1.基因重組及其意義(Ⅱ)?!?.基因突變的特征和原因(Ⅱ)?!?.染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異(Ⅱ)?!?.生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)?!?.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ)?!?br/>1. 概念:由于DNA分子中發(fā)生________的增添、缺失和替換,而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。
2. 實(shí)例:鐮刀型細(xì)胞貧血癥
(1)直接原因:組成血紅蛋白分子的一個(gè)________被替換。
(2)根本原因:控制血紅蛋白合成的基因中一個(gè)________改變。
3. 基因突變的原因、特點(diǎn)、時(shí)間和意義
基因突變發(fā)生在細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制的過程中,即突變DNA→DNA。
2.引起基因突變的因素及其作用的大致機(jī)理
2. 基因突變與性狀的關(guān)系
(1)基因突變與其影響
(2)基因突變不改變生物性狀的特例
①不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段中的“突變”不引起基因突變,不引起性狀變異。②由于多種密碼子決定同一種氨基酸,因此某些基因突變也不引起性狀的改變。③某些基因突變雖改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別位置的氨基酸種類,但并不影響蛋白質(zhì)的功能。④隱性突變在雜合子狀態(tài)下也不會(huì)引起性狀的改變。
1. 除真核生物在細(xì)胞分裂間期DNA分子復(fù)制過程中出現(xiàn)差錯(cuò)發(fā)生突變外,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)DNA、原核細(xì)胞DNA、病毒DNA復(fù)制時(shí)也可出現(xiàn)差錯(cuò)而發(fā)生突變。2. 以RNA為遺傳物質(zhì)的生物,其RNA上核糖核苷酸序列發(fā)生變化,也引起基因突變,且RNA為單鏈結(jié)構(gòu),在傳遞過程中更易發(fā)生突變。3. 基因突變不改變?nèi)旧w上基因的數(shù)量,只改變基因的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生新基因。
(1)基因突變發(fā)生在有絲分裂過程中,一般不遺傳,但有些植物可能通過無性生殖傳遞給后代。 (2)如果發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,可以通過配子傳遞給后代。
2.基因突變不一定都能遺傳給后代
不同生物的基因組組成不同,病毒和原核細(xì)胞的基因組結(jié)構(gòu)簡單,基因數(shù)目少,而且一般是單個(gè)存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突變可產(chǎn)生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突變產(chǎn)生的是一個(gè)新基因。
1.基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因
1. 基因突變的類型及性狀表現(xiàn)特點(diǎn)
(1)顯性突變:如a→A,該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應(yīng)性狀。(2)隱性突變:如A→a,突變性狀一旦在生物個(gè)體中表現(xiàn)出來,該性狀即可穩(wěn)定遺傳。
2. 驗(yàn)證基因突變實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路
(1)驗(yàn)證生物變異是基因突變還是環(huán)境影響:可以把矮稈植株與原始親本種植在相同的環(huán)境條件下,觀察比較兩者的表現(xiàn)型是否相同,若相同則說明變異是由環(huán)境引起的。(2)驗(yàn)證基因突變的顯隱性:可讓矮稈植株和原始親本雜交,若出現(xiàn)性狀分離,則說明為顯性突變,若沒有出現(xiàn)性狀分離,則說明為隱性突變。
1. 概念:在生物體進(jìn)行________的過程中,控制不同性狀的基因的重新組合。
3.意義基因重組能夠產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代,其中可能有一些子代會(huì)含有適應(yīng)某種變化的、___________的基因組合,就可能出現(xiàn)適應(yīng)多變環(huán)境的個(gè)體,從而在多變環(huán)境中繁衍下去。所以基因重組是________的重要來源之一,對(duì)生物的________具有重要意義。
1. 受精過程中不進(jìn)行基因重組。 2. 基因重組只能產(chǎn)生新基因型和重組性狀,不能產(chǎn)生新基因和新性狀。
(1)分子水平的基因重組①如通過對(duì)DNA的剪切、拼接而實(shí)施的基因工程。②特點(diǎn):可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。(2)染色體水平的基因重組①減數(shù)分裂過程中同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換,以及非同源染色體上非等位基因的自由組合而導(dǎo)致的基因重組。 ②特點(diǎn):難以突破遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,可產(chǎn)生新的基因型、表現(xiàn)型,但不能產(chǎn)生新的基因。
