教学 2 掌握基因重组的概念、类型、特点、意义 目标 3 能叙述基因工程的过程 1 基因突变 重点 难点 2基因重组 1 掌握基因突变的特点及引直基因突变的因素 一、 基因突变 1 特点 （1） 在生物界中普遍存在，所有生物均可发生。 （2） 是随机发生的，发生在个体发育的任何阶段。 （3） 频率很低，在高等生物中，突变率是10-8~10-5。 （4） 大多数突变对生物是有害的。 （5） 突变是不定向的，一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。 课 堂 教 学 过 程 2 原因：由于某些环境条件（如，各种射线等）或生物体内部因素（如：异常代谢）等的作用，使基因结构发生变化， 过 程 3 时间：分裂间期，DNA复制过程中。 4 引起基因突变的因素 物理因素：X射线、激光等。 化学因素：亚硝酸、硫酸二乙酯等。 生物因素：病毒、某些细菌等。 5 基因突变引起变异的过程 DNA 诱变因素 局部密码改变 温度骤变 宇宙射线、化学污染 mRNA结构变化 碱基序列 移码突变 蛋白质结构变化 性状变化（变异） 6实例：镰刀型细胞贫血症 （1）红细胞呈现弯曲的镰刀状，容易破裂。 （2）原因：DNA CTT CAT GAA GTA ↓ ↓ RNA GAA GUA 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 蛋白质 正常 异常 7 意义：在生物进化中具有重要意义，是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。 8 人工诱变在育种上的应用 （1） 意义：是创造动植物新品种和微生物新类型的重要方法。 （2） 诱变育种 物理因素 a.过程：生物 基因突变 优良生物品种。 化学因素 b.优点：提高变异频率，创造人类需要的变异类型。 培育 选择 c.缺点：诱发产生的突变，有利突变的个体往往不多，需处理大量材料。 d.实例：“黑农五号”大豆，高产青霉菌的选育。 9 注：体细胞的基因突变，一般情况下不会遗传给后代。但是植物体细胞的突变通过无性生殖可以传给下一低（突变的芽通过嫁接或组织培养的方式可以传给下一代。） 基因突变与碱基的数量没有关系，只要是DNA分子水平上的变化，一个碱对的改变叫基因突变，1000个碱基对的改变也叫基因突变。 显性突变，突变个体就可以表现出新性状；隐性突变，突变个体不表现出新性状，只有隐性纯合时，新性状才能表现出来。 基因突变的结果不一定使性状发生改变，如非编码区、内含子的突变不会改变性状；若编码区突变后，突变后密码子和原密码子决定的氨基酸是同一种氨基酸或基因突变若为隐性突变，生物的性状也不会发生改变。 10 基因突变 概念 由于DNA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 意义 类型 原因 是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的选择材料 自然突变和诱发突变 外因：某些环境变化（如物理、化学、生物因素） 内因：DNA复制过程中，基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序发生改变，从而改变了遗传信息 结果 时期 产生了该基因的等位基因，即新基因 DNA复制时（发生了于有丝分裂间期和减数分裂的间期） 原理 利用物理、化学、生物因素处理生物，使它发生基因突变 人方法 物理方法：辐射诱变、激光诱变 工化学方法：用秋水仙素、硫酸二乙酯、亚硝酸等处理 物理因素 诱过程 生物 变 基因突变 化学因素 变异类型 选育良种 意义 提高变异频率，创造动物、植物和微生物新品种 二、基因重组 1 概念：生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 2 类型 （1） 自然状态 非同源染色体上非等位基因的自由组合，同源染色体上非等位基因的重新组合。 （2） 人工条件：重组DNA技术，即基因工程。 3 特点：两个亲本的杂合性越高，基因重组产生变异的可能性越大。 4 意义 （1） 为生物的变异提供了丰富的来源。 （2） 是形成生物多样性的重要原因之一。 （3） 对生物进化有十分重要的意义。 5基因重组 重组类型 自由组合型 发生时期 减I后期 原理 非同源染色体非等位基因可以自由组合 交叉互换型 减I前期的四分体时期 同源染色体上非姐妹染色单体的交换导致非等位基因的重新组合 人工重组型 体外重组质粒 通过基因工程使目的基因与受体细胞DNA重组 注： 基因突变产生了该基因的等位基因，即新基因，改变了基因的表现形式，通过基因突变会产生新的基因和基因型。基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因。 三、 基因工程 1基因工程的定义 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。它是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改变生物的遗传性状。 2 基因工程最基本的工具 （1）基因的“剪刀”是指限制性核酸内切酶。