高考生物一轮复习 第7单元 生物的变异、育种和进化 第21讲 基因突变和基因重组名师课件 新人教版必修2

基因模板链上 突变后的脱氧
核苷酸
A
腺嘌呤脱 氧核苷酸
B 胸腺嘧啶
脱氧 核苷酸
C 胸腺嘧啶
脱氧 核苷酸
D
腺嘌呤脱 氧核苷酸
替代赖氨酸的 天冬氨酸
氨基酸
天冬氨酸 甲硫氨酸
甲硫氨酸
解析 基因突变是指 DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变，根据题 意，只有赖氨酸(密码子为 AAG)和甲硫氨酸(密码子为 AUG)能符合此规律。即在模板链上，赖氨酸对应 的 TTC 中的 T 突变为 A，成为 TAC，指导生成甲硫氨酸(密码子为 AUG)。
1．[2015·豫南九校第二次联考]5-溴尿嘧啶(5-BU)是胸腺嘧啶的类似物，可取代胸腺嘧啶。5-BU 能产 生两种互变异构体，一种是酮式，一种是烯醇式。酮式可与 A 互补配对，烯醇式可与 G 互补配对。在含 有 5-BU 的培养基中培养大肠杆菌，得到少数突变型大肠杆菌，突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，但(A ＋T)/(C＋G)的碱基比例不同于原大肠杆菌。下列说法错误的是( )
与原密码子仍对应同一种氨基酸，则此时突变基因控制的生物性状不改变。
(2)若基因突变为隐性突变，如 AA 中的一个 A→a，此时生物性状也不改变。
(3)某些生物性状由多个基因决定，某个基因发生突变，但共同作用于此性状的其他基因未发生突变， 则其性状也不会改变。如：香豌豆花冠颜色的遗传，当基因 C 和 R 同时存在时花冠显红色，不同时存在 时不显红色，所以当基因型由 ccrr 突变成 ccRr 时也不引起性状的改变。
1.突变的细菌能不能用链霉素消灭？
提示：不能。
2．基因突变是定向的还是不定向的？ 提示：不定向的。 解析 链霉素不能与此种细菌的 S 蛋白结合，从而失去作用；链霉素不能定向诱导基因突变；蛋白质 的功能与空间结构密切相关；该细菌 S 蛋白仅一个氨基酸发生改变，最可能是发生了碱基替换。
基因突变类型的“二确定” (1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变 化，则一般为碱基对的增添或缺失。 (2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成 mRNA 的碱基序列判断，若只相差一个碱基，则该 碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。
通过诱变育种培育新品 通过杂交育种使性状重组，可培育优良品种
种
①自然突变 ②人工诱变
①基因自由组合 ②基因交叉互换
③基因工程
产生新基因，控制新性状 产生新的基因型，不产生新的基因
是生物变异的根本来源， 生物变异的重要来源，有利于生物进化
生物进化的原始材料
通过基因突变产生新基因，为基因重组提供自由组合的新基因，基因
(4)某生物体细胞中某基因发生突变，其生殖细胞中不一定出现该基因；父方细胞质中的基因突变一般 不会传给后代。
高考警示 关于基因突变的两个易误点 (1)基因突变不一定都产生等位基因 病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此， 真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 (2)基因突变不一定都能遗传给后代 ①基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。 ②如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。
例 1 [2016·安庆模拟]链霉素能与原核细胞核糖体上的 S 蛋白结合，从而阻止了基因表达中的翻译过 程。现有一种细菌，其 S 蛋白上有一个氨基酸种类发生改变，导致 S 蛋白不能与链霉素结合。以下叙述正 确的是( )
A．链霉素是抗此种细菌的特效药 B．链霉素能诱导细菌 S 蛋白基因发生相应的突变 C．该细菌内 S 蛋白的空间结构可能发生了改变 D．该细菌 S 蛋白基因可能缺失一个或两个碱基
同源染色体上的 __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
非同源染色体自由组 目的基因经过_运__载__体___导入
合，导致非同源染色体 上__非__等___位__基__因_____间 受体细胞，导致受体细胞中
基因重组 的重组
图像
