2021版高考生物一輪復習 第7單元 生物的變異、育種與進化 第1講 基因突變和基因重組學案 蘇教版必修2

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1、 第1講基因突變和基因重組1基因突變的特征和原因()2基因重組及其意義()3轉基因食品的安全()1.通過基因突變和基因重組對生物體性狀的影響，建立結構與功能觀。（生命觀念）2.通過基因突變與生物性狀的關系、基因突變和基因重組的比較，提高歸納與概括能力。（科學思維）3.顯隱性突變判斷的遺傳實驗設計。（科學探究） 基因突變1基因突變的實例鐮刀型細胞貧血癥(1)基因突變主要發(fā)生在a DNA復制(填字母及名稱)，上述突變類型為堿基對的替換。(2)患者貧血的直接原因是血紅蛋白異常，根本原因是發(fā)生了基因突變，堿基對由突變成。這說明了基因控制生物性狀的途徑為基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。(3

2、)用顯微鏡能否觀察到紅細胞形狀的變化？能(填“能”或“否”)。用顯微鏡能否觀察到堿基對的替換？否(填“能”或“否”)。2基因突變的概念DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變。3發(fā)生時間主要發(fā)生在有絲分裂間期或減數第一次分裂前的間期。4誘發(fā)基因突變的因素(1)內因：DNA復制時偶爾發(fā)生錯誤、DNA的堿基組成發(fā)生改變。(2)外因(連線)物理因素a亞硝酸、堿基類似物等化學因素 b某些病毒的遺傳物質生物因素 c紫外線、X射線及其他輻射答案cab5特點(1)如圖體現了基因突變的一個特點：不定向性。(2)基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期，可以發(fā)生在細胞內不同DNA分子上，

3、同一DNA分子的不同部位，這體現了基因突變具有隨機性的特點。(3)基因突變的其他特點還有普遍性、低頻性和多害少利性。6結果：可產生新的基因。(1)若發(fā)生在配子中：可遺傳給后代。(2)若發(fā)生在體細胞中：一般不能通過有性生殖遺傳。7意義(1)新基因產生的途徑。(2)生物變異的根本來源。(3)生物進化的原始材料。1積聚在甲狀腺細胞內的131I可能直接誘發(fā)甲狀腺濾泡上皮細胞基因突變并遺傳給下一代。()提示甲狀腺濾泡上皮細胞屬于體細胞，體細胞基因突變一般不遺傳給子代。2基因突變一定產生等位基因。()提示基因突變不一定產生等位基因，如對于原核生物來說，不存在等位基因。3A基因可突變?yōu)閍基因，a基因還可能再

4、突變?yōu)锳基因。()4DNA中堿基對的增添、缺失、替換一定引起基因突變。()提示DNA中堿基對的增添、缺失、替換引起基因結構的改變?yōu)榛蛲蛔儭?誘變因素可以提高突變頻率并決定基因突變的方向。()提示誘變因素不能決定基因突變的方向，因為基因突變是不定向的。6在誘導菊花莖段形成幼苗的過程中不會同時發(fā)生基因突變與基因重組。()1基因突變對蛋白質的影響規(guī)律類型影響范圍對氨基酸的影響替換小只改變1個氨基酸或不改變增添大不影響插入位置前的序列，影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列，影響缺失位置后的序列增添或缺失3個堿基小增添或缺失位置增加或缺失1個氨基酸2.基因突變未引起生物性狀改變的四大原因(

5、1)突變部位：基因突變發(fā)生在基因的非編碼區(qū)。(2)密碼子簡并性：若基因突變發(fā)生后，引起了mRNA上的密碼子改變，但由于一種氨基酸可對應多種密碼子，若新產生的密碼子與原密碼子對應的是同一種氨基酸，此時突變基因控制的性狀不改變。(3)隱性突變：若基因突變?yōu)殡[性突變，如AA中其中一個Aa，此時性狀也不改變。(4)有些突變改變了蛋白質中個別氨基酸的位置，但該蛋白質的功能不變。1基因突變改變生物性狀的原因(1)基因突變可能引發(fā)肽鏈不能合成。(2)肽鏈延長(終止密碼子推后出現)。(3)肽鏈縮短(終止密碼子提前出現)。(4)肽鏈中氨基酸種類改變。2原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個堿基對。在插入位點

