高中生物第五章基因突變及其他變異第1節(jié)基因突變和基因重組教學案新人教版必修2.doc-匯文網
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1、第1節(jié)基因突變和基因重組學習導航1.結合鐮刀型細胞貧血癥的發(fā)病原因,說出基因突變的概念和方式。2.結合具體實例,簡述基因突變的原因、特點及意義。3.結合減數(shù)分裂的過程,簡述基因重組的概念、方式及意義。重難點擊基因突變和基因重組的比較。圖中的情景用英語表達為:THE CAT SAT ON THE MAT(貓坐在草席上),幾位同學抄寫時出現(xiàn)了不同的錯誤,如下:(1)THE KAT SAT ON THE MAT(2)THE HAT SAT ON THE MAT(3)THE CAT ON THE MAT將其翻譯成中文,和原句相比意思是否改變了?據(jù)此可知,個別字母的替換或者缺少,句子的意思都可能改變。如
2、果是DNA分子中的遺傳信息脫氧核苷酸的排列順序也發(fā)生了類似的變化,生物體的性狀會發(fā)生怎樣的改變呢?這些變化可能對生物體產生什么影響?一、基因突變的實例1鐮刀型細胞貧血癥(1)致病機理直接原因:谷氨酸纈氨酸。根本原因:基因中堿基對 。(2)結論:鐮刀型細胞貧血癥是由于基因的一個堿基對改變而產生的一種遺傳病。2基因突變的概念:DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失,而引起的基因結構的改變。3基因突變對后代的影響(1)若發(fā)生在配子中,一般可以傳遞給后代。(2)若發(fā)生在體細胞中,一般不能遺傳。但有些植物的體細胞發(fā)生基因突變,可通過無性繁殖進行傳遞。1結合下列實例分析生物變異的類型:(1)在北京培育的
3、優(yōu)質北京甘藍品種,葉球最大的有3.5 kg,當引種到拉薩后,由于晝夜溫差大、日照時間長、光照強,葉球可重達7 kg左右。但再引回北京后,葉球又只有3.5 kg。上述甘藍品種的引種過程中,有沒有變異現(xiàn)象的發(fā)生?如果有,這種變異性狀能穩(wěn)定地遺傳給子代嗎?為什么?答案有變異。但是這種變異性狀不能穩(wěn)定地遺傳給子代,因為遺傳物質沒有變化。(2)某種一直開紅花的植物,某代出現(xiàn)了一株開紫花的植株,而且這株紫花植物的后代仍然開紫花,可能的原因是什么?答案遺傳物質改變了。(3)據(jù)此,生物變異的類型有哪些?答案不可遺傳的變異:由外界環(huán)境的影響引起,遺傳物質并沒有發(fā)生變化;可遺傳的變異:由遺傳物質改變引起的變異,包
4、括基因突變、基因重組和染色體變異。2下圖是基因突變的幾種類型,請分析回答下面問題:(1)上述DNA分子的改變在光學顯微鏡下能觀察到嗎?答案脫氧核苷酸(堿基)的種類、數(shù)量、排列順序的改變在光學顯微鏡下不能觀察到。(2)研究表明,上述DNA分子的改變一般發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期,結合DNA分子的結構特點和復制過程, DNA分子復制時容易發(fā)生基因突變的原因是什么?答案DNA分子復制時,DNA雙鏈要解旋,此時結構不穩(wěn)定,易導致堿基對的數(shù)量或排列順序改變,從而導致基因突變。(3)上述三種方式中堿基對分別發(fā)生了怎樣的變化? 哪種變化對生物性狀的影響程度相對要小一些?為什么?答案分別發(fā)生了
5、堿基對的增添、替換和缺失,其中發(fā)生堿基對的替換時,影響范圍較小,一般只改變一個氨基酸或不改變氨基酸;發(fā)生堿基對的增添和缺失時,影響范圍較大,影響插入(或缺失)位置后的序列對應的氨基酸。知識整合生物的變異分為:由外界環(huán)境的影響引起的,遺傳物質并沒有發(fā)生變化的不可遺傳的變異;由遺傳物質改變引起的可遺傳的變異,包括基因突變、基因重組和染色體變異?;蛲蛔冊诠鈱W顯微鏡下不能觀察到,在三種方式中,發(fā)生替換時影響范圍較小。1如圖為人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)生突變,導致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是()A處插入堿基對GCB處堿基對AT