一种内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。大肠杆菌中的一种叫EcoRI的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。 （2）基因 “针线”即DNA连接酶，可以“缝合”脱氧核苷酸和五碳糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。 （3）基因的运载体：基因工程中，目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 （4）质粒存在于许多细菌及酵母菌等生物的细胞中，其本质是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的DNA分子。 3.基因工程的操作步骤：目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测。 （1）提取目的基因 有两条途径：直接分离基因和人工合成基因。 （2）目的基因与运载体结合 用同一限制酶处理目的基因和运载体，而后加入DNA连接酶，使目的基因载入到运载体中，形成重组DNA。 （3）将目的基因导入受体细胞 重组DNA导入受体细胞。 （4）目的基因的检测与表达 根据标记基因判断目的基因导入与否；根据受体细胞表现出特定的性状判断目的基因的表达与否。 1原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对，在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小 （ ） A.置换单个碱基对 B.增加4个碱基对 C.缺失3个碱基对 D.缺失4个碱基对 2 下列有关基因突变的叙述正确的是（ ） 生物随环境的改变而产生适应性的变异 B.由于细菌的数量多，繁殖周期短，因此其基因突变率很高 C.自然状态下的突变是不定向的，而人工诱变多是定向的 D.基因突变在自然界中广泛存在 3一个碱基对可加到DNA分子或从DNA分子上除去，这种生物体DNA碱基顺序的变化是一种（ ） A.基因重组 B.染色体变异 C.基因突变 D.不遗传的变异 4下列有关生物变异的说法，正确的是( ) A．基因重组可以产生多对等位基因 B．发生在生物体内的基因重组都能遗传给后代 C．基因重组所产生的新基因型不一定会表达为新的表现型 D．基因重组会改变基因中的遗传信息 5秋天在桃树上如发现个别芽变，欲将变异芽的性状保留下来，则应 （ ） A.等开花时进行授粉 B.等开花时接受同株花粉 C.等开花时接受异株花粉 D.取变异芽嫁接到砧木上 8 当牛的精原细胞进行DNA分子复制时，细胞中不可能发生( ) A．基因重组 B．DNA的解旋 C．基因突变 D．蛋白质合成 9 一对夫妇所生育的子女中，性状上差异很多，这种差异主要来自( ) A．基因重组 B．基因突变 C．环境影响 D．疾病影响 10 以下有关基因重组的叙述正确的是（ ）（双选） A. 非等位基因都可以自由重组 B. 染色体中的基因交换都属于基因重组 C. 同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关 D. 转基因技术也属于可遗传变异中的基因重组 11某个婴儿不能消化乳糖，经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改变而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本原因是( ) A．缺乏吸收某种氨基酸的能力 B．不能摄取足够的乳糖酶 C．乳糖酶基因有一个碱基改变了 D．乳糖酶基因有一个碱基缺失了 12如图是某个二倍体动物的几个细胞的分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是 ( ) A．该动物的性别是雄性的 B．乙细胞的表明该动物发生了基因突变或基因重组 C．1与2或1与4的片段筛选换，前者属基因重组，后者属染色体结构变异 D．丙细胞的不能进行基因重组 13 实施基因工程的最终目的是（ ）A.提取生物体DNA分子 B.对DNA分子进行人工“剪切” C.定向改造生物的遗传性状 D.在生物体外对DNA分子进行改造 14水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中Asp、Gly和Ser构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是（ ） A.促使目的基因导入受体细胞中 B.促使目的基因在受体细胞中复制 C.筛选出获得目的基因的受体细胞 D.使目的基因容易成功表达 15一对毛色正常的鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常，分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果（控制毛色基因的显隐性未知），突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因；二是隐性基因携带者之间交配的结果（只涉及亲本常染色体上一对等位基因）。