高中生物 第三單元 遺傳與變異的分子基礎(chǔ) 第二章 基因?qū)π誀畹目刂?2.3 基因與性狀導(dǎo)學(xué)案 中圖版必修2

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1、 第三節(jié)　基因與性狀 學(xué)習(xí)目標 1．理解基因、蛋白質(zhì)和性狀之間的關(guān)系。(重難點) 2．概述基因突變的類型和特點。(重點) 3．結(jié)合實例，分析基因突變的原因。(重難點) 基礎(chǔ)知識 一、基因與性狀的關(guān)系 1．基因與性狀 (1)基因通過控制 來控制性狀，如鐮刀型細胞貧血癥。 (2)基因通過控制 ，從而影響生物性狀，如白化病。 2．基因重組及其意義 (1)概念：在生物體進行 的過程中，控制不同性狀的基因 的現(xiàn)象。 (2)類型比較 類型 發(fā)生的時

2、期 發(fā)生的范圍 自由組合型 的非等位基因 交叉互換型 的 之間局部交叉互換 (3)意義：基因重組使后代產(chǎn)生了許多新的 ，從而使后代出現(xiàn)多種新的 組合。 3．環(huán)境與性狀 生物的性狀不僅受基因的控制，也會受到 的影響。性狀是 的結(jié)果。 二、基因突變 1．概念 基因突變指 的改變，包括堿基對的 、 或 。 2．原因 3．特點 (

3、1) ：植物、動物以及 都可以發(fā)生基因突變。 (2) ：自然狀況下，高等生物的突變率約為10－8～10－5，微生物的突變率明顯降低。 (3) ：基因突變是可逆的。 (4) ：一個基因可以向多個方向突變，但總是限定在一定范圍內(nèi)。 (5)隨機性：可發(fā)生在個體發(fā)育的任何 和任何 中。 4．結(jié)果：基因突變的結(jié)果使一個基因變成了它的 ，可能會引起 的改變。 5．應(yīng)用：誘變育種 (1)原理： 。 (2)

4、方法：用物理或化學(xué)因素誘發(fā)基因突變，稱為 。 (3)優(yōu)點：提高突變率，增加 來源。 6．可遺傳的變異 (1)分類：包括 、 和 。 (2)意義：對于 具有重要的意義，也是形成生物多樣性的重要原因之一。 課堂探究 探討1：基因和性狀間均存在一一對應(yīng)的關(guān)系嗎？你能否舉例說明？ 探討2：基因與性狀間的關(guān)系應(yīng)如何描述？ 探討3：大腸桿菌通過二分裂繁殖后代時，是否會發(fā)生基因重組呢？ 探討4：基因突變的實質(zhì)是什

5、么？它是否改變了基因在DNA分子或染色體上的位置？ 探討5：當(dāng)基因突變發(fā)生了堿基對替換，與堿基對增添和缺失相比，通常情況下哪一個對肽鏈合成的影響大，為什么？ 探討6：突變后的性狀一定能滿足我們的需要嗎？為什么？ 探討7：基因突變產(chǎn)生的性狀對生物有害時，對人類也有害，對生物有利時，對人類也有利，對嗎？ 總結(jié)提升 1．基因?qū)π誀羁刂频膬煞N途徑 2．交叉互換與染色體易位的區(qū)別 項目 交叉互換 染色體易位 圖解 區(qū)別 發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間 發(fā)生于同源染色體之間 屬于基因重組 屬于染色體結(jié)構(gòu)的變

6、異 在顯微鏡下觀察不到 在顯微鏡下可觀察到 3．基因突變類型的實質(zhì)圖解及對子代影響 4．顯性突變和隱性突變的判定 (1)類型 (2)判定方法： ①選取突變體與其他已知未突變體雜交，據(jù)子代性狀表現(xiàn)判斷。 ②讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離而判斷。 5.基因突變未引起生物性狀改變的原因 (1)從基因突變在DNA分子上發(fā)生的部位分析：基因突變發(fā)生在不編碼蛋白質(zhì)的DNA片段中。 (2)從密碼子與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系分析：密碼子具有簡并性，有可能翻譯出相同的氨基酸。 (3)從基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系分析：由純合體的顯性基因突變成雜合體中的隱性基因。 6．基因突變與基因重組的區(qū)

7、別和聯(lián)系 項目 基因突變 基因重組 發(fā)生時間 有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期 減數(shù)第一次分裂 發(fā)生 原因 在一定外界或內(nèi)部因素作用下，DNA分子中發(fā)生堿基對的改變、增添和缺失，引起基因結(jié)構(gòu)的改變 減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換，或非同源染色體上非等位基因的自由組合 適用 范圍 所有生物都可以發(fā)生 只適用于真核生物有性生殖細胞核遺傳 應(yīng)用 通過誘變育種培育新品種 通過雜交育種使性狀重組，可培育優(yōu)良品種 結(jié)果 產(chǎn)生新基因，控制新性狀 產(chǎn)生新的基因型，出現(xiàn)重組性狀 意義 是生物變異的根本來源，生物進化的原始材料 生物變異的

