必修部分第六章第四節(jié)生物的變異一基因突變和基因重組第一頁，共66頁。第二頁，共66頁。一、不同生物變異類型的比較比較項目可遺傳變異不遺傳變異產(chǎn)生原因

遺傳物質

環(huán)境因素的影響，遺傳物質不發(fā)生改變遺傳情況變異能在后代中重新出現(xiàn)變異性狀僅在當代表現(xiàn)發(fā)生改變第三頁，共66頁。比較項目可遺傳變異不遺傳變異應用價值是育種的

，能從中選育出符合人類需要的新類型或新品種無育種價值，但在生產(chǎn)上可應用優(yōu)良環(huán)境條件以影響性狀的表現(xiàn)，獲取高產(chǎn)優(yōu)質產(chǎn)品原始材料第四頁，共66頁。比較項目可遺傳變異不遺傳變異聯(lián)系第五頁，共66頁。二、基因突變的原因、特點、時間和意義原因內因DNA分子中發(fā)生堿基對的

、增添和

，而引起基因結構的改變

外因

某些誘變因素：

、

和生物因素特點①

：在生物界中普遍存在②

：生物個體發(fā)育的任何時期和部位③

：突變頻率很低④

：可以產(chǎn)生一個以上的等位基因⑤

：一般是有害的，少數(shù)有利缺失改變物理因素化學因素普遍性隨機性低頻性不定向性多害少利性第六頁，共66頁。發(fā)生時間DNA

時，如有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期意義①

產(chǎn)生的途徑；②生物變異的

；③生物進化的

復制新基因根本來源原始材料第七頁，共66頁。三、三種基因重組類型比較重組類型

染色體上非等位基因間的重組同源染色體

上的基因重組轉基因技術實現(xiàn)的基因重組發(fā)生時間減數(shù)第一次分裂

減數(shù)第一次分裂前期

時期體外與運載體結合時和導入細胞內與細胞內基因結合時非同源非姐妹染色單體后期四分體第八頁，共66頁。發(fā)生機制同源染色體分開，等位基因分離，

體自由組合，導致

體上的非等位基因間的重組同源染色體非姐妹染色單體之間

導致

上的基因重新組合

基因經(jīng)運載體導入受體細胞，導致受體細胞中基因重組目的非同源染色交叉互換非同源染色染色單體第九頁，共66頁。圖像示意類性均實現(xiàn)了基因間的

，改變了生物的

，進而出現(xiàn)重組性狀，而且均未產(chǎn)生

，也不產(chǎn)生新的

重新組合基因型新基因蛋白質第十頁，共66頁。1．以下關于生物變異的敘述，正確的是 (

)A．基因突變都會遺傳給后代B．基因堿基序列發(fā)生改變，一定導致性狀改變C．基因突變不會改變DNA上基因的數(shù)目和種類D．生殖細胞形成過程中能夠發(fā)生基因重組第十一頁，共66頁。解析：如果基因突變發(fā)生在體細胞有絲分裂過程中，一般不會遺傳給后代，如果發(fā)生在生殖細胞的形成過程中，則容易通過配子遺傳給后代。基因突變產(chǎn)生了等位基因，基因在DNA上的位置沒有改變，DNA上基因的數(shù)目沒有改變，但種類可能改變。基因重組發(fā)生在有性生殖的減數(shù)分裂過程中，即發(fā)生在生殖細胞的形成過程中。答案：D第十二頁，共66頁。2．下列生命活動可能會使DNA分子結構發(fā)生改變的是(

)①同源染色體分離②非同源染色體自由組合③基因突

變④同源染色體上等位基因互換⑤染色體結構變異

⑥染色體數(shù)目變異⑦著絲點的分裂，姐妹染色單體分離A．①②③ B．③⑤⑦C．③④⑤ D．③⑥⑦第十三頁，共66頁。解析：

DNA結構發(fā)生變化的原因有基因突變、非姐妹染色單體的交叉互換即同源染色體等位基因的互換和染色體結構的變異。答案：C第十四頁，共66頁。3．下列關于基因突變的描述，不正確的是 (

