3.2基因突变和基因重组导学案-2024-2025学年高一下学期生物苏教版必修2

3.2 基因突变和基因重组 学习目标 1.精准阐述基因突变的概念、原因、特点及意义，能够识别生活中导致基因突变的常见因素。 2.深入理解基因突变与细胞癌变的关系，明确原癌基因和抑癌基因的作用，掌握癌细胞的主要特征。 3.清晰解释基因重组的类型、发生时期及意义，能区分不同类型基因重组在生物进化和遗传多样性中的作用。 教学重难点 重点： 基因突变的概念、原因和特点。 基因突变与细胞癌变的联系。 基因重组的类型和意义。 难点：理解基因突变的不定向性和低频性；区分基因重组中交叉互换与染色体结构变异中易位的差异；掌握细胞癌变的机制 。 预习新知 知识点一：基因突变 1.基因突变的概念：DNA 分子中发生碱基的替换、______和缺失，而引起的基因______的改变，叫做基因突变。 2.基因突变的原因 外因：物理因素，如______、X 射线、紫外线等；化学因素，如亚硝酸盐、碱基类似物等；生物因素，如某些______。 内因：DNA 分子复制偶尔发生错误、DNA 的碱基组成发生改变等。 3.基因突变的特点 普遍性：基因突变在生物界中是______存在的，无论是低等生物，还是高等动植物以及人，都会发生基因突变。 随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的______时期；可以发生在细胞内不同的 DNA 分子上，以及同一个 DNA 分子的不同部位。 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______基因，而且基因突变的方向与环境______明确的因果关系。 低频性：在自然状态下，基因突变的频率是______的。 多害少利性：大多数基因突变对生物体是______的，少数基因突变对生物体是有利的，也有一些基因突变既无害也无利。 4.基因突变的意义：基因突变是______产生的途径，是生物变异的______来源，为生物的进化提供了______材料。 知识点二：基因突变可能细胞癌变 1.原癌基因和抑癌基因：人和动物细胞中的 DNA 上本来就存在着与癌变相关的基因，即原癌基因和抑癌基因。原癌基因主要负责调节______，控制细胞生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞______增殖。 2.细胞癌变的原因：环境中的致癌因子会损伤细胞中的 DNA 分子，使原癌基因和抑癌基因发生______，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。 3.癌细胞的主要特征 能够______增殖，成为 “不死” 的永生细胞。 形态结构发生显著变化，例如，体外培养的正常成纤维细胞呈扁平梭形，癌变后变成球形。 表面发生了变化，细胞膜上的______等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。 知识点三：基因重组 1.基因重组的概念：在生物体进行______生殖的过程中，控制不同性状的基因的______，叫做基因重组。 2.基因重组的类型 交叉互换型：在减数分裂 Ⅰ 的前期（四分体时期），位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体之间的______而发生交换，导致染色单体上的基因重组。 自由组合型：在减数分裂 Ⅰ 的后期，随着______的自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合，导致基因重组。 3.基因重组的意义：基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，其中可能有一些子代会含有适应______的基因组合，就有可能在______中生存下来。 知识点一答案 1.增添；碱基序列 2.紫外线；病毒 3.普遍；任何；等位；没有；很低；有害 4.新基因；根本；原始 知识点二答案 1.细胞周期；不正常 2.突变 3.无限；糖蛋白 知识点三答案 1.有性；重新组合 2.交叉互换；非同源染色体 3.环境；生存斗争 易错提示 1.基因突变概念误解：误认为基因突变一定会导致生物性状改变，忽略密码子的简并性等情况；将基因突变与染色体结构变异混淆，不能准确区分碱基的改变和染色体片段的改变 。 