基因突變和基因重組(精品).ppt

1、第5章 基因突變及其他變異,第1節(jié) 基因突變和基因重組,第2節(jié) 染色體變異,基礎(chǔ)梳理,基礎(chǔ)梳理,T,A,堿基對,排列順序,遺傳信息,隨機(jī),不定向,根本來源,探究思考： 基因突變一定導(dǎo)致生物性狀的改變嗎？ 答案：不一定。 (1)多數(shù)基因突變并不引起生物性狀的改變 不具遺傳效應(yīng)的DNA片段中的“突變”不引起性狀變異。 由于可有多種密碼子決定同一種氨基酸，因此某些基因突變也不會引起生物性狀的改變。 某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個別氨基酸的種類，但并不影響該蛋白質(zhì)的功能。 隱性基因的功能突變在雜合狀態(tài)下也不會引起性狀的改變。 (2)少數(shù)基因突變可引起生物性狀的改變，如人的白化病等。,歸納整合,基因突變對子

2、代的影響 1.基因突變發(fā)生在有絲分裂過程中，一般不遺傳，但有些植物可以通過無性繁殖傳遞給后代。 2.如果發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，可以通過配子傳遞給后代。 3.基因突變的頻率比較：生殖細(xì)胞體細(xì)胞；分裂旺盛的細(xì)胞停止分裂的細(xì)胞。,跟蹤訓(xùn)練,1. （2008年廣東卷）有關(guān)基因突變的敘述，正確的是（ ） A不同基因其突變的概率是相同的 B基因突變的方向是由環(huán)境決定的 C一個基因可以向多個方向突變 D細(xì)胞分裂的中期不發(fā)生基因突變,解析：基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。具有低頻性、普遍性、多害少利性、隨機(jī)性和不定向性等特點(diǎn)?；蛲蛔兌喟l(fā)生在DNA分子復(fù)制的過程中

3、，其他時期同樣可以發(fā)生基因突變。在題目給出的選項中，不同基因的突變頻率不相同；基因突變的方向不受環(huán)境條件的影響；細(xì)胞分裂中期，也可以產(chǎn)生基因突變。 答案： C,2.下列有關(guān)細(xì)胞分裂的敘述，正確的是（ ） A.在細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制，染色體數(shù)目加倍 B.處于有絲分裂后期的果蠅體細(xì)胞有兩個染色體組 C.在減數(shù)第一次分裂的前期和后期均可能發(fā)生基因重組 D.在減數(shù)第二次分裂前期的細(xì)胞有同源染色體，不含染色單體,解析：基因突變是指DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。具有低頻性、普遍性、多害少利性、隨機(jī)性和不定向性等特點(diǎn)?；蛲蛔兌喟l(fā)生在DNA分子復(fù)制的過程中，其他時期同

4、樣可以發(fā)生基因突變。在題目給出的選項中，不同基因的突變頻率不相同；基因突變的方向不受環(huán)境條件的影響；細(xì)胞分裂中期，也可以產(chǎn)生基因突變。 答案： C,2 （2008年山東卷）擬南芥P基因的突變體表現(xiàn)為花發(fā)育異常。用生長素極性運(yùn)輸抑制劑處理正常擬南芥，也會造成相似的花異常。下列推測錯誤的是（ ） A.生長素與花的發(fā)育有關(guān) B.生長素極性運(yùn)輸與花的發(fā)育有關(guān) C.P基因可能與生長素極性運(yùn)輸有關(guān) D.生長素極性運(yùn)輸抑制劑誘發(fā)了P基因的突變,解析：本題綜合性較強(qiáng)，是一道結(jié)合生物學(xué)基礎(chǔ)知識進(jìn)行閱讀理解的題目，主要考查植物生長素，植物性狀表現(xiàn)與基因、激素的關(guān)系，基因突變與化學(xué)物質(zhì)的關(guān)系等相關(guān)知識。解題時注意把