)A．表現(xiàn)出親代所沒有的表現(xiàn)型叫基因突變

B．基因突變有顯性突變和隱性突變之分

C．基因突變能人為地誘發(fā)產(chǎn)生

D．在光鏡下看不到基因突變.第十五頁，共66頁。解析：基因突變分為顯性突變和隱性突變，從另外一個角度分為自然突變與人工誘變，能人為地誘發(fā)產(chǎn)生；基因突變與基因重組是發(fā)生在分子水平的變異，用光鏡不能看到；根據(jù)基因突變的概念判斷，表現(xiàn)出親代所沒有的表現(xiàn)型叫基因突變明顯不正確。答案：A第十六頁，共66頁。4．(2011·正定質檢)下列有關基因突變和基因重組的敘述，

正確的是 (

)A．基因突變對于生物個體是利多于弊B．基因突變屬于可遺傳的變異C．基因重組能產(chǎn)生新的基因D．基因重組普遍發(fā)生在體細胞增殖過程中第十七頁，共66頁。解析：基因突變對生物個體來說是弊多于利，但對于物種來說是有積極意義的。能產(chǎn)生新的基因的只有基因突變，體細胞增殖進行的是有絲分裂，而基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中?？蛇z傳的變異有基因突變、基因重組和染色體變異。答案：B第十八頁，共66頁。5．由于基因突變，導致蛋白質中的一個賴氨酸發(fā)生了改變。

根據(jù)下圖和下表回答問題。第一個字母第二個字母字母第三個字母UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAG第十九頁，共66頁。第二十頁，共66頁。(1)圖中Ⅰ過程發(fā)生的場所是________，Ⅱ過程叫________。(2)除賴氨酸以外，圖解中X是密碼子表中哪一種氨基酸的可能性最小？________。原因是______________________。(3)若圖中X是甲硫氨酸，且②鏈與⑤鏈只有一個堿基不同，那么⑤鏈不同于②鏈上的那個堿基是________。(4)從表中可看出密碼子具有的________特點，它對生物體生存和發(fā)展的意義是：_______________________________。第二十一頁，共66頁。解析：(1)Ⅰ過程為翻譯，在細胞質的核糖體上進行。Ⅱ過程是轉錄，在細胞核中進行。(2)由賴氨酸與表格中其他氨基酸的密碼子的對比可知：賴氨酸與異亮氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、精氨酸的密碼子相比，只有一個堿基的差別，而賴氨酸與絲氨酸密碼子有兩個堿基的差別，故圖解中X是絲氨酸的可能性最小。(3)由表格中甲硫氨酸與賴氨酸的密碼子知：②鏈與⑤鏈的堿基序列分別為：TAC與TTC，差別的堿基是A。(4)從增強密碼容錯性的角度來解釋，當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸；從密碼子使用頻率來考慮，當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。第二十二頁，共66頁。答案：(1)核糖體轉錄(2)絲氨酸要同時突變兩個堿基(3)A

(4)簡并性增強了密碼容錯性；保證了翻譯的速度第二十三頁，共66頁。第二十四頁，共66頁?？键c一基因突變及其特點命題解讀高考對本考點的考查常從如下角度展開：基因突變的實質，突變的特點及突變發(fā)生機制，人工誘變的原理、方法及應用，基因突變與其他變異的比較等。題目多以選擇題形式呈現(xiàn)，也可與伴性遺傳，變異類型實驗確認或誘變育種相結合命制非選擇題與遺傳實驗探究題。第二十五頁，共66頁。[示例1]