6、替換為GCC處缺失堿基對ATD處堿基對GC替換為AT答案B解析根據(jù)圖中1 168位的甘氨酸的密碼子GGG,可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉錄形成mRNA的。1 169位的賴氨酸的密碼子是AAG,因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG。推知該基因發(fā)生的突變是處堿基對AT被替換為GC。2如果一個基因的中部缺失了1個核苷酸對,不可能的后果是()A沒有蛋白質產物B翻譯為蛋白質時在缺失位置終止C所控制合成的蛋白質減少多個氨基酸D翻譯的蛋白質中,缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化答案A解析基因的中部若編碼區(qū)缺少1個核苷酸對,該基因仍然能表達,但是表達產物(蛋白質)的結構發(fā)
7、生變化,有可能出現(xiàn)下列三種情況:翻譯為蛋白質時在缺失位置終止、所控制合成的蛋白質的氨基酸減少或者增加多個氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。題后歸納基因突變對蛋白質的影響堿基對影響范圍對氨基酸序列的影響替換小一般只改變1個氨基酸增添大不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列二、基因突變的原因、特點1原因2特點3意義基因C可以突變成為c1(或c2或c3)。C、c1、c2、c3之間也可以相互突變(如圖),據(jù)此分析:1C、c1、c2、c3在染色體上的位置是否相同?它們能相互看做等位基因嗎?答案基因突變是基因內部堿基發(fā)生的改變,基因在染色體上
8、的位置并沒有改變,所以它們的位置相同,相互之間互為等位基因。2基因突變會不會改變基因的數(shù)目?答案不會。只是改變了基因的種類,數(shù)目不變。3圖示體現(xiàn)了基因突變的哪些特點?答案體現(xiàn)了基因突變的不定向性和隨機性。4如果基因C突變?yōu)閏1時,性狀并沒有改變,推測可能的原因有哪些?答案(1)一種氨基酸可以由多種密碼子決定(密碼的簡并性),當突變后的DNA轉錄成的密碼子仍然決定同種氨基酸時,這種突變不會引起生物性狀的改變。(2)突變成的隱性基因在雜合子中不會引起性狀的改變。(3)不具有遺傳效應的DNA片段中的“突變”不會引起性狀的改變。知識整合基因突變能改變基因的種類,不改變基因在染色體上的位置和數(shù)目;基因突
9、變不一定會導致生物性狀的改變,原因有:密碼子的簡并性、隱性突變或者突變發(fā)生在非編碼序列。3基因突變一定會導致()A性狀改變 B遺傳信息的改變C遺傳規(guī)律的改變 D堿基互補配對原則的改變答案B解析基因中堿基對的替換、增添和缺失一定會改變基因的堿基排列順序,從而改變遺傳信息。但由于同義密碼子的存在,可能不改變該密碼子決定的氨基酸。同時蛋白質中次要位置的個別氨基酸的改變,對蛋白質的結構和功能并無大的影響,因此性狀不一定發(fā)生改變。4某種群中發(fā)現(xiàn)一突變性狀,連續(xù)培育到第三代才選出能穩(wěn)定遺傳的純合突變類型,該突變?yōu)?)A顯性突變(dD) B隱性突變(Dd)C顯性突變和隱性突變 D人工誘變答案A解析由于突變性
10、狀的個體不是純合子,而且表現(xiàn)突變性狀,說明突變性狀相對于原有性狀為顯性性狀。易混辨析顯性突變和隱性突變(1)顯性突變(aA):一旦發(fā)生即可表現(xiàn),但常不能穩(wěn)定遺傳。(2)隱性突變 (Aa):一旦表現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳。三、基因重組1概念基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中,控制不同性狀的基因的重新組合。2類型類型發(fā)生時期實質圖示自由組合型減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合交叉互換型減數(shù)第一次分裂前期同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換3.意義基因重組能夠產生多樣化的基因組合的子代,是生物變異的來源之一,對生物的進化具有重要意義。下圖是基因型為AaBb的高等動物
