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第,4,节基因突变和基因重组,高频考点突破,实验专题探究,命题视角剖析,第,4,节基因突变和基因重组,基础自主梳理,即时达标训练,基础自主梳理,一、基因突变,1,变异的类型,(1),不遗传的变异：环境因素的影响造成，不涉及,_,的改变。,(2),可遗传的变异：,_,改变引起的，来源有基因突变、基因重组、染色体变异等。,2,概念：由于,DNA,分子中碱基对的增添、缺失或,_,而引起的基因结构的改变。,遗传物质,遗传物质,改变,3,实例：镰刀型细胞贫血症,(1),外因,某些外界环境条件,(,如：温度骤变、各种射线、污染等,),。,生物体内部因素,(,如：异常代谢产物,),等作用。,(2),内因,4,类型：自然突变和诱发突变。,5,特点：普遍性；随机性；低频性；多害少利性；不定向性。,6,意义：是生物变异的,_,，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的重要因素之一。,7,人工诱变在育种上的应用,(1),诱变因素,物理因素：各种射线,辐射诱变；激光,激光诱变。,化学因素：秋水仙素、硫酸二乙酯等。,根本来源,(2),诱变意义：是创造动、植物新品种和微生物新类型的重要方法。,(3),优点：,提高,_,，使后代变异性状尽快稳定，加速育种进程。,_,地改良某些性状。,(4),缺点：诱发产生的突变，,_,的个体往往不多，需处理大量材料。,变异频率,大幅度,有利,思考感悟,1,大肠杆菌、烟草花叶病毒可遗传变异的来源是什么？,【,提示,】,由于大肠杆菌、烟草花叶病毒都不含有染色体，因此其可遗传变异就只有一个来源就是基因突变。,二、基因重组,1,概念：生物体进行,_,的过程中，控制不同性状的非等位基因的重新组合。,2,类型：,(1)_,(,非同源染色体上的非等位基因,),。,(2)_,(,同源染色体上的非等位基因,),。,3,途径：有性生殖,(,减数分裂,),。,4,意义,(1),为生物,_,提供了极其丰富的来源；,(2),形成生物,_,的重要原因之一；,(3),对于生物的,_,具有十分重要的意义。,有性生殖,自由组合,交叉互换,变异,多样性,进化,思考感悟,2,进行有丝分裂的细胞和进行无性生殖的生物是否存在基因重组？,【,提示,】,不存在。原因是基因重组发生在减数分裂中。,三、重组,DNA,技术,1,概念：将从一个生物体内分离得到或人工合成的,_,导入另一个生物体中，使后者获得,_,或表达,_,的技术。,目的基因,新的遗传性状,所需要的产物,限制性内切酶,DNA,连接酶,质粒,噬菌体,3,应用,(1),生产基因工程药物和疫苗，如治疗糖尿病的,_,、治疗侏儒症的人生长激素、防治乙肝的疫苗等。,(2),定向地改造动植物，如我国培育出的转基因抗虫作物,转基因抗虫棉、转基因奶牛、转基因鱼等。,胰岛素,高频考点突破,考点一,基因突变的原因、特征及与性状的关系,1,基因突变的原因分析,2,基因突变与性状的关系,(1),基因突变可间接引起密码子改变，最终表现蛋白质结构和功能改变，影响生物性状，如镰刀型细胞贫血症。,(2),基因突变并非必然导致性状改变，其原因是：,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。,突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变，如,AAAa,。,不直接编码氨基酸的基因片段,(DNA,片段,),发生改变。,【,易误警示,】,基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。,基因突变是,DNA,分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。,基因突变一般发生于,DNA,分子复制过程中。,即时应用,(,随学随练，轻松夺冠,),1,(2011,年江苏南京第一次模拟,),下列有关基因突变的叙述，错误的是,(,多选,)(,),A,只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变,B,诱发突变的突变率比自然突变的突变率高,C,基因突变是生物进化的重要因素之一,D,基因碱基序列改变一定导致性状改变,解析：,选,AD,。基因突变是指,DNA,分子的碱基对的增添、缺失或改变。进行有性生殖和无性生殖的生物都有可能发生基因突变。诱发突变是指在人工条件下提高突变频率。基因突变产生新基因，是生物进化的重要因素。基因碱基序列改变导致,mRNA,的序列改变，但由于存在多个密码子决定同一氨基酸，当改变后的,DNA,转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，不会引起生物性状的改变。,重组类型,同源染色体上非等位基因的重组,非同源染色体上非等位基因间的重组,DNA,分子重组技术,发生时间,减数第一次分裂四分体时期,减数第一次分裂后期,体外与运载体重组和导入细胞内与细胞内基因重组,发生机制,同源染色体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,同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重组,目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组,图像示意,考点二,基因重组的理解,【,特别提醒,】,基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。,即时应用,(,随学随练，轻松夺冠,),2,以下有关基因重组的叙述，正确的是,(,),A,非同源染色体的自由组合能导致基因重组,B,姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组,C,基因重组导致纯合体自交后代出现性状分离,D,同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的,解析：,选,A,。基因重组主要有以下几种类型：在生物体进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，非同源染色体自由组合，这样非同源染色体上的基因就进行了重组；在减数分裂形成四分体时，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交叉互换而发生交换，导致基因重组；基因工程。因此选项,A,是正确的，选项,C,中纯合体自交不会出现性状分离，选项,D,中同卵双生兄弟间的性状差异是基因突变引起的。,1,对重组,DNA,技术的理解,考点三,重组,DNA,技术的几个问题,操作环境,生物体外,操作对象,基因,操作水平,DNA,分子水平,基本过程,剪切,拼接,导入,表达,结果,定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物,2.,重组,DNA,技术的操作工具,(1),限制性内切酶,存在位置：主要在微生物体内。