(2010·福建高考)下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是 (

)第二十六頁，共66頁。A．①處插入堿基對G—CB．②處堿基對A—T替換為G—CC．③處缺失堿基對A—TD．④處堿基對G—C替換為A—T第二十七頁，共66頁。[解析]首先由賴氨酸的密碼子分析轉錄模板基因堿基為TTC，確定賴氨酸的密碼子為AAG，①③處插入、缺失堿基對會使其后編碼的氨基酸序列發(fā)生改變，④處堿基對替換后密碼子為AAA還是賴氨酸，②處堿基對替換后密碼子為GAG，對應谷氨酸。[答案]

B第二十八頁，共66頁。1．基因突變結果辨析(1)基因突變不引起性狀改變的原因分析①突變發(fā)生于真核細胞基因結構的內含子中。②基因突變后轉錄產(chǎn)生的新密碼子與原密碼子對應同

一種氨基酸(密碼子具簡并性)。③基因突變?yōu)殡[性突變，在存在顯性等位基因的情況

下，隱性基因所控制的性狀不能表現(xiàn)出來。第二十九頁，共66頁。(2)基因突變引起生物性狀或蛋白質結構改變的原因分析①基因突變可能會導致肽鏈無法合成(如突變發(fā)生于編

碼區(qū)上游可能導致無法轉錄)。②基因突變可導致肽鏈合成提前終止(突變可轉錄產(chǎn)生

終止密碼)。③基因突變可導致肽鏈延長(突變使終止密碼推后出現(xiàn))。④基因突變可導致肽鏈中某一位置氨基酸改變。⑤基因突變可導致肽鏈中突變位置之后的系列氨基酸發(fā)

生改變。第三十頁，共66頁。2.基因突變對蛋白質中氨基酸序列的影響堿基對影響范圍對氨基酸的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變增添大插入位置前不影響，影響插入位置后的序列缺失大缺失位置前不影響，影響缺失位置后的序列第三十一頁，共66頁。1．下列是大腸桿菌某基因的堿基序列的變化，對其所控

制合成的多肽的氨基酸序列影響最大的是(不考慮終止

密碼子) (

)

A．第6位的C被替換為TB．第9位與第10位之間插入1個TC．第100、101、102位被替換為TTTD．第103至105位被替換為1個T第三十二頁，共66頁。解析：基因突變指基因中堿基的增添、缺失、替換。其中增添和缺失均導致突變點之后的堿基序列發(fā)生改變。答案：

B第三十三頁，共66頁。2．下列關于基因突變的敘述，正確的是(

)A．個別堿基對的替換可能不影響蛋白質的結構和功能B．染色體上部分基因缺失，引起性狀的改變，屬于基因

突變C．有性生殖產(chǎn)生的后代出現(xiàn)或多或少的差異主要是由基

因突變引起的D．DNA復制和轉錄時出現(xiàn)差錯都可能發(fā)生基因突變第三十四頁，共66頁。解析：由于一種氨基酸可能對應多種密碼子，所以個別堿基對的替換，并不一定會導致相應的氨基酸的變化，也就不一定會引起蛋白質結構和功能的變化；染色體上部分基因的缺失屬于染色體變異，不屬于基因突變；有性生殖產(chǎn)生的后代出現(xiàn)的差異主要來自于基因重組；DNA復制出現(xiàn)差錯會引起基因突變，如果轉錄出現(xiàn)差錯，會引起RNA發(fā)生變化，不屬于基因突變。答案：

A第三十五頁，共66頁。考點二基因重組命題解讀高考對本知識點的考查常從以下角度展開：基因重組發(fā)生范圍及發(fā)生時間，基因重組的類型及細胞學原理，基因重組與其他變異的本質區(qū)別及實踐意義等，題目多以選擇題(特別是圖表信息題)形式呈現(xiàn)。第三十六頁，共66頁。[示例2]

