第1节 基因突变和基因重组

思考:上述甘蓝品种的引种过程中，有没有变异现象的发生？
这种变异性状能遗传给子代吗？为什么?
是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变。
红花的后代　变了蓝紫色
上述变异性状的后代
为何仍然是蓝紫色花呢？
遗传物质发生了改变
蓝紫色花的　后代仍是蓝紫色
资料2:
生物变异的类型
可遗传的变异
不可遗传的变异
一、基因突变
1、定义：DNA分子中发生的碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变
2、方式：碱基对的替换、增添和缺失
3、时期：有丝分裂间期和减数分裂间期
4、外部
原因：
物理因素：X射线、γ射线、紫外线、激光。
化学因素：亚硝酸、碱基类似物。
生物因素：逆转录病毒和某些细菌等。
内部原因：遗传信息发生改变
5、结果：产生新的基因
（也可能产生新性状）
6、类型：
（1）自然突变：棉花的短果枝、水稻的矮秆、
果蝇的白眼、人的红绿色盲、白化病
（2）人工诱变：太空椒、高产青霉菌

7、特点：
（1）普遍性：任何生物均存在基因突变（是普遍
存在的）
（2）随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞
体细胞中可以发生基因突变（但一般不能传给后代）
生殖细胞可以发生基因突变（可能通过受精作用直
接传给后代）
（3）不定向性：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
包括隐性突变和显性突变
（4）低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的
（5）多害少利性：由于打破了与现有环境的协调关系，多数突变对生物有害
8、意义
新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料
（五）基因突变的应用
人工诱变育种
原理:运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获得优良品种.
实例: “黑农五号”大豆、高产青霉菌株
太空椒、太空南瓜
优点：缩短育种年限，大幅度
改良性状，为人类选育
出优良的生物品种
缺点：优质变异少，要处理大
量的实验材料，具有盲
目性
实例：人类镰刀型细胞贫血症
谷氨酸
正常
原因分析：
_____原因
根本
_____原因
直接
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增添
缺失
替换
DNA分子中发生碱基对的 、＿＿＿ 和 　 ，而引起的 　 的改变。
替换
增添
缺失
基因结构
基因突变的概念：
二、基因重组
1、定义：
生物进行有性生殖过程中，控制不同形状的基因重新组合
2、类型：
同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换
非同源染色体的自由组合
3、时期：
减数第一次分裂前期及后期
非同源染色体上的 非等位基因自由组合
一种具有20对等位基因（这20对等位基因分别位于 20对同源染色体上）的生物进行杂交时，F2可能出现的表现型就有 种。
A
a
b
B
A
a
B
b
Ab和aB
AB和ab
220=1048576
A
a
b
B
A
a
B
b
同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换
4、结果：
产生新的基因型，不产生新基因
5、意义：
是生物变异的主要来源
是形成生物多样性的重要原因之一
是生物进化的原始材料
6、应用：
杂交育种
基因突变的过程
典例导悟
1下列关于基因突变的叙述中，错误的是(　　)
A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变
B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的部分改变而发生的
C．基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引起
D．基因突变的频率是很低的，并且都是有害的
D
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、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则
A.不能转录
B.不能翻译
C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变
D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变
3、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为　　　　　
A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变
B．长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变
C．长度不变，但顺序改变
D．A、B都有可能
D
D
精典例题
4、人类能遗传给后代的基因突变常发生在
A.减数第一次分裂
B.四分体时期
C.减数第一次分裂的间期
D.有丝分裂间期
下列不属于基因突变引起的变异是（ ）
A. 果蝇的白眼 B. 血友病
C. 短腿安康羊 D. 猫叫综合征
C
精典例题
D
1．(2010·全国新课标，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
(　　)
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
B
2．(2010·江苏高考，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 (　　)
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
B
答案　B
解析　本题考查基因突变的有关知识。尽管是“罕见” 突变，也不能说明该变异是隐性突变，只有通过试验鉴定，方能说明其突变类型；基因突变是DNA上某碱基对的增添、缺失或替换引起的，显微镜下不能观察的到；花药离体培养后，需用秋水仙素诱导加倍后，才能得到稳定遗传的高产品系。通过该变异植株自交，看后代是否发生性状分离，如果出现性状分离，则为杂合子，不出现性状分离则为纯合子，B正确。
“一母生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的?
基因重组
③重组DNA技术：通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，在生物体外重组，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。
2、类型:
①基因的自由组合:
非同源染色体上的非等位基因的自由组合
②基因的互换:
同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换.
3、意义:
通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一.
基因重组能否产生新的基因？
1．基因重组发生的时期
有性生殖的减数第一次分裂过程中。
2．基因重组的类型
(1)减Ⅰ后期，非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合。
(2)四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。
3．基因重组的后果
产生了新的基因型，大大丰富了变异的来源。
要点归纳
基因突变和重组引起的变异有什么区别?
1．基因突变：
基因_________改变，它________新的基因
发生时期：________________________
特点：①普遍性、②随机性、③___________、
④多害少利、⑤不定向性。2．基因重组：
控制不同性状的_____________，_______新基因，可形成新的________。
发生时期：___________________
特点：__________
内部结构
能产生
细胞分裂间期（DNA复制时）
突变率低
基因重新组合
不产生
基因型
有性生殖过程中(减数分裂)
非常丰富
感悟拓展
1．发生基因突变和基因重组的生物及发生基因突变和基因重组的时期存在差异。
2．基因突变是对某一基因而言，基因重组只有两对或两对以上的基因才会发生。
3．基因突变一定产生新基因，但不一定产生新性状；基因重组一定不产生新基因，但会产生新基因型，从而出现不同性状的重新组合，但未改变基因的“质”和“量”。
4．基因突变的频率比较：生殖细胞>体细胞；分裂旺盛的细胞>停止分裂细胞。
二、基因突变和基因重组的区别和联系(见下表)
1、生物变异的根本来源是　　
A．基因重组 B．染色体数目变异　
C．染色体结构变异　D．基因突变