5、握題干中的有用信息并用排除法做題。信息之一是“用生長素極性運(yùn)輸抑制劑處理正常擬南芥，也會造成相似的花異?！?，由此可知A、B是正確的，信息之二是“P基因的突變體表現(xiàn)為花發(fā)育異?！保纱丝赏茰yP基因起作用的機(jī)制，如P基因可能與生長素抑制物的合成等有關(guān)，故選項C正確。題干文字中沒有關(guān)于生長素極性運(yùn)輸抑制劑與P基因突變的關(guān)系的敘述，D錯誤。 答案： D,基礎(chǔ)梳理,1.概念：在生物體進(jìn)行_生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合。 2.類型 (1)隨著 的自由組合，非等位基因也自由組合；,有性,非同源染色體,(2)隨著同源染色體上的非姐妹染色單體的交換而 使 發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的_重新組合； (3

6、)重組DNA技術(shù)。 3.意義：為生物變異提供了極其豐富的來源，是形成生物 的重要原因之一。,非同源染色體,等位基因,多樣性,歸納整合,一、基因重組的理解,二、基因突變和基因重組的比較,跟蹤訓(xùn)練,1.生物體內(nèi)的基因重組（ ） A.能夠產(chǎn)生新的基因 B.發(fā)生在受精作用過程中 C.是生物變異的根本來源 D.在同源染色體之間可發(fā)生,解析：生物體內(nèi)的基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，由于同源染色體及非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上非等位基因自由重組?；蛑亟M也可發(fā)生在四分體時期同源染色體之間的交叉互換。生物變異的根本來源是基因突變。 答案： D,2. （2008年寧夏卷）以下有關(guān)基因重組的敘述，錯誤

7、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.純合體自交基因重組導(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),解析：本題考查基因重組的相關(guān)知識?；蛑亟M是指生物在有性生殖過程中，非等位基因的重新組合，主要是指減數(shù)分裂過程中因非同源染色體自由組合和四分體時期同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換。有性生殖過程中的可遺傳變異，主要是基因重組。純合子自交后代不發(fā)生性狀分離。 答案： C,基礎(chǔ)回顧,缺失,重復(fù),倒位,易位,染 色 體 變 異 ,染 色 體 數(shù) 目 的 變 異,非整倍數(shù)變異：細(xì)胞內(nèi) _的增加或減少。如先天愚型是由于2

8、1號染色體有3條,染 色 體 組 的 倍 性 增 加 或 減 少,染色體組概念：一般而言，二倍體生物生殖細(xì)胞中的大小、形狀各不相同的一組染色體,概念： _中含有兩個染色體組的個體舉例：幾乎全部動物和大部分高等植物都為二倍體生物,二 倍 體,多 倍 體,概念： _中含有三個或三個以上染色體組的個體 形成原因： _形成受到破壞，染色體數(shù)目加倍 特點(diǎn)：莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大；糖類與蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量有所增加；發(fā)育 _，結(jié)實率 _,個別染色體,體細(xì)胞,體細(xì)胞,紡錘體,遲緩,低,染 色 體 變 異 ,染 色 體 數(shù) 目 的 變 異,染 色 體 組 的 倍 性 增 加 或 減 少,單 倍 體,

9、概念：體細(xì)胞中含有 的 個體 成因：由 _直接發(fā)育成新個體 實例：蜜蜂中雄蜂 特點(diǎn)：植株弱小、高度不育,多 倍 體,物種配子染色體數(shù)目,配子,方法提示： 1.染色體組與染色體數(shù)目的判斷 （1）染色體組是指細(xì)胞中形態(tài)和功能各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息的一組非同源染色體。要構(gòu)成一個染色體組應(yīng)具備以下幾條： 不含同源染色體。 所含的染色體的形態(tài)、大小和功能各不相同。 含有控制本物種生物性狀的一整套基因，但不能重復(fù)。,（2）要確定某生物體細(xì)胞中染色體組的數(shù)目，可從以下幾個方面考慮： 細(xì)胞中同種形態(tài)的染色體有幾條，細(xì)胞內(nèi)就含有幾個染色體組 。（如圖一） 根據(jù)基因型判斷細(xì)

10、胞中的染色體數(shù)目，根據(jù)細(xì)胞的基因型確定控制每一性狀的基因出現(xiàn)的次數(shù)，該次數(shù)就等于染色體組數(shù)（如圖二）。如基因型為AAaaBBbb的細(xì)胞生物體含有4個染色體組。,根據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來推算，染色體組的數(shù)目=染色體數(shù)染色體形態(tài)數(shù)。,2單倍體與二倍體、多倍體的判定,（1）由受精卵發(fā)育而成的個體，含有n個染色體組，就叫n倍體。 （2）由配子發(fā)育而成的個體，不論含幾個染色體組，都稱為單倍體。如八倍體生物的單倍體含有4個染色體組。單倍體個體的體細(xì)胞染色體組數(shù)一般為奇數(shù)，當(dāng)其進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時，由于同源染色體無法正常聯(lián)會或聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的配子。 （3）二倍體生物的配子中只含有一個染色

