1、名校名 推薦2012 高三生物總復(fù)習(xí)教案第 24 講 基因突變與基因重組教學(xué)案【考綱要求】生物的變異考綱要求(1)基因重組及其意義(2)基因突變的特征和原因(3)染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異1【考點(diǎn)分析】知識(shí)點(diǎn)試卷類型分值題型(1) 基因重組及其意義2007江蘇2選擇題(2) 基因突變的特征和原因2007山東4選擇題2007 上海2選擇題2009廣東2選擇題2009福建2選擇題2009北京2選擇題2009江蘇7非選擇題2009 全國卷10非選擇題【考點(diǎn)預(yù)測】本考點(diǎn)是現(xiàn)實(shí)生活與實(shí)踐生產(chǎn)比較密切的問題，所以也是考察的重點(diǎn)問題，主要考察的是基因突變的類型以及基因重組的時(shí)間關(guān)系，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，

2、另外一個(gè)重要的考點(diǎn)就是育種問題，主要是以大題或者是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的試題出現(xiàn)?！局R(shí)梳理】一、 基因突變1、 概念2、 方式3、 原因（ 1）內(nèi)因（ 2）外因- 1 -名校名 推薦物理因素化學(xué)因素生物因素4、基因突變的特點(diǎn)普遍性隨機(jī)性低頻性不定向性二、 基因重組1、 概念2、 發(fā)生時(shí)期3、 形式【重點(diǎn)解析】可遺傳的變異形式比較1基因突變的類型根據(jù)基因結(jié)構(gòu)的改變方式不同，可將基因突變分為四種類型：(1) 點(diǎn)突變：由某位點(diǎn)一對(duì)堿基改變?cè)斐傻?。其包括兩種形式：轉(zhuǎn)換和顛換。點(diǎn)突變的不同效應(yīng)為：同義突變；錯(cuò)義突變；無義突變；終止密碼突變。(2)移碼突變：某位點(diǎn)增添或減少1 2對(duì)堿基造成的。(3)缺失突變：基因內(nèi)

3、部缺失某個(gè)dna小段造成的。(4)插入突變：基因內(nèi)部增添一小段外源dna造成的。2 突變體的表型特性突變對(duì)表型的最明顯的效應(yīng)，可分為：(1) 形態(tài)突變。(2) 生化突變。(3) 致死突變。(4) 條件致死突變。3 突變發(fā)生的時(shí)期突變可在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期發(fā)生。突變發(fā)生在生殖細(xì)胞中，通過有性生殖必然引起后代遺傳變化；突變發(fā)生在體細(xì)胞中，可引起某些體細(xì)胞遺傳結(jié)構(gòu)上的改變。突變發(fā)生的時(shí)期- 2 -名校名 推薦越遲，則生物表現(xiàn)出突變性狀的部分越少。4 基因突變的原因基因突變是基因在誘變因素作用下，內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果?；蛲蛔兊姆肿訖C(jī)制可以概括如下表所示：5 基因突變的特征(1) 普遍性。(2) 隨

4、機(jī)性。(3) 稀有性。(4)多方向性：一個(gè)基因可突變?yōu)橐幌盗挟愘|(zhì)性的等位基因-復(fù)等位基因。但每一個(gè)基因突變的方向不是漫無限制的，如毛色基因，突變一般在色素的范圍內(nèi)。(5) 可逆性。(6) 多害少利性：但有害的突變?cè)谝欢l件下可能轉(zhuǎn)化6. 基因突變與基因重組的比較基因突變基因重組本質(zhì)基因結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生新的基因，基因重新組合， 產(chǎn)生新的基因型，出現(xiàn)新的性狀使性狀重新組合發(fā)生時(shí)期細(xì)胞分裂間期 dna復(fù)制時(shí)，由于減數(shù)第一次分裂前期，四分體的堿基互補(bǔ)配對(duì)的差錯(cuò)( 堿基對(duì)增非姐妹染色體單體的交叉互換和- 3 -名校名 推薦添、缺失、改變) 而引起減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合引起條件外界條件的劇

