江蘇省灌南高級(jí)中學(xué)高三生物基因突變和基因重組導(dǎo)學(xué)案

1、江蘇省灌南高級(jí)中學(xué)高三生物 基因突變和基因重組導(dǎo)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 基因突變的特征和原因(B)；2. 基因重組及其意義(B)。二、學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：1.基因突變的原因、特點(diǎn)、意義；2.基因重組在雜交育種上的應(yīng)用。三、學(xué)習(xí)過(guò)程閱讀教材 P 77 P 79嘗試完成 “梳理提升”部分【梳理提升】一）、基因突變1實(shí)例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥【判一判】能否用顯微鏡檢測(cè)出21三體綜合征和鐮刀型細(xì)胞貧血癥？請(qǐng)說(shuō)明原因。2概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的_、增添或_，而引起的_的改變。3原因 4發(fā)生時(shí)間：_時(shí)。5特點(diǎn)：(1)普遍性：在生物界中普遍存在。(2)隨機(jī)性和_：發(fā)生于個(gè)體發(fā)育的_，且可能產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。(

2、3)_：自然狀態(tài)下，突變頻率很低。(4)_：一般是有害的，少數(shù)有利。6意義：基因突變是_產(chǎn)生的途徑，是_的根本來(lái)源，是_的原始材料。例1、下面關(guān)于基因突變的敘述中，正確的是()A親代的突變基因一定能傳遞給子代B子代獲得突變基因一定能改變性狀C突變基因一定由物理、化學(xué)或生物因素誘發(fā)D突變基因一定有基因結(jié)構(gòu)上的改變【想一想】 生物發(fā)生了基因突變，不一定能導(dǎo)致生物性狀的改變。請(qǐng)說(shuō)明原因。二、基因重組1概念：在生物體進(jìn)行_過(guò)程中，控制不同性狀的基因_。2類型：(1)自由組合型：減數(shù)第一次分裂后期，隨著非同源染色體自由組合，非同源染色體上的_也自由組合。(2)交叉互換型：減數(shù)分裂四分體時(shí)期，基因隨著_的

3、交叉互換而發(fā)生重組。3意義：(1)形成_的重要原因之一。(2)是_的來(lái)源之一，對(duì)_也具有重要意義。例2、以下有關(guān)基因重組的敘述，錯(cuò)誤的是()A非同源染色體的自由組合能導(dǎo)致基因重組B非姐妹染色單體的交換可引起基因重組C純合體自交因基因重組導(dǎo)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(guān)【想一想】“一母生九子，九子各不同”，兄弟姐妹間變異的主要原因是什么？三、基因突變和基因重組的區(qū)別和了解項(xiàng) 目基因突變基因重組區(qū)別本 質(zhì) 原 因 時(shí) 期 條 件  意 義   應(yīng) 用通過(guò)誘變育種培養(yǎng)新品種通過(guò)雜交育種，使性狀重組，可培育優(yōu)良品種發(fā)生的可能性可能性很小，突變頻率低非常普遍，

4、產(chǎn)生的變異類型多適用范圍 聯(lián) 系 四、課堂檢測(cè)1如果細(xì)菌控制產(chǎn)生某種“毒蛋白”的基因發(fā)生了突變，突變?cè)斐傻慕Y(jié)果使其決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸變化如下：基因突變前：甘氨酸 谷氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸基因突變后：甘氨酸 谷氨酸 天冬氨酸 亮氨酸 賴氨酸根據(jù)上述氨基酸序列確定突變基因DNA分子的改變是()A突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基腺嘌呤替換為鳥(niǎo)嘌呤B突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基胞嘧啶替換為胸腺嘧啶C突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基鳥(niǎo)嘌呤替換為腺嘌呤D突變基因?yàn)橐粋€(gè)堿基的增減2某嬰兒不能消化乳類，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)他的乳糖酶分子中有一個(gè)氨基酸發(fā)生了改變，導(dǎo)致乳糖酶失活，其根本原因是()A缺乏吸收某種氨基酸的能力B不能攝取足夠的乳糖酶C

5、乳糖酶基因至少有一個(gè)堿基對(duì)改變了D乳糖酶基因有一個(gè)堿基對(duì)缺失了3如圖為高等動(dòng)物的細(xì)胞分裂示意圖。圖中可能反映的是(多選)()A可能發(fā)生了基因突變B發(fā)生了非姐妹染色單體間的片段互換C該細(xì)胞為次級(jí)卵母細(xì)胞D該細(xì)胞可能為次級(jí)精母細(xì)胞4(原創(chuàng)題)如圖為某種遺傳病調(diào)查的一個(gè)家庭成員的情況，為了進(jìn)一步確認(rèn)5號(hào)個(gè)體致病基因的來(lái)源，對(duì)其父母進(jìn)行了DNA分子檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)1、2號(hào)個(gè)體都不攜帶此致病基因。那么，5號(hào)致病基因的來(lái)源及其基因型(用B、b表示)最可能是()A基因突變，BbB基因重組，BBC染色體變異，bbD基因突變或基因重組，Bb或bb5下圖表示人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，已知谷氨酸的密碼子是GAA、GAG

