（教師用書）2016-2017版高中生物 第4章 生物的變異 第1節(jié) 生物變異的來源（Ⅰ）學(xué)案 浙科版必修2

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1、 第一節(jié)　生物變異的來源(Ⅰ) 1．舉例說明基因重組的來源和意義。 2．舉例說明基因突變的特征和原因。(重點) 3．明確可遺傳的變異與不遺傳的變異的本質(zhì)區(qū)別。(重點) 基 因 重 組 1．定義 是指具有不同遺傳性狀的雌、雄個體進行有性生殖時，控制不同性狀的基因重新組合，導(dǎo)致后代不同于親本類型的現(xiàn)象或過程。 2．類型(如圖) 如圖a、b為減數(shù)第一次分裂不同時期的細(xì)胞圖像，均發(fā)生了基因重組。 (1)發(fā)生時間 寫出相應(yīng)細(xì)胞所處的時間：[a]減數(shù)第一次分裂四分體時期，[b]減數(shù)第一次分裂的后期。 (2)類型 [a]：同源染色體上非姐妹染色單體之間交換。

2、[b]：非同源染色體上的非等位基因之間自由組合。 3．意義 導(dǎo)致生物性狀的多樣性，為動植物育種和生物進化提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。 探討：請判斷下列兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是否屬于基因重組并分析原因。 ①高莖豌豆自交后代出現(xiàn)高莖和矮莖豌豆。 ②黃色圓粒豌豆自交后代中出現(xiàn)黃圓、黃皺、綠圓和綠皺豌豆。 提示：①否。雜合高莖豌豆自交后代中出現(xiàn)矮莖豌豆，是控制同一性狀的等位基因分離的結(jié)果。 ②是。雜合黃色圓粒豌豆自交后代出現(xiàn)黃圓、黃皺、綠圓、綠皺豌豆，是兩對非同源染色體上控制豌豆兩種性狀的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而重新組合的結(jié)果。 探討：基因重組能產(chǎn)生新的基因嗎？能產(chǎn)生新的性狀嗎

3、？ 提示：基因重組不能產(chǎn)生新的基因，但可產(chǎn)生新的基因型。故基因重組不能產(chǎn)生新的性狀，但能產(chǎn)生新的性狀組合。 探討：各種生物都可以發(fā)生基因重組嗎？舉例說明。 提示：不是。進行有性生殖的生物可發(fā)生基因重組；病毒、原核生物均不進行有性生殖，故不發(fā)生基因重組。 基因重組圖解分析 1．下列關(guān)于基因重組的說法，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：35930032】 A．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屬于基因重組 B．減數(shù)分裂四分體時期，由于同源染色體的姐妹染色單體之間的局部交換，可導(dǎo)致基因重組 C．減數(shù)分裂過程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基

4、因重組 D．一般情況下，花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組，而根尖不能發(fā)生基因重組 【解析】　自然情況下，基因重組的發(fā)生有兩種過程：一是在減數(shù)第一次分裂的前期即四分體時期，同源染色體上的非姐妹染色單體的交叉互換；二是在減數(shù)第一次分裂的后期，同源染色體分開，非同源染色體自由組合。 【答案】　B 2．有性生殖生物的后代性狀差異，主要來自于基因重組，下列過程中哪些可以發(fā)生基因重組(　　) 親代：　AaBb 　×　 AaBb 　　　　↓①Ｆ　　　↓②Ｆ 配子：AB Ab aB ab　AB Ab aB ab 　　　 　↓③Ｆ 子代：A－B－ A－bb　aaB－ aabb A．③　　　 B

