第第22讲基因突变和基因重组讲基因突变和基因重组第七单元生物变异、育种和进化第七单元生物变异、育种和进化考考纲纲点点击击 1.基基因因重重组组及及其其意意义义()2.基基因因突突变变的的特特征征和和原原因因()第七单元生物变异、育种和进化第七单元生物变异、育种和进化一、基因突变一、基因突变1概念：概念：由于由于DNA分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的_，而引起的，而引起的_的改的改变。变。替换、增添和缺失替换、增添和缺失基因结构基因结构2实例：实例：镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸GAACUAGAACAT(1)直接原因：组成血红蛋白分子的一个直接原因：组成血红蛋白分子的一个_被被替换。替换。(2)根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个_改变。改变。3时间：时间：主要发生在主要发生在_或或_。4诱发因素诱发因素连一连连一连氨基酸氨基酸碱基对碱基对有丝分裂间期有丝分裂间期减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期5突变特点突变特点(1)_：一切生物都可以发生。：一切生物都可以发生。(2)_：生物个体发育的任何时期和部位。：生物个体发育的任何时期和部位。(3)_：自然状态下，突变频率很低。：自然状态下，突变频率很低。6意义意义(1)_产生的途径。产生的途径。(2)生物变异的生物变异的_。(3)生物进化的生物进化的_材料。材料。普遍性普遍性随机性随机性低频性低频性新基因新基因根本来源根本来源原始原始属于碱基对的替换；不能。属于碱基对的替换；不能。二、基因重组二、基因重组1实质：实质：控制不同性状的基因控制不同性状的基因_。2类型及发生时间类型及发生时间如图如图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，两者都发为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，两者都发生了基因重组。生了基因重组。重新组合重新组合(1)发生时间：发生时间：写出相应细胞所处的时期：写出相应细胞所处的时期：a_；b_。(2)类型：类型：图甲图甲：同源染色体上：同源染色体上_之间交叉互换；之间交叉互换；图乙图乙：非同源染色体上的：非同源染色体上的_之间自由组合。之间自由组合。解惑解惑(1)受精过程中不存在基因重组。受精过程中不存在基因重组。(2)一对等位基因一对等位基因A、a之间不会发生基因重组。之间不会发生基因重组。3结果：结果：产生产生_，导致导致_出现。出现。4意义：意义：形成生物多样性的重要原因之一。形成生物多样性的重要原因之一。四分体时期四分体时期减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期非姐妹染色单体非姐妹染色单体非等位基因非等位基因新的基因型新的基因型重组性状重组性状BC考点一基因突变考点一基因突变碱基对碱基对影响范围影响范围对氨基酸序列的影响对氨基酸序列的影响替换替换增添增添缺失缺失小小只改变只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列个氨基酸或不改变氨基酸序列大大不影响插入位置前的序列而影响插入不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列位置后的序列大大不影响缺失位置前的序列而影响缺失不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列位置后的序列B解析解析首先由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为首先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确定赖氨酸的密码子为AAG，处插入、缺失碱基对会使处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变，其后编码的氨基酸序列发生改变，处碱基对替换后密码子处碱基对替换后密码子为为AAA还是赖氨酸，还是赖氨酸，处碱基对替换后密码子为处碱基对替换后密码子为GAG，对应，对应谷氨酸。谷氨酸。C基因突变的原因、特点基因突变的原因、特点解析解析: CGC、CGG都决定精氨酸。都决定精氨酸。解析解析:基因突变指基因突变指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变。基因突变是随机的，可以发生在而引起的基因结构的改变。基因突变是随机的，可以发生在个体发育的任何时期。原核生物没有同源染色体，所以没有个体发育的任何时期。原核生物没有同源染色体，所以没有等位基因。等位基因的产生是基因突变的结果。等位基因。等位基因的产生是基因突变的结果。DNA中非基中非基因片段的碱基对替换不会引起基因突变。因片段的碱基对替换不会引起基因突变。C误区误区1认为基因突变认为基因突变DNA中碱基对的增添、缺失和替换中碱基对的增添、缺失和替换点拨点拨(1)基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段，不具有遗传效应不具有遗传效应的的DNA片段也可发生碱基对的改变。片段也可发生碱基对的改变。(2)有些病毒的遗传物质是有些病毒的遗传物质是RNA，RNA中碱基的增添、缺失和中碱基的增添、缺失和替换引起病毒性状变异替换引起病毒性状变异，广义上也称为基因突变。广义上也称为基因突变。误区误区2将基因突变的结果将基因突变的结果“产生新基因产生新基因”与与“产生等位基因产生等位基因”混淆混淆点拨点拨病毒和原核细胞的基因一般是单个存在的病毒和原核细胞的基因一般是单个存在的，不存在等不存在等位基因。因此位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因真核生物基因突变可产生它的等位基因，而而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。A基因突变的判断及实验设计基因突变的判断及实验设计解析解析:答案：答案：让突变体自交，若自交后代出现性状分离，该突变为显性让突变体自交，若自交后代出现性状分离，该突变为显性突变；若自交后代未出现性状分离，该突变为隐性突变。突变；若自交后代未出现性状分离，该突变为隐性突变。