第五章 遺傳信息的改變 復習課件

第五章

遺傳信息的改變

復習課件第1節(jié)基因突變1.舉例說明基因突變的特點和原因。2.說出基因突變的意義。3.說出引起基因突變的因素。4.搜集基因突變在育種上應用的實例。一二三四一、基因突變的特點1.基因突變在生物界中是普遍存在的。2.基因突變的頻率很低。3.基因突變有些是有害的?；蛲蛔兊挠泻π院陀欣允窍鄬Φ模欢l件下可以轉化。4.基因突變是隨機發(fā)生的?；蛲蛔兛梢园l(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期。發(fā)生在生殖細胞中的突變可以遺傳給后代，發(fā)生在體細胞中的突變一般不遺傳。但對于進行營養(yǎng)繁殖的植物，只要把突變的芽或枝條采取營養(yǎng)繁殖的方法，突變便可保留下來。一二三四5.基因突變具有多向性和可逆性。一二三四二、基因突變的原因1.基因突變的概念

由于DNA分子中堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因結構的改變稱為基因突變。2.基因突變的結果

基因突變使一個基因變成了它的等位基因，并可能引起表現(xiàn)型改變。3.基因突變的意義

由于基因突變可以產(chǎn)生新的基因，因此它是生物變異的根本來源，為生物進化提供了原始材料，同時基因突變也使人工誘變育種、改造生物成為可能。一二三四三、引起基因突變的因素1.基因突變的類型（1）自然突變：在自然條件下，由于生物體內(nèi)外環(huán)境條件的自然作用而發(fā)生的突變叫作自然突變。（2）誘發(fā)突變：在人為誘發(fā)條件的作用下發(fā)生的突變稱為誘發(fā)突變。2.引起突變的因素（1）物理因素：主要是多種射線，如紫外線、X射線、β射線、γ射線以及中子流等。（2）化學因素：主要是一些化學物質(zhì)，如5-溴尿嘧啶、亞硝酸、亞硝胺等。（3）生物因素：有些病毒能夠?qū)⑵銬NA嵌入宿主染色體DNA中，導致基因突變。一二三四四、人工誘變在育種上的應用1.作物育種：目標是培育早熟、抗病、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的作物品種。2.微生物育種：獲得高產(chǎn)菌株，使藥物產(chǎn)量大大提高。一二一、基因突變時堿基對改變對氨基酸序列的影響一二二、引起基因突變的因素及其作用的機理題型一題型二基因突變的影響【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)生了一種突變，導致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是（

）

①②③④甘氨酸：GGG ↓ ↓ ↓ ↓ 賴氨酸：AAA、AAGWNK4

…GGGAAGCAG…谷氨酰胺：CAG、CAA基因…CCCTTCGTC… 谷氨酸：GAA、GAG正常蛋

白質(zhì)…甘氨酸-賴氨酸-谷氨酰胺…天冬酰胺：AAU 1168 1169 1170題型一題型二A.①處插入堿基對G—CB.②處堿基對A—T替換為G—CC.③處缺失堿基對A—TD.④處堿基對G—C替換為A—T

解析：由題干可知WNK4基因發(fā)生了突變，導致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?，而賴氨酸的密碼子為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變?yōu)镚AA或者由AAG變?yōu)镚AG，在基因的模板鏈對應的變化為TTT→CTT或TTC→CTC，由題干中WNK4的基因序列可知，應為TTC→CTC，因此基因發(fā)生的突變應是②處A—T替換為G—C，故應選B。

答案：B題型一題型二基因突變的作用機理【例2】右圖表示人類鐮刀型細胞貧血癥的病因，已知谷氨酸的密碼子是GAA，纈氨酸的密碼子為GUA，由此分析正確的是（

）A.控制血紅蛋白合成的一段基因任意一個堿基發(fā)生替換都會引起貧血癥B.②過程是以α鏈為模板，以脫氧核糖核苷酸為原料，由ATP供能，在酶的作用下完成的C.運轉纈氨酸的tRNA一端裸露的三個堿基可能是CAUD.人發(fā)生此貧血癥的根本原因是蛋白質(zhì)中的一個谷氨酸被纈氨酸取代題型一題型二

