【原创】2018届高三生物(人教版通用)一轮复习教案---第21讲基因突变和基因重组.pdf
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1、- 1 - / 16 2018 年高考生物大一轮复习第七单元第 21 讲 基因突变和基因重 组 1涵盖范围 本单元包括必修2 第五章生物的三种可遗传变异基因突变、基因重组和染色体变 异,第六章从杂交育种到基因工程和第七章现代生物进化理论三大部分内容。变异是进 化的前提,变异是育种的原理,将三部分内容放到一个单元中体现了知识间的有机结 合。b5E2RGbCAP 2考情分析 (1考试力度:占分比重相对较大,尤其是有关育种的题目。 (2考查内容 三种可遗传变异的实质与区别。遗传病的类型、判断与概率计算。变异与育种、 基因工程的联系。基因频率的求解。现代生物进化理论的内容。p1EanqFDPw (3考
2、查形式 多数考点以选择题形式考查。 以简答题的形式考查作物育种与变异的联系。 3复习指导 (1复习线索 以可遗传变异类型为线索,复习基因突变、基因重组、染色体变异与不同育种方式的 联系。 以现代生物进化理论的内容为线索,将达尔文自然选择学说和现代生物进化理论有机 联系在一起。 (2复习方法 列表比较三种可遗传变异。列表并结合图解掌握不同的育种方法。图示复习基因 工程的操作工具及步骤。列表比较达尔文自然选择学说和现代生物进化理论的区别与 联系。DXDiTa9E3d 第 21 讲基因突变和基因重组 考纲要求 1. 基因重组及其意义 ( 。 2. 基因突变的特征和原因 ( 。 一、基因突变 1概念:
3、 DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。 2时间:主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。 3诱发因素:物理因素、化学因素和生物因素,其中亚硝酸、碱基类似物属于化学因素。 4突变特点 (1普遍性:一切生物都可以发生。 (2随机性:生物个体发育的任何时期和部位。 - 2 - / 16 (3低频性:自然状态下,突变频率很低。 (4不定向性:一个基因可以向不同的方向发生突变。 (5多害少利性:有些基因突变,可使生物获得新性状,适应改变的环境。 5意义 (1新基因产生的途径。 (2生物变异的根本来源。 (3生物进化的原始材料。 6实例镰刀型细胞贫血症形成的原因 思考
4、造成该病的直接原因和根本原因是什么? 提示直接原因:血红蛋白结构异常;根本原因:控制血红蛋白的基因由错误 ! 突变成 错误 ! ,发生了碱基对的替换。RTCrpUDGiT 二、基因重组 1实质:控制不同性状的基因重新组合。 2类型 (1 自由组合型:位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。 (2交叉互换型:四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。 (3人工重组型:转基因技术,即基因工程。 3结果:产生新的基因型,导致重组性状出现。 4意义:形成生物多样性的重要原因之一。 以图助学 如图 a、b 为减数第一次分裂不同时期的细胞图像,其中均发生了基因重组。 解惑 (1 受精过程中未进行基因重组。 (2亲
5、子代之间差异主要是由基因重组造成的。 (3 基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状。 判一判 1一对等位基因不存在基因重组,一对同源染色体存在基因重组( 2减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组( 3纯合子自交因基因重组发生性状分离( - 3 - / 16 考点一聚焦基因突变 1分析基因突变的原因 2分析基因结构中碱基对的增添、缺失、替换对生物的影响 碱基对影响范围对氨基酸的影响 替换小只改变 1 个氨基酸或不改变 增添大不影响插入位置前的序列,而影响插入位置后的序列 缺失大不影响缺失位置前的序列,而影响缺失位置后的序列 3讨论基因突变不一定导致生物性状改
6、变的原因 (1不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起基因突变,不引起性状变异。 (2由于多种密码子决定同一种氨基酸,因此某些基因突变也不引起性状的改变。 (3 某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类,但并不影响蛋白质的功 能。 - 4 - / 16 (4隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。 易错警示与基因突变有关的7 个易错点 (1无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。 (2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。 (3 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。 (4 生殖细胞
7、的突变率一般比体细胞的突变率高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外 界环境变化更加敏感。 (5 基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状若在陆 地上则为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。5PCzVD7HxA (6基因突变 DNA 中碱基对的增添、缺失、替换。 (7基因突变不只发生在分裂间期。 1某种高秆植物经理化因素处理,在其后代中发现个别矮秆植株,如何设计实验鉴定与矮 秆性状出现的相关问题( 只需写出实验步骤:jLBHrnAILg (1是基因突变,还是环境影响: _xHAQX74J0X _LDAYt RyKfE _Zzz6Z B2Ltk _。 dvzfvkwMI
