2018_2019學年高中生物第四章生物的變異第一節(jié)生物變異的來源（Ⅰ）教案浙科版必修2.docx

第一節(jié)生物變異的來源()學習目標1.概述生物變異的類型和特點。2.闡明基因重組的原理與類型，概述其意義。3.闡明基因突變的特征、類型及誘發(fā)基因突變的因素，理解基因突變的機理。一、生物變異的概述和基因重組1.生物變異的類型(1)不遺傳的變異來源：環(huán)境條件改變引起，不涉及遺傳物質(zhì)的變化。特點：變異只限當代的表現(xiàn)型改變，屬于不遺傳變異。實例：花生處在水、肥充足的條件下果實大且多。(2)可遺傳的變異來源：一是在強烈的物理、化學因素影響下發(fā)生的基因突變和染色體畸變；二是有性生殖過程中形成配子時，由于非同源染色體的自由組合和同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換而引起的基因重組。特點：變異性狀可以遺傳給后代。(3)分類依據(jù)：遺傳物質(zhì)是否改變。2.基因重組(1)基因重組的概念：具有不同遺傳性狀的雌、雄個體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合，導(dǎo)致后代產(chǎn)生不同于親本類型的現(xiàn)象或過程。(2)基因重組的類型類型發(fā)生時期實質(zhì)自由組合型減數(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自由組合交叉互換型減數(shù)第一次分裂前期同源染色體上的非等位基因隨四分體的非姐妹染色單體交換而發(fā)生重組(3)基因重組的意義：基因重組是通過有性生殖過程實現(xiàn)的，能夠產(chǎn)生子代基因型和表現(xiàn)型(性狀)的多樣化，為動植物育種和生物進化提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。歸納總結(jié)基因重組圖解分析例1下列關(guān)于基因重組的說法，不正確的是()A.生物體進行有性生殖過程中控制不同性狀的基因的重新組合屬于基因重組B.減數(shù)分裂四分體時期，同源染色體的姐妹染色單體之間的局部交換可導(dǎo)致基因重組C.減數(shù)分裂過程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組D.一般情況下，水稻花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組，而根尖則不能答案B解析基因重組是指具有不同遺傳性狀的雌、雄個體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合，導(dǎo)致后代不同于親本類型的現(xiàn)象或過程，A正確；減數(shù)分裂四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換可導(dǎo)致基因重組，B錯誤；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組，C正確；一般情況下，基因重組只發(fā)生在減數(shù)分裂形成配子的過程中，水稻花藥內(nèi)精原細胞減數(shù)分裂形成配子的過程中可發(fā)生基因重組，但根尖細胞只能進行有絲分裂，不會發(fā)生基因重組，D正確。例2(2018溫州市期末)圖中A、a，B、b表示基因，下列過程存在基因重組的是()答案B解析A項遺傳圖解中只有一對等位基因，沒有涉及基因重組，A錯誤；B項表示減數(shù)分裂過程中非同源染色體上的非等位基因自由組合，屬于基因重組，B正確；C項表示減數(shù)第二次分裂后期，此時不會發(fā)生基因重組，C錯誤；D項表示受精作用，即雌、雄配子的隨機組合，此時不會發(fā)生基因重組，D錯誤。特別提醒基因重組的類型基因重組的類型同源染色體上非等位基因的重組非同源染色體上的非等位基因的重組發(fā)生時期減數(shù)第一次分裂四分體時期減數(shù)第一次分裂后期發(fā)生機制同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換導(dǎo)致基因重新組合同源染色體分開，等位基因分離，非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上的非等位基因重新組合產(chǎn)生過程結(jié)果二、基因突變1.