6、的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對其編碼的蛋白質結構影響最小？闡述理由。置換單個堿基對缺失3個堿基對缺失4個堿基對增加4個堿基對提示。因為在原核生物中某一基因的編碼區(qū)插入一個堿基對，再在插入位點的附近缺失4個堿基對，只能導致蛋白質中缺少一個氨基酸，而在情況下，可能導致多個氨基酸發(fā)生變化。3嘗試寫出判斷某突變體發(fā)生了顯性突變還是隱性突變的設計思路。提示(1)選取突變體與其他已知未突變體雜交，據子代性狀表現及比例判斷。(2)讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離判斷?？疾榛蛲蛔兊奶攸c及機理1(2019高考模擬信息卷)如圖為植物根尖某細胞一個DNA分子中a、b、c三個基因的分布狀況，圖中、為無遺傳效應

7、的序列。有關敘述正確的是()A片段、中發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失屬于基因突變Ba基因變?yōu)锳基因，該細胞可能發(fā)生基因突變或基因重組C基因在染色體上呈線性排列，基因的末端存在終止密碼子D基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現了基因突變具有隨機性D、為無遺傳效應的片段，其中發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失不屬于基因突變，A錯誤；根尖細胞中a基因變?yōu)锳基因，該細胞可能發(fā)生基因突變，不發(fā)生基因重組，B錯誤；終止密碼子在mRNA上，不在基因上，C錯誤；基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現了基因突變具有隨機性，D正確。2(2019棗莊八中高三模擬)野生型豌豆子葉黃色(Y)對突變型豌豆子葉綠色(y)為顯性。Y

8、基因和y基因的翻譯產物分別是SGRY蛋白和SGRy蛋白。兩種蛋白質都能進入葉綠體，它們的部分氨基酸序列如圖。SGRY蛋白能促使葉綠素降解使子葉由綠色變?yōu)辄S色；SGRy蛋白能減弱葉綠素降解，使子葉維持“常綠”。下列敘述正確的是()(注：序列中的字母是氨基酸縮寫，序列上方的數字表示該氨基酸在序列中的位置，表示發(fā)生突變的位點)A位點突變導致了該蛋白的功能喪失B位點的突變導致了該蛋白的功能減弱C黑暗條件下突變型豌豆子葉的葉綠素含量維持不變DY基因突變?yōu)閥 基因的根本原因是堿基對發(fā)生缺失B處是堿基對的替換，SGRy和SGRY都能進入葉綠體，說明處的突變沒影響該蛋白的功能，A錯誤；由處變異導致SGRy的合

9、成，該蛋白調控葉綠素降解的能力減弱，最終使突變型豌豆子葉維持“常綠”，B正確；葉綠素的合成需要光照，C錯誤；Y基因突變?yōu)閥基因的根本原因是堿基對發(fā)生增添，D錯誤。考查基因突變類型及其實驗探究3一只雌鼠的一條染色體上某基因發(fā)生了突變，使野生型(一般均為純合子)變?yōu)橥蛔冃汀Ｗ屧摯剖笈c野生型雄鼠雜交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突變型。由此可以推斷，該雌鼠的突變?yōu)?)A顯性突變B隱性突變CY染色體上的基因突變DX染色體上的基因突變A由于這只野生型雄鼠為純合子，而突變型雌鼠有一條染色體上的基因發(fā)生突變，F1的雌、雄鼠中出現性狀分離，所以該突變基因為顯性基因，即該突變?yōu)轱@性突變，突變基因可能在常染色體上

10、，也可能在X染色體上。4(2019無錫模擬)將果蠅進行誘變處理后，其染色體上可發(fā)生隱性突變、隱性致死突變或不發(fā)生突變等情況，遺傳學家想設計一個實驗檢測上述三種情況。檢測X染色體上的突變情況：實驗時，將經誘變處理的紅眼雄果蠅與野生型純合紅眼雌果蠅篩選交配(B表示紅眼基因)，得F1，使F1單對篩選交配，分別飼養(yǎng)，觀察F2的分離情況。預期結果和結論：(1)若F2中表現型為31，且雄性中有隱性突變體，則說明_。(2)若F2中表現型均為紅眼，且雄性中無隱性突變體，則說明_。(3)若F2中21，則說明_。解析圖解中給出了F2的四種基因型，若X染色體上發(fā)生隱性突變，則F2中表現型為31，且雄性中有隱性突變體

11、；若X染色體上沒有發(fā)生突變，則F2中表現型均為紅眼，且雄性中無隱性突變體；若X染色體上發(fā)生隱性致死突變，則F2中21。答案(1)發(fā)生了隱性突變(2)沒有發(fā)生突變(3)發(fā)生了隱性致死突變顯性突變和隱性突變的判斷方法(1)理論依據(2)判定方法選取突變體與其他已知未突變體(即野生型)雜交，根據子代性狀表現判斷。a若后代全為野生型，則突變性狀為隱性。b若后代全為突變型，則突變性狀為顯性。c若后代既有突變型又有野生型，則突變性狀為顯性性狀。讓突變體自交，觀察后代有無性狀分離從而進行判斷。 基因重組和基因工程及其應用1基因重組(1)概念：生物體在進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。(2)

