資源簡(jiǎn)介

5.1基因突變和基因重組學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.闡明基因突變導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的改變，可能引起生物性狀的改變。認(rèn)同基因突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供原材料的觀念。(生命觀念)
2.通過(guò)歸納與概括總結(jié)基因突變的特點(diǎn)與意義。(科學(xué)思維)
3.結(jié)合減數(shù)分裂的過(guò)程圖解，理解基因重組的類型。(科學(xué)思維)
4.舉例說(shuō)明基因突變和基因重組在育種、人類遺傳病等方面的應(yīng)用，運(yùn)用基因突變的原理解釋一些變異現(xiàn)象。(社會(huì)責(zé)任)。
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
1、教學(xué)重點(diǎn)
（1）基因突變的概念、原因及特點(diǎn)。
（2）細(xì)胞癌變的原因及癌細(xì)胞的特點(diǎn)
（3）基因重組
2、教學(xué)難點(diǎn)
（1）細(xì)胞癌變的原因
（2）基因重組的類型
【預(yù)習(xí)新知】
基因突變的實(shí)例
鐮狀細(xì)胞貧血
（1）致病機(jī)理
①直接原因：血紅蛋白分子中谷氨酸纈氨酸。
②根本原因：基因中堿基對(duì)。
（2）病理診斷：鐮狀細(xì)胞貧血是由于基因的一個(gè)堿基對(duì)改變引起的一種遺傳病，是基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接控制生物性狀的典例。
基因突變的原因
(1)外因：物理因素、化學(xué)因素和生物因素。易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變并提高突變頻率。
(2)內(nèi)因：DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤等。
基因突變的意義
（1）對(duì)生物體來(lái)說(shuō)，基因突變有的是有害的，有的是有利的，還有的是中性的。
（2）基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，為生物的進(jìn)化提供了豐富的原材料。
基因重組
1.概念：基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。
2.類型
（1）交換型
減數(shù)分裂四分體時(shí)期（減數(shù)分裂I前期），由于同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組。
（2）自由組合型
減數(shù)分裂I后期，由于非同源染色體的自由組合，使非同源染色體上的韭等位基因自由組合。
3.意義
基因重組能夠產(chǎn)生基因組合多樣化的子代，是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要意義。
【易錯(cuò)提示】
（1）基因型為Aa的個(gè)體自交后代出現(xiàn)性狀分離與基因重組有關(guān)（ ）
（2）一對(duì)同源染色體可能存在基因重組（ ）
（3）基因重組會(huì)產(chǎn)生新的性狀（ ）
（4）基因重組在顯微鏡下是可見(jiàn)的（ ）
（5）基因重組產(chǎn)生的新的基因型不一定會(huì)表達(dá)為新表型（ ）
答案：（1）×（2）√（3）×（4）×（5）√
解析：（1）基因重組發(fā)生在控制不同性狀的基因之間，即兩對(duì)及兩對(duì)以上的基因之間。Aa在遺傳時(shí)，后代出現(xiàn)的新類型來(lái)源于基因分離。
（3）基因突變會(huì)產(chǎn)生新基因，從而產(chǎn)生新性狀；基因重組只會(huì)產(chǎn)生新的基因型，從而產(chǎn)生新的性狀組合。
（4）基因重組是發(fā)生在分子水平的變異，顯微鏡下不可見(jiàn)。
【深化探究】
基因突變的實(shí)例和機(jī)理
一、基因突變的實(shí)例——鐮刀型細(xì)胞貧血癥
1、查閱密碼子表，在圖中的方框和橫線上填上正確內(nèi)容。
