高中生物 第四章 第一节 生物变异的来源 第一课时学案 浙科版必修2

第1课时基因重组和基因突变

一、生物变异的类型

1．不遗传的变异

由环境条件的改变引起的，不涉及遗传物质的变化，其变异只限当代的表现型改变，变异不向后代传递。

2．可遗传的变异

（1）基因突变和染色体畸变。在强烈的物理、化学因素影响下发生的。

（2）基因重组，由于非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换而引起的。

预习交流

在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5千克，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7千克左右。但再引种回北京后，叶球又只有 3.5千克，甘蓝的这种变异属于哪类变异？

答案：这是由环境条件的改变引起的，属于不遗传的变异。

二、基因重组

1．基因重组是指具有不同遗传性状的雌雄个体进行有性生殖时，控制不同性状的基因重新组合，导致后代不同于亲本类型的现象或过程。

2．基因重组是通过有性生殖过程实现的，基因重组的结果是导致生物性状的多样性，为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。

预习交流

基因重组的两种来源分别发生在什么时候？

答案：基因重组的两种来源是非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换。非同源染色体的自由组合发生在减数第一次分裂的后期，此时同源染色体分开，非同源染色体自由组合。同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换发生在减数第一次分裂的前期，此时同源染色体进行联会，形成四分体。

三、基因突变

1．概念

由于基因内部核酸分子上特定核苷酸序列发生变化的现象或过程。如DNA分子上碱基对的缺失、增加或替换都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起基因结构的改变。

2．类型

（1）根据对表现型的影响：①形态突变；②生化突变；③致死突变。

（2）根据发生的因素：①自发突变；②诱发突变。

3．特点

（1）普遍性；（2）多方向性；（3）稀有性；（4）可逆性；（5）有害性。

4．因素

（1）物理因素；（2）化学因素；（3）生物因素。

5．机理

由于某些因素的作用，引起碱基对的缺失、增加或替换，使DNA分子中的核苷酸序列发生改变，其对应的信使RNA的碱基序列也随之改变，导致翻译的蛋白质出现异常。

6．意义

基因突变是生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。

预习交流

基因突变一定会改变生物的性状吗？为什么？碱基对的缺失、增加或替换中哪一种对生物的影响最小？

答案：基因突变不一定改变生物的性状。可能的原因有：①一种氨基酸可能有几种密码子；②显性纯合子突变成杂合子（AA→Aa）。碱基对的缺失、增加或替换这三种基因突变中对生物性状影响最小的是碱基对的替换。

一、生物变异的来源

生物的变异可分为可遗传的变异和不遗传的变异，这两类变异有什么异同？请列表比较。

新疆“哈密瓜”以含糖量高而著名，将其引种到浙江，则含糖量显著下降，再引种回新疆，其含糖量又达到原先水平，从“哈密瓜”引种过程看出（）。

A．哈密瓜具有遗传性，而不具有变异性

B．仅由环境条件引起的变异不遗传

C．环境改变可引起可遗传的变异

D．哈密瓜在生殖过程中无基因重组发生

答案：B

解析：因引种到浙江含糖量显著下降，再引种回新疆后其含糖量又达到原先水平，可以得知这种含糖量高的变异，是由环境引起的不遗传的变异。

可遗传的变异和不可遗传的变异的鉴别

1．可遗传的变异遗传物质的数目或结构发生了变化，在后代可产生一定数量的表现。因此可让变异类型与原来的类型生活在同一环境中，两者会表现出不同的性状。

2．不遗传的变异不能将变异性状传给后代，因此可以将变异类型或子代与原来的未发生变异的类型生活在同一环境中，两者不会表现出性状差异。

二、基因重组

1．生物变异最主要的来源是什么？

答案：生物变异最主要的来源是基因重组。

2．基因重组有哪两种来源？

答案：（1）非同源染色体的自由组合。（2）同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换。

3．基因重组能产生新的基因吗？

答案：基因重组不会产生新的基因，但是会产生新的基因型。

4．细菌等生物进行无性繁殖时能发生基因重组吗？

答案：进行无性繁殖的生物不会发生基因重组，因为基因重组只发生在有性生殖的减数分裂过程中。

一对父本和母本通过有性生殖产生的后代，个体之间总会存在一些差异，这种差异主要来自（）。

A．基因突变B．基因重组

C．基因分离D．染色体变异

答案：B

解析：生物变异的主要来源是基因重组。父本和母本通过有性生殖产生的后代，个体之间存在一些差异的主要原因是产生配子时发生了基因重组。

1．交叉互换与自由组合的比较

交叉互换发生在一对同源染色体上非姐妹染色单体间的等位基因之间。交叉互换发生的概率少。

自由组合发生在两（多）对非同源染色体上的非等位基因之间。自由组合发生的概率为100%。

2．基因重组是生物变异的主要来源的原因

按自由组合定律，在完全显性的条件下，n对等位基因位于n对同源染色体上，F2的表现型有2n种。

3．狭义和广义的基因重组

狭义的基因重组就是指控制不同性状的基因的重新组合，主要有非同源染色体的自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换两种。广义的基因重组是泛指不同生物的基因的重新组合，包括DNA重组技术等。

三、基因突变

1．基因突变的原因是什么？

答案：基因突变的外因是物理、化学、生物因素的刺激，内因是DNA复制时，DNA上碱基对发生了缺失、增加或替换。

2．基因突变的实质是什么？

答案：基因突变的实质是基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序改变，从而引起基因分子结构的改变。

3．基因突变的结果是什么？

答案：基因突变使生物的遗传信息发生变化，产生相应的等位基因。

4．基因突变与生物性状有怎样的关系？

答案：（1）基因突变中碱基对的缺失、增加比碱基对的替换对生物性状的影响更大。

（2）基因突变可以产生新的基因，但不一定产生新性状。

5．镰刀形细胞贫血症的原因是什么？

答案：产生镰刀形细胞贫血症的直接原因是血红蛋白分子的结构发生变化。根本原因是基因突变。