11、體組。 （4）含奇數(shù)倍染色體組（如含3個染色體組的三倍體和單倍體）的個體不能產(chǎn)生正常的配子。,易錯提示： 1.無子番茄與無子西瓜兩者雖然都是無子果實，但培育原理不一樣。無子番茄是利用生長素能促進(jìn)果實發(fā)育的原理，在未受粉的雌蕊柱頭上涂抹一定濃度的生長素，使子房壁膨大為果實。這是單性結(jié)實，不是培育新品種的育種過程，所以最終形成的果實細(xì)胞中染色體數(shù)目與番茄體細(xì)胞中的染色體數(shù)目相同，并且其基因型也與母本體細(xì)胞的基因型相同。,無子西瓜是利用了三倍體植物在減數(shù)分裂中同源染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子而產(chǎn)生無子果實的原理。培育過程中第一年所得西瓜的瓜皮、瓜瓤、種皮由四倍體細(xì)胞構(gòu)成，而胚由三倍體細(xì)胞構(gòu)成；

12、第二年在三倍體植株上結(jié)出的西瓜，其瓜皮、瓜瓤均由三倍體細(xì)胞構(gòu)成，與三倍體植株體細(xì)胞染色體數(shù)、基因型都一致。這屬于多倍體育種，無子西瓜具有多倍體的特點(diǎn)。,2.基因突變是DNA分子水平上的變化；染色體變異是染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的變異，屬于細(xì)胞水平上的變化。 3.同源染色體非姐妹染色單體之間的交叉互換，只是改變了非等位基因間的連鎖關(guān)系，實現(xiàn)了基因重組，并未改變?nèi)旧w形態(tài)、大小及基因數(shù)目，所以不是染色體結(jié)構(gòu)變異。,歸納整合,一、染色體結(jié)構(gòu)的變異,跟蹤訓(xùn)練,1. （2008年廣東卷）21三體綜合征患兒的發(fā)病率與母親年齡的關(guān)系如下圖所示，預(yù)防該遺傳病的主要措施是（ ）,適齡生育 基因診斷 染色體分析 B超檢查

13、 A B C D,解析：21三體綜合征是人類染色體異常遺傳病。在進(jìn)行遺傳咨詢和產(chǎn)前診斷時，要對胎兒進(jìn)行染色體分析。從題中所給圖示分析，當(dāng)母親年齡大于30歲后，隨著母親年齡的增大，21三體綜合征患兒的發(fā)病率迅速增大，所以預(yù)防此遺傳病要實行適齡生育。 答案： A,2. （2009年佛山一模）在人工去雄的番茄花的雌蕊柱頭上，涂抹一定濃度的生長素類似物，可以得到無子番茄。下列有關(guān)無子番茄和無子西瓜的敘述，正確的是（ ） A無子番茄性狀能遺傳 B若取無子番茄植株進(jìn)行無性繁殖，長成的植株所結(jié)果實中有種子 C無子西瓜進(jìn)行無性繁殖，長成的植株所結(jié)果實中有種子 D若取無子西瓜進(jìn)行無性繁殖，長成的植株子房壁細(xì)胞含

14、有四個染色體組,解析：無子番茄是用一定濃度的生長素來處理沒有受粉的番茄花蕾，使子房（壁）發(fā)育成果實（果皮），生長素起的是促進(jìn)發(fā)育的作用，而對細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)并無影響。無子西瓜是三倍體，是先將西瓜染色體數(shù)目加倍，形成四倍體，再與正常的二倍體西瓜雜交形成的三倍體植株，它在減數(shù)分裂時同源染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的生殖細(xì)胞，因而沒有種子。 答案： B,熱點(diǎn)聚焦,區(qū)分基因突變、基因重組和染色體變異,（2009年惠州一模）日本和美國的研究小組分別在2007年11月宣布：他們借助具有逆轉(zhuǎn)錄酶的病毒為運(yùn)載體，把4種基因注入人的皮膚細(xì)胞。經(jīng)過培養(yǎng)，這些皮膚細(xì)胞被“改造”成了幾乎可以和胚胎干細(xì)胞相媲美的干細(xì)胞。

