基因重組及基因突變知識(shí)點(diǎn)、習(xí)習(xí)題及答案

1、基因重組及基因突變教學(xué)目標(biāo)1 掌握基因突變的特點(diǎn)及引直基因突變的因素2 掌握基因重組的概念、類型、特點(diǎn)、意義3 能敘述基因工程的過(guò)程重點(diǎn)難點(diǎn)1 基因突變2基因重組課堂教學(xué)過(guò)程過(guò)程一、 基因突變1 特點(diǎn) （1） 在生物界中普遍存在，所有生物均可發(fā)生。（2） 是隨機(jī)發(fā)生的，發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何階段。（3） 頻率很低，在高等生物中，突變率是10-810-5。（4） 大多數(shù)突變對(duì)生物是有害的。（5） 突變是不定向的，一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。2 原因：由于某些環(huán)境條件（如，各種射線等）或生物體內(nèi)部因素（如：異常代謝）等的作用，使基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，3 時(shí)間：分裂間期，DN

2、A復(fù)制過(guò)程中。4 引起基因突變的因素 物理因素：X射線、激光等。 化學(xué)因素：亞硝酸、硫酸二乙酯等。 生物因素：病毒、某些細(xì)菌等。5 基因突變引起變異的過(guò)程溫度驟變宇宙射線、化學(xué)污染細(xì)胞異常代謝產(chǎn)物 DNA 誘變因素 mRNA結(jié)構(gòu)變化局部密碼改變移碼突變堿基序列蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化性狀變化（變異）6實(shí)例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥CTT CATGAA GTA（1）紅細(xì)胞呈現(xiàn)彎曲的鐮刀狀，容易破裂。（2）原因：DNA RNA GAA GUA 氨基酸 谷氨酸 纈氨酸 蛋白質(zhì) 正常 異常7 意義：在生物進(jìn)化中具有重要意義，是生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。8 人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用（1） 意義：是創(chuàng)

3、造動(dòng)植物新品種和微生物新類型的重要方法。選擇培育物理因素化學(xué)因素（2） 誘變育種 a.過(guò)程：生物 基因突變 優(yōu)良生物品種。b.優(yōu)點(diǎn)：提高變異頻率，創(chuàng)造人類需要的變異類型。c.缺點(diǎn)：誘發(fā)產(chǎn)生的突變，有利突變的個(gè)體往往不多，需處理大量材料。d.實(shí)例：“黑農(nóng)五號(hào)”大豆，高產(chǎn)青霉菌的選育。9 注：體細(xì)胞的基因突變，一般情況下不會(huì)遺傳給后代。但是植物體細(xì)胞的突變通過(guò)無(wú)性生殖可以傳給下一低（突變的芽通過(guò)嫁接或組織培養(yǎng)的方式可以傳給下一代。）基因突變與堿基的數(shù)量沒(méi)有關(guān)系，只要是DNA分子水平上的變化，一個(gè)堿對(duì)的改變叫基因突變，1000個(gè)堿基對(duì)的改變也叫基因突變。顯性突變，突變個(gè)體就可以表現(xiàn)出新性狀；隱性突變

4、，突變個(gè)體不表現(xiàn)出新性狀，只有隱性純合時(shí)，新性狀才能表現(xiàn)出來(lái)?；蛲蛔兊慕Y(jié)果不一定使性狀發(fā)生改變，如非編碼區(qū)、內(nèi)含子的突變不會(huì)改變性狀；若編碼區(qū)突變后，突變后密碼子和原密碼子決定的氨基酸是同一種氨基酸或基因突變?nèi)魹殡[性突變，生物的性狀也不會(huì)發(fā)生改變。10 基因突變概念由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變意義是生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了最初的選擇材料類型自然突變和誘發(fā)突變?cè)蛲庖颍耗承┉h(huán)境變化（如物理、化學(xué)、生物因素）內(nèi)因：DNA復(fù)制過(guò)程中，基因中脫氧核苷酸的種類、數(shù)量和排列順序發(fā)生改變，從而改變了遺傳信息結(jié)果產(chǎn)生了該基因的等位基因，即新基因時(shí)期DNA復(fù)制

5、時(shí)（發(fā)生了于有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期）人工誘變?cè)砝梦锢?、化學(xué)、生物因素處理生物，使它發(fā)生基因突變方法物理方法：輻射誘變、激光誘變物理因素化學(xué)方法：用秋水仙素、硫酸二乙酯、亞硝酸等處理過(guò)程選育良種生物變異類型基因突變 化學(xué)因素意義提高變異頻率，創(chuàng)造動(dòng)物、植物和微生物新品種二、基因重組1 概念：生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。2 類型（1） 自然狀態(tài) 非同源染色體上非等位基因的自由組合，同源染色體上非等位基因的重新組合。（2） 人工條件：重組DNA技術(shù)，即基因工程。3 特點(diǎn)：兩個(gè)親本的雜合性越高，基因重組產(chǎn)生變異的可能性越大。4 意義（1） 為生物的變異提供了豐富