概念和實質(zhì)(1)概念：由于基因內(nèi)部核酸分子上的特定核苷酸序列發(fā)生改變的現(xiàn)象或過程。(2)實質(zhì)：DNA分子上堿基對的缺失、增加或替換都可以引起核苷酸序列的變化，因而引起基因結(jié)構(gòu)的改變。(3)意義：是生物變異的根本來源，對生物進化和選育新品種具有非常重要的意義。2.類型(1)根據(jù)對表現(xiàn)型的影響種類：形態(tài)突變、生化突變、致死突變。關(guān)系：三種突變實質(zhì)上都是生化突變。(2)根據(jù)發(fā)生的因素自然狀態(tài)下發(fā)生的基因突變：自發(fā)突變。人工條件下誘發(fā)的基因突變：誘發(fā)突變。3.特點(1)普遍性均可發(fā)生基因突變(2)多方向性：染色體某一位置上的基因可以向不同的方向突變成它的等位基因。(3)稀有性：自然狀態(tài)下，生物的基因突變頻率一般是很低的。(4)可逆性：顯性基因隱性基因。(5)有害性：大多數(shù)的基因突變會給生物帶來不利的影響。4.誘發(fā)因素(1)物理因素：如各種射線(X射線、紫外線等)的照射、溫度劇變等。(2)化學因素：如亞硝酸、堿基類似物等。(3)生物因素：如麻疹病毒等。5.基因突變的機理(以鐮刀形細胞貧血癥為例)(1)機理誘發(fā)因素(2)實例人類的鐮刀形細胞貧血癥癥狀a.細胞形狀：患者紅細胞由中央微凹的圓盤狀變?yōu)殓牭稜?；b.特點：易發(fā)生紅細胞破裂，使人嚴重貧血而死亡。病因圖解(3)鐮刀形細胞貧血癥的原因直接原因：谷氨酸纈氨酸。根本原因：基因中堿基對。例3(2018浙江金華學考檢測)下列關(guān)于基因突變的敘述，錯誤的是()A.一般來說，只有發(fā)生在生殖細胞中的突變才能通過配子遺傳給下一代B.基因突變不僅是可逆的，而且大多數(shù)突變是有害的C.基因突變一般發(fā)生在細胞分裂間期的DNA復(fù)制過程中D.由于基因突變是多方向的，所以基因A可以突變?yōu)榛駼答案D解析基因突變只能由A基因突變?yōu)樗牡任换騛1、a2、a3等，而不能突變成控制其他性狀的基因，故D錯誤。例4如果一個基因的中部缺失了1個核苷酸對，下列后果中不可能出現(xiàn)的是()A.沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物B.翻譯為蛋白質(zhì)時在缺失位置終止C.所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個氨基酸D.翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化答案A解析基因的中部缺失了1個核苷酸對，所以缺失位置之前的基因仍然能正常表達形成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，但是表達產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有可能出現(xiàn)下列三種情況：翻譯為蛋白質(zhì)時在缺失位置終止、所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。易混易錯基因突變對蛋白質(zhì)與性狀的影響(1)基因突變對蛋白質(zhì)的影響堿基對影響范圍對氨基酸序列的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變增加大不影響插入位置前的序列而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列而影響缺失位置后的序列(2)基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀改變的原因分析突變可能發(fā)生在沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段上?；蛲蛔兒笮纬傻拿艽a子與原密碼子決定的是同一種氨基酸?；蛲蛔?nèi)魹殡[性突變，如AAAa不會導(dǎo)致性狀的改變。(3)基因突變對后代性狀的影響基因突變發(fā)生在體細胞有絲分裂過程中，突變可通過無性生殖傳給后代，但不會通過有性生殖傳給后代?；蛲蛔儼l(fā)生在精子或卵細胞形成的減數(shù)分裂過程中，突變可能通過有性生殖傳給后代。生殖細胞的突變率一般比體細胞的高，這是因為生殖細胞在減數(shù)分裂時對外界環(huán)境變化更加敏感。分裂旺盛的細胞的突變率大于停止分裂的細胞，原因是基因突變常發(fā)生在細胞分裂間期。