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1、第三节第三节 基因与性状基因与性状课程标准课程标准1举举例说明基因与性状的关系。例说明基因与性状的关系。2举例说明基因突变的特征和原因。举例说明基因突变的特征和原因。3举例说出基因重组及其意义。举例说出基因重组及其意义。4搜集生物变异在育种上应用的实例。搜集生物变异在育种上应用的实例。课标解读课标解读1举举例说明生物性状与基因、环境条件的关系。例说明生物性状与基因、环境条件的关系。2掌握基因突变的概念、特点和原因。掌握基因突变的概念、特点和原因。3举例说明基因重组的主要类型。举例说明基因重组的主要类型。4说出基因突变和基因重组的意义及其在育种上的应用。说出基因突变和基因重组的意义及其在育种上的
2、应用。1基因对性状的控制途径基因对性状的控制途径(1)直直接接途途径径：基基因因通通过过控控制制 来来控控制制性性状状。如如 。(2)间间接接途途径径：基基因因通通过过控控制制 来来控控制制代代谢谢过过程程，从从而而影影响响 。如如正正常常人人通通过过合合成成 形形成成 。基因与性状的关系基因与性状的关系 蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构镰镰刀型刀型细细胞胞贫贫血症血症酶酶的合成的合成生物性状生物性状酪氨酸酪氨酸酶酶黑色素黑色素2基因与性状的关系基因与性状的关系生生物的性状不仅受物的性状不仅受 的控制，也会受到的控制，也会受到 的影响。因此，有的影响。因此，有些性状是些性状是 和和 共同作用的
3、结果。共同作用的结果。环环境境基因基因环环境境基因基因1基因对性状的控制方式基因对性状的控制方式基基因因控控制制性性状状需需经经过过一一系系列列步步骤骤，基基因因控控制制性性状状有有如如下下两两种种方方式。式。2基因控制生物性状的影响因素基因控制生物性状的影响因素(1)一一个个基基因因能能决决定定一一种种性性状状，但但有有的的性性状状受受多多对对基基因因的的控控制制(如人的身高如人的身高)，有的一个基因控制多种性状。，有的一个基因控制多种性状。(2)基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果。境条件共同作用的结果。【
4、提醒】【提醒】基因表达与个体发育的关系基因表达与个体发育的关系(1)个个体体发发育育过过程程是是受受遗遗传传物物质质控控制制的的，发发育育过过程程是是细细胞胞内内基基因选择性表达的结果。因选择性表达的结果。(2)个个体体发发育育中中，基基因因的的选选择择性性表表达达引引起起细细胞胞的的分分化化，形形成成了了不同的组织和器官。不同的组织和器官。(3)许多基因在个体发育到一定时期才进行表达。许多基因在个体发育到一定时期才进行表达。【巩固【巩固1】基基因因对对性状控制的性状控制的实现实现是通是通过过()。ADNA的自我复制的自我复制BDNA控制蛋白控制蛋白质质的合成的合成C一个一个DNA上有多种基因
5、上有多种基因D转转运运RNA携携带带氨基酸氨基酸解解析析基基因因对对性性状状的的控控制制有有两两条条途途径径：一一是是基基因因通通过过控控制制蛋蛋白白质质的的分分子子结结构构直直接接控控制制生生物物性性状状；二二是是基基因因通通过过控控制制酶酶的的合合成成来来控控制制代代谢谢过过程程，进进而而控控制制生生物物体体性性状状。无无论论哪哪种种途途径径都都需需要要基因的表达，合成相应的蛋白质。基因的表达，合成相应的蛋白质。答案答案B【巩巩固固2】下下列列关关于于基基因因与与性性状状的的关关系系的的说说法法中中，错错误误的的是是 ()。A很多情况下一个基因决定一个性状很多情况下一个基因决定一个性状B有
6、的情况下多个基因决定一个性状有的情况下多个基因决定一个性状C有的情况下一个基因决定多个性状有的情况下一个基因决定多个性状D生物体的性状不会受到生物体的性状不会受到环环境影响境影响解解析析生生物物体体的的性性状状有有些些是是受受单单基基因因控控制制的的，有有些些由由多多个个基基因因来来决决定定的的(如如人人的的身身高高)，也也有有一一个个基基因因控控制制多多个个性性状状的的。基基因因是是控控制制生生物物性性状状的的内内因因，生生物物的的性性状状主主要要由由基基因因控控制制，但但也也受受外外界界环环境境条条件件的的影影响响。生生物物的的性性状状是是基基因因与与环环境境条条件件共同作用的结果。共同作