6、的來(lái)源。（2） 是形成生物多樣性的重要原因之一。（3） 對(duì)生物進(jìn)化有十分重要的意義。5基因重組重組類型發(fā)生時(shí)期原理自由組合型減I后期 非同源染色體非等位基因可以自由組合交叉互換型減I前期的四分體時(shí)期同源染色體上非姐妹染色單體的交換導(dǎo)致非等位基因的重新組合 人工重組型體外重組質(zhì)粒通過(guò)基因工程使目的基因與受體細(xì)胞DNA重組注： 基因突變產(chǎn)生了該基因的等位基因，即新基因，改變了基因的表現(xiàn)形式，通過(guò)基因突變會(huì)產(chǎn)生新的基因和基因型。基因重組只能產(chǎn)生新的基因型而不能產(chǎn)生新的基因。三、 基因工程1基因工程的定義基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。它是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修

7、飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改變生物的遺傳性狀。2 基因工程最基本的工具（1）基因的“剪刀”是指限制性核酸內(nèi)切酶。一種內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。大腸桿菌中的一種叫EcoRI的限制酶，能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別GAATTC的序列，并在G和A之間將這段序列切開(kāi)。 （2）基因 “針線”即DNA連接酶，可以“縫合”脫氧核苷酸和五碳糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口。 （3）基因的運(yùn)載體：基因工程中，目前常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。 （4）質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物的細(xì)胞中，其本質(zhì)是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的DNA分子。 3.基因工

8、程的操作步驟：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的表達(dá)與檢測(cè)。（1）提取目的基因 有兩條途徑：直接分離基因和人工合成基因。 （2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 用同一限制酶處理目的基因和運(yùn)載體，而后加入DNA連接酶，使目的基因載入到運(yùn)載體中，形成重組DNA。 （3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。 （4）目的基因的檢測(cè)與表達(dá) 根據(jù)標(biāo)記基因判斷目的基因?qū)肱c否；根據(jù)受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀判斷目的基因的表達(dá)與否。1原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個(gè)堿基對(duì)，在插入位點(diǎn)的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對(duì)其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最小 （ ）A.置換單個(gè)堿基對(duì) B.增加

9、4個(gè)堿基對(duì)C.缺失3個(gè)堿基對(duì) D.缺失4個(gè)堿基對(duì)2 下列有關(guān)基因突變的敘述正確的是（ ）生物隨環(huán)境的改變而產(chǎn)生適應(yīng)性的變異B.由于細(xì)菌的數(shù)量多，繁殖周期短，因此其基因突變率很高C.自然狀態(tài)下的突變是不定向的，而人工誘變多是定向的D.基因突變?cè)谧匀唤缰袕V泛存在3一個(gè)堿基對(duì)可加到DNA分子或從DNA分子上除去，這種生物體DNA堿基順序的變化是一種（ ） A.基因重組 B.染色體變異 C.基因突變 D.不遺傳的變異4下列有關(guān)生物變異的說(shuō)法，正確的是()A基因重組可以產(chǎn)生多對(duì)等位基因B發(fā)生在生物體內(nèi)的基因重組都能遺傳給后代C基因重組所產(chǎn)生的新基因型不一定會(huì)表達(dá)為新的表現(xiàn)型D基因重組會(huì)改變基因中的遺傳信

10、息5秋天在桃樹上如發(fā)現(xiàn)個(gè)別芽變，欲將變異芽的性狀保留下來(lái)，則應(yīng) （ ）A.等開(kāi)花時(shí)進(jìn)行授粉 B.等開(kāi)花時(shí)接受同株花粉C.等開(kāi)花時(shí)接受異株花粉 D.取變異芽嫁接到砧木上8 當(dāng)牛的精原細(xì)胞進(jìn)行DNA分子復(fù)制時(shí)，細(xì)胞中不可能發(fā)生( ) A基因重組 BDNA的解旋 C基因突變 D蛋白質(zhì)合成9 一對(duì)夫婦所生育的子女中，性狀上差異很多，這種差異主要來(lái)自( ) A基因重組 B基因突變 C環(huán)境影響 D疾病影響10 以下有關(guān)基因重組的敘述正確的是（ ）（雙選） A. 非等位基因都可以自由重組 B. 染色體中的基因交換都屬于基因重組 C. 同胞兄妹間的遺傳差異與父母基因重組有關(guān)D. 轉(zhuǎn)基因技術(shù)也屬于可遺傳變異中的

11、基因重組11某個(gè)嬰兒不能消化乳糖，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)他的乳糖酶分子有一個(gè)氨基酸改變而導(dǎo)致乳糖酶失活，發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因是( ) A缺乏吸收某種氨基酸的能力 B不能攝取足夠的乳糖酶 C乳糖酶基因有一個(gè)堿基改變了 D乳糖酶基因有一個(gè)堿基缺失了12如圖是某個(gè)二倍體動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞的分裂示意圖(數(shù)字代表染色體，字母代表染色體上帶有的基因)。據(jù)圖判斷不正確的是 ()A該動(dòng)物的性別是雄性的B乙細(xì)胞的表明該動(dòng)物發(fā)生了基因突變或基因重組C1與2或1與4的片段篩選換，前者屬基因重組，后者屬染色體結(jié)構(gòu)變異D丙細(xì)胞的不能進(jìn)行基因重組13 實(shí)施基因工程的最終目的是（ ） A.提取生物體DNA分子 B.對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“