2.细胞癌变知识误区：不理解原癌基因和抑癌基因的正常功能，错误认为原癌基因和抑癌基因是细胞癌变后产生的；对癌细胞的特征记忆不清，如混淆癌细胞与正常细胞的形态差异 。 3.基因重组类型混淆：分不清基因重组中交叉互换型和自由组合型的发生时期和机制；将交叉互换型基因重组与染色体易位混淆，交叉互换发生在同源染色体之间，易位发生在非同源染色体之间 。 深化探究 问题 1：为什么基因突变具有不定向性？ 参考答案：基因突变具有不定向性，是因为基因突变的本质是 DNA 分子中碱基的替换、增添和缺失，这些变化是随机发生的 。在 DNA 复制过程中，碱基配对可能出现多种错误方式，导致基因向不同方向发生改变 。例如，一个基因可以突变为其等位基因中的任意一个，而且突变方向不受环境因素的直接控制 。虽然环境可以诱导基因突变，但不能决定基因突变的方向，基因突变的不定向性为生物进化提供了丰富多样的原始材料，使生物在不同环境下有更多的变异可能 。 问题 2：细胞癌变后，其细胞周期和代谢活动会发生怎样的变化？ 参考答案：细胞癌变后，细胞周期会明显缩短 。正常细胞具有严格的细胞周期调控机制，会按照一定的时间顺序进行生长、分裂和分化，而癌细胞由于原癌基因和抑癌基因发生突变，细胞周期调控机制被破坏，能够不受限制地持续进行分裂，从而使细胞周期缩短，大量增殖 。在代谢活动方面，癌细胞的代谢活动会显著增强 。癌细胞需要大量的物质和能量来支持其无限增殖，因此会加快摄取营养物质，提高细胞内的物质合成和分解速率，如加强葡萄糖的摄取和利用，以满足自身快速生长和分裂的需求 。同时，癌细胞还会分泌一些特殊的物质，促进血管生成，为其提供更多的营养和氧气，以维持旺盛的代谢活动 。 问题 3：基因重组在有性生殖和生物进化中具有哪些重要意义？ 参考答案：在有性生殖中，基因重组能够使后代产生多样化的基因组合 。通过交叉互换型和自由组合型基因重组，亲代的基因在子代中重新组合，使得子代个体之间的遗传物质出现差异，增加了生物的遗传多样性 。这种多样性有利于生物适应复杂多变的环境，提高生物在生存斗争中的竞争力 。在生物进化方面，基因重组产生的新的基因组合为自然选择提供了丰富的材料 。不同的基因组合可能赋予生物不同的性状和适应能力，自然选择会筛选出那些更适应环境的基因组合，使生物种群朝着更有利于生存和繁衍的方向进化 。基因重组与基因突变、染色体变异共同构成了生物进化的原材料，推动着生物不断地进化和发展 。 巩固训练 1.下列关于基因突变的叙述，正确的是（ ） A. 基因突变一定会引起生物性状的改变 B. 基因突变只能发生在细胞分裂的间期 C. 基因突变是随机发生的、不定向的 D. 基因突变对生物个体都是有害的 2.下列属于物理因素引起的基因突变的是（ ） A. 亚硝酸盐 B. 紫外线 C. 碱基类似物 D. 某些病毒 3.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叙述，正确的是（ ） A. 无论是低等生物还是高等生物都可能发生基因突变，体现了基因突变的随机性 B. 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，体现了基因突变的普遍性 C. 一个基因可以向不同方向发生突变，体现了基因突变的不定向性 D. 自然状态下，基因突变的频率很高 4.下列关于细胞癌变的叙述，错误的是（ ） A. 细胞癌变后，细胞的形态结构会发生显著变化 B. 原癌基因和抑癌基因是细胞中不正常的基因 C. 环境中的致癌因子会损伤细胞中的 DNA 分子，导致细胞癌变 D. 癌细胞容易在体内分散和转移，与细胞膜上糖蛋白减少有关 5.原癌基因的主要功能是（ ） A. 阻止细胞不正常的增殖 B. 调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程 C. 抑制细胞的生长和分裂 D. 促进细胞的衰老和凋亡 6.基因重组发生在（ ） A. 有丝分裂过程中 B. 受精作用过程中 C. 减数分裂过程中 D. 嫁接过程中 7.在减数分裂 Ⅰ 的前期，可能发生基因重组的过程是（ ） A. 同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换 B. 非同源染色体的自由组合 C. 姐妹染色单体之间交叉互换 D. 