2、基因重组发生在
A．减数分裂形成配子的过程中　　
B．受精作用形成受精卵的过程中
C．有丝分裂形成子细胞的过程中　　
D．通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中
D
A
3、某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是
A．基因突变 B．基因重组
C．基因分离 D．环境影响
A
4、上眼睑下垂是一种显性遗传病,某一男性患者,其父母正常，请判断这人性状最可能是
A.伴性遗传 B.常染色体遗传
C.基因突变 D.基因重组
C
5.如果将一个镰刀型细胞贫血症的患者血液,输给一个血型相同的正常人,将使正常人
B
A、 基因产生突变,使此人患病
B、无基因突变,性状不遗传给此人
C、基因重组,将病遗传给此人
D、无基因突变,此人无病,其后代患病
7、生物界是千姿百态，多种多样的，这都要建立在生物丰富变异的基础上。生物丰富的变异主要来源于
A.基因重组 B.基因突变
C.染色体变异 D.环境变化
A
6、若一对夫妇所生育子女中，性状差异甚多，这种变
异主要来自　
A.基因突变 B.基因重组
C.环境影响 D.染色体变异
B
高考感悟
1．基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法正确的是 （ ）
A．无论是低等还是高等生物都可能发生突变
B．生物在个体发育的特定时期才可发生突变
C．突变只能定向形成新的等位基因
D．突变对生物的生存往往是有利的
2、（福建3）细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是（ ）
A.染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异
B.非同源染色体自由组合，导致基因重组
C.染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变
D.非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异
A
B
3、(08上海生物7)（1）人类镰刀形细胞贫血症发生的根本原因是
A．基因突变 B．染色体结构变异
C．基因重组 D．染色体数目变异
（2）基因突变：是由于DNA分子发生碱基对的_______、______或______，而引起的基因_________的改变。
（3）基因突变时间：所以基因突变常发生在____________时期。
（4）基因突变是 水平上的变化，不改变染色体上基因的数量及所处位置，只改变某一基因的结构及表现形式，既由A ，或由a 。
（5）基因突变若发生在配子中，将遵循遗传规律_______给后代；若发生在体细胞中，________ __。
A
增添 替换 缺失
结构
分裂间期
分子、
a
A
独立遗传
一般不能遗传给后代
4．(2008·广东高考)有关基因突变的叙述，正确的是
(　　)
A．不同基因突变的频率是相同的
B．基因突变的方向是由环境决定的
C．一个基因可以向多个方向突变
D．细胞分裂的中期不发生基因突变
答案　C
解析　基因突变具有不定向性，一个基因可以向多个不同方向突变；突变由环境因素诱导，但不决定基因突变的方向；突变是随机的，多发生在间期DNA分子复制时，但在其他时期也可发生。
【例2】如图为高等动物的细胞的分裂示意图。图中不可能反映的是(　　)
A．发生了基因突变
B．发生了染色体互换
C．该细胞的为次级卵母细胞的
D．该细胞的为次级精母细胞的
思路点拨：由图中没有同源染色体，同时着丝点分开，可以确定该细胞的为减数第二次分裂后期的图像。同时要注意该细胞的中，有两条姐妹染色单体形成的子染色体中所含的基因不完全相同，分别是B、b。其原因可能是由于减数分裂间期染色体复制出现错误，发生了基因突变；也可能是由于减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体发生了筛选叉互换，使得两条姐妹染色单体的基因不完全相同。因为次级卵母细胞的在减数第二次分裂后期，细胞的质是不均等分裂，形成体积较小的极体和较大的卵细胞的，因此，此细胞的不可能为次级卵母细胞的。
自主解答：________
答案：C
典例导悟
2下图为马的生活史，有关此图的叙述，正确的是
(　　)

①有丝分裂发生在a、d　②基因重组发生在c
③基因突变可发生在a、b、d　④合子为新个体发育的起点
A．①②③　　　　　　　 B．①④
C．①③④ D．②③④
解析　基因重组发生在有性生殖的减数分裂过程中，而减数分裂发生在原始生殖细胞产生生殖细胞的过程中，即b过程。雌雄个体产生生殖细胞是通过有丝分裂实现的；个体发育过程中进行的细胞分裂都是有丝分裂。
答案　C