解析：因為密碼子具有簡并性，控制血紅蛋白合成的一段基因中并不是任何一個堿基對發(fā)生替換，都會引起貧血癥；②過程是以α鏈為模板，但合成的是mRNA，所以原料是核糖核苷酸；根據(jù)纈氨酸的密碼子GUA可知，對應的tRNA上的反密碼子為CAU；人類鐮刀型細胞貧血癥的根本原因是基因上的一個堿基對被替換。

答案：C12345123452.原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個堿基對。在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況可能對其編碼的蛋白質(zhì)結構的影響最小?（

）A.置換單個堿基對 B.增加4個堿基對C.缺失4個堿基對 D.缺失5個堿基對解析：A、B、D三選項中氨基酸的種類和排列順序都可能改變，但C項只是減少了1個氨基酸。答案：C123453.下列有關基因突變的說法，不正確的是（

）A.在自然條件下，基因突變的頻率很低B.基因突變導致基因結構發(fā)生變化C.基因突變局限在一定范圍內(nèi)D.人工誘導的基因突變都是有利的解析：基因突變大多數(shù)是有害的，即對生物自身生存不利。答案：D123454.基因突變通常發(fā)生在（

）A.DNA→RNA的過程

B.DNA→DNA的過程C.RNA→蛋白質(zhì)的過程

D.RNA→DNA的過程解析：基因突變通常發(fā)生在DNA復制過程中。答案：B123455.（2016海南高考）依據(jù)中心法則，若原核生物中的DNA編碼序列發(fā)生變化后，相應蛋白質(zhì)的氨基酸序列不變，則該DNA序列的變化是（

）A.DNA分子發(fā)生斷裂B.DNA分子發(fā)生多個堿基增添C.DNA分子發(fā)生堿基替換D.DNA分子發(fā)生多個堿基缺失12345解析：DNA分子發(fā)生斷裂會造成合成的蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目變少，故A項錯誤。DNA分子發(fā)生多個堿基增添，一般會造成合成的蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目增多，也有可能提前出現(xiàn)終止密碼子，合成的蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目減少，這兩種情況下氨基酸序列均會改變，故B項錯誤。DNA分子發(fā)生堿基替換，因密碼子具有簡并性，相應的蛋白質(zhì)氨基酸序列可能不變，故C項正確。DNA分子發(fā)生多個堿基缺失，相應的蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目一般會減少，故D項錯誤。答案：C第2節(jié)基因重組1.舉例說明基因重組。2.說出基因重組的意義。3.搜集基因重組在育種上應用的實例。4.關注基因工程的安全性。一二三一、細菌的基因重組

通過接合生殖，一個細菌的遺傳物質(zhì)可以進入到另一個細菌中，實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重組。一二三二、高等生物的基因重組1.概念基因重組是指生物個體在減數(shù)分裂形成配子時，控制不同性狀的基因進行了重新組合。2.類型（1）自由組合型：在減數(shù)第一次分裂后期，隨著非同源染色體的自由組合，非同源染色體上的非等位基因也自由組合。（2）交叉互換型：在減數(shù)分裂形成四分體時，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交叉互換而發(fā)生交換，導致染色單體上的基因重新組合。一二三3.意義

基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因之一，對生物的進化具有重要意義。一二三三、基因的人工重組——基因工程1.基因工程的誕生（1）基因工程的概念：將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內(nèi)，使這個基因能在受體細胞內(nèi)復制、轉錄和翻譯（表達），這樣的操作就是重組DNA技術，也叫作基因工程。（2）基因操作的步驟（以利用基因工程生產(chǎn)人胰島素為例）。從細菌中提取出質(zhì)粒→先用內(nèi)切酶把質(zhì)粒DNA切開，再用相同的酶把人的胰島素基因從染色體上切下來→在連接酶的作用下，將人的胰島素基因連接到切開的質(zhì)粒DNA分子上，形成雜種質(zhì)?！鷮㈦s種質(zhì)粒導入細菌細胞→細菌生產(chǎn)出人的胰島素。（3）應用：在醫(yī)藥衛(wèi)生領域可用于生產(chǎn)基因工程藥品，基因診斷和基因治療；在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)上主要是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具有特殊用途的動植物新品種；基因工程的方法還可用于環(huán)境保護等方面。一二三2.基因工程的安全性（1）反對者：基因工程產(chǎn)物是非“天然”的，因此它具有更大的不可預測的危險。（2）支持者：基因工程所用的基因并不是某些生物所特有的，它們在大量的動植物體內(nèi)都可以找到，所以基因工程并不像有些人認為的那么可怕。一二一、基因突變和基因重組的區(qū)別與聯(lián)系一二一二二、基因重組與基因工程的比較題型一題型二基因重組的類型【例1】下列生物技術或生理過程沒有發(fā)生基因重組的是（

