第5章第1节基因突变和基因重组.

第5章第1节基因突变和基因重组1．基因突变的特征和原因2.基因重组及其意义1．基因突变的概念DNA分子中发生碱基对的____________________而引起的基因结构的改变。2．基因突变发生的时期基因突变可发生在个体发育的任何阶段，以及体细胞或生殖细胞周期的任何时期；一般认为，基因突变多发生在DNA分子复制时，如____________________________________________。替换、增添和缺失有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期3．诱变因素(1)___________：如紫外线、X射线及其他辐射，损伤细胞内的DNA。(2)___________：如亚硝酸、碱基类似物能改变核酸的_______。(3)__________：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。4．基因突变的特点(1)__________：在生物界中普遍存在。(2)__________：生物个体发育的任何时期。(3)__________：突变频率很低。(4)__________：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。物理因素化学因素碱基生物因素普遍性随机性低频性多方向性5．基因突变的意义基因突变是________产生的途径，是生物变异的___________，是生物进化的原始材料。【知识拓展】一、基因突变对性状的影响1．改变性状(1)原因：突变间接引起密码子改变，最终表现为蛋白质结构和功能改变，影响生物性状。(2)实例：镰刀型细胞贫血症。新基因根本来源2.不改变性状(1)一种氨基酸可以由多种密码子决定,当突变后的DNA转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时,这种突变不会引起生物性状的改变。(2)突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。(3)突变发生在不具有遗传效应的DNA片段(非基因片段)中,不引起性状的改变。二、基因突变对子代的影响(1)基因突变发生在体细胞中,一般不会遗传给子代,但可以通过无性生殖传递给后代。(2)如果发生在配子中,能遵循遗传规律传递给后代。三、对基因突变的理解1.基因突变的“随机性”(1)时间上随机：可发生于生物个体发育的任何时期；(2)部位上随机：基因突变可发生于体细胞中,也可发生于生殖细胞中。2.基因突变的“不定向性”一个基因可以向不同的方向发生突变,产生一个以上的等位基因。如控制小鼠毛色的灰色基因(Ay)可突变成黄色基因(AY),也可突变成黑色基因(A)。但不管怎么突变,它始终都是决定同一性状,只不过改变了同一性状的不同表现而已。【典例精析】【例1】(2015四川卷)M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是()A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与C【解析】A项,双链DNA中嘌呤与嘧啶的比例恒等于1,突变前后此比例不会发生变化。B项,转录过程中,核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。C项,由于突变位置的差异,突变前后编码的两条肽链可能在原有氨基酸序列中增加1个氨基酸,也可能原有序列中的1个氨基酸被替换成2个氨基酸,故最多有2个氨基酸不同。D项,密码子虽然有64种,但是tRNA只有61种,因为有3种终止密码子无相应的tRNA。【例2】关于等位基因B和b发生突变的叙述,错误的是()A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因B.X射线的照射不会影响基因B和b的突变率C.基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可导致基因突变D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变【解析】基因突变具有不定向性,等位基因B和b都可以突变成不同的等位基因；X射线的照射会提高基因B和基因b的突变率；基因中碱基对的替换、增添或缺失都可导致基因突变。B考点二基因重组【回扣教材】1.基因重组的概念生物体进行的过程中,控制的基因重新组合。2.基因重组发生时期和原因时期原因减数第一次裂随着非同源染色体的自由组合,自由组合,导致非同源染色体上非等位基因重组减数第一次分裂同源染色体上的随非姐妹染色单体的交换而发生交换,导致基因重新组合有性生殖不同性状后期其上的非等位基因前期(四分体时期)等位基因3.基因重组的意义基因重组能够产生多样化的的子代,子代中就可能出现适应基因组合。基因重组是生物变异的来源之一,对生物的进化具有重要的意义。【知识拓展】基因重组的类型、结果、意义等相关知识的整合基因组合某种变化的、生存所必需的1.基因重组的类型(1)减Ⅰ后期：非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合。(2)四分体时期：同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。2.基因重组的结果及意义产生了新的基因型,大大丰富了变异的来源,是进行有性生殖的生物变异的主要来源。3.基因工程与基因重组(1)目的基因经运载体而导入受体细胞,与受体细胞中的基因重组,也属于控制不同性状的基因重新组合；(2)基因工程可以发生在不同种生物之间,打破了种间隔离；(3)基因工程是一种人工控制的定向变异。【典例精析】【例3】子代不同于亲代的性状,主要来自基因重组,下列图解中发生基因重组的有()A.①②③④⑤⑥B.①②④⑤C.③⑥D.④⑤D【解析】自由组合定律发生在减数分裂形成配子时,减数第一次分裂后期,随同源染色体分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。图中③⑥过程表示配子随机结合过程,不属于减数分裂,基因没有自由组合；①②④⑤表示减数分裂形成配子的过程,但①②过程只有一对等位基因,不能自由组合,④⑤过程有两对等位基因,可以发生基因重组。【例4】下列有关基因重组的叙述,正确的是()A.