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(4)多害少利性;
(5)不定向性
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
四、基因重组
基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合
2.类型:
(1)自由组合(非同源染色体上的非等位基因自由组合)
(2)交叉互换(同源染色体非姐妹染色单体交叉互换,导致染色单体上的基因重组)。
(3)基因工程
实现途径:
有性生殖(减数分裂)和基因工程
4.意义基因重组是生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因
课堂深化探究
一.试总结生物界中各生物类群的可遗传的变异
二.基因突变和基因重组
(一)观察图解理解引起基因突变的因素及其作用机理回答问题:
1.基因突变对生物的影响
碱基对
影响范围
对氨基酸的影响
替换
增添
缺失
2.类型
3.基因突变不一定导致生物性状改变的原因
4.基因突变多害少利
特别提醒
1.基因突变可发生在生物个体发育的任何时间,但对于细胞分裂过程来说,一般发生在细胞分裂(无丝分裂、有丝分裂、减数分裂、原核生物的二分裂)的DNA分子复制的过程中。
同样,病毒DNA复制时均可突变。
2.基因突变引起基因“质”的改变,产生原基因的等位基因,改变了基因的表现形式,但并未改变染色体上基因的数量和位置。
基因突变是生物变异的根本来源。
3.以RNA为遗传物质的生物,其RNA上核糖核苷酸序列发生变化,也称为基因突变,且RNA为单链结构,在传递过程中更易发生突变。
4.基因突变不改变染色体上基因的数量,只改变基因的结构而产生新基因。
(二)三种基因重组机制比较
重组类型
同源染色体上非等位基因的重组
非同源染色体上非等位基因间的重组
DNA分子重组技术
发生时间
发生机制
图像示意
特别提醒 ①基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源,是形成生物多样性的重要原因。
②基因重组未产生新基因,只是原有基因的重新组合,只是产生了新的表现型(或新品种)。
③自然状况下,原核生物中不会发生基因重组。
(三)基因突变和基因重组的区别和联系
项目
基因突变
基因重组
区
别
本质
原因
时期
条件
意义
应用
通过诱变育种培养新品种
通过杂交育种,使性状重组,可培育优良品种
发生的可能性
可能性很小,突变频率低
非常普遍,产生的变异类型多
适用范围
联系
(注:
①基因突变是生物变异的根本原因;
基因重组是亲代与子代及子代个体之间差异的主要原因。
②广义的基因重组还包括DNA重组技术。
③进行有性生殖的生物产生变异的主要来源是基因重组。
④基因重组不产生新的基因,只产生新的基因型)
探究答案
(一)1.基因突变对生物的影响
替换
小
只改变1个氨基酸或不改变
大
不影响插入位置前的序列,只影响插入位置后的序列
不影响缺失位置前的序列,只影响缺失位置后的序列
显性突变:
aa―→Aa(当代表现)
隐性突变:
AA―→Aa(当代不表现,一旦表现即为纯合体)
3.
(1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。
(2)基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。
(3)基因突变若为隐性突变,如AA―→Aa,也不会导致性状的改变。
4.基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系,所以一般有害;
但有少数基因突变也可能使生物产生新的性状,适应改变的环境,获得新的生存空间。
减数第一次分裂四分体时期
减数第一次分裂后期
同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合
同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合
目的基因经载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组
基因分子结构发生改变,产生了新基因,改变基因的“质”,出现了新性状,但未改变基因的“量”
原有基因的重新组合,产生了新的基因型,使性状重新组合。
但未改变基因的“质”和“量”
在一定的外界或内部因素作用下,由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变,使基因结构发生改变
减数分裂过程中,同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间的自由组合
有丝分裂间期和减数第一次分裂间期
减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂后期
外界条件剧变和内部因素的相互作用
不同个体之间的杂交,有性生殖过程中的减数分裂和受精作用
是新基因产生的途径,生物变异的根本来源,也是生物进化的原材料
是生物产生变异的来源之一,是生物进化的重要因素之一
所有生物均可发生(包括病毒),具有普遍性
只适用于真核生物的有性生殖,是细胞核遗传
(1)都使生物产生可遗传的变异
(2)在长期进化过程中,通过基因突变产生新基因,为基因重组提供大量可供自由组合的新基因,基因突变是基因重组的基础
(3)二者均产生新的基因型,可能产生新的表现型
对应训练
1.下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是( )。
①长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高 ②流感病毒有几百个变种,且新亚种不断产生 ③“R型活菌+加热杀死的S型菌”后代产生S型活菌 ④果蝇的白眼 ⑤豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒 ⑥人类的红绿色盲 ⑦人类的镰刀型细胞贫血症 ⑧猫叫综合征 ⑨高山草甸多倍体植物居多
A.②③⑥⑦B.①③⑥⑦⑧
C.②④⑥⑦D.⑤⑧⑨
2下面关于基因突变的叙述中,正确的是( )
A.亲代的突变基因一定能传递给子代
B.子代获得突变基因一定能改变性状
C.突变基因一定由物理、化学或生物因素诱发
