高中生物 5.1基因突變和基因重組課件 新人教版必修2.ppt

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第1節(jié) 基因突變和基因重組,課標(biāo)解讀 1．舉例說明基因突變的特點和原因。2.舉例說出基因重組的主要類型。3.說出基因突變和基因重組的意義。,1．基因突變的實例——鐮刀型細(xì)胞貧血癥 (1)病因圖解和特點：,基因突變,纈氨酸,2．基因突變的概念 (1) (2)結(jié)果： 的改變。,基因結(jié)構(gòu),3．基因突變的原因 (1)引起基因突變的外界因素(連線) (2)內(nèi)因： 偶爾發(fā)生錯誤，導(dǎo)致DNA堿基序列發(fā)生改變。,DNA分子復(fù)制,4．基因突變的特點,5．基因突變的意義 (1) 產(chǎn)生的途徑。 (2)生物變異的 。 (3) 的原始材料。,新基因,根本來源,生物進(jìn)化,[思維激活1] 基因突變?yōu)楹巫钊菀装l(fā)生在間期？其他時期能否發(fā)生？ 提示 因為在間期進(jìn)行DNA的復(fù)制，DNA解螺旋，此時結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，最容易發(fā)生基因突變。其他時期也能發(fā)生。,1．基因突變的過程圖解,2．基因突變隨機(jī)性和不定向性分析 (1)隨機(jī)性 ①時間上隨機(jī)：基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期，可能是植株的種子時期，也可能是幼苗期，還可能是成熟期，基因突變發(fā)生的時間越遲，生物體表現(xiàn)突變的部分越少。 ②部位上隨機(jī)：基因突變可以發(fā)生在同一個體的不同部位，如可以發(fā)生在植株根部，也可以發(fā)生在莖部或花蕊中，基因突變?nèi)舭l(fā)生在生殖細(xì)胞中，可通過有性生殖傳給后代；若發(fā)生在體細(xì)胞中，可通過無性生殖傳給后代。,(2)不定向性 如右圖中基因A可以突變成a1、a2、a3，它們之間也可以相互突變，然而基因突變只會限定在控制同一性狀的不同表現(xiàn)型中，而不能由控制這一性狀的基因突變?yōu)榭刂屏硪恍誀畹幕颉缂t花基因A可突變?yōu)辄S花基因a1或白花基因a2，但不能突變?yōu)榘o基因d。,名師點睛 根據(jù)生物性狀的改變判斷基因突變類型的方法 (1)性狀不改變?可能為堿基替換。 (2)只有一個氨基酸種類改變?可能為堿基替換。 (3)氨基酸種類數(shù)量和排列順序都發(fā)生改變?可能為堿 基對的增添或缺失。,【強(qiáng)化訓(xùn)練1】 用人工誘變方法使黃色短桿菌的質(zhì)粒中脫氧核苷酸序列發(fā)生如下變化：CGCTAACG→CCGCGAACG， 那么，黃色短桿菌將發(fā)生的變化和結(jié)果是(可能相關(guān)的密碼子為：脯氨酸—CCG、CCA；甘氨酸—GGC、GGU；天冬氨酸—GAU、GAC；丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG；半胱氨酸—UGU、UGC) ( )。 A．基因突變，性狀改變 B．基因突變，性狀沒有改變 C．基因和性狀均沒有改變 D．基因沒變，性狀改變,解析 對照比較CCGCTAACG→CCGCGAACG發(fā)現(xiàn)CTA→CGA，即基因中T突變?yōu)镚，密碼子由GAU變?yōu)镚CU，編碼的氨基酸由天冬氨酸變?yōu)楸彼?，所以答案為A。 答案 A,1．概念 在生物體進(jìn)行 的過程中， 的基因的重新組合。,基因重組,有性生殖,控制不同性狀,2．類型,,,,,非等位基因,等位基因,,,,,3.意義 基因重組能產(chǎn)生多樣化的 的子代，是生物變異的重要來源之一，對 具有重要意義。 [思維激活2] 利用月季花的枝條扦插所產(chǎn)生的后代與利用月季花的種子播種所產(chǎn)生的后代相比，其變異來源上有何異同？ 提示 扦插屬于無性生殖，變異來源不可能有基因重組。種子繁殖屬于有性生殖，變異來源有基因重組；扦插和種子繁殖的變異來源都會受環(huán)境的影響。