）

解析：基因重組的類型包括有性生殖過程中四分體時期的交叉互換、減數(shù)第一次分裂后期的自由組合（圖C）及基因工程中的DNA重組（圖B）。圖D人工誘變的原理屬于基因突變。圖A中S型菌的出現(xiàn)，是R型菌的DNA與S型菌的DNA重組的結果，所以也屬于基因重組。

答案：D題型一題型二基因工程的應用【例2】能夠打破物種界限，定向改造生物遺傳性狀，按照人類的意愿培育生物新品種的方法是（

）A.誘變育種和轉基因

B.雜交育種和誘變育種C.雜交育種和基因工程

D.基因工程

解析：雜交育種是利用同種生物的不同品種進行交配，然后選育新品種的方法；誘變育種是利用人工條件誘發(fā)基因突變，導致新基因的產(chǎn)生，但基因突變具有不定向性。只有基因工程可以將控制特定性狀的基因從一種生物轉移到另一種生物體內(nèi)，使基因?qū)崿F(xiàn)了跨物種的轉移，從而定向改造生物的性狀。

答案：D123451.以下有關基因工程的敘述，正確的是（

）A.基因工程是細胞水平上的生物工程B.基因工程的產(chǎn)物對人類都是有益的C.基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D.基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強解析：基因工程是分子水平（DNA）上的生物工程；基因工程的產(chǎn)物對人類不一定是有益的；基因工程產(chǎn)生的變異屬于基因重組；基因工程有較強的目的性。答案：D123452.下列有關基因重組的說法，正確的是（

）A.有細胞結構的生物都能夠進行基因重組B.基因突變、基因重組都能夠改變基因的結構C.基因重組發(fā)生在初級精（卵）母細胞形成次級精（卵）母細胞的過程中D.在減數(shù)分裂四分體時期非同源染色體的互換也是基因重組答案：C123453.若一對夫婦所生育子女中，性狀差異甚多，這種變異主要來自（

）A.基因突變 B.基因重組C.環(huán)境影響 D.染色體變異答案：B123454.干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以價格昂貴。某生物制品公司用下圖所示的方法生產(chǎn)干擾素。從上圖中可以看出該公司生產(chǎn)干擾素的方法是（

）A.個體間的雜交 B.基因工程C.細胞融合 D.器官移植解析：圖中干擾素基因是基因工程的目的基因，通過質(zhì)粒導入酵母菌實現(xiàn)大量生產(chǎn)。答案：B123455.基因突變和基因重組的共同點是（

）A.都可以產(chǎn)生新的基因B.都對生物體有利C.均可增加基因的數(shù)目D.都能產(chǎn)生可遺傳的變異解析：基因重組不能產(chǎn)生新基因；基因突變具有多害少利性；基因重組不能增加基因的數(shù)目；基因突變和基因重組均屬于可遺傳的變異。答案：D第3節(jié)染色體變異1.簡述染色體結構變異的基本類型。2.簡述染色體數(shù)目變異。3.探究低溫對植物染色體數(shù)目變異的影響。4.搜集染色體變異在育種上應用的實例。一二一、染色體結構變異1.重復：一條染色體上某一片段出現(xiàn)兩份或兩份以上的現(xiàn)象。2.缺失：染色體丟失了一個片段，使得位于這個片段上的基因也隨之發(fā)生丟失。3.倒位：同一條染色體上的某一片段顛倒了180°，造成染色體上基因順序的重排。4.易位：一條染色體臂的一段移接到另一條非同源染色體的臂上的結構變異。一二一二二、染色體數(shù)目變異（一）染色體組的概念

細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著控制這種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫作一個染色體組。（二）整倍性變異