D.突变基因一定有基因结构上的改变
3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,同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换,导致基因重组
C.减数分裂过程中,非同源染色体上的非等位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
4以下有关基因重组的叙述,错误的是( )
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B.非姐妹染色单体的交换可引起基因重组
C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离
D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关
5某正常人无致病基因,甲、乙、丙三人均表现正常。
该四人7号和12号染色体上相关基因对应部分的碱基排列顺序如表所示。
请分析回答下面的问题。
正常人
甲
乙
丙
7号染色体
CTT
CAT
12号染色体
ATT
GTT
(1)表中所示甲的7号染色体上,该部位碱基排列顺序变为CAT的根本原因是________的结果。
(2)甲、乙、丙三人表现正常的原因可能有(至少写出两点):
_________________________________________。
(3)若表中标明碱基的那条链为非模板链,请写出乙个体第12号染色体上该基因片段转录成的密码子为________。
(4)如果某人7号染色体上的部分基因转移到了12号染色体上,则这种变异类型最可能是________。
限时训练
题组一 基因突变
1.下列细胞或生物中可以发生基因突变的是( )
①洋葱根尖生长点细胞 ②洋葱表皮细胞 ③硝化细菌 ④T2噬菌体 ⑤人的神经细胞 ⑥人的骨髓细胞 ⑦蓝藻 ⑧人的精原细胞
A.①②③⑤⑥⑦ B.①③④⑥⑦⑧
C.①③④⑤⑥⑧D.①②④⑤⑧
2.棉花某基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变,不会出现的情况是( )
A.该基因转录出的mRNA上的部分密码子的排列顺序发生了改变
B.该基因控制合成的蛋白质的结构发生了改变
C.该细胞中tRNA的种类发生了改变
D.该基因控制合成的蛋白质的结构没有发生改变
3.(2012·
宝鸡模拟)某生物基因型为AaBb,经减数分裂能产生四种数量相等的配子,如图为其体内的某个细胞,则( )
A.若图中基因位点1的基因为A,而位点2和4为B与b,则该细胞有可能发生了交叉互换
B.该图表示时期有4个染色体组
C.该状态下的细胞发生了基因重组
D.该细胞中位点2与4所在染色体为同源染色体,位点2与4上的基因遵循分离定律
4.(2011·
淮安质检)如果细菌控制产生某种“毒蛋白”的基因发生了突变,突变造成的结果使其决定的蛋白质的部分氨基酸变化如下:
基因突变前:
甘氨酸谷氨酸丙氨酸苯丙氨酸谷氨酸
基因突变后:
甘氨酸谷氨酸天冬氨酸亮氨酸赖氨酸
根据上述氨基酸序列确定突变基因DNA分子的改变是( )
A.突变基因为一个碱基腺嘌呤替换为鸟嘌呤
B.突变基因为一个碱基胞嘧啶替换为胸腺嘧啶
C.突变基因为一个碱基鸟嘌呤替换为腺嘌呤
D.突变基因为一个碱基的增减
5.某婴儿不能消化乳类,经检查发现他的乳糖酶分子中有一个氨基酸发生了改变,导致乳糖酶失活,其根本原因是( )
A.缺乏吸收某种氨基酸的能力
B.不能摄取足够的乳糖酶
C.乳糖酶基因至少有一个碱基对改变了
D.乳糖酶基因有一个碱基对缺失了
6.如图为高等动物的细胞分裂示意图。
图中可能反映的是(多选)( )
A.可能发生了基因突变
B.发生了非姐妹染色单体间的片段互换
C.该细胞为次级卵母细胞
D.该细胞可能为次级精母细胞
题组二 基因重组
7.(2012·
山西省太原市模拟)下列变异的原理属于基因重组的是( )
A.将四倍体植株与正常二倍体植株杂交,产生三倍体植株
B.一对表现型正常的夫妇,生了一个既白化又色盲的儿子
C.组成血红蛋白的氨基酸排列顺序改变,导致血红蛋白异常的疾病
D.某人的第5号染色体丢失一个片段,导致患某种遗传病
8.下列变异的原理一般认为属于基因重组的是( )
A.将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交,生产出不育的转基因三倍体鱼苗
B.血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变,导致某些血红蛋白病
C.一对表现型正常的夫妇,生下了一个既白化又色盲的儿子
D.高产青霉素的菌株、太空椒等的培育
9.控制不同性状的基因之间进行重新组合,称为基因重组。
下列各选项中能够体现基因重组的是( )
A.利用人工诱导的方法获得青霉素高产菌株
B.利用基因工程手段培育能生产干扰素的大肠杆菌
C.在海棠枝条上嫁接苹果的芽,海棠与苹果之间实现基因重组
D.用一定浓度的生长素溶液涂抹未受粉的雌蕊柱头,以获得无子番茄
题组三 应用提升
10.甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7—乙基鸟嘌呤,这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对,从而使DNA序列中G-C对转换成A-T对。
育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型,常先将水稻种子用EMS溶液浸泡,再在大田种植,通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。
请回答下列问题。
(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻,其自交后代中出现两种表现型,说明这种变异为________突变。
(2)用EMS浸泡种子是为了提高______________,某一性状出现多种变异类型,说明变异具有__________。
(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化,而染色体的__________不变。