15、此過程不需要發(fā)生（ ） A細(xì)胞分裂 B.脫分化 C基因重組 D.染色體數(shù)目變異,解析：主要考查細(xì)胞的分化，很多考生可能由于對脫分化的概念還不了解而選B。高中教材對基因重組的定義是：“在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合”，而有關(guān)資料對其定義為“由于不同DNA鏈的斷裂和連接而產(chǎn)生DNA片段的交換和重新組合，形成新DNA分子的過程”。后者包括原核生物的基因重組、轉(zhuǎn)化（直接吸收）、轉(zhuǎn)導(dǎo)（媒介）和接合（如細(xì)菌和放線菌）也可發(fā)生?；蚬こ痰脑硎腔蛑亟M?；蛑亟M是遺傳的基本現(xiàn)象，病毒、原核生物和真核生物都存在基因重組現(xiàn)象。減數(shù)分裂或體細(xì)胞有絲分裂均有可能發(fā)生基因重組。 答案：D,

16、名師點(diǎn)睛 ：關(guān)鍵是理解基因突變、基因重組、染色體變異的概念、特點(diǎn)、結(jié)果和應(yīng)用等方面的區(qū)別和聯(lián)系。基因突變是DNA分子結(jié)構(gòu)的改變，基因重組是基因的重新組合，基因工程屬于基因重組。染色體變異是指染色體的結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異。,熱點(diǎn)訓(xùn)練,以下關(guān)于生物變異的敘述，正確的是（ ） A基因突變都會遺傳給后代 B基因堿基序列發(fā)生的改變，不一定導(dǎo)致性狀改變 C染色體變異產(chǎn)生的后代都是不育的 D基因重組只發(fā)生在生殖細(xì)胞形成過程中,解析：并不是所有的基因突變都會遺傳給后代；染色體變異若是染色體組成倍增加，其后代也是可育的；廣義的基因重組可發(fā)生在基因工程中?；虻膲A基序列發(fā)生改變，其對應(yīng)的密碼子一定改變，但翻譯成的氨

17、基酸不一定改變，故選B。 答案： B,走進(jìn)實驗室,基礎(chǔ)再現(xiàn),實驗課題：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 ,進(jìn)行正常有絲分裂的植物分生組織細(xì)胞，在有絲分裂后期，染色體的著絲點(diǎn)分裂，子染色體在紡錘絲的作用下分別移向兩極，最終被平均分配到兩個子細(xì)胞中去。 用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體形成，以致影響染色體被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。,材料用具 洋蔥或大蔥、蒜(均為二倍體，體細(xì)胞中染色體數(shù)為16)，培養(yǎng)皿，濾紙，紗布，燒杯，鑷子，剪刀，顯微鏡，載玻片，蓋玻片，冰箱，卡諾氏液，改良苯酚品紅染液，體積分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液，體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液。

18、,過程設(shè)計,1.方法步驟 (1)將洋蔥(或大蔥、蒜)放在裝滿清水的廣口瓶上，讓洋蔥的底部接觸水面。待洋蔥長出約1 cm左右的不定根時，將整個裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)（4）,誘導(dǎo)培養(yǎng)36 h。 (2)剪取誘導(dǎo)處理的根尖約0.51 cm，放入卡諾氏液中浸泡0.51 h，以固定細(xì)胞的形態(tài)，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次。 (3)制作裝片，包括解離、漂洗、染色、制片4個步驟，具體操作方法與實驗“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”相同。,2.現(xiàn)象觀察 先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂相。視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。確認(rèn)某個細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。 3.實驗結(jié)論