,基因組合,生物的進(jìn)化,基因突變和基因重組的比較,【強(qiáng)化訓(xùn)練2】 下列關(guān)于基因重組的說法不正確的是 ( )。 A．生物體進(jìn)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)致基因重組 D．一般情況下，花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組，而根尖則不能,解析 主要考查基因重組的概念。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,【例1】 下圖為人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 ( ),基因突變對生物性狀的影響,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 [互動探究] (1)④處堿基對G－C突變?yōu)锳－T時，產(chǎn)生的基因與原基因是等位基因嗎？為什么？ (2)若1 169位賴氨酸變?yōu)樘於０罚瑒t發(fā)生什么樣的突變？,深度剖析 本題考查基因突變和基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程的知識，意在考查識圖和析圖的能力以及對基因突變的理解。根據(jù)圖中1 168位的甘氨酸的密碼子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRNA的，那么1 169位的賴氨酸的密碼子是AAG，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG，由此可推知該基因發(fā)生的突變是②處堿基對A—T被替換為G—C，故正確選項為B。 答案 B,互動探究：(1)提示 不是，因為兩種基因控制的是完全相同的性狀而不是相對性狀。 (2)提示 ④處堿基對G－C替換為T－A。,規(guī)律總結(jié) 基因突變的結(jié)果及其成因分析 (1)基因突變不能引起性狀改變的原因分析,(2)基因突變引起生物性狀改變的原因 ①基因突變可能會導(dǎo)致肽鏈無法合成(如突變發(fā)生于編碼區(qū)上游即RNA聚合酶結(jié)合部位則可能導(dǎo)致無法轉(zhuǎn)錄)。 ②基因突變可導(dǎo)致肽鏈合成提前終止(突變可轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生終止密碼子)。 ③基因突變可導(dǎo)致肽鏈延長(突變使終止密碼子推后出現(xiàn))。 ④基因突變可導(dǎo)致肽鏈中某一位置或其之后的氨基酸改變最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)功能改變，影響生物性狀。例如鐮刀型細(xì)胞貧血癥。,【變式訓(xùn)練】 科研人員測得一條多肽鏈片段的氨基酸排列順序為“—甲硫氨酸—脯氨酸—蘇氨酸—甘氨酸—纈氨酸—”，其密碼子分別為：甲硫氨酸(AUG)、脯氨酸(CCU、CCC、CCA)、蘇氨酸(ACU、ACC、ACA)、甘氨酸(GGU、GGA、GGG)、纈氨酸(GUU、GUC、GUA、GUG)?？刂圃摱嚯逆満铣傻南鄳?yīng)DNA片段如下圖所示：,解析 首先識別圖中①②處化學(xué)鍵的名稱，然后根據(jù)題干信息分析各個選項。解旋酶作用于②(氫鍵)處，氫鍵斷裂形成脫氧核苷酸單鏈；基因突變主要發(fā)生在細(xì)胞分裂間期，在其他時期也有可能發(fā)生，但概率比較??；基因改變，密碼子也隨之改變，若對應(yīng)的氨基酸不變，不會引起性狀的改變；一般來說，當(dāng)基因中插入三個堿基對時，結(jié)果是增加一個氨基酸，而增加一個堿基對會影響該堿基對后連續(xù)的氨基酸種類。 答案 C,【例2】 已知家雞的無尾(A)對有尾(a)是顯性?，F(xiàn)用有尾雞(甲群體)自交產(chǎn)生的受精卵來孵小雞，在孵化早期向卵內(nèi)注射微量胰島素，孵化出的小雞就表現(xiàn)出無尾性狀(乙群體)。為研究胰島素在小雞孵化過程中是否引起基因突變，可行性方案是 ( )。 A．甲群體×甲群體，孵化早期不向卵內(nèi)注射胰島素 B．