12、發(fā)生時間及類型如圖甲、乙為減數第一次分裂不同時期的細胞圖像，兩者都發(fā)生了基因重組。甲乙寫出相應細胞所處的時期：甲減數第一次分裂前期形成四分體時。乙減數第一次分裂后期。類型：甲：同源染色體上非姐妹染色單體之間交叉互換。乙：非同源染色體上的非等位基因之間自由組合。(3)意義形成生物多樣性的重要因素。生物變異的來源之一，有利于生物進化。2基因工程(1)概念：將從一個生物體內分離得到或人工合成的目的基因導入另一個生物的細胞，使后者獲得新的遺傳性狀或表達所需產物的技術。(2)基本工具(3)一般過程(4)應用生產基因工程藥物和疫苗，如治療糖尿病的胰島素、治療侏儒癥的人生長激素、防治乙肝的疫苗等。定向地改造

13、動植物，如我國培育出的轉基因抗蟲作物轉基因抗蟲棉、轉基因奶牛、轉基因魚等。1肺炎雙球菌轉化實驗的原理是基因重組。()2一對等位基因不存在基因重組，一對同源染色體存在基因重組。()3受精過程中精卵隨機結合，不屬于基因重組。()4雜合子自交，后代發(fā)生性狀分離，根本原因是基因重組。()提示根本原因是等位基因分離。5交叉互換和基因突變都能使染色體上原來的基因位置出現等位基因。()基因突變和基因重組的比較項目基因突變基因重組變異本質基因分子結構發(fā)生改變原有基因的重新組合發(fā)生時間通常在有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期減數第一次分裂四分體時期和減數第一次分裂后期適用范圍所有生物(包括病毒)進行有性生殖的

14、真核生物和基因工程中的原核生物結果產生新基因，控制新性狀產生新基因型，不產生新基因應用人工誘變育種雜交育種、基因工程育種聯系基因突變產生新基因，為基因重組提供了自由組合的新基因，都是可遺傳的變異1解釋人群中個體性狀的多種多樣性的原因(1)在減數分裂形成生殖細胞的過程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合，形成基因組成不同的配子。(2)四分體時期，姐妹染色單體的交叉互換形成基因組成不同的配子。(3)生殖細胞的類型非常多，由生殖細胞隨機結合的受精卵的類型也就非常多。2如圖為某動物體內的兩個細胞，乙細胞由甲細胞分裂形成。嘗試回答乙細胞的形成原因。甲乙提示乙細胞的形成是由于減數第一次分裂前期A與a發(fā)生

15、了交叉互換(A或a發(fā)生了基因突變)和減數第一次分裂后期B、B所在的一對同源染色體未分離?？疾榛蛑亟M的類型分析1如圖表示三種基因重組，下列相關敘述正確的是()A圖1所示細胞產生的次級精(卵)母細胞內不含有等位基因B圖1和圖2兩種類型的基因重組都發(fā)生在同源染色體之間CR型細菌轉化為S型細菌的基因重組與圖3中的基因重組相似D孟德爾兩對相對性狀雜交實驗，F2出現新表現型的原因和圖1相似C圖1所示細胞發(fā)生了交叉互換，其產生的次級精(卵)母細胞內含有等位基因B、b，圖2發(fā)生了非同源染色體間的自由組合，A、B錯誤；孟德爾兩對相對性狀雜交實驗，F2出現新表現型的原因和圖2相似，D錯誤。2(2019黑龍江哈爾

16、濱六中月考)以下各項屬于基因重組的是()A基因型為Aa的個體自交，后代發(fā)生性狀分離B雌、雄配子隨機結合，產生不同類型的子代個體CYyRr個體自交后代出現不同于親本的新類型D同卵雙生姐妹間性狀出現差異C一對等位基因無法發(fā)生基因重組，A錯誤；基因重組發(fā)生在減數第一次分裂而非受精作用過程中，B錯誤；基因重組指在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合，C正確；同卵雙生姐妹遺傳物質相同，其性狀出現差異由環(huán)境引起，D錯誤。考查基因突變與基因重組的辨析3下列有關生物體內基因重組和基因突變的敘述，正確的是()A由堿基對改變引起的DNA分子結構的改變就是基因突變B減數分裂過程中，控制一對性狀的基因