7、用的结果。答案答案D1概念概念是是指指 的改的改变变，包括碱基，包括碱基对对的的 、或或 。发发生生时间时间：。2原因原因内因内因：；外因：外因：因素、因素、因素和因素和 因素。因素。基因突变基因突变 基因基因结结构构增添增添缺失缺失改改变变DNA复制复制时时基因基因结结构改构改变变物理物理化学化学生物生物3特征特征 、和和 等。等。4意义意义基基因因突突变变的的结结果果使使一一个个基基因因变变成成了了它它的的 ，从从而而产产生生新新的的 ，可可能能会会引引起起 的的改改变变，是是生生物物变变异异的根本来源。的根本来源。5诱变育种诱变育种原原理理：；优优点点：提提高高 ，增增加加 ，从从而而利
8、利于于 出出生生产产上需要的上需要的优优良品种。良品种。普遍性普遍性低低频频性性可逆性可逆性多方向性多方向性 随机性随机性等位基因等位基因基因基因性状性状基因突基因突变变突突变变率率变变异来源异来源选选育育6可遗传的变异的来源可遗传的变异的来源基基因突因突变变：发发生在生在 生物中。生物中。基因重基因重组组：发发生在生在 的真核生物中。的真核生物中。染色体染色体变变异：异：发发生在生在 生物中。生物中。所有所有进进行有性生殖行有性生殖真核真核思维激活思维激活 性性状改状改变变一定是基因突一定是基因突变变引起的引起的吗吗？提提示示 不不一一定定。可可能能是是基基因因突突变变，也也可可能能是是基基
9、因因重重组组、染染色色体体变异或只由环境改变引起的。变异或只由环境改变引起的。1基因突变的类型、实质及结果基因突变的类型、实质及结果2基因突变对生物性状的影响基因突变对生物性状的影响(1)引引起生物性状的改变起生物性状的改变如如某某些些碱碱基基对对的的增增添添或或缺缺失失，引引起起部部分分氨氨基基酸酸改改变变，改改变变蛋蛋白质的结构和功能，从而引起生物性状改变。白质的结构和功能，从而引起生物性状改变。(2)未引起生物性状的改变未引起生物性状的改变碱碱基基对对替替换换前前后后所所对对应应的的氨氨基基酸酸未未发发生生改改变变(密密码码子子的的简简并并性性)。由纯合体的显性基因突变成杂合体中的隐性基
10、因。由纯合体的显性基因突变成杂合体中的隐性基因。【提提醒醒】基基因因突突变变是是DNA分分子子水水平平上上的的变变化化，不不改改变变染染色色体体上基因的数量及所处位置，只改变其结构及表现形式。上基因的数量及所处位置，只改变其结构及表现形式。基基因因突突变变若若发发生生在在体体细细胞胞有有丝丝分分裂裂过过程程中中，它它可可能能通通过过无无性性生生殖传给后代，若发生减数分裂过程中，可通过有性生殖传给后代。殖传给后代，若发生减数分裂过程中，可通过有性生殖传给后代。【巩固【巩固3】人人类镰类镰刀型刀型细细胞胞贫贫血症血症发发生的根本原因是生的根本原因是()。A基因突基因突变变 B染色体染色体结结构构变
11、变异异C基因重基因重组组 D染色体数目染色体数目变变异异解解析析人人类类镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症发发生生的的根根本本原原因因是是控控制制合合成成血血红红蛋蛋白白的的DNA分分子子的的碱碱基基序序列列发发生生了了改改变变，其其中中的的一一个个碱碱基基由由T变变成成了了A，这这种种变变化化称称为为基基因因突突变变。其其染染色色体体的的数数目目没没有有发发生生变变化化，染染色色体体的的结结构构也也没没有有改改变变，自自然然条条件件下下基基因因重重组组主要发生在有性生殖的过程中。主要发生在有性生殖的过程中。答案答案A1概念概念生生物物体体在在 过过程程中中，控控制制不不同同性性状状的的基基因因
12、重重新新组组合。合。基因重组基因重组 非同源染色体非同源染色体 非等位基非等位基因因同源染色体的非姐妹染色同源染色体的非姐妹染色单单体体 减数分裂形成配子减数分裂形成配子交叉互交叉互换换 3意义意义基基因因重重组组使使后后代代产产生生了了许许多多新新的的 ，从从而而使使后后代代出出现现多多种新的种新的 ，是形成生物多，是形成生物多样样性的重要原因之一。性的重要原因之一。基因型基因型性状性状组组合合1基因重组的时间、类型、结果、意义基因重组的时间、类型、结果、意义(1)基因重基因重组发组发生的生的时时期：有性生殖的减数第一次分裂期：有性生殖的减数第一次分裂过过程中。程中。(2)基因重基因重组组的