等位基因的分离 8.下列关于基因重组的叙述，正确的是（ ） A. 基因重组不能产生新的性状组合 B. 基因重组是生物变异的根本来源 C. 基因重组可以发生在受精作用过程中 D. 基因重组有助于物种在复杂环境中生存和繁衍 9.下列现象中，属于基因重组的是（ ） A. 用秋水仙素处理单倍体幼苗，得到的植株发生了性状改变 B. 一对表现正常的夫妇生出一个患白化病的孩子 C. 高茎豌豆自交后代出现矮茎豌豆 D. 黄色圆粒豌豆自交后代出现黄色皱粒和绿色圆粒豌豆 10.下列关于基因突变和基因重组的叙述，错误的是（ ） A. 基因突变可以产生新的基因 B. 基因重组可以产生新的基因型 C. 基因突变和基因重组都能为生物进化提供原材料 D. 基因突变和基因重组都发生在细胞分裂的间期 参考答案及解析 1.答案：C 解析：由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定会引起生物性状的改变，A 错误；基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，不只是细胞分裂的间期，B 错误；基因突变是随机发生的、不定向的，C 正确；基因突变具有多害少利性，不是对生物个体都有害，D 错误。 2.答案：B 解析：亚硝酸盐、碱基类似物属于化学因素，A、C 错误；紫外线属于物理因素，B 正确；某些病毒属于生物因素，D 错误。 3.答案：C 解析：无论是低等生物还是高等生物都可能发生基因突变，体现了基因突变的普遍性，A 错误；基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，体现了基因突变的随机性，B 错误；一个基因可以向不同方向发生突变，体现了基因突变的不定向性，C 正确；自然状态下，基因突变的频率很低，D 错误。 4.答案：B 解析：细胞癌变后，细胞的形态结构会发生显著变化，A 正确；原癌基因和抑癌基因是人和动物细胞中正常的基因，B 错误；环境中的致癌因子会损伤细胞中的 DNA 分子，导致细胞癌变，C 正确；癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移，D 正确。 5.答案：B 解析：原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，B 正确；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，A 错误；原癌基因不是抑制细胞的生长和分裂，也不促进细胞的衰老和凋亡，C、D 错误。 6.答案：C 解析：基因重组发生在生物体进行有性生殖的减数分裂过程中，有丝分裂、受精作用、嫁接过程中一般不会发生基因重组，C 正确，A、B、D 错误。 7.答案：A 解析：在减数分裂 Ⅰ 的前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换可导致基因重组，A 正确；非同源染色体的自由组合发生在减数分裂 Ⅰ 的后期，B 错误；姐妹染色单体之间交叉互换不会导致基因重组，C 错误；等位基因的分离不会导致基因重组，D 错误。 8.答案：D 解析：基因重组能够产生多样化的基因组合，从而产生新的性状组合，A 错误；基因突变是生物变异的根本来源，基因重组是生物变异的来源之一，B 错误；基因重组发生在减数分裂过程中，不会发生在受精作用过程中，C 错误；基因重组产生的多样化子代可能有适应环境的基因组合，有助于物种在复杂环境中生存和繁衍，D 正确。 9.答案：D 解析：用秋水仙素处理单倍体幼苗，得到的植株发生性状改变是染色体数目变异导致的，A 错误；一对表现正常的夫妇生出一个患白化病的孩子，是性状分离现象，不是基因重组，B 错误；高茎豌豆自交后代出现矮茎豌豆，是性状分离，不是基因重组，C 错误；黄色圆粒豌豆自交后代出现黄色皱粒和绿色圆粒豌豆，是控制不同性状的基因重新组合的结果，属于基因重组，D 正确。 10.答案：D 解析：基因突变可以产生新的基因，A 正确；基因重组可以产生新的基因型，B 正确；基因突变和基因重组都能为生物进化提供原材料，C 正确；基因突变主要发生在细胞分裂的间期，基因重组发生在减数分裂过程中，包括减数分裂 Ⅰ 的前期和后期，D 错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$