3.意义 基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，其中可能有一些子代会含有适应某种变化的、 ____生__存__所__必__需_的基因组合，就可能出现适应多变环境的个体，从而在多变环境中繁衍下去。所以基因重 组是_生__物__变__异____的重要来源之一，对生物的__进__化____具有重要意义。 思考 受精作用过程中的基因重新组合属于基因重组吗？
易错警示 根据题意可以知道由于基因突变赖氨酸被替代为其他氨基酸，则要求基因中只发生一个碱 基的变化，结合题中所给氨基酸的密码子可以获得正确答案，但是有的考生没有注意到密码子存在于 mRNA 分子中，它与基因模板链的碱基是互补的，导致误选。
考点 基因重组
1．类型 (1)分子水平的基因重组 ①如通过对 DNA 的剪切、拼接而实施的基因工程。 ②特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。 (2)染色体水平的基因重组 ①减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，以及非同源染色体上非等位基因的自 由组合而导致的基因重组。
(2)三种类型突变与生物性状的关系
类 影响程 对氨基酸的影响(不考虑
型 度 终止密码)
替
只改变 1 个或不改变氨
小
换
基酸
增
插入位置前不影响，影
大
添
响插入位置后的序列
缺
缺失位置前不影响，影
大
失
响缺失位置后的序列
3.基因突变未引起生物性状改变的原因
(1)当基因发生突变时，对应 mRNA 上的密码子改变，但由于密码子具有简并性，改变后的密码子若
必修2 遗传与进化
第7单元 生物的变异、育种和进化
第21讲 基因突变和基因重组
板块一 课前·预习方案
阅读 必修 2 课本 P80～83 完成以下填空(不能独立完成的空用红笔标出) 一、基因突变 1．实例：镰刀型细胞贫血症 (1)病因图解如下
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(2)实例要点归纳 ①图示中 a、b、c 过程分别代表__D_N__A__复__制__、__转__录__和__翻__译___。突变发生在__a_ (填字母)过程中。
突变是基因重组的基础
高考警示 (1)自然状况下，原核生物不会发生基因重组。 (2)交叉互换≠基因重组。如果交叉互换发生在同源染色体之间叫基因重组；如果发生在非同源染色体 之间叫易位，属于染色体结构变异。
例 2 [2016·南宁模拟]下列图示过程存在基因重组的是( )
1.基因重组发生的过程？
提示：减数第一次分裂前期和后期。
(4)不定向性：可以产生一个以上的等位基因
(5)多害少利性：一般是有害的，少数有利
发生时间 DNA 复制时，如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
意义
①_新__基__因___产生的途径，②生物变异的根本来源，③生物 进化的原始材料
思考 一条染色体上缺少了一个基因，这属于可遗传变异中的________。 提示：染色体变异
②患者贫血的直接原因是__血__红__蛋__白___异常，根本原因是发生了__基__因__突__变___，碱基对由 突变成 。 2．概念：DNA 分子中发生__碱__基__对__的__替__换__、__增__添__和__缺__失___，而引起的___基__因__结__构__的改变。
3．基因突变的原因、特点、时间和意义
DNA 分子中发生碱基对的__替__换____、增添和_缺__失_____，而 原 内因
引起基因结构的改变 因
外因 某些诱变因素：物__理__因__素__、__化__学__因__素____和生物因素
(1) _普__遍__性___：在生物界中普遍存在
(2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位
特点 (3) _低__频__性___：突变频率很低
2．基因重组针对几对基因而言？
提示：两对或两对以上非同源染色体上的非等位基因或同源染色体上非姐妹染色体上的非等位基因。 解析 A 图所示的 AaBb 在进行减数分裂产生配子的过程中，会发生非同源染色体上非等位基因的自 由组合，因此符合要求；B 图表示的是雌雄配子的随机结合，不存在基因重组；C 图表示减数第二次分裂 的后期，该时期不存在基因重组；D 图中只有一对等位基因，不会发生基因重组。
