浙江专版高中生物第四章生物的变异第一节第一课时基因重组和基因突变学案浙科版必修2Word格式.docx

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浙江专版高中生物第四章生物的变异第一节第一课时基因重组和基因突变学案浙科版必修2Word格式.docx

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提示：

①为不遗传的变异；

②为可遗传的变异。

2．请判断下列两种现象产生的原因是否属于基因重组并分析原因。

①紫花豌豆自交后代出现紫花和白花豌豆。

②黄色圆形豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆和绿皱豌豆。

①否。

杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果。

②是。

杂合黄色圆形豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。

3．子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，下列图解中哪些过程可以发生基因重组？

④⑤。

4．为什么基因重组导致后代性状的多样性？

基因的自由组合和基因的交叉互换引起的基因重组，导致后代的基因型和表现型的多样性。

5．各种生物都可以发生基因重组吗？

举例说明。

不是。

进行有性生殖的生物可发生基因重组；

病毒、原核生物均不进行有性生殖，故不会发生基因重组。

1．对基因重组的理解

（1）实质：

在生物体有性生殖中，控制不同性状的基因重新组合。

（2）方式：

有性生殖（减数分裂）。

减数分裂过程中的基因重组有两种类型：

减数第一次分裂前期，同源染色体中的非姐妹染色单体交叉互换（如图1）；

减数第一次分裂后期中的非同源染色体上的非等位基因的自由组合（如图2）。

（4）意义：

产生了新的基因型，大大丰富了变异的来源，是形成生物多样性的原因之一，为生物变异提供丰富的来源，对生物的进化具有重要的意义。

[特别提醒]　基因重组产生了新的基因型，但未改变基因的“质”和“量”。

2．基因重组要素整合图解

基因突变

1．基因突变的实例和概念

（1）镰刀型细胞贫血症的病因：

①图解：

②致病原因：

a．直接病因：

血红蛋白多肽链上一个氨基酸被替换。

b．根本原因：

血红蛋白基因（DNA）上一个碱基对发生

改变，由A－T变为T－A。

（2）基因突变概念：

是指由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。

2．基因突变机理

DNA分子（基因）中发生碱基对的替换、增加或缺失

↓

DNA分子（基因）中的核苷酸顺序（碱基对顺序）改变

对应mRNA的碱基顺序改变

由mRNA翻译的蛋白质可能出现异常

遗传性状可能出现改变

3．类型

（1）形态突变：

如果蝇的红眼突变为白眼。

（2）生化突变：

如人类的苯丙酮尿症。

（3）致死突变：

如镰刀型细胞贫血症。

4．特点

（1）普遍性：

在生物界中普遍存在。

（2）稀有性：

在自然状况下，生物的基因一般突变频率很低。

（3）多方向性：

可以产生一个以上的等位基因。

（4）可逆性：

显性基因可以突变为隐性基因，而隐性基因也可以突变为显性基因。

（5）多害性：

多数有害，少数有利，也有中性。

5．诱变因素

（1）物理因素：

如紫外线、X射线及其他辐射，损伤细胞内的DNA。

（2）化学因素：

如亚硝酸、碱基类似物能改变核酸的碱基。

（3）生物因素：

某些病毒毒素或代谢产物对DNA分子有诱变作用。

6．意义

基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。

1．结合DNA分子的结构特点和复制过程，分析DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。

DNA分子复制时，DNA双链要解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序改变，从而使遗传信息改变。

2．基因突变导致基因结构的改变，这种改变具体表现在哪些方面？

这种改变在光镜下能观察到吗？

脱氧核苷酸（碱基）的种类、数量、排列顺序的改变引起遗传信息的改变。

这种改变在光镜下不能观察到。

3．基因突变是否会导致基因数量的改变呢？

基因突变是基因内部发生的碱基对的变化，从而改变了基因中碱基的排列顺序，但没有改变基因在DNA分子和染色体上的位置，也没有改变基因的数量。

4．基因碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质的改变？

为什么？

不一定。

因为第一，有些氨基酸可以对应多种密码子；

第二，基因突变发生在终止密码子对应的基因碱基对中，变成其他的终止密码子；

第三，基因突变发生在基因内部无效片段中。

第四，突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。

5．基因重组和基因突变都能产生新的基因吗？

都能产生新的性状吗？

不能。

基因重组不能产生新的基因，但可产生新的基因型；

基因突变能产生新的基因、新的基因型。

基因重组不能产生新的性状，但能产生新的性状组合；

基因突变能产生新的性状。

1．基因突变的图解概述

2．基因突变对肽链的影响

（1）发生碱基对的替换：

①由于基因中脱氧核苷酸数量没有改变，则控制合成的肽链长度也可能不会改变，但可导致mRNA中密码子发生变化，由于某些氨基酸可以由多种密码子决定，反映到肽链氨基酸种类上，可能发生变化，也可能不发生变化。

②替换时，有可能会使mRNA上的终止密码子提前，从而使肽链变短。

（2）发生碱基对的增加和缺失：

由于密码子的阅读是连续的，除由突变部位开始所控制合成的mRNA发生连锁式的改变外，还会导致肽链中的氨基酸的序列改变。

3．基因突变对子代的影响

（1）基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。

（2）如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。

4．基因突变要素整合图解

5．基因突变和基因重组的比较

项目

基因突变

基因重组

发生时间

有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期

减数第一次分裂

发生原因

在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基对的替换、增加和缺失，引起基因结构的改变

减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，或非同源染色体上非等位基因的自由组合

适用范围

所有生物都可以发生

只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传

种类

①自然突变

②诱发突变

①基因自由组合

②染色体交叉互换

结果

产生新基因，控制新性状

产生新的基因型，不产生新的基因

意义

是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料

生物变异的来源之一，有利于生物进化

联系

通过基因突变产生新基因，为基因重组提供组合的新基因，基因突变是基因重组的基础

[特别提醒]

（1）基因突变是DNA分子水平上某一个基因内部碱基对种类和数目的变化，染色体上基因的数目和位置并未改变。

（2）基因突变可发生在任何生物的细胞中，一般易发生于DNA复制的时候（如有丝分裂的间期、减数第一次分裂前的间期）。

（3）基因突变的多方向性图示分析：

图中基因A可以突变成a1、a2、a3，它们之间也可以相互突变，并互称为等位基因。

基因重组的类型

[例1]　下列关于基因重组的说法不正确的是（　　）

A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合属于基因重组

B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组

C．减数分裂过程中，随着非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组

D．一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能

[思路点拨]

[精讲精析]　基因重组是在有性生殖中，控制不同性状的基因重新组合的过程；

基因重组发生在减数分裂过程中，减Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换和减Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因自由组合都会引起基因重组；

花药内可发生减数分裂形成花粉粒，根尖分生区只进行有丝分裂。

[答案]　B

姐妹染色单体含有等位基因的原因分析

基因突变或交叉互换都会导致姐妹染色单体中含有等位基因（如下图）。

在确定变异类型时，可根据题意来确定，方法如下：

（1）若为体细胞有丝分裂（如根尖分生区细胞、受精卵等），则只能是基因突变造成的。

（2）若为减数分裂，则原因是基因突变（间期）或基因重组（减数第一次分裂）。

（3）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。

（4）若题目中有“×

分裂×

时期”提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。

1．下图中a、b、c、d表示在人的生殖周期中不同的生理过程。