8、重要來源，有利于生物進化 聯(lián)系 通過基因突變產(chǎn)生新基因，為基因重組提供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎(chǔ) 課堂練習(xí) 1．黃曲霉毒素是主要由黃曲霉菌產(chǎn)生的可致癌毒素，其生物合成受多個基因控制，也受溫度、pH等因素影響。下列選項正確的是(　　) A．環(huán)境因子不影響生物體的表現(xiàn)型 B．不產(chǎn)生黃曲霉毒素菌株的基因型都相同 C．黃曲霉毒素致癌是表現(xiàn)型 D．黃曲霉菌產(chǎn)生黃曲霉毒素是表現(xiàn)型 2．如圖為神經(jīng)遞質(zhì)合成酶基因復(fù)制、表達的有關(guān)過程。下列相關(guān)分析中錯誤的是(　　) A．①過程需要模板、原料、酶和能量四個條件 B．若要提取該基因的mRNA，則可以選擇口腔上皮細胞作實驗材

9、料 C．圖中①②③過程一定發(fā)生堿基互補配對 D．鐮刀型細胞貧血癥體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物的性狀 3．果蠅某染色體上的DNA分子中一個脫氧核苷酸發(fā)生了改變，其結(jié)果是(　　) A．所屬基因變成其等位基因 B．DNA內(nèi)部的堿基配對原則改變 C．此染色體的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 D．此染色體上基因數(shù)目和排列順序改變 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

10、 參考答案 基礎(chǔ)知識 一、1．(1)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) (2)酶的合成控制代謝過程 2．(1)有性生殖 重新組合 (2) 類型 發(fā)生的時期 發(fā)生的范圍 自由組合型 減數(shù)第一次分裂后期 非同源染色體的非等位基因 交叉互換型 四分體時期 同源染色體的非姐妹染色單體之間局部交叉互換 (3)基因型 性狀 3．環(huán)境 基因和環(huán)境共同作用 二、1．基因結(jié)構(gòu) 替換 插入 缺失 2．射線 電離輻射 化學(xué)因素 病毒、某些細菌 替換 插入 缺失 3．(1)普遍性 微生物 (2)低頻

11、性 (3)可逆性 (4)多方向性 (5)時期 細胞 4．等位基因 性狀 5．(1)基因突變 (2)人工誘變 (3)變異 6．(1)基因突變 基因重組 染色體變異 (2)生物進化 課堂探究 探討1【答案】不是?；蚺c性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系。例如，人的身高可能是由多個基因決定的，其中每一個基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩Ｍ瑫r，身高也不完全是由基因決定的，后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等也有重要作用。 探討2【答案】基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀。 探討3【答案

12、】不會，因為基因重組只發(fā)生在有性生殖過程中，大腸桿菌的二分裂方式屬無性繁殖，不發(fā)生基因重組。 探討4【答案】基因突變是一個基因內(nèi)部發(fā)生的堿基對的變化。它只改變了基因中堿基的排列順序，并未改變基因在DNA分子和染色體上的位置。 探討5【答案】通常情況下堿基對的增添和缺失影響大，發(fā)生堿基對替換時，通常只改變一個氨基酸或不變(因多個密碼子可能對應(yīng)同一種氨基酸)，而增添和缺失堿基對時，可能從此位置以后所有氨基酸均變。 探討6【答案】不一定。因為基因突變的方向不確定。 探討7【答案】不對?；蛲蛔儺a(chǎn)生的性狀對生物有害時可能對人類有利，反之亦然，如由于基因突變導(dǎo)致某些害蟲雄性不育，這對害蟲不利，但

13、卻對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。 課堂練習(xí) 1．【答案】　D 【解析】　依據(jù)題干“黃曲霉毒素是主要由黃曲霉菌產(chǎn)生的可致癌毒素，其生物合成受多個基因控制，也受溫度、pH等因素影響”可知，A項是錯誤的；由于是多個基因控制的這一性狀，所以不產(chǎn)生黃曲霉毒素菌株的基因型有多種，B項錯誤；依據(jù)表現(xiàn)型的概念，可知黃曲霉毒素致癌不屬于表現(xiàn)型，但黃曲霉菌產(chǎn)生黃曲霉毒素是表現(xiàn)型，故C項錯誤，D項正確。 2．【答案】　B 【解析】?、龠^程為DNA復(fù)制過程，該過程需要DNA的兩條鏈為模板，四種游離的脫氧核苷酸為原料，并且需要能量(ATP)和DNA聚合酶；基因進行選擇性表達，口腔上皮細胞中并不轉(zhuǎn)錄形成控制合成神經(jīng)遞質(zhì)合成酶的mRNA；DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯過程均發(fā)生堿基的互補配對；鐮刀型細胞貧血癥是由于基因突變而導(dǎo)致紅細胞的血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物的性狀。 3．【答案】　A 4．【答案】　A 【解析】　基因的中部若缺少1個核苷酸對，該基因仍然能表達，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)減少或者增加多個氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。 7