6、。據(jù)圖分析正確的是() A轉(zhuǎn)運(yùn)纈氨酸的tRNA一端裸露的三個(gè)堿基是CAUB過(guò)程以鏈作模板，以脫氧核苷酸為原料，由ATP供能，在有關(guān)酶的催化下完成的C控制血紅蛋白的基因中任意一個(gè)堿基發(fā)生替換都會(huì)引起鐮刀型細(xì)胞貧血癥D人發(fā)生此貧血癥的根本原因在于血紅蛋白中的谷氨酸被纈氨酸取代6下列變異的原理一般認(rèn)為屬于基因重組的是()A將轉(zhuǎn)基因的四倍體與正常的二倍體雜交，生產(chǎn)出不育的轉(zhuǎn)基因三倍體魚(yú)苗B血紅蛋白氨基酸排列順序發(fā)生改變，導(dǎo)致某些血紅蛋白病C一對(duì)表現(xiàn)型正常的夫婦，生下了一個(gè)既白化又色盲的兒子D高產(chǎn)青霉素的菌株、太空椒等的培育學(xué)案27基因突變和基因重組課前準(zhǔn)備區(qū)一、1.GAAGUA判一判能。染色體數(shù)目或結(jié)

7、構(gòu)的變化在顯微鏡下是可以觀察到的，而基因突變無(wú)法在顯微鏡下觀察，但是由于基因突變導(dǎo)致紅細(xì)胞形態(tài)改變，因而可以通過(guò)觀察紅細(xì)胞形態(tài)是否發(fā)生變化，進(jìn)而判斷是否發(fā)生了鐮刀型細(xì)胞貧血癥。2替換缺失基因結(jié)構(gòu)3.物理生物DNA分子復(fù)制4DNA復(fù)制5.(2)不定向性各個(gè)時(shí)期(3)低頻性(4)多害少利性6.新基因生物變異生物進(jìn)化二、1.有性生殖重新組合2.(1)非等位基因(2)非姐妹染色單體3.(1)生物多樣性(2)生物變異生物的進(jìn)化想一想兄弟姐妹間變異的主要原因是基因重組。課堂活動(dòng)區(qū)探究點(diǎn)一1增添替換缺失基因結(jié)構(gòu)2.物理化學(xué)生物遺傳信息等位探究示例1B基因突變未導(dǎo)致氨基酸數(shù)目發(fā)生變化，說(shuō)明發(fā)生的是堿基對(duì)替換。

8、賴氨酸變?yōu)楣劝彼?，賴氨酸的密碼子為AAA、AAG，谷氨酸的密碼子為GAA、GAG，可見(jiàn)是密碼子第一個(gè)堿基A變?yōu)镚，基因中是處的AT變?yōu)镚C。變式訓(xùn)練1D基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞中則一般不傳遞給子代。由于不同密碼子可能決定相同氨基酸，所以子代獲得突變基因不一定能改變性狀?；蛲蛔兛梢宰园l(fā)產(chǎn)生，也可以誘發(fā)產(chǎn)生?；蛲蛔兪怯捎贒NA分子中堿基對(duì)發(fā)生替換、增添或缺失，所以一定有基因結(jié)構(gòu)上的改變。探究點(diǎn)二1密碼子相同隱性遺傳效應(yīng)有絲無(wú)性嫁接減數(shù)有性2.協(xié)調(diào)少數(shù)探究示例2A基因突變可發(fā)生于所有生物、個(gè)體發(fā)育的所有時(shí)期、所有細(xì)胞，并且突變具有不定向性，大多是有害變異。變式訓(xùn)練2B這種變異既可能是顯性突變，也可

9、能是隱性突變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；若是顯性突變，則該個(gè)體是雜合子；若是隱性突變，則該個(gè)體是隱性純合子，這兩種情況下自交后代中均會(huì)產(chǎn)生這種變異性狀的純合個(gè)體，B項(xiàng)正確；觀察細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中染色體形態(tài)是用光學(xué)顯微鏡，在光學(xué)顯微鏡下不可能觀察到基因突變發(fā)生的位置，C項(xiàng)錯(cuò)誤；假設(shè)突變是顯性突變，則該雜合子的花粉離體培養(yǎng)后將形成顯性單倍體和隱性單倍體兩種單倍體，需經(jīng)加倍和篩選后才能得到穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系，D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)三非等位基因非等位基因四分體后期交叉互換非同源染色體自由組合非等位基因運(yùn)載體重組S型R型探究示例3B真核生物的基因重組有兩種類型，一種是位于非同源染色體上的非等位基因隨著非同源染色體的自由組合而