1.子代不同于親代的性狀，主要來自基因重組，下列圖解中哪些過程可以發(fā)生基因重組()A.B.C.D.答案C解析基因重組指具有不同遺傳性狀的雌、雄個體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。過程中的A、a和B、b之間發(fā)生基因重組。過程發(fā)生等位基因的分離；過程屬于配子間的隨機組合。2.基因A可突變?yōu)榛騛1、a2、a3，這說明基因突變具有()A.稀有性B.可逆性C.多方向性D.有害性答案C解析從基因A可突變?yōu)閍1、a2、a3可知，基因突變具有多方向性。3.某種群中發(fā)現(xiàn)一突變性狀，連續(xù)培育到第三代才選出能穩(wěn)定遺傳的純合突變類型，該突變?yōu)?)A.顯性突變(dD)B.隱性突變(Dd)C.顯性突變和隱性突變D.人工誘變答案A解析由于突變性狀的個體不是純合子，而且表現(xiàn)突變性狀，說明突變性狀相對于原有性狀為顯性性狀。4.如圖為人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)生突變，導(dǎo)致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是()A.處插入堿基對GCB.處堿基對AT替換為GCC.處缺失堿基對ATD.處堿基對GC替換為AT答案B解析根據(jù)圖中1168位的甘氨酸的密碼子GGG可知，WNK4基因是以其DNA分子下方的一條脫氧核苷酸鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成mRNA的。1169位的賴氨酸的密碼子是AAG，因此取代賴氨酸的谷氨酸的密碼子最可能是GAG，從而推知該基因發(fā)生的突變是處堿基對AT被替換為GC。5.一種鏈異常的血紅蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及對應(yīng)的密碼子與正常血紅蛋白(HbA)的差異如下：血紅蛋白部分鏈血紅蛋白的密碼子及其氨基酸的順序137138139140141142143144145HbAACC蘇氨酸UCC絲氨酸AAA賴氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA終止HbwaACC蘇氨酸UCA絲氨酸AAU天冬酰胺ACC蘇氨酸GUU纈氨酸AAG賴氨酸CCU脯氨酸CGU精氨酸UAG終止(1)Hbwa異常的直接原因是鏈第_位的_(氨基酸)對應(yīng)的密碼子缺失了一個堿基，從而使合成的肽鏈的氨基酸的順序發(fā)生改變，缺失的堿基是_。(2)異常血紅蛋白鏈發(fā)生變化的根本原因是_。(3)這種變異類型屬于_，一般發(fā)生的時期是在_。這種變異與其他可遺傳的變異相比，最突出的特點是能產(chǎn)生_。答案(1)138絲氨酸C(2)控制血紅蛋白鏈合成的基因中一個堿基對CG缺失(3)基因突變細胞分裂的間期(DNA復(fù)制時期)新基因解析(1)由題表可知，在第138位的密碼子為UCC和UCA，與第139位相結(jié)合，進行比較可知mRNA中缺失了堿基C。(2)從基因?qū)哟畏治霾攀亲罡镜脑颉?3)這種發(fā)生在分子水平的個別堿基對的改變屬于基因突變，由于間期DNA會因復(fù)制而解旋使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，易發(fā)生基因突變。這種變異與其他可遺傳的變異相比，最突出的特點是能產(chǎn)生新基因。對點訓(xùn)練題組一基因重組1.下列有關(guān)基因重組的說法，不正確的是()A.基因重組能夠產(chǎn)生多種基因型B.基因重組發(fā)生在有性生殖的過程中C.基因重組是生物變異的根本來源D.非同源染色體上的非等位基因可以發(fā)生重組答案C解析基因重組能夠產(chǎn)生多種基因型，A正確；基因重組發(fā)生在有性生殖的減數(shù)分裂過程中，B正確；基因突變是生物變異的根本來源，C錯誤；減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上非等位基因的自由組合導(dǎo)致基因重組，D正確。2.(2018浙江杭州學考)下面有關(guān)基因重組的說法不正確的是()A.基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中B.基因重組產(chǎn)生原來沒有的新基因C.