(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因,为了确定是否携带有害基因,除基因工程方法外,可采用的方法有________、____________________________。
(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测,通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料,这是因为________________________。
高考真题体验
1.(2013福建卷,5)某男子表现型正常,但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,如图甲。
减数分裂时异常染色体的联会如图乙,配对的三条染色体中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。
下列叙述正确的是
A.图甲所示的变异属于基因重组
B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8种
D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代
2.(2013四川卷,5)大豆植株的体细胞含40条染色体。
用放射性60Co处理大豆种子后,筛选出一株抗花叶病的植株X,取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株,其中抗病植株占50%。
下列叙述正确的是()
A.用花粉离体培养获得的抗病植株,其细胞仍具有全能性
B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期,共含有20条染色体
C.植株X连续自交若干代,纯合抗病植株的比例逐代降低
D.放射性60Co诱发的基因突变,可以决定大豆的进化方向
3.(2013海南卷,22)某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的,如不考虑染色体变异,下列叙述错误的是
A.该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的
B.基因B1和B2编码的蛋白质可以相同,也可以不同
C.基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码
D.基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中
6(2011·
江苏卷)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(多选)( )。
A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因突变
B.非同源染色体之间发生自由组合,导致基因重组
C.非同源染色体之间变换一部分片段,导致染色体结构变异
D.着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极,导致染色体数目变异
8.(2010·
新课标)在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现了一株开红花的豌豆植株,推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。
为了确定该推测是否正确,应检测和比较红花植株与白花植株中( )。
A.花色基因的碱基组成B.花色基因的DNA序列
C.细胞的DNA含量D.细胞的RNA含量
11.(2010·
福建卷)下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。
已知WNK4基因发生一种突变,导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。
该基因发生的突变是( )。
A.①处插入碱基对G-C
B.②处碱基对A-T替换为G-C
C.③处缺失碱基对A-T
D.④处碱基对G-C替换为A-T
12.(2008·
宁夏理综,5)以下有关基因重组的叙述,错误的是( )。
B.非姐妹染色体的交换可引起基因重组
C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离
学案29基因突变和基因重组
1C2【答案】D
3【答案】B
4【答案】C
5【答案】
(1)基因突变
(2)①突变后的基因为隐性基因;
②突变后的基因控制合成的蛋白质不变;
③突变发生在该基因的非编码区;
④突变发生在该基因编码区的内含子(至少写出两点) (3)GUU (4)染色体变异(或染色体结构的变异、染色体易位)
1【答案】 B2.【答案】 C
3.【答案】 B
4.【答案】D 。
5.【答案】C
题组二 基因重组
7【答案】 B
8.【答案】C 。
9.【答案】B
10.【答案】
(1)显性
(2)基因突变频率 不定向性
(3)结构和数目
(4)自交 花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体
(5)该水稻植株体细胞基因型相同
11.【答案】
(1)①因为无刺的性状可遗传给后代,是可遗传的变异,种群中常见种为刺毛鼠,出现无刺性状最可能是基因突变的结果
②因为F1刺毛鼠雌雄交配后代无刺性状和性别相关联,故该基因位于性染色体上
(2)bbXaXa、BbXAXa、bbXAXa、BbXaXa
(3)BXa 10、8、7、7 染色体变异
1.【答案】D2.【答案】A3.【答案】D
4【答案】
(1)表达有害性基因突变
(2)诱变育种基因重组胚状体(3)4
(4)
5【答案】
(1)A
(2)替换增加③
(3)
(一)突变植株y2用含有Y基因的农杆菌感染纯合突变植株y2
(二)能不能维持“常绿”(三)Y基因能使子叶由绿色变为黄色
6【答案】 ACD8【答案】 B9【答案】 C
10【答案】 BC11【答案】 B
12【答案】 C
【解析】基因重组有减数分裂过程中的基因的自由组合、同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换,以及基因拼接技术。
纯合子能稳定遗传,其自交后代不会发生性状分离。
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