13、的类类型型自自由由组组合合型型：减减后后期期，非非同同源源染染色色体体上上的的非非等等位位基基因因随随着着非非同源染色体的自由同源染色体的自由组组合而自由合而自由组组合。合。交交叉叉互互换换型型：四四分分体体时时期期，同同源源染染色色体体的的非非姐姐妹妹染染色色单单体体交交叉叉互互换换。(3)基因重基因重组组的的结结果：果：产产生了新的基因型，大大丰富了生了新的基因型，大大丰富了变变异的来源。异的来源。2基因突变和基因重组的比较基因突变和基因重组的比较 类类型型项项目目基因突基因突变变基因重基因重组组本本质质基因基因结结构构发发生改生改变变，产产生新的基生新的基因因控制不同性状的基因重新控制不
14、同性状的基因重新组组合合时间时间主要在主要在细细胞分裂胞分裂间间期期减数第一次分裂四分体减数第一次分裂四分体时时期期和后期和后期可能性可能性可能性小，突可能性小，突变频变频率低率低普遍普遍发发生在有性生殖生在有性生殖过过程中，程中，产产生生变变异多异多适用范适用范围围所有生物都可所有生物都可发发生，包生，包括病毒，具有普遍性括病毒，具有普遍性只适用于真核生物的有只适用于真核生物的有性生殖性生殖结结果果产产生新的基因生新的基因产产生新基因型生新基因型意意义义是是变变异的根本来源，异的根本来源，为为生物生物进进化提供最初的原化提供最初的原始材料始材料是形成生物多是形成生物多样样性的重性的重要原因之
15、一，加快了要原因之一，加快了进进化的速度化的速度【提醒】【提醒】基因工程也属于控制不同性状的基因重新组合，属于基因工程也属于控制不同性状的基因重新组合，属于非自然的基因重组，可以发生在不同种生物之间，能够定向改变非自然的基因重组，可以发生在不同种生物之间，能够定向改变生物性状。生物性状。【巩固【巩固4】下下面有关基因重面有关基因重组组的的说说法不正确的是法不正确的是 ()。A基因重基因重组发组发生在减数分裂生在减数分裂过过程中程中B基因重基因重组产组产生原来没有的新基因生原来没有的新基因C基因重基因重组组是生物是生物变变异的重要来源异的重要来源D基因重基因重组组能能产产生原来没有的新性状生原来
16、没有的新性状解析解析基因重组是指生物体进行有性生殖的过程，即减数分裂基因重组是指生物体进行有性生殖的过程，即减数分裂过程中，控制不同性状的原有基因的重新组合，可产生新的基过程中，控制不同性状的原有基因的重新组合，可产生新的基因型，是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因因型，是生物变异的重要来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义。但是，基因重组不之一，对于生物进化具有十分重要的意义。但是，基因重组不会产生新的基因。会产生新的基因。答案答案B基因与性状的关系分析基因与性状的关系分析 从从图图中不能得出的中不能得出的结论结论是是()。A精氨酸的合成是由多精氨酸
17、的合成是由多对对基因共同控制的基因共同控制的B基因可通基因可通过过控制控制酶酶的合成来控制代的合成来控制代谢谢C若基因若基因不表达，不表达，则则基因基因和和也不表达也不表达D若若产产生生鸟鸟氨氨酸酸依依赖赖突突变变型型链链孢孢霉霉，则则可可能能是是基基因因发发生生改改 变变，导导致不能合成致不能合成酶酶思维导图：思维导图：深深度度剖剖析析从从题题中中可可看看出出，精精氨氨酸酸的的合合成成受受多多对对基基因因的的共共同同控控制制，基基因因通通过过控控制制酶酶的的合合成成来来控控制制精精氨氨酸酸的的合合成成；基基因因是是控控制制生生物物性性状状的的独独立立遗遗传传单单位位，彼彼此此互互不不影影响响