12、剪切” C.定向改造生物的遺傳性狀D.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造14水母發(fā)光蛋白由236個(gè)氨基酸構(gòu)成，其中Asp、Gly和Ser構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是（ ）A.促使目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中 B.促使目的基因在受體細(xì)胞中復(fù)制 C.篩選出獲得目的基因的受體細(xì)胞 D.使目的基因容易成功表達(dá)15一對(duì)毛色正常的鼠交配，產(chǎn)下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色異常，分析認(rèn)為，鼠毛色出現(xiàn)異常的原因有兩種：一是基因突變的直接結(jié)果（控制毛色基因的顯隱性未知），突變只涉及一個(gè)親本常染色體上一對(duì)等位基因中的一個(gè)基因；二是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果（只涉及

13、親本常染色體上一對(duì)等位基因）。假定這只雄鼠能正常生長(zhǎng)發(fā)育，并具有生殖能力，后代可成活。為探究該鼠毛色異常的原因，用上述毛色異常的雄鼠分別與其同一窩的多只雌鼠交配，得到多窩子代。請(qǐng)預(yù)測(cè)結(jié)果并作出分析。 （1）如果每窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為_(kāi)則可推測(cè)毛色異常是_性基因突變?yōu)開(kāi)性基因的直接結(jié)果,因?yàn)開(kāi)。(2)如果不同窩子代出現(xiàn)兩種情況:一種是同一窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例為_(kāi)另一種是同一窩子代全部表現(xiàn)為_(kāi)鼠,則可推測(cè)毛色異常是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果。(1)1:1,隱性，顯，只有兩個(gè)隱性純合親本中一個(gè)親本突變?yōu)轱@性基因時(shí)，才能得到每窩子代毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為

14、1：1（2）1：1，毛色正常16質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，質(zhì)粒上有標(biāo)記基因，如圖所示，通過(guò)標(biāo)記基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況也不同。下圖表示外源基因的插入位置（插入點(diǎn)有a、b、c）。.(1)質(zhì)粒的基本組成單位是_。（2）將細(xì)菌放在含有四環(huán)素、氨芐青霉素中培養(yǎng)，屬于基因工程操作中的_步驟。（3）在插入外源基因過(guò)程中用到的工具酶有_。.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究外源基因插入的位置。（1）步驟：將導(dǎo)入外源基因的細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)產(chǎn)生大量細(xì)菌。分組：將細(xì)菌平均分成兩組并標(biāo)號(hào)為1，2。培養(yǎng)：_。觀察并記錄結(jié)果。（2）預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_。答案：.（1）脫氧核苷酸（2）目的基因的

15、檢測(cè)（3）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶.（1）將第1組細(xì)菌放入含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，將第2組細(xì)菌放入含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)（2）若1組、2組均能正常生長(zhǎng)，則外源基因插入點(diǎn)是a；若1組能正常生長(zhǎng)，2組不能生長(zhǎng)，則外源基因插入點(diǎn)是c；若1組不能生長(zhǎng)，2組能生長(zhǎng)，則外源基因插入點(diǎn)是b課后鞏固鞏固復(fù)習(xí)及作業(yè)_ ; 1 下列生物的性狀都是通過(guò)基因突變而形成的一組是（ ）A.無(wú)籽番茄和無(wú)籽西瓜 B.人類的白化病和矮桿水稻C.無(wú)籽西瓜和人類鐮刀型貧血癥 D.無(wú)籽番茄和果蠅殘翅2 有性生殖后代具有更大的變異性，其根本原因是（ ）A.基因突變頻率高 B.染色體結(jié)構(gòu)變異機(jī)會(huì)多C.生產(chǎn)新的基因組合機(jī)會(huì)多 D

16、.更易接受環(huán)境影響而發(fā)生變異3某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)用基因工程的方法，將基因a與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過(guò)程的敘述不正確的是（ ）A.獲取基因a的限制酶其作用部位是圖中的B.連接基因a與運(yùn)載體的DNA連接酶其作用部位是圖中的C.基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞D.通過(guò)該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀4若家雞的一對(duì)等位基因中缺失一個(gè)，個(gè)體的生活力降低但能存活,缺少一對(duì)，則不能存活。現(xiàn)行一蘆花母雞ZBW與非蘆花公雞ZbZb雞雜交，子代出現(xiàn)一只非蘆花公雞。請(qǐng)采用兩種不同的方法判斷這只非蘆花公雞的出現(xiàn)是由染色體缺失造成的，還是由于基因突變引起的。 (1) 方法一：取該非蘆花公雞_ (填器官名稱）的部分組織經(jīng)處理后制成臨時(shí)裝片，置于顯微鏡下，找到_時(shí)期的細(xì)胞進(jìn)行觀察，若視野中