5、．①③ C．②③ D．①② 【解析】　由題干給定的遺傳圖解知：兩親本均為含有兩對等位基因的雜合子。它們在進行減數(shù)分裂形成配子時，在減數(shù)第一次分裂的后期發(fā)生了基因重組，從而會形成不同類型的四種配子。 【答案】　D 基 因 突 變 1．概念 基因內(nèi)部核酸分子上的特定核苷酸序列發(fā)生改變的現(xiàn)象或過程。 2．實質(zhì) DNA分子上堿基對的缺失、增加或替換都可以引起核苷酸序列的變化，因而引起基因結(jié)構(gòu)的改變。 3．意義 是生物變異的根本來源，對生物進化和選育新品種具有重要意義。 4．類型 (1)劃分依據(jù) 基因突變對表現(xiàn)型的影響。 (2)類型 影響范圍 導(dǎo)致后果 實例

6、 形態(tài)突變 生物的形態(tài)結(jié)構(gòu) 表現(xiàn)型出現(xiàn)明顯差異 果蠅的紅眼突變?yōu)榘籽? 生化突變 生物的代謝過程 某個特定生化功能的改變或喪失 人類的苯丙酮尿癥 致死突變 生物個體活力 活力下降，甚至死亡 鐮刀型細(xì)胞貧血癥 三者關(guān)系 嚴(yán)格的講，任何突變都是生化突變 5.特點 (1)普遍性 (2)多方向性 染色體某一位置上的基因可以向不同的方向突變成它的等位基因。 (3)稀有性 自然狀態(tài)下，生物的基因突變頻率一般是很低的。 (4)可逆性 顯性基因隱性基因。 (5)有害性 大多數(shù)的基因突變會給生物帶來不利的影響。 6．誘發(fā)基因突變的因素 (1)誘因 ①物理因

7、素：如各種射線的照射、溫度劇變等。 ②化學(xué)因素：如亞硝酸、堿基類似物等。 ③生物因素：如麻疹病毒等。 (2)類型 ①自發(fā)突變。 ②誘發(fā)突變。 7．基因突變的機理 (1)機理 ↓ ↓ ↓ ↓ (2)實例——人類的鐮刀形細(xì)胞貧血癥 ①癥狀 a．細(xì)胞形狀：患者紅細(xì)胞由中央微凹的圓餅狀變?yōu)殓牭稜睿? b．特點：易發(fā)生紅細(xì)胞破裂，使人嚴(yán)重貧血而死亡。 ②病因圖解 探討：DNA中堿基對的改變是否一定是基因突變呢？ 提示：不一定。因為基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，非基因片段中堿基對的改變不是基因突變。 探討：基因突變有堿基對的增添、

8、缺失和替換等幾種類型?；蛲蛔兪欠駮?dǎo)致基因數(shù)量的改變呢？ 提示：基因突變是基因內(nèi)部發(fā)生的堿基對的變化，從而改變了基因中堿基的排列順序，但沒有改變基因在DNA分子和染色體上的位置，也沒有改變基因的數(shù)量。 探討：結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)特點和復(fù)制過程，分析DNA分子復(fù)制時容易發(fā)生基因突變的原因。 提示：DNA分子復(fù)制時，DNA雙鏈要解旋，此時結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易導(dǎo)致堿基對的數(shù)量或排列順序改變，從而使遺傳信息改變。 探討：基因突變的頻率為什么非常低？ 提示：DNA分子復(fù)制時，獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板，堿基互補配對原則保證復(fù)制準(zhǔn)確進行，故不容易發(fā)生。 探討：基因突變一定會改變遺傳信息和生物

9、性狀嗎？試分析原因。 提示：(1)遺傳信息一定改變?；蛲蛔兪侵富蛑袎A基對的增添、缺失和替換，基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息。發(fā)生基因突變后，遺傳信息會發(fā)生改變。 (2)生物性狀不一定發(fā)生改變。發(fā)生堿基對的改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不改變蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，不改變生物的性狀；發(fā)生隱性突變時，生物的性狀也不一定改變。 1．基因突變的類型 2．基因突變與生物性狀的關(guān)系 3．姐妹染色單體含有等位基因的原因分析 基因突變或交叉互換都會導(dǎo)致姐妹染色單體中含有等位基因(如圖)。在確定變異類型時，可根據(jù)題意來確定，方法如下： (1)若為體細(xì)胞有絲分裂(如根尖