考点二基因重组考点二基因重组重组类型重组类型非同源染色体上非非同源染色体上非等位基因间的重组等位基因间的重组同源染色体同源染色体上非等位基上非等位基因间的重组因间的重组基因重组基因重组(转基转基因技术因技术)发生时间发生时间减减后期后期减减四分四分体时期体时期目的基因导入目的基因导入细胞后细胞后重组类型重组类型非同源染色体上非非同源染色体上非等位基因间的重组等位基因间的重组同源染色体上非同源染色体上非等位基因间的重等位基因间的重组组基因重组基因重组(转基转基因技术因技术)发生机制发生机制同源染色体分开同源染色体分开,等位基因分离，非等位基因分离，非同源染色体自由组同源染色体自由组合合,导致非同源染导致非同源染色体上非等位基因色体上非等位基因间的重新组合间的重新组合同源染色体非同源染色体非姐妹染色单体姐妹染色单体之间交叉互换之间交叉互换,导致染色单体导致染色单体上的基因重新上的基因重新组合组合目的基因经运目的基因经运载体导入受体载体导入受体细胞，导致目细胞，导致目的基因与受体的基因与受体细胞中的基因细胞中的基因发生重组发生重组图像图像示意示意特点特点只产生新基因型，并未产生新的基因只产生新基因型，并未产生新的基因无新蛋白质无新蛋白质无新性状无新性状(新性状不同于新性状组合新性状不同于新性状组合)；发生于真核生物有性生殖的核基因遗传中发生于真核生物有性生殖的核基因遗传中(DNA重组重组技术除外技术除外)；两个亲本杂合性越高两个亲本杂合性越高遗传物质相差越大遗传物质相差越大基因重基因重组类型越多组类型越多后代变异越多后代变异越多A解析解析根据题干知，图甲、图乙、图丙分别是同一种动物的细根据题干知，图甲、图乙、图丙分别是同一种动物的细胞分裂示意图。图甲细胞中着丝点已分开，而且有同源染色胞分裂示意图。图甲细胞中着丝点已分开，而且有同源染色体，是有丝分裂，造成两条相同染色体上基因不同的原因是体，是有丝分裂，造成两条相同染色体上基因不同的原因是基因突变。基因重组通常发生在减数分裂过程中，所以图甲基因突变。基因重组通常发生在减数分裂过程中，所以图甲不能进行基因重组；图乙细胞处于分裂间期。不能进行基因重组；图乙细胞处于分裂间期。图丙细胞中同源染色体正在分开，是减数第一次分裂。图丙细胞中同源染色体正在分开，是减数第一次分裂。1与与2的片段部分交换，属于同源染色体的非姐妹染色单体间发生的片段部分交换，属于同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换，属于基因重组；图丙细胞中同源染色体分离，非交叉互换，属于基因重组；图丙细胞中同源染色体分离，非同源染色体发生了自由组合。同源染色体发生了自由组合。图甲图甲图乙图乙分裂类型分裂类型有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂变异类型变异类型基因突变基因突变基因突变或基因重组基因突变或基因重组比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组生物变异生物变异生物变异的生物变异的“根本根本”来来源源生物变异的生物变异的“重要重要”来源来源生物进化生物进化为生物进化提供原始材为生物进化提供原始材料料为生物进化提供为生物进化提供“丰富丰富”的材料的材料物物多样性物物多样性形成生物多样性的形成生物多样性的“根根本本”原因原因形成生物多样性的形成生物多样性的“重重要要”原因之一原因之一D解析解析:同源染色体上的非等位基因可以通过交叉互换发生重同源染色体上的非等位基因可以通过交叉互换发生重组，非同源染色体上的非等位基因通过非同源染色体自由组组，非同源染色体上的非等位基因通过非同源染色体自由组合发生重组，合发生重组，D错误。错误。基因重组的类型及意义基因重组的类型及意义B解析解析:将抗虫基因导入棉花获得抗虫棉是通过基因工程实现将抗虫基因导入棉花获得抗虫棉是通过基因工程实现的，基因工程所利用的原理是基因重组；花药离体培养获得的，基因工程所利用的原理是基因重组；花药离体培养获得单倍体植株过程中发生的是染色体数目变异；单倍体植株过程中发生的是染色体数目变异；R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌过程中发生了基因重组；初级精母细胞经过减数第一型细菌过程中发生了基因重组；初级精母细胞经过减数第一次分裂形成次级精母细胞，在减数第一次分裂的四分体时期次分裂形成次级精母细胞，在减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，在减可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，在减数第一次分裂的后期会出现非同源染色体上的非等位基因的数第一次分裂的后期会出现非同源染色体上的非等位基因的自由组合，都属于基因重组。自由组合，都属于基因重组。D基因突变和基因重组的区别和联系基因突变和基因重组的区别和联系B解析解析:根据题干，图中细胞是同一个体的细胞。则图乙为有丝根据题干，图中细胞是同一个体的细胞。则图乙为有丝分裂，其表示的细胞中有两条染色体分别含分裂，其表示的细胞中有两条染色体分别含A和和a两种基因，两种基因，其原因是发生了基因突变，不可能发生基因重组。图丙细胞其原因是发生了基因突变，不可能发生基因重组。图丙细胞正在进行减数第二次分裂，基因重组发生在减数第一次分裂正在进行减数第二次分裂，基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期。四分体时期和减数第一次分裂后期。易错点易错点1误认为基因重组交叉互换误认为基因重组交叉互换点拨点拨(1)基因重组有三种类型：同源染色体非姐妹染色单基因重组有三种类型：同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换、非同源染色体上的非等位基因的重组和体之间交叉互换、非同源染色体上的非等位基因的重组和DNA重组技术。重组技术。(2)染色体片段交换发生在同源染色体之间叫基因重组染色体片段交换发生在同源染色体之间叫基因重组，而发而发生在非同源染色体之间叫易位生在非同源染色体之间叫易位，属于染色体结构变异。属于染色体结构变异。易错点易错点2误认为精卵随机结合属于基因重组误认为精卵随机结合属于基因重组点拨点拨精子与卵细胞的自由精子与卵细胞的自由(随机随机)结合是生殖细胞间随机结结合是生殖细胞间随机结合合，不是基因重组。不是基因重组。核心体系构建核心体系构建基因基因随机随机不定向不定向根本根本有性生殖有性生殖交叉互换交叉互换