整倍性變異是指細胞內(nèi)的染色體數(shù)目以染色體組為單位成倍地增加或減少。1.二倍體（1）概念：體細胞中含有兩個染色體組的生物個體叫作二倍體。（2）舉例：幾乎所有動物和一半以上的高等植物都是二倍體，如水稻、果蠅、馬、牛、羊和人。一二2.多倍體（1）概念：體細胞中含有三個或三個以上染色體組的生物個體叫作多倍體。（2）特點：多倍體植株的莖稈粗壯，葉片、葉片上的細胞、氣孔和果實都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量比較高，但成熟延遲，結實率低。（3）成因：細胞分裂過程中，細胞核中染色體正常分裂而細胞分裂受阻，已經(jīng)加倍的染色體就會包含在1個細胞核中，因而產(chǎn)生了多倍體細胞。（4）誘導多倍體形成的因素：低溫、秋水仙素等，其作用機理是抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成。一二（5）多倍體育種①方法：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，抑制正在分裂的細胞形成紡錘體，引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，這種方法叫化學誘變法。②原理：有絲分裂

細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍

多倍體植株。③實例：三倍體無子西瓜的培育。3.單倍體（1）概念：體細胞中具有本物種配子染色體數(shù)目的個體叫作單倍體。（2）類型①單元單倍體：指僅含一個染色體組的個體。②多元單倍體：指含有兩個或兩個以上染色體組的個體。一二（3）特點：與正常二倍體相比，單倍體植株弱小，高度不育，結實率低。（4）單倍體育種①方法：花藥離體培養(yǎng)→單倍體

正常純合體→人工選擇。②優(yōu)點：明顯縮短育種年限，后代都是純合體。（三）非整倍性變異1.非整倍性變異是指體細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少，即在染色體正常數(shù)目的基礎上增加或減少了一條或幾條染色體。2.舉例：果蠅細胞多一條或少一條性染色體都會影響果蠅的生育能力；小麥體細胞內(nèi)如果缺少個別染色體，會引起穗形改變。一二三一、染色體組數(shù)目的判斷方法

由于一個染色體組內(nèi)，各染色體的形狀、大小均不同，細胞內(nèi)染色體組數(shù)目可按下列三種方法加以判別。1.細胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組，如圖甲細胞中形態(tài)相同的染色體有4條，此細胞有4個染色體組。一二三2.在細胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因的個數(shù)，就是染色體組數(shù)，如基因型為AAaaBBbb的細胞含有4個染色體組，如圖乙所示。3.根據(jù)染色體數(shù)目和形態(tài)推算含有幾個染色體組。一二三規(guī)律總結構成染色體組的條件（1）一個染色體組中不含同源染色體。（2）一個染色體組中所含的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。（3）一個染色體組中含有控制一種生物性狀的一整套基因。一二三二、單倍體與多倍體的區(qū)別1.概念定位不同。單倍體指體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體；多倍體是由受精卵發(fā)育而成的，體細胞中含有三個或三個以上的染色體組的個體。2.發(fā)育的起點不同。單倍體是本物種的配子未經(jīng)受精作用在某種因素的刺激下發(fā)育成的個體，是單性生殖的結果；自然條件下，多倍體是由受精卵發(fā)育而來的，是有性生殖的結果。人為條件誘導染色體加倍的方法有溫度激變法、化學誘變法等。3.染色體組的數(shù)目不同。單倍體不一定含一個染色體組，有的單倍體的體細胞含一個染色體組，有的含兩個或兩個以上的染色體組，但是單倍體體細胞中染色體組的數(shù)目都是本物種正常體細胞染色體組數(shù)目的一半；多倍體則含有三個或三個以上的染色體組。一二三三、可遺傳變異三種來源的比較題型一題型二題型三染色體組數(shù)目的判斷【例1】普通小麥為六倍體，有42條染色體，其花藥經(jīng)離體培養(yǎng)培育出的小麥幼苗是（

）A.三倍體，含三個染色體組，21條染色體B.單倍體，含三個染色體組，21條染色體C.六倍體，含六個染色體組，42條染色體D.單倍體，含一個染色體組，21條染色體解析：花藥中有花粉，花粉是普通的六倍體小麥的雄性生殖細胞，其含有體細胞一半數(shù)目的染色體，即為21條，含三個染色體組。由花粉培育出的小麥為單倍體。答案：B題型一題型二題型三多倍體的特點【例2】下列關于多倍體的敘述，正確的是（