17、不能發(fā)生基因重組C淀粉分支酶基因中插入了一段外來DNA序列不屬于基因突變D小麥植株在有性生殖時，一對等位基因一定不會發(fā)生基因重組D由堿基對改變引起的DNA分子中基因結構的改變是基因突變，A錯誤。若一對相對性狀由兩對等位基因控制，則可能發(fā)生基因重組，B錯誤。淀粉分支酶基因中插入了一段外來DNA序列，屬于基因結構的改變，為基因突變，C錯誤。4(2019湖北八校高三聯考)如圖所示為基因型AaBb(兩對基因獨立遺傳)的某二倍體動物的兩個正處在分裂狀態(tài)的細胞。下列說法正確的是()甲乙A兩個細胞所屬的分裂方式相同B兩個細胞中染色體組數和同源染色體對數相同C兩個細胞發(fā)生了相同類型的可遺傳變異D兩個細胞中染色

18、體出現所示的A與a的基因原因一定相同C圖甲細胞有同源染色體，處于有絲分裂中期，圖乙細胞沒有同源染色體，處于減數第二次分裂后期，兩個細胞所屬的分裂方式不同，A錯誤；兩個細胞中都含有2個染色體組，圖甲細胞有2對同源染色體，圖乙細胞中沒有同源染色體，B錯誤；已知A和a、B和b這兩對基因獨立遺傳，即分別位于兩對同源染色體上，而圖示的兩個細胞中卻有1條染色體上同時含有a、b基因，說明這兩個細胞都發(fā)生了染色體結構變異中的易位，C正確；圖甲細胞中A、a基因的位置異常是由于發(fā)生了基因突變，圖乙細胞中A、a基因的位置異常是由于發(fā)生了基因突變或交叉互換，D錯誤?？疾榛蚬こ碳捌鋺?藍藻擬核DNA上有控制葉綠素合

19、成的chl L基因。某科學家通過構建該種生物缺失chl L基因的變異株細胞，以研究chl L基因對葉綠素合成的控制，技術路線如如圖所示，下列相關敘述錯誤的是()A過程應使用不同的限制性內切酶B過程都要使用DNA連接酶C終止密碼子是基因表達載體的重要組成部分D若操作成功，可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株C限制性內切酶有特異性，過程要切割的DNA序列不同，故應使用不同的限制性內切酶；DNA連接酶的作用是連接被切開的磷酸二酯鍵，使chl L基因、紅霉素抗性基因與質粒結合；基因表達載體由目的基因、啟動子、終止子、標記基因組成，終止密碼子是mRNA上密碼子的一種，表示一次翻譯的結束；變異株中chl L

20、基因被重組基因替換，重組基因中有紅霉素抗性基因，故可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株。6下列關于基因工程及轉基因食品的安全性的敘述，正確的是()A基因工程經常以抗生素抗性基因作為目的基因B通過轉基因技術可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產量，減少農藥使用C通常用一種限制性核酸內切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內切酶處理運載體DNAD若轉入甘蔗中的外源基因來源于自然界，生產出來的甘蔗不可能存在安全性問題B基因工程常以抗生素抗性基因作為標記基因；在基因工程的實驗操作中通常用同一種限制性核酸內切酶來處理含目的基因的DNA和運載體DNA，使它們產生相同的黏性末端；若轉基因甘蔗中的外源基因來

21、源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。1.DNA中堿基對的增添、缺失、替換不一定是基因突變，只有引起了基因結構變化，才是基因突變。2基因突變不一定都產生等位基因，如原核生物和病毒的基因突變產生的是新基因。3誘變因素不能決定基因突變的方向：誘變因素可提高基因突變的頻率，但不會決定基因突變的方向，基因突變具有不定向性的特點。4基因突變不會改變DNA上基因的數目和位置：基因突變發(fā)生在基因內部，并沒有改變DNA上基因的數目和位置。5基因突變的利與害取決于環(huán)境或研究對象的不同，如小麥的高稈對小麥本身有利，但對增產不利。6自然條件下，原核生物一般不能進行基因重組。但是特殊情況下可以，如肺

22、炎雙球菌的轉化。7基因重組只產生新的性狀組合，不產生新性狀。8雜合子自交，后代發(fā)生性狀分離，根本原因是等位基因的分離，而不是基因重組。 1.若某種蛋白的氨基酸數目增加，不能判斷一定是基因中堿基對的增添所致。理由是若堿基對的缺失導致終止密碼子改變，也會導致氨基酸數目的增加。2某植株發(fā)生基因突變后，該植株及其有性生殖后代均不能表現突變性狀的原因是該突變?yōu)殡[性突變，且基因突變發(fā)生在該植株的體細胞中，不能通過有性生殖傳遞給子代。3基因突變和染色體變異所涉及的堿基對的數目不同，前者所涉及的數目比后者少的原因是基因突變是基因結構中堿基對的替換、增添和缺失，而染色體變異能改變排列在染色體上的基因的數目和排列