基因重組是生物變異的重要來源D.基因重組能產(chǎn)生原來沒有的重組性狀答案B解析基因重組只會產(chǎn)生新的基因型，不會產(chǎn)生新基因。3.以下各項屬于基因重組的是()A.基因型為Aa的個體自交，后代發(fā)生性狀分離B.雌、雄配子隨機結(jié)合，產(chǎn)生不同類型的子代個體C.YyRr個體自交后代出現(xiàn)不同于親本的新類型D.減數(shù)分裂過程中，同源染色體的姐妹染色單體之間的局部交換答案C解析一對等位基因無法發(fā)生基因重組，A錯誤；基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂而非受精作用過程中，B錯誤；基因重組指在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合，C正確；減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的非姐妹染色單體間的交叉互換屬于基因重組，D錯誤。4.基因重組是在有性生殖過程中已有基因的重新組合，下列有關(guān)基因重組的敘述，正確是()A.基因型為Aa的個體自交，因基因重組而導(dǎo)致子代性狀分離B.基因A因替換、增加或缺失部分堿基而形成它的等位基因a，屬于基因重組C.非姐妹染色單體間的交叉互換可能導(dǎo)致基因重組D.造成同卵雙生姐妹間性狀上差異的主要原因是基因重組答案C解析A項中，基因型為Aa的個體自交，A和a可以發(fā)生分離，導(dǎo)致子代出現(xiàn)性狀分離，但不是基因重組；B項中，基因A因替換、增加或缺失部分堿基而形成它的等位基因a，應(yīng)屬于基因突變；C項中，同源染色體上非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換，可能導(dǎo)致同源染色體上的非等位基因的重組；D項中，造成同卵雙生姐妹間性狀上差異的主要原因可能是基因突變，也可能是環(huán)境因素。題組二基因突變5.(2018溫州高一測試)人類鐮刀形細胞貧血癥的發(fā)病原因是基因突變，即控制血紅蛋白的基因中一個堿基對AT替換成了TA。下列關(guān)于這一現(xiàn)象的敘述中，錯誤的是()A.基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變B.產(chǎn)生新的基因C.說明基因突變具有可逆性的特點D.說明基因能控制生物性狀答案C解析基因中AT替換成TA，基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，產(chǎn)生了新基因，但沒有體現(xiàn)可逆性特點?？赡嫘允堑任换蛳嗷マD(zhuǎn)變，而不是堿基對相互替換。6.番茄果皮的紅色基因(R)可以突變?yōu)辄S色基因(r)，r也可突變成R。這說明基因突變具有()A.可逆性B.稀有性C.普遍性D.有害性答案A解析番茄果皮的紅色基因(R)可以突變?yōu)辄S色基因(r)，r也可突變回R，體現(xiàn)了基因突變的可逆性的特點，A正確；基因突變的稀有性指的是發(fā)生基因突變的頻率低；普遍性指的是基因突變在生物界普遍存在；有害性指的是基因突變對生物來說往往是害大于利，B、C、D不符合題意。7.下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是()A.基因突變不一定引起遺傳信息的改變B.性染色體上的基因突變一定會遺傳給子代C.物理、化學、生物因素都可能引起基因中堿基對的改變D.基因突變與環(huán)境變化有明確的因果關(guān)系答案C解析基因突變使基因中脫氧核苷酸的排列順序一定發(fā)生改變，而基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息；若是體細胞中性染色體上的基因突變，則不一定遺傳給后代；引起基因突變的外因可以是物理、化學和生物因素等；基因突變與環(huán)境變化無明確的因果關(guān)系，有時生物體也能自發(fā)產(chǎn)生基因突變。8.下圖表示人類鐮刀形細胞貧血癥的病因，已知谷氨酸的密碼子是GAA，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.過程是以鏈作模板，以脫氧核苷酸為原料，由ATP供能，在酶的作用下完成的C.