8、1 (2若是基因突变,是显性突变,还是隐性突变: _rqyn14ZNXI _Emxvx OtOco _SixE2y XPq5 _。 6ewMyirQFL 答案(1将矮秆植株连同原始亲本一起种植,保持土壤和栽培条件尽量一致,观察比 较两者的表现型 (2第一年将矮秆植株和原始亲本杂交得F1,第二年种植F1种子,观察其表现型 解读(1必须体现“二者种植在相同的环境条件下,看表现型是否相同”。(2 必须体 现“将矮秆植株和原始亲本杂交得F1,第二年种植F1种子,观察其表现型”。 kavU42VRUs 技法提炼 - 5 - / 16 1基因突变的类型及性状表现特点 (1显性突变:如aA,该突变一旦发生即
9、可表现出相应性状。 (2隐性突变:如Aa,突变性状一旦在生物个体中表现出来,该性状即可稳定遗传。 2验证基因突变实验设计的思路 (1 验证生物变异是基因突变还是环境影响:可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的 环境条件下,观察比较两者的表现型是否相同,若相同则说明变异是由环境引起的。 y6v3ALoS89 (2 验证基因突变的显隐性:可让矮秆植株和原始亲本杂交,若出现性状分离,则说明 为显性突变,若没有出现性状分离,则说明为隐性突变。M2ub6vSTnP 考点二比较三种类型的基因重组 重组 类型 同源染色体上非等位基因 间的重组 非同源染色体上非等位基 因间的重组 人为导致基因重组(DNA重 组
10、 图像 示意 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 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 体上非等位基因重组 目的基因经运载体导入受 体细胞,导致受体细胞中 的基因重组 易错警示与基因重组有关的4 点提示: (1通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程属 于分子水平的基因重组;减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换,以及非同 源染色体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组,属于染色体水平的基因重组;动物细 胞融合技术,以及植物体细胞杂交技术下的基
11、因重组,属于细胞水平的基因重组。(2 自然 状况下,原核生物中不会发生基因重组。(3 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。(4 基因重组未产生新基因,只是原 有基因的重新组合,产生了新的表现型( 或新品种 。0YujCfmUCw 2下列有关基因重组的说法中,正确的是( A基因重组是生物体遗传变异的主要方式之一,可产生新的基因 B同源染色体指的是一条来自父方,一条来自母方,两条形态大小一定相同的染色体 C基因重组仅限于真核生物细胞减数分裂过程中 D基因重组可发生在四分体时期的同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换 答案D - 6 - /
12、16 解读基因突变可产生新的基因;同源染色体指的是一条来自父方,一条来自母方,在 减数分裂过程中能联会的两条染色体,它们形态大小不一定相同,如性染色体X、Y;自 然条件下的基因重组发生在减数分裂过程中,人工实验条件下的DNA重组也属于基因重 组。eUts8ZQVRd 3如图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是( 该细胞一定发生了基因突变 该细胞一定发生了基因重组 该细胞可能发生了基因突变 该细胞可能发生了基因重组 A B C D 答案A 解读由于图中没有同源染色体,同时着丝点分开,可以确定该细胞为减数第二次分裂 后期的图像。同时注意到该细胞中,由两条姐妹染色单体形成的子染色体中所含的
13、基因 不完全相同,分别是B、b,其原因可能是减数第一次分裂前的间期染色体复制出现错 误,发生了基因突变,也可能是减数第一次分裂的四分体时期,同源染色体上的非姐妹 染色单体之间发生了交叉互换,使得两姐妹染色单体上的基因不完全相同。sQsAEJkW5T 技法提炼 根据题意来确定图中变异的类型 1若为有丝分裂( 如根尖分生区细胞、受精卵等,则只能是基因突变造成的。 2若为减数分裂,则原因是基因突变( 间期 或基因重组 ( 减数第一次分裂。 3若题目中问造成B、b 不同的根本原因,应考虑可遗传变异中的最根本来源基因突 变。 4若题目中有分裂时期提示,如减前期造成的则考虑交叉互换,间期造成的则 考虑基因
14、突变。 案例投影序号错因分析正确答案 表述不准确核糖体 不能理解题意,没有 从碱基的差别上去考 虑 丝氨酸 要同时突变两个碱 基 审题不清,不能从 DNA链上找碱基差别 A 专业术语记忆不牢简并性 不能从氨基酸与密码增强了密码容错 - 7 - / 16 子的对应关系上回答 问题 性,保证了翻译的 速度 题组一基因突变 1判断正误: (1诱变获得的突变体多数表现出优良性状(2008江苏,23D( (2基因突变的方向是由环境决定的(2008广东理基,47B( (3DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变,导致基因突变(2018江苏,22A ( (4观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的
