基因突变和基因重组 高中生物重点知识梳理

今天给同学们说说生物的变异，它分为可遗传变异（由于生殖细胞内遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代）和不可遗传变异（仅仅是由于环境的影响造成的，没有引起遗传物质的变化）。其中可遗传变异包括三类：基因突变、基因重组、染色体变异。这也是我们考察的重点。

基因突变

由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添、缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。基因突变既可以由环境因素诱发，又可以自发产生。基因突变在生物界中是普遍存在的，并且是随机发生的、不定向的。在自然状态下，基因突变的频率是很低的，但这一频率已足以使一个大的群体产生各种各样的随机突变，为生物进化提供丰富的原材料。

1.概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。基因的位置和数目并没有变化。

2.时间：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。

3.诱发基因突变的外来因素

4.基因突变对蛋白质的影响

类型	影响范围	对氨基酸的影响
替换	小	只改变1个氨基酸或不改变
增添	大	插入位置前不影响，影响插入位置后的序列
缺失	大	缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列

5．基因突变不改变生物性状的特例

(1)不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状变异。

(2)由于多种密码子决定同一种氨基酸(密码子的简并性)，因此某些基因突变也不引起性状的改变。

(3)某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能。

(4)隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。

6.突变特点

(1)普遍性：所有生物都可能发生基因突变，低等生物，高等动植物等。

(2)随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。

(3)不定向性：可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。

(4)低频性：自然状态下，突变的频率比较低。

(5)多害少利性：多数有害，少数有利，也有中性。

[关键一点]基因突变在不同细胞中发生的概率并不相同

DNA分子有稳定的双螺旋结构，正常状态下的基因突变概率相对较低，但在DNA复制等需双链解旋的情况下，暴露的单链易发生突变。如：有细胞周期的细胞发生基因突变的概率相对较高。

小题精炼

(1)病毒、大肠杆菌及动物和植物都可发生基因突变(√)

(2)基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因(×)

(3)基因突变产生的新基因不一定传递给后代(√)

(4)人工诱变可以提高突变频率并决定基因突变的方向(×)

(5)基因突变发生在生物个体发育的任何时期说明具有普遍性(×)

易错警示：有关基因突变的6点提醒

(1)DNA中碱基对的增添、缺失和替换不一定是基因突变，只有引起了基因结构变化，才是基因突变。

(2)基因突变不只是发生在分裂间期：基因突变通常发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期，但也能发生在其他各时期，只是突变率更低。

(3)诱变因素不能决定基因突变的方向：诱变因素可提高基因突变的频率，但不会决定基因突变的方向，基因突变具有不定向性的特点。

(4)基因突变时碱基对的改变可多可少：基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，只要是基因分子结构内的变化，1个碱基对的改变叫基因突变，多个碱基对的改变也叫基因突变。

(5)基因突变不会改变DNA分子上基因的数目和位置：基因突变发生在基因内部，并没有改变DNA分子上基因的数目和位置。

(6)基因突变的利与害取决于环境或研究对象的不同，如小麦的高秆对小麦本身有利，但对增产不利。

基因重组

基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，对生物的进化也具有重要意义。基因重组不会产生新基因，仅仅是现有基因的重新组合而已，自然界的基因重组分为2类：交叉互换和非同源染色体的重新组合。人工情况下还有一个就是基因工程。下面我们一一看看。

1．范围：主要是真核生物的有性生殖过程中。

2．实质：控制不同性状的基因的重新组合。

3．类型

(1)自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生重组(如下图)。

(2)交叉互换型：位于同源染色体上的非等位基因随四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换导致位于同源染色体上的非等位基因发生重组(如下图)。

(3)基因工程重组型：目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因发生重组(如下图)。

4．基因重组的结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。

5．基因重组的意义：(1)基因重组是形成生物多样性的重要原因；(2)基因重组是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。

6．基因突变与基因重组的区别和联系

项目	基因突变	基因重组
发生时间	有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期	减数第一次分裂
发生原因	在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，引起基因结构的改变	减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，或非同源染色体上非等位基因的自由组合
适用范围	所有生物都可以发生	只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传
应用	通过诱变育种培育新品种	通过杂交育种使性状重组，可培育优良品种
种类	①自然突变（主要是DNA复制时） ②人工诱变	①非同源染色体上非等位基因的自由组合 ②同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换 ③基因工程
结果	产生新基因，控制新性状	产生新的基因型，出现重组性状
意义	是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料	生物变异的重要来源，有利于生物进化
联系	通过基因突变产生新基因，为基因重组提供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础

小题精炼

(1)基因重组只能产生新基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状(√)

(2)原核生物不存在基因重组，而真核生物的受精过程中可进行基因重组(×)

(3)亲代Aa自交，因基因重组导致子代发生性状分离(×)

(4)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合，导致基因重组(×)

(5)一对等位基因不存在基因重组，一对同源染色体也不存在基因重组(×)