運載纈氨酸的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在于蛋白質(zhì)中的一個谷氨酸被纈氨酸取代答案C解析由于遺傳密碼子的簡并性，所以控制血紅蛋白合成的一段基因中任意一個堿基發(fā)生替換不一定會引起貧血癥；過程是以鏈作模板，合成mRNA的過程，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(yīng)的tRNA上的反密碼子上堿基為CAU；導(dǎo)致人類鐮刀形細胞貧血癥的根本原因是基因中的堿基對被替換。題組三生物變異的種類9.下列哪種現(xiàn)象屬于生物可遺傳的變異()A.白菜因水肥充足比周圍白菜高大B.變色龍在草地上顯綠色，在樹干上呈灰色C.蝴蝶的幼蟲和成蟲，其形態(tài)結(jié)構(gòu)差別大D.同一麥穗結(jié)出的種子長出的植株中，有抗銹病的和不抗銹病的答案D解析選項A、B中性狀的改變都是由外界環(huán)境決定的，而蝴蝶的成蟲和幼蟲，其細胞中遺傳物質(zhì)是完全相同的，只是在不同時期表達的基因不同，麥穗的抗銹病和不抗銹病是一對相對性狀可以遺傳給后代。10.下圖是基因型為Aa的個體不同分裂時期的圖像，請根據(jù)圖像判定每個細胞發(fā)生的變異類型()A.基因突變基因突變基因突變B.基因突變或基因重組基因突變基因重組C.基因突變基因突變基因突變或基因重組D.基因突變或基因重組基因突變或基因重組基因重組答案C解析圖中分別屬于有絲分裂的中期和后期；A與a所在的DNA分子都是經(jīng)過復(fù)制而得到的，由于交叉互換只發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，所以圖中的變異只能屬于基因突變；屬于減數(shù)第二次分裂的后期，由于減數(shù)分裂過程中可以發(fā)生交叉互換，所以不能確定A與a的不同是基因突變還是基因重組的結(jié)果。11.下列關(guān)于生物變異的敘述，正確的是()A.若沒有外界誘發(fā)因素的作用，生物不會發(fā)生基因突變B.太空射線能使種子發(fā)生定向變異C.DNA中一個堿基對的缺失一定導(dǎo)致基因發(fā)生突變D.非同源染色體的自由組合可導(dǎo)致基因重組答案D解析無外界誘發(fā)因素的作用，生物也可能發(fā)生自發(fā)突變；太空射線能使種子產(chǎn)生基因突變，但基因突變具有多方向性，是不定向的；DNA中一個堿基對的缺失不一定發(fā)生在基因中，即不一定引起基因結(jié)構(gòu)的改變。12.下列甲、乙分裂過程中產(chǎn)生配子時發(fā)生的變異分別屬于()A.基因重組，不遺傳變異B.基因重組，基因突變C.基因突變，不遺傳變異D.基因突變，基因重組答案D解析由圖可知，若甲圖個體進行正常減數(shù)分裂會產(chǎn)生4個基因組成均為A的配子，題干的配子中含有a，說明發(fā)生了基因突變；乙圖的個體涉及兩對等位基因，減數(shù)分裂時會發(fā)生非同源染色體的非等位基因的自由組合。綜合強化13.下圖為某植物種群(雌雄同花，自花授粉)中甲植株的A基因和乙植株的B基因發(fā)生突變的過程。已知A基因和B基因是獨立遺傳的，請分析該過程，回答下列問題： (1)簡述上述兩個基因發(fā)生突變的過程：_。(2)突變產(chǎn)生的a基因與A基因、a基因與B基因分別是什么關(guān)系？_。(3)若a基因和b基因分別控制兩種優(yōu)良性狀，則A基因發(fā)生突變的甲植株基因型為_，B基因發(fā)生突變的乙植株基因型為_。答案(1)DNA復(fù)制的過程中一個堿基被另一個堿基替換，導(dǎo)致基因的堿基序列發(fā)生了改變(2)等位基因、非等位基因(3)AaBBAABb解析(1)圖甲中A基因中的堿基對CG替換為GG，圖乙中B基因則是堿基對CG替換為AG，因此甲、乙都發(fā)生了堿基替換。(2)基因突變產(chǎn)生等位基因，A與a為等位基因，a與B為非等位基因。(3)由題干可知，基因a和b都是突變而來的，原親本為純合子，因此突變后的甲植株基因型為AaBB，乙植株基因型為AABb。14.血紅蛋白異常會產(chǎn)生貧血癥狀，結(jié)合減數(shù)分裂過程的曲線圖和細胞分裂圖，回答下列問題：(1)血紅蛋白發(fā)生異常變化的根本原因是_，此種變異一般發(fā)生于甲圖中_階段，此種變異一般最大的特點是能產(chǎn)生_。(2)基因重組可以發(fā)生于乙圖中_時期，除此之外還有可能發(fā)生于_。答案(1)控制血紅蛋白合成的基因發(fā)生突變23新基因(2)C減數(shù)第一次分裂后期解析(1)蛋白質(zhì)的合成是由基