生物學(xué)案：課堂互動第五章第節(jié)基因突變和基因重組

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂互動三點剖析一、基因突變的原因、特點及意義1?；蛲蛔兊脑颍?）作為遺傳物質(zhì),DNA分子結(jié)構(gòu)能保持相對穩(wěn)定的原因有兩方面：一是DNA自身不易發(fā)生改變;二是一旦發(fā)生改變能夠自我修復(fù)。（2）某些誘變因素可使DNA分子的單鍵或雙鍵斷裂,也可使雙鏈間的氫鍵斷裂，尤其是在DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄過程中可使DNA片段上的堿基對增添、缺失或改變.此外，誘變因素還可能使DNA發(fā)生易位修復(fù)?？梢?基因突變是在誘變因素作用下，基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果，基因突變的分子機(jī)制可以概括為下圖。2.基因突變的特點(1）任何生物的任何基因均可發(fā)生基因突變，基因突變在生物界具有普遍性.如棉花的短果枝,水稻的矮稈、糯性，果蠅的白眼、殘翅，家鴿羽毛的灰、紅色，以及人的色盲、血友病、糖尿病、白化病等遺傳病，都是由于基因突變引起的。(2）基因突變可發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和生物體的任何細(xì)胞.（3）自然條件下,對一種生物來說，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計，在高等生物中，大約105～108個生殖細(xì)胞中，才會有1個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變。(4）多害少利性：大多數(shù)生物已經(jīng)適應(yīng)了環(huán)境,一旦發(fā)生突變則一般是不利于生存的，但也有少數(shù)無害，甚至有利。（5）不定向性與可逆性：如下圖所示：3。基因突變的意義改變基因結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生新的基因（等位基因的來源）。4。在生物的個體發(fā)育中，基因突變發(fā)生的時間越遲，生物體突變的部分越小。二、基因突變與基因重組的區(qū)別1.基因突變的意義在于它是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的重要因素。（1）基因突變的核心是基因內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的改變，包括DNA脫氧核苷酸的種類、數(shù)量和排列順序的改變.從而改變了遺傳信息，產(chǎn)生新基因.（2）基因重組則是通過基因的自由組合定律和連鎖互換定律，使原有基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型，新表現(xiàn)型的出現(xiàn)也是原有性狀重新組合。在生產(chǎn)實踐中,人們可以根據(jù)基因突變的原理和基因重組的規(guī)律，使生物產(chǎn)生出對人類有益的品種，讓它們更好地為人類服務(wù)。2.基因突變和基因重組同屬于可遺傳的變異.兩者之間的差別可以用下表表示：基因突變基因重組本質(zhì)基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生新的基因，出現(xiàn)了新的性狀基因的重新組合，產(chǎn)生新的基因型，使性狀重新組合發(fā)生時期及原因細(xì)胞分裂間期DNA復(fù)制時，由于堿基互補配對的差錯或堿基對的丟失而引起減數(shù)分裂期,由于四分體的非姐妹染色單體的交叉互換和減數(shù)分裂后期非同源染色體的自由組合引起條件外界條件的巨變和內(nèi)部因素的相互作用不同個體間的雜交，有性生殖過程中減數(shù)分裂和受精作用變異特征遵循兩大遺傳規(guī)律，大多數(shù)變異對生物體正常發(fā)育不利遵循兩大遺傳規(guī)律后代變異類型出現(xiàn)頻率類型少，且出現(xiàn)頻率小，突變個體與突變前比較只有個別性狀發(fā)生變異類型多，且出現(xiàn)頻率大意義生物變異的主要來源，也是生物進(jìn)化的重要原因之一.