第四章 第四节 自主预习 抓基础 合作学习 探新知 名师点拨 释疑难 创新演练 大冲关 设计1 设计2 NO 1 NO 2 演练1 演练2 一 基因突变1 实例 镰刀型细胞贫血症 1 症状 红细胞呈 易破裂 使人患贫血症 2 原因 直接原因 血红蛋白的一条多肽链上的一个变成了 根本原因 血红蛋白基因 DNA 上一个碱基对发生了 即正常 T A 异常 A T 镰刀状 缬氨酸 改变 谷氨酸 2 概念由于DNA分子中碱基对的增添 或而引起的基因结构的改变 3 基因突变的原因和特点 1 原因 因素 因素和生物因素 2 特点 随机性 低频性 4 基因突变的意义是产生的途径 是生物变异的来源 是生物进化的原始材料 改变 物理 缺失 普遍性 化学 不定向性 等位基因 根本 二 基因重组1 含义生物体在进行有性生殖的过程中 控制重新组合的过程 2 原因 1 减数分裂时 非同源染色体上的进行了自由组合 2 四分体时期 非姐妹染色单体 之间遗传物质的交换 不同性状的基 非等位基因 同源染色体 因 3 意义基因重组能够产生与亲代不同的的子代 既是生物进化的源泉 也是形成生物的重要原因之一 三 重组DNA技术1 概念重组DNA技术是指将一个生物体内分离得到或人工合成的导入另一个生物体内 使后者获得新的或表达所需要的的技术 多样性 基因组合 遗传 目的基因 产物 性状 2 所需工具 切割工具 连接工具 常用载体 等 3 操作过程 1 分离和选择基因工程 2 体外重组DNA 用同一种切割目的基因和载体 在的作用下形成 限制性内切酶 DNA连接酶 质粒 目的基因 载体 噬菌体 限制性内切酶 DNA连接酶 重组DNA 3 导入目的基因 将导入受体细胞 4 筛选 培养受体细胞 筛选并大量培养已获得的受体细胞 5 目的基因表达 目的基因在受体细胞中表达产生 4 应用 1 基因工程在的生产中已显示出巨大的应用价值 2 转基因技术可使人类按照自己的愿望改造生物 特别是改造高等动植物 重组DNA 重组 DNA 特殊蛋白质 蛋白质 定向地 1 判断下列叙述的正误 1 镰刀型细胞贫血症 的根本病因是病人的红细胞呈镰刀状 易破裂 2 基因突变是指含基因的染色体片断的增添 缺失或改变等 3 自然条件下 基因突变频率一般都是很低的 但人工诱变能提高突变频率 4 基因突变可产生新的基因 基因重组只能产生新的基因型 5 生物变异可使生物产生新的性状 有利于生物的发展和进化 6 基因重组是有性生殖生物多样性形成的重要原因 7 重组DNA技术由于是人工操作的 故生物产生的新性状是不能遗传给后代的 8 基因工程已广泛应用于医 农 林 牧 渔 环保等许多方面 故不会引发安全性问题 2 选择正确答案 1 下列关于基因突变的说法中 正确的是 对某种生物而言 在自然状态下基因突变的频率是很低的 自然突变在生物界普遍存在 所有基因突变对生物体都是有害的 诱发生物发生基因突变的因素可分为物理因素 化学因素和生物因素 基因突变只发生在某些特定的条件下A B C D 解析 基因突变一般具有 稀有性 突变频率低 普遍性方向不确定等特征 答案 C 2 引起生物可遗传变异的原因有三种 即基因重组 基因突变和染色体变异 以下几种生物性状的产生 来源于同一种变异类型的是 果蝇的白眼 豌豆的黄色皱粒 绿色圆粒 人类的色盲 玉米的高茎皱形叶 人类的镰刀型细胞贫血症A B C D 解析 果蝇的白眼 人类的色盲及镰刀型细胞贫血症都源于基因突变 豌豆的黄色皱粒 绿色圆粒 玉米的高茎皱形叶都来源于基因重组 答案 C 3 用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质 下列叙述不正确的是 A 常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C 可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D 导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 解析 在基因工程中 只有用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 才能形成相同的黏性末端 从而在DNA连接酶的作用下实现重组 重组DNA导入受体细胞后并不一定表达 因此需要检测 RNA聚合酶主要用于RNA的合成过程 在基因工程中并非必需使用 答案 B 探究1 试总结多数基因突变并不引起生物性状改变的原因 提示 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 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 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 隐性突变在杂合状态下也不会引起性状的改变 探究2 基因突变产生的原因是什么 提示 外因 由于某些外界环境条件 如温度剧变 射线 污染等 或者生物内部因素 如异常代谢产物等 的作用 内因 DNA复制过程中 基因内部脱氧核苷酸的种类 数量或排列顺序发生局部的改变 从而改变了遗传信息 探究3 试总结基因突变对基因表达的影响 小 大 大 1 探究4 试比较DNA连接酶和DNA聚合酶的作用 提示 DNA连接酶连接的是两个DNA片段 是在两个DNA片段间形成磷酸二酯键 DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段上 形成磷酸二酯键 是DNA复制所需的酶 例1 2010 福建高考 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1169位赖氨酸变为谷氨酸 该基因发生的突变是 A 处插入碱基对G CB 处碱基对A T替换为G CC 处缺失碱基对A TD 处碱基对G C替换为A T 解析 本题考查基因突变和基因指导蛋白质合成过程的知识 意在考查识图和析图的能力以及对基因突变的理解 根据图中1168位的甘氨酸的密码子GGG 可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的 那么1169位的赖氨酸的密码子是AAG 因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG 由此可推知该基因发生的突变是 处碱基对A T被替换为G C 故正确选项为B 答案 B 例2 以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活 请回答下列问题 1 获得目的基因的方法通常包括 和 2 切割和连接DNA分子所使用的酶分别是 和 3 运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 后者的形状呈 4 由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率 所以在转化后通常需要进行 操作 5 将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌 从两者中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的 解析 1 获得目的基因的方法 通常有人工合成和直接从生物中分离两种方法获得 2 切割DNA分子所用的酶是限制性内切酶 连接DNA分子黏性末端的酶是DNA连接酶 3 目的基因的运载体通常选用病毒和质粒 质粒是环状的DNA分子 4 生物共用一套遗传密码 将人的胰岛素基因导入大肠杆菌与酵母菌运用发酵工程生产人的胰岛素 同一目的基因控制合成的蛋白质功能结构 氨基酸序列 是完全相同的 答案 1 化学合成 人工合成 酶切获取 从染色体DNA分离或从生物细胞分离 2 限制性内切酶 限制酶 DNA连接酶 连接酶 3 质粒小型环状 双链环状 环状 4 低筛选 5 氨基酸 三种可遗传变异的比较