19、 低溫處理植物分生組織，能抑制有絲分裂的前期形成紡錘體從而產(chǎn)生染色體目加倍且無紡錘體的細(xì)胞。,4.實驗評價 你看到染色體數(shù)目加倍且無紡錘體的細(xì)胞嗎？如沒有請分析可能的原因。 造成看不到染色體數(shù)目加倍且無紡錘體的細(xì)胞的原因較多，常見的原因有： (1)沒有培養(yǎng)出分生區(qū)或沒有剪取到分生區(qū)； (2)低溫誘導(dǎo)時間不足； (3)解離不充分或漂洗不干凈造成染色不足； (4)染色時間控制不當(dāng)，看不清染色體； (5)沒有低倍鏡尋找過程。,易錯歸納,1.低溫處理必須在培養(yǎng)出1 cm左右的不定根之后。若生根前就送進(jìn)冰箱，低溫會抑制植物的新陳代謝從而抑制了其根尖分生區(qū)的形成，導(dǎo)致實驗無法進(jìn)行。 2.剪取根尖的時間一般

20、在中午10點(diǎn)左右，此時分裂旺盛，受低溫影響較大，實驗效果明顯。 3、染色時間要嚴(yán)格控制。染色時間不足則染色體看不清；染色過度，染色體一團(tuán)糟，無法分辨。,精題演習(xí),1.為了觀察到低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化，制作洋蔥根尖細(xì)胞分裂臨時裝片的制作程序是（ ） A.選材固定解離漂洗染色制片 B.選材解離固定漂洗染色制片 C.選材解離漂洗固定染色制片 D.選材固定解離染色漂洗制片,答案:A,2.用濃度為2的秋水仙素處理植物分生組織56小時，能夠誘導(dǎo)其細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。那么，用一定時間的低溫（如4 ）處理水培的洋蔥根尖時，是否也能誘導(dǎo)其細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍呢？請對這個問題進(jìn)行實驗探究。 （1）針對以上

21、問題，你作出的假設(shè)是 。 你提出此假設(shè)的依據(jù)是 。 （2）低溫處理植物材料時，通常需要較長時間才能產(chǎn)生低溫效應(yīng)，根據(jù)這個提示將你設(shè)計的實驗組合以表格的形式列出來。,（3）按照你的設(shè)計思路，以_ 作為鑒別低溫是否誘導(dǎo)根尖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍的依據(jù)。為此，你要進(jìn)行的具體操作是： 第一步：剪取根尖23 mm。 第二步：按照_步驟制作,答案：（1）用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導(dǎo)其細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍 低溫能夠影響酶的活性（或紡錘絲的形成、著絲點(diǎn)的分裂），使細(xì)胞不能正常進(jìn)行有絲分裂（學(xué)生也可以提出其他假設(shè)，只要能夠運(yùn)用所學(xué)的生物知識進(jìn)行合理的解釋即可) （2）(只要學(xué)生設(shè)計的表格達(dá)到以下兩個

22、要求即可：A至少作兩個溫度和時間的對照；B間隔相等的,培養(yǎng)時間進(jìn)行取樣)以下表格僅作參考：,（3）在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理后根尖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目（或染色體計數(shù)） 解離 漂洗 染色 制片 細(xì)胞有絲分裂裝片,課時作業(yè),1.（2009年真光中學(xué)模擬）將純種小麥播種于生產(chǎn)田，發(fā)現(xiàn)邊際和灌水溝兩側(cè)的植株總體上比中間的長得好。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是（ ） A基因重組引起性狀分離 B環(huán)境引起性狀變異 C隱性基因突變成為顯性基因 D染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生了變化,解析：表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境，邊際和灌水溝兩側(cè)的植株通風(fēng)好、水肥多，所以植株總體上比中間的長得好。 答案：B,2.（2009年深圳二模）我國研究人員發(fā)現(xiàn)“DEP1”基因的突變能促進(jìn)超級稻增產(chǎn)，這一發(fā)現(xiàn)將有助于研究和培育出更高產(chǎn)的水稻新品種。以下說法錯誤的是（ ） A水稻產(chǎn)生的突變基因不一定能遺傳給它的子代 B該突變基因可能在其他農(nóng)作物增產(chǎn)中發(fā)揮作用 C水稻基因突變產(chǎn)生的性狀對于生物來說大多有利 D該突變基因所表達(dá)出的蛋白質(zhì)與水稻產(chǎn)量密切相關(guān),解析：基因突變產(chǎn)生的性狀對于生物來說大多是有害的。 答案：C,8.（2009年深圳二模）科學(xué)家已成功將碗豆染色體片段導(dǎo)入玉米細(xì)胞，并培育出具有碗豆優(yōu)良性狀而染色體數(shù)目并沒有發(fā)生變化的玉米