18、，若若基基因因不不表表达达，不不影影响响基基因因和和的的表表达达。若若基基因因发发生生改改变变，不不能能合合成成酶酶，从从而而导导致致不能合成鸟氨酸，则必须在培养基中添加鸟氨酸才能正常生长。不能合成鸟氨酸，则必须在培养基中添加鸟氨酸才能正常生长。答案答案C【例例2】自自然然界界中中，一一种种生生物物的的某某一一基基因因及及其其三三种种突突变变基基因因决决定定的蛋白的蛋白质质的部分氨基酸序列如下：的部分氨基酸序列如下：正常基因正常基因 精氨酸苯丙氨酸亮氨酸精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏苏氨酸脯氨酸氨酸脯氨酸突突变变基因基因1 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏苏氨酸氨酸 脯氨酸脯氨酸突突变
19、变基因基因2 精氨酸精氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 苏苏氨酸氨酸 脯氨酸脯氨酸突突变变基因基因3 精氨酸精氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 苏苏氨酸氨酸 酪氨酸酪氨酸 丙氨酸丙氨酸根据上述氨基酸序列确定根据上述氨基酸序列确定这这三种突三种突变变基因基因DNA分子的改分子的改变变是是()基因突变与生物性状的关系基因突变与生物性状的关系 A突突变变基基因因1和和2为为一一个个碱碱基基对对的的替替换换，突突变变基基因因3为为一一个个碱碱基基对对的增添的增添B突突变变基基因因2和和3为为一一个个碱碱基基对对的的替替换换，突突变变基基因因1为为一一个个碱碱基基对对的增添的增添C突突变变基基因因1为为一一个个碱
20、碱基基对对的的替替换换，突突变变基基因因2和和3为为一一个个碱碱基基对对的增添的增添D突突变变基基因因2为为一一个个碱碱基基对对的的替替换换，突突变变基基因因1和和3为为一一个个碱碱基基对对的增添的增添思维导图：思维导图：深深度度剖剖析析由由氨氨基基酸酸序序列列可可知知，突突变变基基因因1所所控控制制合合成成的的氨氨基基酸酸序序列列与与正正常常基基因因所所控控制制合合成成的的氨氨基基酸酸序序列列无无差差别别，表表明明基基因因突突变变后后只只改改变变了了基基因因的的一一个个密密码码子子，且且该该密密码码子子与与原原密密码码子子决决定定同同一一种种氨氨基基酸酸。而而突突变变基基因因2所所控控制制的
21、的氨氨基基酸酸序序列列可可能能只只有有一一个个碱碱基基对对的的改改变变引引起起，而而碱碱基基对对的的增增添添、缺缺失失，均均应应引引起起突突变变点点后后系系列列密密码码子子改改变变从从而而引引起起氨氨基基酸酸序序列列改改变变，故故突突变变基基因因3应应属属碱碱基基对对增添或缺失。增添或缺失。答案答案A【例【例3】下下列有关基因重列有关基因重组组的叙述，的叙述，错误错误的是的是()。A非同源染色体的自由非同源染色体的自由组组合能合能导导致基因重致基因重组组B非姐妹染色非姐妹染色单单体的交体的交换换可引起基因重可引起基因重组组C纯纯合体自交因基因重合体自交因基因重组导组导致子代性状分离致子代性状分
22、离D同胞兄妹同胞兄妹间间的的遗传遗传差异与父母基因重差异与父母基因重组组有关有关基因重组的类型与性状表现的关系基因重组的类型与性状表现的关系 深深度度剖剖析析基基因因重重组组主主要要包包括括非非同同源源染染色色体体的的自自由由组组合合与与同同源源染染色色体体上上非非姐姐妹妹染染色色单单体体的的交交叉叉互互换换；纯纯合合体体自自交交子子代代不不发发生生性性状状分离；同胞兄妹间的遗传差异主要来自父母的基因重组。分离；同胞兄妹间的遗传差异主要来自父母的基因重组。答案答案C思维导图：思维导图：反思反思(1)基因重组的来源基因重组的来源减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合。减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合。减减数数第第一一次次分分裂裂四四分分体体时时期期，同同源源染染色色体体上上非非姐姐妹妹染染色色单单体体交交叉互换，引起基因重组。叉互换，引起基因重组。基因工程：目的基因与受体细胞的基因工程：目的基因与受体细胞的DNA重组。重组。(2)基因重组发生的范围：基因重组发生的范围：自然情况下，基因重组仅发生于真核生物的有性生殖核遗传中自然情况下，基因重组仅发生于真核生物的有性生殖核遗传中(人为基因重组除外人为基因重组除外)。