11、體內某個初級精母細胞可能發(fā)生的變化,請據(jù)圖分析:1如果沒有發(fā)生交叉互換,該初級精母細胞形成的精細胞有幾種?基因組成分別是怎樣的?答案有2種。AB和ab。2發(fā)生交叉互換后,該初級精母細胞形成的精細胞有幾種?基因組成分別是怎樣的?答案4種。AB、Ab、aB和ab。3該動物的精巢內存在下面的分裂圖:(1)圖1細胞處于什么時期?圖中形成B、b現(xiàn)象的原因是什么?答案有絲分裂后期;基因突變。(2)圖2細胞的名稱是什么?圖中形成B、b現(xiàn)象的原因可能是什么?答案次級精母細胞;基因突變或者基因重組(交叉互換)。知識整合有絲分裂后期,分開的子染色體上基因不同,是基因突變的結果;減數(shù)第二次分裂后期,分開的子染色體上
12、基因不同,可能是基因突變,也可能是交叉互換造成的。5子代不同于親代的性狀,主要來自基因重組,下列圖解中哪些過程可以發(fā)生基因重組()A BC D答案C解析基因重組指在生物體進行有性生殖的過程中,控制不同性狀的基因的重新組合。過程中的A、a和B、b之間發(fā)生基因重組。過程發(fā)生等位基因的分離;過程屬于配子間的隨機組合。6如圖是某二倍體動物細胞分裂示意圖,其中字母表示基因。據(jù)圖判斷()A此細胞含有4個DNA分子B此動物體細胞基因型一定是AaBbCcDdC此細胞發(fā)生的一定是顯性突變D此細胞既發(fā)生了基因突變又發(fā)生了基因重組答案D解析圖示細胞有8個DNA分子;細胞中正在發(fā)生同源染色體的分離,非同源染色體上非等
13、位基因的自由組合,即基因重組;其中一條染色體的姐妹染色單體相同位置的基因為D和d,其對應的同源染色體上含有d、d,但不能確定的是D突變成d,還是d突變成D,故可能發(fā)生的是隱性突變,也可能發(fā)生的是顯性突變。1關于基因突變的敘述正確的是()A物理、化學、生物因素引起基因突變的機制是有區(qū)別的B基因突變不一定會引起遺傳信息的改變C基因堿基對的缺失、增添、替換中對性狀影響最小的一定是替換D基因突變的方向與環(huán)境變化有明確的因果關系,為進化提供最初原始材料答案A解析易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變并提高突變頻率的因素可分為三類:物理因素、化學因素和生物因素。例如,紫外線、X射線及其他輻射能損傷細胞內的DNA;亞硝酸、
14、堿基類似物等能改變核酸的堿基;某些病毒的遺傳物質能影響宿主細胞的DNA等,故三種因素引起基因突變的機制有區(qū)別。2納米技術將激光束的寬度聚焦到納米范圍內,可對 DNA 分子進行超微型基因修復,把至今尚令人類無奈的癌癥、遺傳病徹底根治。對 DNA 的修復屬于()A基因互換 B基因重組C基因突變 D染色體變異答案C解析對DNA分子進行超微型基因修復改變了基因結構,屬于基因突變。3多代均為紅眼的果蠅群體中,出現(xiàn)了一只白眼雄性果蠅。將紅眼雌果蠅與此白眼雄果蠅交配,子二代又出現(xiàn)了白眼果蠅。兩次出現(xiàn)白眼果蠅的原因分別是()A基因突變、基因突變B基因突變、基因重組C基因重組、基因重組D基因重組、基因突變答案B
15、解析“多代均為紅眼的果蠅群體”說明是純合子,后代出現(xiàn)白眼的則為基因突變;紅眼雌果蠅與此白眼雄果蠅交配,子二代又出現(xiàn)了白眼果蠅,是基因重組產生的。4以下幾種生物,其可遺傳的變異既可以來自基因突變,又可以來自基因重組的是()A藍細菌 B噬菌體C煙草花葉病毒 D豌豆答案D解析基因突變可以發(fā)生在所有生物中,而基因重組只發(fā)生在進行有性生殖的生物中。病毒和原核生物都無法進行有性生殖,而豌豆可以進行有性生殖,所以豌豆既可以發(fā)生基因突變,也可以發(fā)生基因重組。5血紅蛋白異常會產生貧血癥狀,結合減數(shù)分裂過程的曲線圖和細胞分裂圖,回答下列問題:(1)血紅蛋白發(fā)生異常變化的根本原因是_,此種變異一般發(fā)生于甲圖中_階段
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