纯合子自交因基因重组导致子代性状分离B.非同源染色体间的部分片段交换可以引起基因重组C.基因重组发生在雌雄配子随机结合的受精作用过程中D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关【解析】基因重组指控制不同性状的基因重新组合,A选项只有一种性状,故错误；非同源染色体间的部分片段交换可以引起染色体变异,B错误。基因重组发生在减数第一次分裂,不是受精作用时,C错误；同胞兄妹间的遗传差异与父母在产生雌雄配子中基因重组有关,D正确。D课时练习二十四一、选择题(每小题只有一个正确选项)1.原核生物中某一个基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近,再发生下列哪种变化,可能对它编码的蛋白质结构影响最小()A.置换单个碱基对B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对D.缺失4个碱基对【解析】由于mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸,故原基因片段中插入一个碱基对后,此后编码的氨基酸序列大多会发生改变,而缺失4个碱基对,则能最大程度减小对蛋白质结构的影响,D项正确。D2.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—CB.②处碱基对A—T替换为G—CC.③处缺失碱基对A—TD.④处碱基对G—C替换为A—TB3.下列有关基因突变的叙述中,正确的是()A.生物随环境改变而产生适应性的突变B.由于细菌的数量多,繁殖周期短,因此其基因突变率高C.有性生殖的个体,基因突变不一定遗传给子代D.自然状态下的突变是不定向的,而人工诱变的突变是定向的【解析】生物的突变发生在环境改变之前,A项错误；基因突变的频率与细菌的数量无直接关联,B项错误；有性生殖的个体,由于发生等位基因的分离,因而突变的基因不一定遗传给子代,C项正确；自然状态下和人工诱变的突变都是不定向的,D项错误。C4.下列关于基因重组的叙述,正确的是()A.只发生在有性生殖过程中,如非同源染色体的交叉互换B.不能创造出自然界中没有的新基因和新性状C.能获得与亲代不同的表现型,并改变种群基因频率D.只能在同种生物中进行,通过相互杂交即可完成B【解析】在自然条件下,基因重组只发生在有性生殖过程中,其来源之一是同源染色体的交叉互换,而非同源染色体的交叉互换则属于染色体结构变异,通过基因工程育成的转基因生物,其产生的变异类型也属于基因重组,A项错误；基因重组过程,是控制不同性状的基因重新组合的过程,没有新基因产生,因此不能创造出自然界中没有的新基因和新性状,B项正确；由于控制不同性状的基因的重新组合,所以能获得与亲代不同的表现型,控制不同性状的基因重组不会导致种群的基因频率发生改变,C项错误；利用基因工程,可以在不同物种间进行,D项错误。5.某高等生物的基因型为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.该状态下的细胞发生了基因重组B.②与④上的基因分离体现了分离定律C.图中基因位点①、②、③、④可能分别是A、b、B、bD.该状态下的细胞含有四个染色体组,其中②和③所在的染色体组成一个染色体组C【解析】由题意知,该细胞处于有丝分裂后期,基因重组发生在减数第一次分裂的前期和后期,A错误；②与④上的基因属相同基因,其分离不体现分离定律,分离定律的实质是指等位基因随着同源染色体的分开而分离,B错误；该高等生物的基因型为AaBb,②、③为同源染色体上的等位基因,①、②为非等位基因,C正确；由基因型知,该生物为二倍体,该状态下的细胞含有4个染色体组,但②和③所在染色体为同源染色体,不能组成一个染色体组,D错误。6.下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于()A.均为基因重组,可遗传变异B.基因重组,基因突变C.均为基因突变,可遗传变异D.基因突变,基因重组【解析】依图甲分析知原个体中没有a基因,但在减数分裂形成的配子中出现a,说明是基因突变,图乙分析知等位基因在减数分裂的过程中发生分离,非等位基因发生了自由组合,说明是基因重组,所以D正确。D7.下列育种或生理过程中,没有发生基因重组的是()B【解析】本题考查基因重组的概念和产生过程,意在考查考生在理解和综合运用方面的能力,难度中等。将抗虫基因导入棉花获得抗虫棉是通过基因工程实现的,基因工程所利用的原理是基因重组；花药离体培养获得单倍体植株过程中发生的是染色体数目变异；R型细菌转化为S型细菌过程中发生了基因重组；初级精母细胞经过减数第一次分裂形成次级精母细胞,在减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色体间的交叉互换,在减数第一次分裂的后期会出现非同源染色体上的非等位基因的自由组合,都属于基因重组。8.下列关于基因突变和基因重组的叙述,不正确的是()A.基因突变和基因重组均可产生新的基因型B.基因重组可发生在初级精(卵)母细胞形成次级精(卵)母细胞过程中C.基因突变和基因重组均可发生在减数分裂过程中D.基因突变和基因重组均可发生在酵母菌进行出芽生殖(无性生殖)时【解析】基因突变产生新基因从而形成新基因型,基因重组将不同的基因重新组合形成新基因型,A正确；基因重组可发生在减数第一次分裂前期的交叉互换和减数第一次分裂后期的自由组合,即发生在初级精(卵)母细胞形成次级精(卵)母细胞过程中,B正确；基因突变发生在DNA复制过程,减数分裂过程中有DNA复制,基因重组发生在减数第一次分裂过程,C正确；酵母菌出芽是有丝分裂过程,基因重组不能发生,D错误。D9.Tay－Sachs病是一种基因病,可能是由于基因突变从而产生异常酶引起的。下表为正常酶和异常酶的部分氨基酸序列。根据题干信息,推断异常酶的mRNA不同于正常酶的mRNA的原因是()酶的种类密码子位置4567正常酶苏氨酸(ACU)丝氨酸(UCU)缬氨酸(GUU)谷氨酰胺(CAG)异常酶苏氨酸(ACU)酪氨酸(UAC)丝氨酸(UCU)缬氨酸(GUU)A.第5个密码子中插入碱基AB.第6个密码子前UCU被删除C.第7个密码子中的C被G替代D.第5个密码子前插入UACD【解析】比较表格中异常酶与正常酶的部分编码序列可知,在原mRNA的第5个密码子插入UAC后会出现上述现象,D项正确。10.果蝇的棒眼基因(B)和野生正常眼基因(B)只