A．5-BU 诱发突变的机制是诱发 DNA 链发生碱基种类替换 B．5-BU 诱发突变的机制是阻止碱基配对 C．培养过程中可导致 A/T 对变成 G/C 对 D．5-BU 诱发突变发生在 DNA 分子复制过程中 解析 在 DNA 分子复制时，5-BU 可以代替 T 与 DNA 模板链上的 A 配对，形成一条含有 5-BU 的子 链，而这条含有 5-BU 的 DNA 链作模板时，与 5-BU 配对的碱基除了 A 以外，还可以是 G，若与之配对 的是 G，则形成的子代 DNA 与亲代 DNA 就会出现差异，由 G 替代了 A，发生了碱基种类的替换，在这 个过程中 5-BU 起到了替代效应而没有阻止碱基配对。
②特点：难以突破远缘杂交不亲和的障碍，可产生新的基因型、表现型，但不能产生新的基因。
(3)细胞水平的基因重组
①如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组。
②特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。
2．基因突变与基因重组的区别和联系
项目
基因突变
基因重组
发生 有丝分裂间期、减数第一
时间
次分裂前的间期
减数第一次分裂
在一定外界或内部因素作 减数第一次分裂过程中，同源染
发生 用下，DNA 分子中发生碱 色体的非姐妹染色单体之间交
原因 基对的替换、增添和缺失，叉互换，或非同源染色体上非等
引起基因结构的改变
位基因的自由组合
续表
项目 适用范围
应用
种类 结果 意义 联系
基因突变
基因重组
所有生物都可以发生 只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传
二、基因重组 1．概念：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．类型比较 重组类型 发生时间
发生机制
同源染色体上非等位基 非同源染色体上非等位 人为导致基因重组
因的重组
基因的重组
(DNA 重组)
减数第一次分裂前期 减数第一次分裂后期 目的基因导入受体细胞时
基因重组和基因突变综合判断方法 (1)根据亲代基因型判定 ①如果亲代基因型为 BB 或 bb，则引起 B 与 b 不同的原因是基因突变。 ②如果亲代基因型为 Bb，则引起 B 与 b 不同的原因是基因突变或交叉互换。 (2)根据细胞分裂方式判定 ①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。 ②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。 (3)根据染色体图示判定 ①如果是有丝分裂后期图中，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果。 ②如果是减数第二次分裂后期图中，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结 果。 ③如果是减数第二次分裂后期图中，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为交叉互换(基因 重组)。
提示：不属于。
板块二 课堂·考点突破
1．图解引起基因突变的因素及其作用机理
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高考警示 由基因突变可联系的知识 (1)联系细胞分裂：在细胞分裂间期，DNA 复制时，DNA 分子双链打开，脱氧核苷酸链极其不稳定， 容易发生碱基对的变化。 (2)联系细胞癌变：癌细胞就是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致。 (3)联系生物育种：诱变育种就是利用基因突变的原理进行的。 (4)联系生物进化：基因突变为生物进化提供原始材料。 2．基因突变可导致生物性状的改变 (1)基因突变的结果：产生新基因，可能引起性状改变。
易错警示 答案信息在题干，审清 5-BU 可与 A 配对也可与 G 配对，从而起到替代作用，而不是阻 止配对。
2．[2016·日照模拟]由于基因突变，细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基(位置)上发生了变化。已知赖氨 酸的密码子为 AAA 或 AAG；天冬氨酸的密码子为 GAU 或 GAC；甲硫氨酸的密码子为 AUG。根据已知 条件，你认为基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是 ( )
1．如图所示，图 1、图 2 表示某种生物的部分染色体发生变异的示意图，其中①和②、③和④互为 同源染色体，则两图所示的变异( )