发育的任何时期，但主要集中在有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。 基因重组发生在减数分裂过程中。 减数分裂和有丝分裂的主要差异在于减数分裂过程中发生同源染色体的联会、 分离及其非姐妹染色单体之间交叉互换。