(2008·寧夏高考)以下有關基因重組的敘述，錯誤的是 (

)A．非同源染色體的自由組合能導致基因重組B．非姐妹染色單體的交換可引起基因重組C．純合子自交因基因重組導致子代性狀分離D．同胞兄妹間的遺傳差異與父母基因重組有關第三十七頁，共66頁。[解析]基因重組是指生物在有性生殖過程中，非等位基因的重新組合，主要指減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合和四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換。有性生殖過程中的可遺傳變異主要是基因重組。純合子自交后代不會發(fā)生性狀分離。[答案]

C第三十八頁，共66頁。1．比較基因突變和基因重組變異類型比較項目基因突變基因重組變異實質基因結構發(fā)生改變，產(chǎn)生新的基因控制不同性狀的基因重新組合時間主要在細胞分裂間期減數(shù)第一次分裂四分體時期和后期可能性可能性小，突變頻率低普遍發(fā)生在有性生殖過程中，產(chǎn)生變異多第三十九頁，共66頁。

變異類型比較項目基因突變基因重組適用范圍所有生物都可發(fā)生，包括病毒，具有普遍性只適用于真核生物有性生殖結果產(chǎn)生新的基因產(chǎn)生新基因型意義是變異的根本來源，為生物進化提供最初的原始材料是形成生物多樣性的重要原因之一，加快了進化的速度舉例鐮刀型細胞貧血癥一母生九子，連母十個樣第四十頁，共66頁。2．導致姐妹染色單體同一位置存在等位基因的原因辨析導致姐妹染色單體上D、d不同的原因有基因突變(間期)或交叉互換(前期)現(xiàn)分析如下：(1)只來自基因突變①若為體細胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細胞、受精卵等)則只能是基因突變造成的。②若出現(xiàn)圖甲所示狀況也只能答基因突變。③若題目中問造成D、d不同的根本原因，應考慮可遺傳變異中的最根本來源——基因突變；④若題目信息顯示發(fā)生于“分裂間期”也只能答基因突變。第四十一頁，共66頁。(2)只來自交叉互換①題目信息顯示發(fā)生于“四分體

時期”②題圖顯示已發(fā)生過交叉互換如

右圖乙即白色染色體上已帶有一

黑色片段意味著互換而來。第四十二頁，共66頁。(3)

若無上述特定信息，只顯示兩

染色單體上基因不同則其來源

為“基因突變或交叉互換”，

如右圖丙。第四十三頁，共66頁。3．(2011·石家莊質檢)子代不同于親代的性狀，主要來

自基因重組，下列圖解中的哪些過程可以發(fā)生基因重組(

)A．①②④⑤ B．①②③④⑤⑥C．③⑥ D．④⑤第四十四頁，共66頁。解析：基因重組發(fā)生于減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程中，應為兩對或兩對以上非等位基因間的重新組合。答案：D第四十五頁，共66頁。4．下圖是某二倍體動物的幾個細胞分裂示意圖(數(shù)字代表染

色體，字母代表染色體上的基因)，據(jù)圖判斷不正確的是

(

).第四十六頁，共66頁。A．該動物的性別為雄性B．乙圖表明該動物發(fā)生了基因突變C．1與2或1與4的片段交換，前者是基因重組，后者是

染色體結構變異D．丙中5與6兩條單體之間的交叉互換導致非等位基因

之間的互換第四十七頁，共66頁。解析：雄性動物減數(shù)分裂均等分開。乙圖出現(xiàn)A與a是發(fā)生了基因突變。5與6兩條非姐妹染色單體之間的交叉互換造成等位基因的互換。非同源染色體之間的互換是染色體結構變異。答案：D第四十八頁，共66頁。第四十九頁，共66頁。[示例]玉米子粒種皮有黃色和白色之分，植株有高莖和矮莖之分。據(jù)此完成下列題目：(1)種皮的顏色是由細胞中的色素決定的，已知該色素不是

蛋白質，那么基因控制種皮的顏色是通過控制__________________________________________來實現(xiàn)的。(2)矮莖玉米幼苗經(jīng)適宜濃度的生長素類似物引起的物處理，

