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1.5 基因突变的意义

基因突变、基因重组、染色体变异与生物进化 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 基因突变是生物变异的根本来源,为生物进化提供原材料,具有多害少利、不定向性。

从哪来 本知识点建立在 5.5 基因与性状的关系 之上。只有理解了基因通过控制蛋白质合成或酶活性进而控制性状,才能理解基因结构改变(突变)如何导致性状改变,以及为何这种改变是变异的根本来源。

为什么 基因突变之所以具有“根本来源”和“进化原材料”的意义,逻辑链条如下: 1. 唯一性:基因重组只是现有基因的重新洗牌,不产生新基因;染色体变异改变的是基因的数量或位置。只有基因突变能产生新基因(等位基因),从而产生全新的性状。 2. 随机性与不定向性:突变发生在DNA复制时,受环境因素(物理、化学、生物)影响,但具体何时、何地、向哪个方向突变是随机的。这种不定向性意味着突变本身不决定适应方向,但提供了多样化的变异库。 3. 自然选择的基础:如果没有突变提供的新性状,自然选择将无“材”可选。虽然多数突变有害,但少数有利突变在特定环境下被保留并积累,推动物种进化。

适合类型:逻辑推理型、喜欢因果链条的学生** **讲法:从“信息论”角度切入** 将DNA比作“源代码”,基因突变就是“代码错误”。 1. **类比
如果程序员只修改现有代码的逻辑(基因重组),程序功能不会本质改变;只有修改了底层指令集(基因突变),才可能开发出新功能(新性状)。 2. 推导:因为突变是随机的(代码错误随机发生),所以它不针对环境需求(不定向)。 3. 结论:环境(自然选择)像是一个“过滤器”,它不制造代码,只筛选那些碰巧能运行更好的代码。因此,突变是进化的“原材料”,选择是“方向舵”。
适合类型:形象思维型、对抽象概念感到困难的学生** **讲法:从“彩票与筛选”角度切入** 1. **场景
想象一个巨大的工厂(种群),每天生产大量产品(个体)。 2. 突变:机器偶尔出错,生产出颜色不同、形状怪异的产品(突变)。大部分产品是废品(有害突变),少数是废品(中性),极少数是精品(有利突变)。 3. 意义:如果机器永远不出错(无突变),工厂只能生产一种产品,一旦市场需求变化(环境变化),工厂就会倒闭。因为机器偶尔出错(突变),工厂才有机会生产出适应新市场的产品。 4. 核心:突变本身没有目的,但它提供了“可能性”。
适合类型:应试导向型、需要快速记忆考点的学生** **讲法:从“高考考点对比”角度切入** 1. **对比表
* 来源:突变(新基因) vs 重组(新组合)。 * 方向:突变(不定向) vs 选择(定向)。 * 频率:突变(低频) vs 重组(高频)。 2. 口诀:“突变是源,重组是库,选择是筛。” 3. 易混辨析:强调“有利突变”不是环境诱导产生的,而是环境筛选出来的。环境不能“指挥”基因突变,只能“挑选”突变结果。
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练一道
基础题
某种植物种群中,基因型为AA的个体占80%,Aa占20%。若环境发生剧烈变化,导致a基因控制的性状变得有利,而A基因控制的性状变得不利。请问: 1. 这种环境变化能否直接诱导A基因突变为a基因? 2. 为什么基因突变被认为是生物进化的原材料?
变式
科学家发现,某种细菌在接触抗生素前,其种群中已经存在少量耐药性突变个体。当使用抗生素后,敏感菌死亡,耐药菌大量繁殖。请结合“基因突变的意义”解释这一现象,并说明“抗生素诱导细菌产生耐药性”这一说法是否正确。
看解答过程
1. 不能。基因突变具有不定向性和随机性,环境因素(如光照、温度)只能提高突变率,但不能决定突变的方向。环境不能“诱导”特定方向的突变。 2. 因为基因突变能产生新基因,从而产生新的性状。虽然突变频率低且多为有害,但它为自然选择提供了多样化的变异类型。如果没有突变,种群将缺乏适应新环境的遗传变异,进化无法进行。
试试手自己判
检测题
下列关于基因突变意义的叙述,正确的是( ) A. 基因突变能产生新基因,是生物变异的根本来源 B. 基因突变的方向是由环境决定的 C. 基因突变都是有害的,对生物进化没有意义 D. 基因突变能产生新的性状,因此所有突变都能被自然选择保留
看答案和判分标准
答案:A
判对标准:
选A:正确。基因突变产生新基因,是变异的根本来源。
* 选B:错误。突变是不定向的,环境不能决定突变方向。
* 选C:错误。突变多害少利,但有利突变是进化的原材料。
* 选D:错误。只有有利突变才能被自然选择保留,有害突变会被淘汰。
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