10、自由組合，另一種是發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換，這兩種基因重組都發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中。同源染色體的姐妹單體上的基因相同，局部交換不屬于基因重組。變式訓(xùn)練3C基因重組是指非等位基因間的重新組合，能產(chǎn)生大量的變異類型，但只產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生新的基因?；蛑亟M的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是性原細(xì)胞的減數(shù)第一次分裂，同源染色體彼此分離時(shí)，非同源染色體之間的自由組合和四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換。構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)交叉互換前基因結(jié)構(gòu)普遍性隨機(jī)性不定向性課后練習(xí)區(qū)1D基因突變前與基因突變后的氨基酸序列從第三個(gè)開(kāi)始，其后的氨基酸序列都發(fā)生變化。若發(fā)生一個(gè)堿基的替換，最多只可能使一個(gè)氨基

11、酸改變，不可能使后面的多個(gè)氨基酸序列都發(fā)生變化。知識(shí)延伸基因突變時(shí)堿基對(duì)改變對(duì)氨基酸序列的影響堿基對(duì)影響范圍對(duì)氨基酸的影響減小對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的措施改變小只改變1個(gè)氨基酸或不改變?cè)鎏泶蟛迦胛恢们暗牟挥绊?，影響插入后的序列若開(kāi)始增添1個(gè)堿基對(duì)，可再增添2個(gè)、5個(gè)即3n2或減少1個(gè)、4個(gè)即3n1(n0，且為整數(shù))缺失大缺失位置前的不影響，影響缺失后的序列若開(kāi)始缺失1個(gè)堿基對(duì)，可再減少2個(gè)、5個(gè)即3n2或增添1個(gè)、4個(gè)即3n1(n0，且為整數(shù))2.C乳糖酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，由乳糖酶基因控制合成，故導(dǎo)致乳糖酶失活的根本原因是乳糖酶基因發(fā)生突變，排除A、B兩選項(xiàng)。又因乳糖酶分子中只是一個(gè)氨基酸發(fā)生了改變，

12、其他氨基酸的數(shù)目和順序都未變，故不可能是乳糖酶基因有一個(gè)堿基對(duì)缺失，因?yàn)槿羧笔б粋€(gè)堿基對(duì)，則從此部分往后的氨基酸都會(huì)發(fā)生改變，排除D選項(xiàng)。3ABD題中所給圖因無(wú)同源染色體，為減數(shù)分裂第二次分裂的后期圖；又因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)均等分裂，故此細(xì)胞為次級(jí)精母細(xì)胞或極體。姐妹染色單體形成的兩條染色體上的基因若不相同，只有兩種可能，一是基因突變，二是染色體片斷的互換。解題指導(dǎo)由題圖獲得的信息：(1)圖中無(wú)同源染色體、著絲粒斷裂、均等分裂，應(yīng)為次級(jí)精母細(xì)胞或第一極體，不可能為次級(jí)卵母細(xì)胞。(2)造成B、b不同的原因有基因突變(間期)或交叉互換(前期)。若為體細(xì)胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細(xì)胞、受精卵等)則只能是基因突變

13、造成的；若題目中問(wèn)造成B、b不同的根本原因，應(yīng)考慮可遺傳變異中的最根本來(lái)源基因突變；若題目中有××分裂××時(shí)期提示，如減前期造成的則考慮交叉互換，間期造成的則考慮基因突變。4A因圖示中1、2號(hào)個(gè)體不攜帶此致病基因，所以5號(hào)個(gè)體的致病基因只能是基因突變形成的；假如為隱性突變，需兩個(gè)基因同時(shí)突變，且受精后才能發(fā)育成5，這種可能性極小，故應(yīng)為顯性突變的可能性最大。5A根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，mRNA中對(duì)應(yīng)的堿基是GUA，則tRNA中相應(yīng)堿基是CAU；過(guò)程為轉(zhuǎn)錄，原料是核糖核苷酸；血紅蛋白基因的堿基對(duì)的替換可能會(huì)導(dǎo)致某些性狀的改變，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥，因?yàn)閴A基改變