10、分生區(qū)細(xì)胞、受精卵等)，則只能是基因突變造成的； (2)若為減數(shù)分裂，則原因是基因突變(間期)或交叉互換(減數(shù)第一次分裂)； (3)若題目中問造成B、b不同的根本原因，應(yīng)考慮可遺傳變異中的最根本來源——基因突變； (4)若題目中有“××分裂××?xí)r期”提示，如減Ⅰ前期造成的則考慮交叉互換，間期造成的則考慮基因突變。 4．基因突變和基因重組的比較 項目 基因突變 基因重組 發(fā)生 時間 有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期 減數(shù)第一次分裂 發(fā)生 原因 在一定外界或內(nèi)部因素作用下，DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，引起基因結(jié)構(gòu)的改變 減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色

11、體的非姐妹染色單體交叉互換，或非同源染色體上非等位基因的自由組合 適用 范圍 所有生物都可以發(fā)生 只適用于真核生物有性生殖細(xì)胞核遺傳 種類 ①自然突變 ②人工誘變 ①基因自由組合 ②染色體交叉互換 結(jié)果 產(chǎn)生新基因，控制新性狀 產(chǎn)生新的基因型，不產(chǎn)生新的基因 意義 是生物變異的根本來源，生物進化的原始材料 生物變異的來源之一，有利于生物進化 1．(2016·廣州高一檢測)如圖為人 WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因會發(fā)生突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是(　　) 　　　　　　　　　①② ③

12、 ④ 　　　　　　　　　↓↓ ↓ ↓ 　　　　　　…G　G　G A　A　G　C　A　G… WNK4基因　…C　C　C T 　T　C　G　T　C… 　　 ↓ 正常蛋白質(zhì)　…甘氨酸－賴氨酸－谷氨酰胺… 　1 168　　1 169　　1 170 甘氨酸：GGG　賴氨酸：AAA、AAG　谷氨酰胺：CAG、CAA　谷氨酸：GAA、GAG　絲氨酸：AGC　丙氨酸：GCA　天冬酰胺：AAU A．①處插入堿基對G—C B．②處堿基對A—T替換為G—C C．③處缺失堿基對A—T D．④處堿基對G—C替換為A—T 【解析】　本題考查基因突變方面的知

13、識。由題干可知WNK4基因發(fā)生了突變，導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼幔嚢彼岬拿艽a子為AAA、AAG，谷氨酸的密碼子為GAA、GAG，因此可能的變化為密碼子由AAA→GAA或者AAG→GAG，而在基因的轉(zhuǎn)錄鏈對應(yīng)的變化為TTT→CTT或者TTC→CTC。由題干中WNK4的基因序列可知，應(yīng)為TTC→CTC，因此基因應(yīng)是由A—T替換為G—C。 【答案】　B 2．下圖是基因型為Aa的個體不同分裂時期的圖像，請根據(jù)圖像判定每個細(xì)胞發(fā)生的變異類型(　　) A．①基因突變　②基因突變?、刍蛲蛔? B．①基因突變或基因重組　②基因突變?、刍蛑亟M C．①基因突變?、诨蛲蛔儭、刍蛲蛔兓蚧?/p>

14、因重組 D．①基因突變或基因重組?、诨蛲蛔兓蚧蛑亟M?、刍蛑亟M 【解析】　圖中①②分別屬于有絲分裂的中期和后期；A與a所在的DNA分子都是經(jīng)過復(fù)制而得到的，由于交叉互換只發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以圖中①②的變異只能屬于基因突變；③屬于減數(shù)第二次分裂的后期，由于減數(shù)分裂過程中可以發(fā)生交叉互換，所以不能確定A與a的不同是基因突變還是基因重組的結(jié)果。 【答案】　C 1．下列關(guān)于基因重組的敘述中，正確的是(　　) A．等位基因的分離可導(dǎo)致基因重組 B．有性生殖可導(dǎo)致基因重組 C．非等位基因的自由組合和互換可導(dǎo)致基因重組 D．無性生殖可導(dǎo)致基因重組 【解析】　等位基因的分離是隨