,特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割,DNA,分子。,实例：,EcoR,限制酶能专一识别,GAATTC,序列，并在,G,、,A,之间将这段序列切开。,切割结果：产生带有黏性末端的,DNA,片段。,(2)DNA,连接酶,在,DNA,分子连接过程中，黏合脱氧核糖和磷酸之间的缺口。,(3),载体,(,质粒,),本质：小型的,DNA,分子。,作用：,a.,将目的基因送到受体细胞中去。,b,可使目的基因在受体细胞内进行大量复制。,3,重组,DNA,技术的一般过程,即时应用,(,随学随练，轻松夺冠,),3,(2010,年高考浙江卷,),在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是,(,),A,用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸,B,用,DNA,连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体,C,将重组,DNA,分子导入烟草原生质体,D,用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,解析：,选,A,。构建重组,DNA,分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用,DNA,连接酶连接形成重组,DNA,分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是,RNA,，所以,A,项错误。重组,DNA,分子形成后要导入受体细胞,(,若是植物细胞，则可导入其原生质体,),，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。,实验专题探究,诱变育种的运用,1,遵循的原理,诱变育种的原理是基因突变，基因突变在自然条件下的突变率很低，人们利用物理或化学的方法处理生物诱发基因突变，提高变异的频率，然后从获得的大量突变个体中选择出优良性状的个体。,实战演练,(,专项提能，小试牛刀,),胰岛素生产小组利用青霉素增产的方法对重组大肠杆菌进行了如下操作：,(1),实验操作：,将适量大肠杆菌随机均分为四组，分别编号为,A,、,B,、,C,、,D,。,对四组按下表操作,36 h,。,A,B,C,D,正常培养,紫外线照射,(,请在需要操作的相应表格中画“”,),统计四组胰岛素产量，产量低于,A,组的被淘汰，高于,A,组的继续重复实验。,(2),实验分析：,设置实验组数为多组的原因是,_,。,A,组的作用是,_,。,实验原理是,_,，其在育种方面的优点是,_,。,答案：,(1),(2),基因突变具有不定向性，表现出的性状具有多样性,作为对照组，增强实验的说服力,基因突变能产生新的性状，且能大幅度改良某些性状,A,B,C,D,正常培养,紫外线照射,命题视角剖析,视角,1,紧扣教材重点,三种变异类型的识别,根据细胞分裂图来确定变异的类型,对,A,、,B,图分析：,A,图,B,图,分裂类型,有丝分裂,减数分裂,变异类型,基因突变,基因突变或基因重组,例,1,A,该动物的性别为雄性,B,乙图表明该动物发生了基因突变,C,1,与,2,或,1,与,4,的片段交换，前者是基因重组，后者是染色体结构变异,D,丙中,5,与,6,两条非姐妹染色单体之间的交叉互换导致非等位基因之间的互换,【,尝试解答,】,_,D,_,【,解析,】,雄性动物减数分裂均等分开。乙图出现,A,与,a,是发生了基因突变。,5,与,6,两条非姐妹染色单体之间的交叉互换造成等位基因的互换。非同源染色体之间的互换是染色体结构变异。,A,可能发生了基因突变,B,可能发生了染色体互换,C,该细胞为次级卵母细胞,D,该细胞可能为次级精母细胞,解析：,选,C,。由图中基因组成判断，该细胞中由同一条染色体复制来的两条染色体的基因组成不同，一个为,N,，另外一个是,n,。所以该细胞中发生了变异，可能是基因突变或染色体的互换；而该细胞处于减数第二次分裂后期，细胞为均等分裂，因此不能是次级卵母细胞。,基因突变的类型,1,按,DNA,的分子结构变化分：增添、缺失、替换。,2,按突变基因在生物体内的位置分：体细胞突变、性细胞突变。,3,按突变后对生物性状的影响分：有利突变、中性突变和有害突变。,4,按突变性状分：显性突变和隐性突变。,5,按突变原因分：自然突变和人工诱变。,视角,2,洞察高考热点,(2010,年高考课标全国卷,),在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中,(,),A,花色基因的碱基组成,B,花色基因的,DNA,序列,C,细胞的,DNA,含量,D,细胞的,RNA,含量,【,尝试解答,】,_,B,_,例,2,【,解析,】,基因突变是指,DNA,分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。所以为了确定题干中的推测，最好应检测和比较红花植株与白花植株中的花色基因的,DNA,序列。,互动探究,(1),细胞,mRNA,的种类会改变吗？,(2),题干中“一株”改为“一朵”，花色基因突变是发生在体细胞中还是性细胞中？,【,提示,】,(1),改变。,(2),体细胞。,对基因工程中一些观点说法辨析不清,1,限制性核酸内切酶和,DNA,连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键,(,不是氢键,),，只是一个切开，一个连接。,2,DNA,酶即,DNA,水解酶，是将,DNA,水解的酶；,DNA,聚合酶是在,DNA,复制过程中，催化形成新,DNA,分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到,DNA,片段上，需要模板；但,DNA,连接酶是将两个,DNA,片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。,视角,3,突破易错疑点,3,限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。,4,受体细胞动物一般用受精卵，植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。,5,抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。,自我挑战,DNA,连接酶和限制酶分别作用于图中的,(,),A,B,C,D,【,尝试解答,】,_,B,_,【,解析,】,两种酶都作用于核苷酸之间形成的磷酸二酯键，而非氢键等其他化学键。,
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