通過誘變育種可培育新品種生物變異的重要原因之一，通過雜交育種實現(xiàn)性狀的重組，可培養(yǎng)出新的優(yōu)良品種學(xué)以致用【例1】下圖所示人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因：（1）填注圖中括號內(nèi)①②③所表示的具體內(nèi)容：①___________;②___________;③___________。(2)簡答：①在DNA復(fù)制過程中，可能由于各種原因而發(fā)生差錯,使___________發(fā)生局部改變，從而改變了遺傳信息。②研究鐮刀型細(xì)胞貧血癥的遺傳規(guī)律，證明此遺傳病為常染色體上的隱性基因所致。設(shè)正常人的顯性基因為H，患該病的基因型為___________。H基因的堿基組合為___________，h基因的堿基組合為___________，雜合個體的基因型為___________，雜合子的表現(xiàn)型是___________.解析：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是因為組成血紅蛋白的分子的多肽鏈上發(fā)生了氨基酸的替換，即谷氨酸被纈氨酸替換，這個氨基酸的變化是由于控制合成血紅蛋白分子的DNA的堿基序列發(fā)生了改變，即發(fā)生了基因突變。根據(jù)堿基互補配對原則可知②處三個堿基分別應(yīng)為CAT,根據(jù)正常DNA序列和RNA堿基序列可推知DNA分子中轉(zhuǎn)錄的模板鏈從而推知纈氨酸的密碼子為GUA,DNA分子中，堿基的排列順序代表了遺傳信息。因而基因中堿基排列順序的改變，也就導(dǎo)致了遺傳信息的改變。該病是常染色體隱性遺傳病,是由正?；騂由于其中一個堿基對發(fā)生了改變（即TA變成了AT）而突變成了h所致。只有是隱性結(jié)合體（hh）時才表現(xiàn)出患病癥狀.而雜合個體（Hh）雖有該突變基因,卻表現(xiàn)型正常，即能合成正常的血紅蛋白分子。答案：（1)突變CATGUA(2)①基因中堿基的排列順序②hhCTTCATHh紅細(xì)胞形態(tài)功能正常（或能合成正常的血紅蛋白分子)【例2】下列有關(guān)基因突變的說法，不正確的是（)A?；蛲蛔兪沁z傳物質(zhì)改變引起的B。基因突變能產(chǎn)生新的基因C.在自然條件下，基因突變的頻率是很低的D.人工誘導(dǎo)的基因突變都是有利的解析：基因突變實際上是染色體一個位點上的基因由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變成了另一種伏態(tài)。一般而言，等位基因是由基因突變而成的。而基因突變是多方向的，且往往是有害的,有時甚至是致死的。答案：D【例3】下列科技成果中，根據(jù)基因重組原理進(jìn)行的是…（)①我國科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級水稻②我國科學(xué)家將蘇云金芽孢桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉③我國科學(xué)家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒④我國科學(xué)家通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛A.①④B。①②C。①③D.②④解析：在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的兩條非姐妹染色單體間的互換和非同源染色單體間的自由組合都可以發(fā)生基因重組。在題目給出的選項中：①袁隆平利用雜交育種技術(shù)培育出的超級水稻,其原理是基因重組。②項屬于通過基因工程將目的基因移植到某種生物，整合到該生物的DNA分子中，并使目的基因得以表達(dá)也依據(jù)基因重組原理。③項是利用宇宙射線,誘發(fā)種子發(fā)生基因突變,從而培育出太空椒.④項克隆牛屬于動物體細(xì)胞無性生殖,利用了動物細(xì)胞核的全能性,沒有基因間的重新組合。答案:B【例4】水稻的糯性、無子西瓜、黃圓豌豆×綠皺豌豆→綠圓豌豆，這些變異的來源依次是（)A。環(huán)境改變、染色體變異、基因重組B.染色體變異、基因突變、基因重組C。基因突變、環(huán)境改變、基因重組D.基因突變、染色體變異、基因重組解析：水稻的糯性是由于基因突變而產(chǎn)生的新性狀。無子西瓜是通過染色體變異培養(yǎng)的三倍體西瓜，因為三倍體在減數(shù)分裂過程中,同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生有效配子而無子。綠圓豌豆是通過基因重組產(chǎn)生