14、導(dǎo)致蛋白質(zhì)中的氨基酸發(fā)生了變化；而有時(shí)堿基對(duì)的替換則不會(huì)導(dǎo)致性狀的變化，因?yàn)槊艽a子存在著簡(jiǎn)并性。6CA項(xiàng)屬于染色體變異，B項(xiàng)屬于基因突變，D項(xiàng)屬于基因突變。C項(xiàng)是非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而重組。拓展提升辨析基因突變與基因重組通過(guò)基因突變會(huì)產(chǎn)生新的基因和基因型?；蛑亟M只能產(chǎn)生新的基因型而不能產(chǎn)生新的基因，要增加基因重組的內(nèi)涵只有通過(guò)基因突變，所以基因突變是生物變異的根本來(lái)源。但是由于基因突變的多害性和低頻性，所以生物變異的主要來(lái)源是基因重組，而非基因突變。7B廣義的基因重組除了減數(shù)分裂過(guò)程中的交叉互換與非同源染色體上的非等位基因自由組合外，還包括不同生物之間的基因的重

15、新組合。8AD生物體內(nèi)的基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過(guò)程中，包括同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換和非同源染色體自由組合。基因重組不能產(chǎn)生新的基因，能產(chǎn)生新的基因型，基因突變是生物變異的根本來(lái)源。9CA、B、D均發(fā)生基因重組，C為基因突變。10(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(1)該題主要涉及自交后代表現(xiàn)型的類型判斷，如果后代只有一種表現(xiàn)型，則為隱性突變，否則為顯性突變。(2)用EMS溶液浸泡種子，屬于人工誘變育種，可以提高種子的基因突變頻率；當(dāng)有多種類型出現(xiàn)時(shí)，說(shuō)明EM

16、S誘導(dǎo)出了多種性狀，說(shuō)明基因突變的不定向性。(3)由題意可知EMS主要與堿基發(fā)生改變有關(guān)，而與染色體變異所涉及的結(jié)構(gòu)與數(shù)目無(wú)關(guān)。(4)該題主要涉及生物學(xué)技術(shù)，將有害基因通過(guò)表現(xiàn)型表達(dá)出來(lái)，從而進(jìn)行判斷。(5)一株植物體上全部體細(xì)胞的基因型幾乎是相同的，從而進(jìn)行判斷。11(1)因?yàn)闊o(wú)刺的性狀可遺傳給后代，是可遺傳的變異，種群中常見(jiàn)種為刺毛鼠，出現(xiàn)無(wú)刺性狀最可能是基因突變的結(jié)果因?yàn)镕1刺毛鼠雌雄交配后代無(wú)刺性狀和性別相關(guān)聯(lián)，故該基因位于性染色體上(2)bbXaXa、BbXAXa、bbXAXa、BbXaXa(3)BXa10、8、7、7染色體變異解析(1)可遺傳的變異與不可遺傳的變異的區(qū)別在于這種變異

17、是否能夠遺傳。若性狀與性別無(wú)關(guān)，則該性狀是常染色體基因控制的。若性狀與性別相關(guān)聯(lián)，則該性狀由性染色體基因控制。(2)驗(yàn)證基因自由組合定律可以用基因型相同的雙雜合個(gè)體交配，也可以通過(guò)測(cè)交或者選擇一對(duì)親本滿足一對(duì)基因?yàn)殡s合子自交型，另一對(duì)基因?yàn)闇y(cè)交型的個(gè)體間交配，如：BbXaY×bbXAXa、BbXaY×BbXaXa。(3)精子中不存在等位基因或相同的基因，由精子BbbXa可知：在該精子形成過(guò)程中減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂均不正常。減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生的兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞基因型為BbXa和Y，次級(jí)精母細(xì)胞BbXa在減數(shù)第二次分裂時(shí)，因bb基因未分開(kāi)，故得到的兩個(gè)精子為BbbXa

18、和BXa。這些精子與卵細(xì)胞結(jié)合所形成的受精卵的染色體數(shù)均不正常，這屬于染色體數(shù)目變異。題型聚集探究變異來(lái)源是遺傳效應(yīng)還是環(huán)境效應(yīng)的方法生物的性狀表現(xiàn)，是遺傳物質(zhì)和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。基因型是生物體內(nèi)全部的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)，是性狀表現(xiàn)的內(nèi)在因素，而表現(xiàn)型則是基因型的表現(xiàn)形式。生物體在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，不僅要受到內(nèi)在因素即基因的控制，也要受到環(huán)境因素的影響。生物在不同環(huán)境中有不同的性狀表現(xiàn)，這是遺傳效應(yīng)還是環(huán)境效應(yīng)？有關(guān)這類研究型試題，考生往往感到無(wú)從下手，失分率較高。遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變引起的變異，能夠遺傳給后代；而環(huán)境變化引起的性狀改變，由于遺傳物質(zhì)并沒(méi)有發(fā)生變化，故不能遺傳給后代。是否發(fā)生了遺傳物質(zhì)的改變是實(shí)驗(yàn)假設(shè)的切入點(diǎn)