可以長成高莖植株。為了探究該變異性狀是否能穩(wěn)定遺

傳，生物科技小組設計實驗方案如下。請你寫出實驗預

期及相關結論，并回答問題。第五十頁，共66頁。①實驗步驟：a．在一株(經(jīng)生長素類似物處理)變異的高莖玉米雌花、雄花成熟之前，分別用紙袋將雌穗、雄穗套住，防止異株之間傳粉。b．雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交并套袋。c．雌穗上種子成熟后，收藏保管，第二年播種觀察。②實驗預期及相關結論：a．______________________________________________。b．______________________________________________。第五十一頁，共66頁。③問題：a．預期最可能的結果：____________________________。b．對上述預期結果的解釋：_________________________。④性狀表現(xiàn)是遺傳基因和環(huán)境因素共同作用的結果，在某些環(huán)境條件下，改變了的基因可能并不會在性狀上表現(xiàn)出來等。第五十二頁，共66頁。[解析]基因對性狀的控制有兩條途徑，一個是通過控制蛋白質的合成來直接控制生物性狀；另外一條途徑是通過控制酶的合成，來控制代謝從而間接控制生物性狀。因為色素不是蛋白質，顯然基因不能直接控制，只能通過酶間接控制。如果高莖變異是環(huán)境引起的變異，遺傳物質沒有改變則自交后代的植株都是矮莖。如果遺傳物質發(fā)生了改變，則自交后代仍然會有高莖存在。第五十三頁，共66頁。[答案]

(1)有關酶的合成來控制代謝，進而控制性狀(2)②a.子代玉米苗有高莖植株，說明生長素類似物引起的變異能夠遺傳b．子代玉米苗全部是矮莖植株，說明生長素類似變異不能遺傳③a.子代玉米植株全是矮莖b．適宜濃度的生長素類似物能促進細胞的伸長、生長，但不能改變細胞的遺傳物質(其他正確答案也可)第五十四頁，共66頁。探究某一變異性狀是否是可遺傳變異的方法思路(1)若染色體變異，可直接借助顯微鏡觀察染色體形態(tài)、數(shù)

目、結構是否改變。(2)與原來類型在相同環(huán)境下培養(yǎng)，觀察變異性狀是否消失，

若不消失則為可遺傳變異，反之則為不可遺傳變異。(3)設計雜交實驗，根據(jù)實驗結果確定變異性狀的基因型是

否改變。第五十五頁，共66頁。第五十六頁，共66頁。1．(2010·新課標全國卷)在白花豌豆品種栽培園中，偶

然發(fā)現(xiàn)了一株開紅花的豌豆植株，推測該紅花表現(xiàn)型

的出現(xiàn)是花色基因突變的結果。為了確定該推測是否

正確，應檢測和比較紅花植株與白花植株中(

)A．花色基因的堿基組成B．花色基因的DNA序列C．細胞的DNA含量 D．細胞的RNA含量第五十七頁，共66頁。解析：基因突變產(chǎn)生新的基因，不同的基因其堿基(或脫氧核苷酸)的排列順序不同，故通過比較花色基因的DNA序列能確定是否通過基因突變產(chǎn)生了等位基因。答案：B第五十八頁，共66頁。2.(2010·江蘇高考)育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見

的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變

引起的。下列敘述正確的是(

)A．這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的

B．該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個體

C．觀察細胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)

生的位置

D．將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高

產(chǎn)品系第五十九頁，共66頁。解析：據(jù)題意可知，該植株發(fā)生基因突變之后當代性狀就改變了，由此推出該基因突變屬于顯性突變，該植株為雜合子，該植株為雜合子，自交后可產(chǎn)生這種變異性狀的純合子，基因突變與染色體變異是兩種不同的變異，不可以通過觀察染色體的形態(tài)來判斷基因突