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。 （1）如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为________则可推测毛色异常是_____性基因突变为_________性基因的直接结果,因为__________________________________。 (2)如果不同窝子代出现两种情况:一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为______另一种是同一窝子代全部表现为________鼠,则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。 (1)1:1,隐性，显，只有两个隐性纯合亲本中一个亲本突变为显性基因时，才能得到每窝子代毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1：1 （2）1：1，毛色正常 16质粒是基因工程中最常用的运载体，质粒上有标记基因，如图所示，通过标记基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同。下图表示外源基因的插入位置（插入点有a、b、c）。 Ⅰ.(1)质粒的基本组成单位是___________。 （2）将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素中培养，属于基因工程操作中的_________步骤。 （3）在插入外源基因过程中用到的工具酶有__________。 Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置。 （1）步骤： ①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。 ②分组：将细菌平均分成两组并标号为1，2。 ③培养：________________________。 ④观察并记录结果。 （2）预测实验结果及结论： _____________________________________________________________________。 答案：Ⅰ.（1）脱氧核苷酸 （2）目的基因的检测 （3）限制性核酸内切酶、DNA连接酶 Ⅱ.（1）③将第1组细菌放入含氨苄青霉素的培养基上培养，将第2组细菌放入含四环素的培养基中培养 （2）若1组、2组均能正常生长，则外源基因插入点是a；若1组能正常生长，2组不能生长，则外源基因插入点是c；若1组不能生长，2组能生长，则外源基因插入点是b 巩固复习及作业____________________ ; 1 下列生物的性状都是通过基因突变而形成的一组是（ ） A.无籽番茄和无籽西瓜 B.人类的白化病和矮杆水稻 C.无籽西瓜和人类镰刀型贫血症 D.无籽番茄和果蝇残翅 2 有性生殖后代具有更大的变异性，其根本原因是（ ） A.基因突变频率高 B.染色体结构变异机会多 C.生产新的基因组合机会多 D.更易接受环境影响而发生变异 3某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过用基因工程的方法，课后巩固 将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是（ ） A.获取基因a的限制酶其作用部位是图中的① B.连接基因a与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的② C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞 D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 4若家鸡的一对等位基因中缺失一个，个体的生活力降低但能存活,缺少一对，则不能存活。现行一芦花母鸡ZBW与非芦花公鸡ZbZb鸡杂交，子代出现一只非芦花公鸡。请采用两种不同的方法判断这只非芦花公鸡的出现是由染色体缺失造成的，还是由于基因突变引起的。 (1) 方法一：取该非芦花公鸡________ (填器官名称）的部分组织经处理后制成临时装片，置于显微镜下，找到________时期的细胞进行观察，若视野中同源染色体1和1’的配对情况如上图所示，出现“拱形”结构，则是由___________引起的，反之则是由________造成的。 (2) 方法二：杂交试验法：将该非芦花公鸡与多只____________________ (芦花/非芦花/芦花和非芦花均可）母鸡进行交配，如果子代中雌雄数量比为________,则是由基因突变造成的，如果子代雌雄数量比为________，则是由染色体缺失造成的。 答案：1-3 BCB 4 （1）精巢，减I前期或四分体，染色体缺失，基因突变（2）1：1，1：2提示：由于ZW的母鸡染色体上基因缺失不能存活，故可用遗传试验的方法，将该非芦花公鸡与母鸡杂交，根据后代公鸡与母允的比例即可判断。 -
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