15、著同源染色體的分開而分離的，會導(dǎo)致性狀分離；基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中，減數(shù)分裂參與有性生殖過程；非同源染色體上的非等位基因自由組合以及同源染色體內(nèi)非姐妹染色單體上的等位基因的交叉互換都能導(dǎo)致基因重組。 【答案】　B 2．以下各項屬于基因重組的是(　　) A．基因型為Aa的個體自交，后代發(fā)生性狀分離 B．雌、雄配子隨機結(jié)合，產(chǎn)生不同類型的子代個體 C．YyRr個體自交后代出現(xiàn)不同于親本的新類型 D．同卵雙生姐妹間性狀出現(xiàn)差異 【解析】　一對等位基因無法發(fā)生基因重組，A錯誤；基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂而非受精作用過程中，B錯誤；基因重組指在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性

16、狀的基因重新組合，C正確；同卵雙生姐妹遺傳物質(zhì)相同，其性狀出現(xiàn)差異是由環(huán)境引起的，D錯誤。 【答案】　C 3．下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是(　　) A．基因突變就是DNA分子中堿基對的替換、增添、缺失和重組 B．基因突變一定會導(dǎo)致生物性狀的改變 C．基因突變只能發(fā)生在真核細(xì)胞中 D．基因突變是有害還是有利主要看該突變對于生物生存的影響 【解析】　基因突變不包括堿基對的重組，A項錯誤；基因突變雖然引起密碼子的改變，但決定的還可能是相 同氨基酸，因此基因突變不一定引起性狀的改變，B項錯誤；基因突變發(fā)生在DNA復(fù)制過程中，不僅真核細(xì)胞中可以發(fā)生，原核細(xì)胞中也可以發(fā)生，C項錯誤。

17、 【答案】　D 4．基因突變按其發(fā)生部位可分為體細(xì)胞突變(a)和生殖細(xì)胞突變(b)兩種，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：35930033】 A．均發(fā)生于有絲分裂的間期 B．a(chǎn)發(fā)生于有絲分裂的間期，b發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期 C．均發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前的間期 D．a(chǎn)發(fā)生于有絲分裂間期，b發(fā)生于減數(shù)第二次分裂的間期 【解析】　基因突變多發(fā)生于DNA復(fù)制的時候，因此a、b分別發(fā)生于有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。 【答案】　B 5．下列關(guān)于基因突變的敘述，不正確的是(　　) A．紫外線、γ射線、亞硝酸都是誘發(fā)突變的誘變因素 B．基因突變是由于內(nèi)外因素的干擾，使DNA復(fù)制發(fā)生

18、差錯導(dǎo)致的 C．基因突變主要發(fā)生在DNA復(fù)制過程中的原因是此時DNA分子的穩(wěn)定性降低 D．基因突變能產(chǎn)生新基因，但不能產(chǎn)生新基因型 【解析】　引起基因突變的因素包括內(nèi)因和外因兩方面?；蛲蛔兪窃趦?nèi)外因素的作用下，使DNA分子的復(fù)制發(fā)生差錯而產(chǎn)生的；DNA復(fù)制過程中雙螺旋結(jié)構(gòu)打開以后，DNA分子的穩(wěn)定性降低，使其結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變；基因突變能產(chǎn)生新基因，因此就能產(chǎn)生新基因型。 【答案】　D 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.基因突變有堿基對的替換、增添和缺失三種方式。 2．基因突變會引起基因結(jié)構(gòu)的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變。 3．基因突變具有普遍性、多方向性、稀有性、可逆性和有害性等特點。 4．基因突變可以產(chǎn)生新基因，而基因重組只能產(chǎn)生新的基因型。 5．基因重組包括基因自由組合和交換兩種類型。 10