(3)細(xì)胞水平的基因重組①如動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)以及植物體細(xì)胞雜交技術(shù)下的大規(guī)模的基因重組。②特點(diǎn):可克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。
2. 基因突變與基因重組的區(qū)別和聯(lián)系
根據(jù)題意來確定如圖變異的類型
1. 若為體細(xì)胞有絲分裂(如根尖分生區(qū)細(xì)胞、受精卵等),則只能是基因突變造成的;2. 若為減數(shù)分裂,則原因是基因突變(間期)或基因重組(減數(shù)第一次分裂); 3. 若題目中問造成B、b不同的根本原因,應(yīng)考慮可遺傳變異中的最根本來源——基因突變;
4. 若題目中有××分裂××?xí)r期提示,如減Ⅰ前期造成的則考慮交叉互換,間期造成的則考慮基因突變。 5. 自然狀況下,原核生物不會(huì)發(fā)生基因重組。6. 交叉互換≠基因重組。如果交叉互換發(fā)生在同源染色體之間叫基因重組;如果發(fā)生在非同源染色體之間叫易位,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。
1. “互換”問題:同源染色體上非姐妹染色單體的交叉互換,屬于基因重組;非同源染色體之間的交叉互換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。2. “缺失”問題:DNA分子上若干基因的缺失屬于染色體變異;而DNA分子中若干堿基對(duì)的缺失屬于基因突變。3. “變異水平”問題:基因突變和基因重組屬于分子水平,光學(xué)顯微鏡下觀察不到;染色體變異屬于細(xì)胞水平的變化,光學(xué)顯微鏡下可觀察到。 4. “不同生物的變異類型”問題:病毒和原核生物可遺傳變異的來源是基因突變;進(jìn)行無性生殖的真核生物可遺傳變異的來 源是基因突變和染色體變異;進(jìn)行有性生殖的真核生
物可遺傳變異的來源是基因突變、基因重組和染色體變異。 5. “單倍體是否可育”問題:不要認(rèn)為所有的單倍體都是高度不育。絕大多數(shù)生物為二倍體,其單倍體只含一個(gè)染色體組,故高度不育。但是若生物體細(xì)胞中含有4、8等偶數(shù)個(gè)染色體組,則其單倍體可產(chǎn)生正常配子,因而可育。6. “基因突變是否可引起性狀改變”問題:不一定,由于密碼子具有簡并性,突變后導(dǎo)致密碼子變但是對(duì)應(yīng)的氨基酸不一定變;突變成的隱性基因在雜合子中不會(huì)引起性狀改變;某些突變雖然改變蛋白質(zhì)中的氨基酸,但是不一定改變蛋白質(zhì)的功能;不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段的突變也不會(huì)引起性狀改變。
類型個(gè)別染色體的增加或減少。以染色體組形式成倍增加或減少
真核細(xì)胞內(nèi)的一組非同源染色體,在形態(tài)和功能上各不相同,攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息。 一個(gè)染色體組包含了該物種的每對(duì)同源染色體中的一條。
3、計(jì)算細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)目的方法
等于細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體數(shù)目。等于細(xì)胞或生物體的基因型中控制同一性狀的基因的個(gè)數(shù)。
該細(xì)胞含有 個(gè)染色體組。
基因型為AAAABbbbRRrr的細(xì)胞含有 個(gè)染色體組。
二倍體:多倍體:單倍體:
由受精卵發(fā)育而成,體細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組的個(gè)體。
由受精卵發(fā)育而成,體細(xì)胞中含有3個(gè)或3個(gè)以上染色體組的個(gè)體。
體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體。
4、二倍體,多倍體和單倍體
5、單倍體和多倍體的區(qū)別起點(diǎn)不同: 單倍體是由配子發(fā)育而來; 多倍體是由受精卵發(fā)育而來。染色體組數(shù)目不同: 單倍體可以含有一個(gè)或多個(gè)染色體組; 多倍體一定含有三個(gè)或三個(gè)以上的染色體組。
6、多倍體育種方法:原理:優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):實(shí)例:
用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。
莖稈粗壯,葉片,果實(shí)和種子都比較大,糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。
7、單倍體育種方法:原理:優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):應(yīng)用:
植株弱小,而且高度不育,能縮短育種年限