5、變和內(nèi)部因素的相通過有性生殖過程以及不同個(gè)體互作用間的雜交變異特征大多數(shù)變異對(duì)生物正常發(fā)育不利遵循三大遺傳規(guī)律后 代 變 異 型 出類型少，出現(xiàn)頻率低，后代只是類型多，且出現(xiàn)頻率高現(xiàn)頻率個(gè)別性狀發(fā)生變異意義生物變異的根本來源，為進(jìn)化提生物變異豐富的來源，生物多樣供最初原材料。通過誘變育種，性的重要原因。通過雜交育種，可培育出新品種可培育新的優(yōu)良品種例 1將同一品種的小麥分別種在水肥條件不同的農(nóng)田，其株高等性狀表現(xiàn)出很大差異，這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)上稱為（）a 遺傳性b遺傳重組引起的變異c基因突變產(chǎn)生的差異d不遺傳的變異解析 ：生物的變異分為不遺傳的變異和遺傳的變異，前者是由于環(huán)境條件的改變引起生物性

6、狀的變異，后者是由于遺傳物質(zhì)改變引起的生物性狀的變異。同一品種的小麥含有相同的遺傳物質(zhì)，若在相同的環(huán)境條件下，其表現(xiàn)出來的性狀是一樣的。同一品種的小麥在水肥不同的農(nóng)田，其性狀差異是由于環(huán)境條件不同引起的，而非遺傳物質(zhì)改變引起的。若由基因突變引起的，則只限于極少數(shù)個(gè)體出現(xiàn)性狀差異。因?yàn)槠贩N是純合子，也不存在由基因重組和染色體變異導(dǎo)致性狀變異的問題。所以是一種不遺傳的變異。答案： d例 2基因突變大多數(shù)都有害的原因是（）a基因突變形成的大多是隱性基因b基因突變破壞了生物與環(huán)境之間形成的均衡體系c基因突變形成的表現(xiàn)效應(yīng)往往比基因重組更為明顯d基因突變對(duì)物種的生存和發(fā)展有顯著的負(fù)作用解析： 如果對(duì)基因

7、突變的有害性理解不深刻，易選c和 d，因基因突變后，性狀改變確定非常顯著，而且往往對(duì)個(gè)體生存確實(shí)不利；但表現(xiàn)效應(yīng)明顯不一定導(dǎo)致有害，雖然基因突變大多有害，可是對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。故c、 d 不合題意。 a 項(xiàng)中的隱性基因不一定- 4 -名校名 推薦就有害，何況基因突變是不定向的。只有b 項(xiàng)敘述才是真正導(dǎo)致有害性的原因。答案： b例 3用一定劑量的秋水仙素處理某種霉菌，誘發(fā)了基因突變，秋水仙素最有可能在下列哪項(xiàng)過程中起作用？（）a有絲分裂間期b 有絲分裂全過程c受精作用過程d 減數(shù)分裂第一次分裂間期解析： 基因突變最易發(fā)生于dna 分子復(fù)制過程中，即細(xì)胞有絲分裂間期（導(dǎo)致體細(xì)胞發(fā)生突變）

8、或減數(shù)分裂第一次分裂間期（導(dǎo)致生殖細(xì)胞發(fā)生突變）。當(dāng)然，對(duì)有性生殖的動(dòng)、植物，只有生殖細(xì)胞中的基因突變才能影響到子代性狀的變化。霉菌的繁殖方式是無性生殖（孢子生殖），它不進(jìn)行減數(shù)分裂。該題是關(guān)于基因突變發(fā)生時(shí)期的應(yīng)用題，屬于化學(xué)誘變的范圍?？疾閷W(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移能力。答案： a例 4根據(jù)圖示分析人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，并回答：（ 1）請(qǐng)給予圖中以特定的含義： _ ； _ ； _。（ 2）患鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因是，控制 _合成的 _ ，從而改變了遺傳信息。（ 3）鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體上隱性遺傳病，該隱性致病基因在圖中對(duì)應(yīng)的堿基組成為 _ ；正?；蛟趫D中對(duì)應(yīng)的組成為 _。- 5 -