）A.植物多倍體不能產(chǎn)生可育的配子B.八倍體小黑麥是用基因工程技術創(chuàng)造的新物種C.二倍體植株加倍為四倍體后，營養(yǎng)成分必然增加D.多倍體在植物中比在動物中更為常見解析：大部分的多倍體植物（如四倍體）能產(chǎn)生可育的配子；八倍體小黑麥的培育屬于多倍體育種；二倍體植株加倍為四倍體后，營養(yǎng)物質(zhì)的含量有所增加，但種類并沒有增加；動物中多倍體很少，而植物中由于低溫等環(huán)境因素的影響，多倍體較為常見。答案：D題型一題型二題型三染色體變異的結果【例3】下列關于植物染色體變異的敘述，正確的是（

）A.染色體組整倍性變化必然導致基因種類的增加B.染色體組非整倍性變化必然導致新基因的產(chǎn)生C.染色體片段的重復必然導致基因種類的變化D.染色體片段的倒位和易位必然導致基因排列順序的變化解析：染色體組整倍性變化導致基因數(shù)量變化，不能導致基因種類增加；基因突變導致新基因的產(chǎn)生，染色體變異不能導致新基因的產(chǎn)生；染色體片段的重復會導致基因數(shù)量增加，不會導致基因種類變化；染色體片段的倒位和易位必然導致基因排列順序的變化。答案：D探究方法能力展示低溫誘導染色體加倍的實驗設計1.原理：進行正常有絲分裂的細胞，在有絲分裂后期，著絲粒分開，染色體在紡錘絲的牽引下分別移向兩極，最終被平分到兩個子細胞中去。用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，染色體不能被拉向兩極，導致細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。2.方法：低溫處理植物分生組織細胞，然后制成臨時裝片，在顯微鏡下觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的變化。探究方法能力展示

對植物進行一定時間的低溫（如4℃）處理，是否能誘導染色體數(shù)目加倍?請設計實驗對這個問題進行探究。（室溫25℃）

材料用具：洋蔥若干、冰箱、顯微鏡等其他必需的實驗儀器、藥品。（1）依據(jù)所學知識，你做出的最合理實驗假設是

。（2）該實驗的變量是

、

。（3）方法步驟第一步，培養(yǎng)洋蔥根尖。取洋蔥若干，在適宜條件下培養(yǎng)生根。第二步，

。第三步，

。第四步，

。探究方法能力展示（4）預測結果及相應結論①

。②

。

解析：該實驗的設計原理是低溫抑制紡錘體的形成，實驗的變量應該是低溫和室溫，設計時還應該遵循單一變量原則、對照原則和等量原則。探究方法能力展示答案：（1）低溫能誘導染色體數(shù)目加倍（2）低溫4℃室溫25℃（3）將生長狀態(tài)一致的洋蔥隨機平分為兩組：實驗組和對照組將實驗組放入冰箱（4℃），對照組在室溫下培養(yǎng)，其他培養(yǎng)條件保持一致且適宜，培養(yǎng)一段時間后，取出分別制成洋蔥根尖分生組織臨時裝片，觀察（4）①若實驗組染色體數(shù)目增加（或加倍），對照組染色體數(shù)目不改變，說明低溫（4℃）能誘導染色體數(shù)目加倍②若實驗組染色體數(shù)目和對照組染色體數(shù)目都不發(fā)生改變，說明低溫（4℃）不能誘導染色體數(shù)目加倍1234561.一條正常染色體的基因排列順序為ABCD·EFGH，“·”表示著絲粒，字母代表不同基因，下列哪種基因的排列順序發(fā)生了倒位，且倒位片段包含著絲粒?（

）A.ABCFE·DGH B.ABCD·EFEFGHC.CDAB·EFGH D.ABCD·GHEF答案：A1234562.下列一定不存在同源染色體的細胞是（

）A.卵細胞

B.單倍體生物體細胞C.胚細胞

D.含一個染色體組的細胞答案：D1234563.通常情況下，單倍體水稻高度不育，因為（

）A.基因發(fā)生了重組B.染色體結構發(fā)生了變異C.染色體數(shù)目不穩(wěn)定D.染色體配對紊亂答案：D1234564.下列關于染色體結構變異的敘述，錯誤的是（

）A.可由非同源染色體之間交換部分片段造成B.染色體結構的改變，會使染色體上基因的數(shù)目和排列順序發(fā)生改變C.大多數(shù)染色體結構變異對生物體是有利的D.染色體缺失了某段，可使生物性狀發(fā)生變化解析：大多數(shù)染色