23、順序。4若某種自花受粉植物的AA植株發(fā)生了隱性突變，則隱性性狀出現的過程是該AA植株基因突變產生Aa植株，Aa植株自交產生隱性性狀的個體。5基因重組的準確描述是在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。6同無性生殖相比，有性生殖產生的后代具有更大的變異性，其根本原因是產生新基因組合的機會多。真題體驗| 感悟高考淬煉考能1(2019江蘇高考)人鐮刀型細胞貧血癥是基因突變造成的，血紅蛋白鏈第6個氨基酸的密碼子由GAG變?yōu)镚UG，導致編碼的谷氨酸被置換為纈氨酸。下列相關敘述錯誤的是()A該突變改變了DNA堿基對內的氫鍵數B該突變引起了血紅蛋白鏈結構的改變C在缺氧情況下患者的紅細胞易

24、破裂D該病不屬于染色體異常遺傳病A密碼子由GAG變?yōu)镚UG，則模板鏈對應的堿基由CTC變?yōu)镃AC，并不影響DNA中A與T和C與G的對數，故DNA堿基對內的氫鍵數不會發(fā)生改變，A項錯誤；由于血紅蛋白鏈中一個氨基酸發(fā)生了改變，故血紅蛋白鏈的結構會發(fā)生改變，B項正確；鐮刀型細胞貧血癥患者的紅細胞在缺氧狀態(tài)下呈鐮刀狀，容易破裂，C項正確；鐮刀型細胞貧血癥屬于單基因遺傳病，D項正確。2(2018全國卷)某大腸桿菌能在基本培養(yǎng)基上生長，其突變體M和N均不能在基本培養(yǎng)基上生長，但M可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長，N可在添加了氨基酸乙的基本培養(yǎng)基上生長，將M和N在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培

25、養(yǎng)一段時間后，再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上，發(fā)現長出了大腸桿菌(X)的菌落。據此判斷，下列說法不合理的是()A突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失B突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來的C突變體M的RNA與突變體N混合培養(yǎng)能得到XD突變體M和N在混合培養(yǎng)期間發(fā)生了DNA轉移C突變體M可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長，說明其不能在基本培養(yǎng)基上生長是因為體內不能合成氨基酸甲，原因可能是突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失，A不符合題意；一般來說，大腸桿菌突變體的形成是基因突變的結果，B不符合題意；正常情況下，突變體M的RNA與突變體N混合培養(yǎng)不能改變突變體N的遺傳物質，也就不能使N

26、轉化為X，C符合題意；細菌間可以發(fā)生DNA的轉移，使受體的遺傳特性發(fā)生改變，并且該改變是可以遺傳的，因此，將兩個突變體在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時間后，再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上，可能會長出大腸桿菌(X)的菌落，D不符合題意。3(2018海南高考)雜合體雌果蠅在形成配子時，同源染色體的非姐妹染色單體間的相應片段發(fā)生對等交換，導致新的配子類型出現，其原因是在配子形成過程中發(fā)生了()A基因重組B染色體重復C染色體易位D染色體倒位A同源染色體的非姐妹染色單體間的相應片段發(fā)生對等交換導致基因重組，而染色體重復、易位及倒位屬于染色體變異。4(2017天津高考)基因型為AaBbD

27、d的二倍體生物，其體內某精原細胞減數分裂時同源染色體變化示意圖如右。下列敘述正確的是()A三對等位基因的分離均發(fā)生在次級精母細胞中B該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子CB(b)與D(d)間發(fā)生重組，遵循基因自由組合定律D非姐妹染色單體發(fā)生交換導致了染色體結構變異BA錯：減數第一次分裂時，位于兩條同源染色體上的等位基因隨著同源染色體的分開而分離，此過程發(fā)生在初級精母細胞中。所以，圖中三對等位基因的分離不都發(fā)生在次級精母細胞中。B對：正常情況下，一個精原細胞能產生兩種類型的精子，但圖中同源染色體的非姐妹染色單體間部分片段發(fā)生了交叉互換，故該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子。C錯：同源染色體的非姐妹染色單體間部分片段發(fā)生交叉互換屬于基因重組，不屬于基因自由組合范疇。D錯：圖中非姐妹染色單體間部分片段交叉互換發(fā)生在同源染色體之間，不屬于染色體結構變異。 13