9、名校名 推薦（ 4）根據(jù)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病率和表現(xiàn)特征，說明基因突變具有 _ 和 _ 的特點(diǎn)。解析： 鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因是由于病人的血紅蛋白分子的一條多肽鏈上，有一個(gè)氨基酸的種類發(fā)生了改變，即由正常的谷氨酸變成了異常的纈氨酸，根本原因是合成血紅蛋白分子的遺傳物質(zhì)dna的堿基序列發(fā)生了改變，就是發(fā)生了基因突變，由突變成。答案：（ 1）基因突變 cat gua（ 2）血紅蛋白dna 堿基序列發(fā)生了改變（ 3）（ 4）突變率低有害性【實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練】（ 09 廣東卷）（09 上海卷） 1. 右圖中和表示發(fā)生在常染色體上的變異。和所表示的變異類型分別屬于a. 重組和易位b. 易位和易位c. 易位和重

10、組d. 重組和重組答案： a解析： 由染色體圖像可判斷中兩條為同源染色體中兩條為非同源染色體，是同源染色體的非姐妹染色單體間交換部分染色體片段屬于重組，是在非同源染色體之間交換部分染色體屬于易位。（ 09 福建卷） 2. 細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂都可能產(chǎn)生可遺傳的變異，其中僅發(fā)生在減數(shù)分裂過程的變異是a. 染色體不分離或不能移向兩極，導(dǎo)致染色體數(shù)目變異b. 非同源染色體自由組合，導(dǎo)致基因重組c.染色體復(fù)制時(shí)受誘變因素影響，導(dǎo)致基因突變d.非同源染色體某片段移接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異答案： b解析： 有絲分裂和減數(shù)分裂都可以發(fā)生染色體不分離或不能移向兩極，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目變異；非同源染色體自由組

11、合，導(dǎo)致基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過程中；有絲分裂和減數(shù)分裂的間期都發(fā)生染色體復(fù)制，受誘變因素影響，可導(dǎo)致基因突變；非同源染色體某片段移- 6 -名校名 推薦接，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中。因此選b。（ 09 北京卷） 3. 真核生物進(jìn)行有性生殖時(shí)，通過減數(shù)分裂和隨機(jī)受精使后代a. 增加發(fā)生基因突變的概率b. 繼承雙親全部的遺傳性狀c. 從雙親各獲得一半的 dnad. 產(chǎn)生不同于雙親的基因組合答案： d解析： 本題考查了遺傳變異的相關(guān)知識(shí)。進(jìn)行有性生殖的生物，其變異的主要來源是基因重組，即在減數(shù)分裂過程中，由于四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換或減數(shù)第一次分

12、裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合而發(fā)生基因重組，使后代產(chǎn)生不同于雙親的基因組合。（ 09 全國卷） 4.（10 分）利用微生物分解玉米淀粉生產(chǎn)糖漿，具有廣闊的應(yīng)用前景。但現(xiàn)在野生菌株對(duì)淀粉的轉(zhuǎn)化效率低，某同學(xué)嘗試對(duì)其進(jìn)行改造，以活得高效菌株。（ 1）實(shí)驗(yàn)步驟：配置（固體、半固體、液體）培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的碳源應(yīng)為。將接入已滅菌的培養(yǎng)基平板上。立即用適當(dāng)劑量的紫外線照射，其目的是 。菌落形成后，加入碘液，觀察菌落周圍培養(yǎng)基的顏色變化和變化范圍的大小。周圍出現(xiàn)現(xiàn)象的菌落即為初選菌落。經(jīng)分離、純化后即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?2）若已得到二株變異菌株和， 其淀粉轉(zhuǎn)化率較高。 經(jīng)測定菌株淀粉酶人催化活

13、性高，菌體的淀粉酶蛋白含量高。經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，突變發(fā)生在淀粉酶基因的編碼區(qū)或非編碼區(qū)，可推測出菌株的突變發(fā)生在區(qū)，菌株的突變發(fā)生在區(qū)。答案：（ 1）固體玉米淀粉野生菌株對(duì)野生菌株進(jìn)行誘變淺色范圍大（ 2）編碼非編碼- 7 -名校名 推薦解析 ：（ 1）利用微生物分解玉米淀粉生產(chǎn)糖漿， 首先一步應(yīng)是配制固體培養(yǎng)基， 其碳源是玉米淀粉；其次要將野生菌株接種到培養(yǎng)基上；用紫外線照射的目的是對(duì)野生菌株進(jìn)行誘變處理；加碘液是為了檢驗(yàn)淀粉有沒有被分解，如果顏色變淺，說明淀粉被分解了，這種菌落即為初選菌落。（ 2）依題意，菌株淀粉酶的催化活性高，說明該突變發(fā)生在編碼區(qū)，菌株淀粉酶的蛋白含量高，說明該突變發(fā)