2、 圖中哪一個(gè)氨基酸發(fā)生了改變？
3、由上圖可看出，鐮刀型細(xì)胞貧血癥的直接原因是_________ ____；根本原因是控制血紅蛋白合成基因的________替換導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)改變，從而引起基因突變。
思考回答：想一想該突變基因能否遺傳？怎樣遺傳？
二、基因突變的機(jī)理
1、分析基因結(jié)構(gòu)中堿基對(duì)的增添、缺失、替換對(duì)生物的影響。
堿基對(duì) 影響范圍（大或小） 對(duì)氨基酸序列(肽鏈)的影響
替換1個(gè) 只改變 或不改變
增添1或2個(gè) 不影響 序列，而影響 序列
缺失1或2個(gè) 不影響 序列，而影響 的序列
增添或缺失3個(gè) 增添或缺失位置增加或缺失 氨基酸對(duì)應(yīng)的序列
2、基因突變一定可以改變生物性狀么 如果不一定,請(qǐng)歸納原因有哪些？
【鞏固訓(xùn)練】
1.和無(wú)性生殖相比，有性生殖的生物子代的基因組合更具有多樣性，其原因一般不包括( )
A.非同源染色體自由組合導(dǎo)致形成的配子具有多樣性
B.同源染色體上非姐妹單體之間的互換導(dǎo)致配子多樣性
C.卵細(xì)胞和精子結(jié)合的隨機(jī)性使后代產(chǎn)生不同的基因組合
D.由于DNA分子復(fù)制差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)子代從未有的新性狀
2.下列有關(guān)基因突變和基因重組的敘述，正確的是( )
A.發(fā)生在水稻根尖內(nèi)的基因突變比發(fā)生在花藥中的更容易遺傳給后代
B.DNA分子缺失一個(gè)基因?qū)儆诨蛲蛔?br/>C.基因重組能產(chǎn)生新的基因型
D.非同源染色體之間交換部分片段屬于基因重組
3.下列說(shuō)法正確的是( )
A.DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，一定引起基因堿基序列的改變
B.DNA堿基序列改變，一定是基因突變引起的
C.基因突變一定能引起基因堿基序列的改變
D.基因突變一定能產(chǎn)生新的等位基因
4.下列能產(chǎn)生新基因的是( )
A.基因重組 B.基因分離 C.基因突變 D.染色體變異
5.下列現(xiàn)象中，與基因重組有關(guān)的是( )
A.一對(duì)膚色正常的男女婚配，子代既有白化病患者也有膚色正常個(gè)體
B.一對(duì)膚色正常但均患多指的男女婚配，子代出現(xiàn)僅患白化病的個(gè)體
C.當(dāng)有絲分裂染色體未平均分配時(shí)，會(huì)形成基因組成不同的子代細(xì)胞
D.受精作用時(shí)，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合可產(chǎn)生基因型和表型均多樣的后代
6.下圖表示人類鐮形細(xì)胞貧血癥的病因和一個(gè)家族中患此病的遺傳系譜圖（相關(guān)基因?yàn)锽與b），請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。（已知谷氨酸的密碼子是GAA、GAG）
(1)圖甲中①②表示的遺傳信息流動(dòng)過(guò)程分別是①__________，②__________。
(2)α鏈的堿基組成為_______，β鏈的堿基組成為_______。
(3)從圖乙可看出鐮刀形細(xì)胞貧血癥的致病基因位于_____染色體上，屬于____性遺傳病。
(4)Ⅱ8基因型是______，Ⅱ6和Ⅱ7再生一個(gè)患病男孩的概率是____。從理論上講，要保證Ⅱ9婚配后子代不患此病，其配偶的基因型必須為____________。
(5)若圖甲中正常基因片段中的CTT突變成CTC，由此控制的生物性狀是否發(fā)生改變 為什么
_________，_________________________________________________________。
參考答案
1.答案：D
解析：ABC、同源染色體上非姐妹單體之間的交叉互換和非同源染色自由組合導(dǎo)致配子多樣性，卵細(xì)胞和精子結(jié)合的隨機(jī)性使后代產(chǎn)生不同的基因組合，這些都是有性生殖的生物導(dǎo)致雙親后代的基因組合具有多樣性，ABC錯(cuò)誤；