15、位置(2018江苏,6C ( 答案(1(2(3(4 2(2018安徽卷,4人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的 放射性同位素 131I 治疗某些甲状腺疾病,但大剂量的131I 对人体会产生有害影响。积聚 在细胞内的 131I 可能直接 ( GMsIasNXkA A插入 DNA分子引起插入点后的碱基序列改变 B替换 DNA分子中的某一碱基引起基因突变 C造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异 D诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代 答案C 解读碘是人体甲状腺激素的构成元素,为组成人体的微量元素。由于 131I 有放射性, 能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变,
16、但这属于体细胞的基因突变,不会遗传给下 一代, D 项错误。 131I 不是碱基类似物,故不能直接插入到 DNA分子中,也不能替换DNA 分子中的某一碱基,A、B 项错误。大剂量的放射性元素会引起染色体结构变异,C 项正 确。TIrRGchYzg 3(2018福建卷,5下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列 示意图。已知WNK4 基因发生一种突变,导致1 169 位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的 突变是 ( 7EqZcWLZNX A处插入碱基对G C B处碱基对AT 替换为 G C C处缺失碱基对AT D处碱基对G C替换为 AT - 8 - / 16 答案B 解读首先
17、由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为TTC ,确定赖氨酸的密码子为 AAG ,处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变,处碱基对替换 后密码子为AAA还是赖氨酸,处碱基对替换后密码子为GAG ,对应谷氨酸。lzq7IGf02E 4(2018新课标全国卷,6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( zvpgeqJ1hk 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 答案B 解读基因是DNA分子上有遗传效应的片段,基因突
18、变是指基因结构的改变,包括DNA 上碱基对的增添、缺失和替换,不是碱基的组成发生改变,也不是细胞中的DNA含量变 化和 RNA含量变化,故A、 C、D项都是错误的。NrpoJac3v1 5(2018江苏卷,6育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株,经鉴定该 变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是( 1nowfTG4KI A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的 B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体 C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置 D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系 答案B 解读因突变性状在当代显现,该突变为隐性基因变为显性
19、基因引起的,突变株为杂合 子,故该变异植株自交可产生有“一秆双穗”这种变异性状的纯合子;因显微镜下不能 观察到基因,故观察有丝分裂中期细胞染色体,无法判断发生基因突变发生的位置;将 该株水稻的花粉离体培养后还需诱导染色体加倍,再筛选获得稳定遗传的高产品系。 fjnFLDa5Zo 题组二基因重组 6(2009海南卷,21填空回答下列问题: (1水稻杂交育种是通过品种间杂交,创造新变异类型而选 育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的_通过杂交集中在一起,再经过选 择和培育获得新品种。tfnNhnE6e5 (2若这两个杂交亲本各具有期望的优点,则杂交后,F1自交能产生多种非亲本类型,其 原因是F1
20、在 _形成配子过程中,位于_ 基因通过自由组 合,或者位于_ 基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。 HbmVN777sL (3 假设杂交涉及n对相对性状,每对相对性状各受一对等位基因控制,彼此间各自独 立遗传。在完全显性的情况下,从理论上讲,F2表现型共有 _种,其中纯合基因 型共有 _种,杂合基因型共有_种。V7l4jRB8Hs 答案(1优良性状 ( 或优良基因 (2 减数分裂非同源染色体上的非等位同源染色 - 9 - / 16 体上的非等位(32 n 2 n 3 n2n83lcPA59W9 解读水稻杂交育种是通过品种间杂交,创造新变异类型而选育新品种的方法。其特点 是将两个纯合亲本的优
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- 原创 2018 届高三 生物 人教版 通用 一轮 复习 教案 21 基因突变 基因 重组
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