考點(diǎn)四、雜交育種和誘變育種
 1、幾種遺傳育種的方法比較
1.誘變育種與雜交育種相比,前者能產(chǎn)生前所未有的新基因,創(chuàng)造變異新類型;后者不能產(chǎn)生新基因,只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。2.在所有育種方法中,最簡捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。 3.有些植物如小麥、水稻等,雜交實(shí)驗(yàn)較難操作,其最簡便的方法是自交。 4.若培育植物為營養(yǎng)繁殖,如土豆、地瓜等,則只要出現(xiàn)所需性狀即可,不需要培育出純種。
5.根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。(1)將兩親本的兩個(gè)不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上,可利用雜交育種,亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種,則運(yùn)用單倍體育種。(3)要求大幅度改良某一品種,使之出現(xiàn)前所未有的性狀,可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。(4)要求提高品種產(chǎn)量,提高營養(yǎng)物質(zhì)含量,可運(yùn)用多倍體育種。
1. 不能區(qū)分花藥離體培養(yǎng)與單倍體育種的關(guān)系。單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理兩個(gè)過程?;ㄋ庪x體培養(yǎng)只得到單倍體,只有經(jīng)過秋水仙素處理才能得到純合植株。2. 不明確雜交育種中純合子的篩選方法。植物雜交育種一般用自交,動(dòng)物雜交育種一般用測交。3. 不能準(zhǔn)確選擇育種方法而出現(xiàn)失誤,如“最簡捷”的方法是雜交育種,明顯縮短育種年限的是單倍體育種。 4. 原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂,所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種,如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。
不能正確判斷生物育種的方法和過程
考點(diǎn)五、基因工程及其應(yīng)用
3.步驟:提取目的基因→目的基因與________結(jié)合→將目的基因?qū)隷_______→目的基因的__________
2.有關(guān)基因工程的相關(guān)提醒 (1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到,且要求是同一種酶,目的是產(chǎn)生相同的黏性末端;第二步中兩種工具酶都用到。(2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體,不要把質(zhì)粒和運(yùn)載體等同,除此之外,噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA,其基本單位為脫氧核苷酸。(3)目的基因表達(dá)的標(biāo)志:通過翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)通過基因工程培育的抗蟲棉,只能抗蟲,不能抗病毒、細(xì)菌。
1. 容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶(1)DNA連接酶:在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(2)DNA聚合酶:可將單個(gè)的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上,形成磷酸二酯鍵。(3)相同點(diǎn):這兩種酶都是蛋白質(zhì),可以形成兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 2.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵),只是一個(gè)切開,一個(gè)連接。3. 要想從DNA上切下某個(gè)基因,應(yīng)切2個(gè)切口,產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。
4. 原核生物基因(如抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌)可為真核生物(如棉花)提供目的基因。 5. 微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點(diǎn)。6. 動(dòng)物受體細(xì)胞一般選用受精卵,植物受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞,但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。7. 對(duì)基因操作是否成功不但要在分子水平上鑒定還要在個(gè)體水平上鑒定。8. 目的基因指要表達(dá)的基因,標(biāo)記基因指運(yùn)載體上且用于鑒定篩選的基因。
DNA連接酶、DNA聚合酶等的比較:

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