D、DNA分子復(fù)制差錯(cuò)屬于基因突變，基因突變的頻率往往是很低的，具有普遍性，DNA分子復(fù)制差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致子代出現(xiàn)從未有的新性狀，但這不是有性生殖的生物導(dǎo)致雙親后代的基因組合具有多樣性的原因，D正確。故選D。
2.答案：C
解析：A、水稻根尖細(xì)胞為體細(xì)胞，而花藥可進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細(xì)胞，故花藥中的基因突變比發(fā)生在水稻根尖內(nèi)的更容易遺傳給后代，A錯(cuò)誤;B、DNA分子缺失一個(gè)基因?qū)儆谌旧w結(jié)構(gòu)變異(缺失)，B錯(cuò)誤;C、基因重組不能產(chǎn)生新基因，但能產(chǎn)生新的基因型，C正確;D、非同源染色體之間交換部分片段屬于染色體結(jié)構(gòu)變異(易位)，D錯(cuò)誤。故選:C。
3.答案：C
解析：A、DNA分子中發(fā)生堿基的替換、増?zhí)砘蛉笔В灰欢ㄒ鸹驂A基序列的改變，A錯(cuò)誤;
B、DNA堿基序列改變也可能是染色體結(jié)構(gòu)變異引起的，B錯(cuò)誤;
C、基因突變一定能引起基因堿基序列的改變，C正確;
D、生物發(fā)生基因突變一定產(chǎn)生新的基因，原核生物沒(méi)有同源染色體，也沒(méi)有等位基因，D錯(cuò)誤。
4.答案：C
解析：C、基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑,能產(chǎn)生新基因, C正確。
5.答案：B
解析：A、一對(duì)膚色正常的男女婚配，子代既有白化病患者也有膚色正常個(gè)體，說(shuō)明雙親均為雜合子，減數(shù)分裂時(shí)只有等位基因的分離現(xiàn)象，A錯(cuò)誤;B、白化病是常染色體隱性遺傳，多指是常染色體顯性遺傳，一對(duì)膚色正常但均為多指的男女婚配，子代出現(xiàn)僅患白化病的個(gè)體，說(shuō)明雙親基因型均為雙雜合子，減數(shù)分裂時(shí)控制兩對(duì)相對(duì)性狀的兩對(duì)基因發(fā)生基因重組，B正確;C、有絲分裂過(guò)程不存在基因重組，C錯(cuò)誤:D、受精作用雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合不屬于基因重組，D錯(cuò)誤。故選B。
6.答案：(1)DNA復(fù)制；轉(zhuǎn)錄
(2)CAT；GUA
(3)常；隱
(4)BB或Bb；1/8；BB
(5)不會(huì)，因?yàn)榉g形成的氨基酸沒(méi)有變，所以生物性狀也不會(huì)發(fā)生改變
解析：(1)據(jù)圖分析可知,圖中①表示DNA分子的復(fù)制,②表示轉(zhuǎn)錄過(guò)程;①DNA分子的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂間期,主要在細(xì)胞核中進(jìn)行。
(2)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可判斷,α鏈堿基組成為CAT;根據(jù)左邊轉(zhuǎn)錄過(guò)程分析可推知,β鏈?zhǔn)且驭伶湠槟０孓D(zhuǎn)錄形成的mRNA鏈,所以β鏈堿基組成為GUA。
(3)右圖中的Ⅰ3和Ⅰ4正常而他們的女兒Ⅱ9患病可知,鐮刀型細(xì)胞貧血癥為常染色體上的隱性遺傳病。
(4)根據(jù)(3)題分析可知,Ⅰ3和Ⅰ4的基因型均為Bb,他們的兒子Ⅱ8表現(xiàn)正常,所以Ⅱ8基因型是BB或Bb;Ⅱ6和Ⅱ7正常,但是其兒子患病,因此二者的基因型都為Bb。Bb×Bb→BB︰Bb︰bb=1︰2︰1,因此,Ⅱ6和Ⅱ7婚后再生一個(gè)患病男孩的概率是1/4×1/2=1/8;Ⅱ9是患者,基因型為bb,要要保證Ⅱ9婚配后子代不患此病,從理論上說(shuō)其配偶的基因型必須為BB。
(5)若圖中正常基因片段中CTT突變成CTC,則轉(zhuǎn)錄成的信使RNA上的密碼子由GAA變成GAG,但由此兩個(gè)密碼子決定的氨基酸均為谷氨酸,所以生物的性狀不變。

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