乙群體×乙群體，孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素 C．甲群體×乙群體，孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素 D．甲群體×乙群體，孵化早期不向卵內(nèi)注射胰島素,區(qū)分可遺傳變異與不遺傳變異,深度剖析 在孵化早期，向有尾雞群體受精卵內(nèi)注射微量胰島素，孵化出的小雞就表現(xiàn)出無尾性狀，則無尾性狀的產(chǎn)生可能有兩個原因，一是胰島素誘導(dǎo)基因突變(a→A)，二是胰島素影響了發(fā)育進(jìn)程。要探究小雞無尾性狀產(chǎn)生的原因，可以讓乙群體與甲群體(aa)雜交，在孵化早期不向受精卵內(nèi)注射胰島素，觀察孵化出的小雞的性狀，如果全為有尾雞，則為胰島素影響了發(fā)育進(jìn)程，即是不可遺傳的變異，如果還有無尾性狀產(chǎn)生，則為基因突變。 答案 D,方法提煉 可遺傳的變異與不遺傳的變異的比較,課堂小結(jié),1．以下有關(guān)基因重組的敘述，錯誤的是 ( )。 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．純合子自交因基因重組導(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) 答案 C,2．如果一個基因的中部缺失了1個核苷酸對，不可能的后果是 ( )。 A．沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物 B．翻譯為蛋白質(zhì)時在缺失位置終止 C．所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個氨基酸 D．翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化,解析 基因的中部若編碼區(qū)缺少1個核苷酸對，該基因仍然能表達(dá)，但是表達(dá)產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有可能出現(xiàn)下列三種情況：翻譯為蛋白質(zhì)時在缺失位置終止、所控制合成的蛋白質(zhì)的氨基酸減少或者增加多個氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。 答案 A,3．如圖甲是基因型為AaBB的生物細(xì)胞分裂示意圖，圖乙表示由于DNA中堿基改變導(dǎo)致蛋白質(zhì)中的氨基酸發(fā)生改變的過程，圖丙為部分氨基酸的密碼子表。據(jù)圖回答：,丙,(1)據(jù)圖甲推測，此種細(xì)胞分裂過程中，出現(xiàn)的變異方式可能是_______________________________________________。 (2)在真核生物細(xì)胞中圖中Ⅱ過程發(fā)生的場所是__________________________________________________。 (3)圖丙提供了幾種氨基酸的密碼子。如果圖乙的堿基改變?yōu)閴A基對替換，則X是圖丙氨基酸中________的可能性最小，原因是________________________________________。 圖乙所示變異，除由堿基對替換外，還可由堿基對__導(dǎo)致。 (4)A與a基因的根本區(qū)別在于基因中________不同。,解析 (1)據(jù)圖甲推測該細(xì)胞處于減Ⅱ中期，其左側(cè)染色體的兩單體上基因分別為A、a，則其來源既可能為基因突變，也可能發(fā)生了交叉互換。(2)圖中Ⅱ過程中轉(zhuǎn)錄，其發(fā)生場所為細(xì)胞核、線粒體或葉綠體。(3)由圖丙可知與賴氨酸密碼子相比，絲氨酸與之相差兩個堿基，而其他氨基酸與之相差1個堿基，故X是絲氨酸的可能性最小。(4)A與a的根本區(qū)別在于基因中脫氧核苷酸排列順序不同。 答案 (1)基因突變或基因重組(缺一不可) (2)細(xì)胞核、線粒體、葉綠體 (3)絲氨酸 需同時替換兩個堿基 增添或缺失 (4)堿基對排列順序(脫氧核苷酸排列順序),