14、生在非編碼區(qū)。（ 09 江蘇卷） 5（7 分）甲磺酸乙酯（ems）能使鳥嘌呤（g）的 n 位置上帶有乙基而成為7-乙基鳥嘌呤， 這種鳥嘌呤不與胞嘧啶（ c）配對(duì)而與胸腺嘧啶 （ t）配對(duì)，從而使 dna序列中 gc對(duì)轉(zhuǎn)換成a t 對(duì)。育種專家為獲得更多的變異水稻親本類型，常先將水稻種子用ems溶液浸泡，再在大田種植，通?？色@得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株。請(qǐng)回答下列問題。（ 1）經(jīng)過處理后發(fā)現(xiàn)一株某種性狀變異的水稻，其自交后代中出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型，說明這種變異為突變。（ 2）用 ems 浸泡種子是為了提高，某一性狀出現(xiàn)多種變異類型，說明變異具有。（ 3） ems誘導(dǎo)水稻細(xì)胞的 dna發(fā)生變

15、化，而染色體的不變。（ 4）經(jīng) ems誘變處理后表現(xiàn)型優(yōu)良的水稻植株也可能攜帶有害基因，為了確定是否攜帶有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有、。（ 5）誘變選育出的變異水稻植株還可通過pcr方法進(jìn)行檢測，通常該植株根、莖和葉都可作為檢測材料，這是因?yàn)?。答案：?1）顯性（ 2）基因突變頻率 不定向性（ 3）結(jié)構(gòu)和數(shù)目（ 4）自交花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導(dǎo)加倍形成二倍體（ 5）該水稻植株體細(xì)胞基因型相同解析： 本題考查基因突變相關(guān)知識(shí)。 （ 1）自交后代出現(xiàn)性狀分離的親本性狀為顯性；（ 2）水稻種子用ems溶液浸泡后，再在大田種植，通?？色@得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株，

16、所以 ems浸泡種子的作用是提高基因突變頻率，變異類型多種說明變異具有不定向性；（ 3） ems誘導(dǎo)水稻細(xì)胞的 dna發(fā)生變化，但是不影響而染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目。（ 4）表現(xiàn)優(yōu)良- 8 -名校名 推薦的植株可能含有隱性突變基因，為確定該基因是否有害要先讓其表達(dá)出來，所以可用自交的方法，也可以用單倍體育種的方法來讓隱性基因表達(dá)出來。即花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導(dǎo)加倍形成二倍體；（ 5）用ems溶液浸泡水稻種子所以長成的突變植株的所有體細(xì)胞中都含相同的基因?！久麕燑c(diǎn)撥】1基因突變與蛋白質(zhì)基因突變一定會(huì)引起 mrna的變化，但是不同類型的基因突變對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響不同，對(duì)性狀的影響也就不同。基因中堿基對(duì)的改變會(huì)引起蛋白質(zhì)如下變化：如果堿基對(duì)的改變引起 mrna的改變是使正常的密碼子變?yōu)榻K止密碼，那么就會(huì)使蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目變少，相反可能變多；如果堿基對(duì)的改變引起mrna的改變是使正常的密碼子變?yōu)槠渌艽a子，那么蛋白質(zhì)中可能改變一個(gè)氨基酸或沒有氨基酸改變?；蛑袎A基對(duì)的增添或缺失引起的mrna的改變，會(huì)從增添或缺失的部位開始使密碼子改變，翻譯而成的蛋白質(zhì)的氨基酸順序也有較大變化。2 基因重組與減數(shù)分裂、基因傳遞的關(guān)系(1) 基因重組是發(fā)生在生物體有性生殖過程中，實(shí)質(zhì)上就是發(fā)生在生物體形成有性生