2017-2018學(xué)年高中生物 第5章 遺傳信息的改變 第20課時(shí) 基因突變教學(xué)案 北師大版必修2
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1、 第20課時(shí) 基因突變 [目標(biāo)導(dǎo)讀] 1.結(jié)合具體實(shí)例,概述基因突變的特點(diǎn)。2.以“鐮刀型細(xì)胞貧血癥”為例,說明基因突變的原因。3.舉例說明引起基因突變的因素及人工誘變在育種上的應(yīng)用。 [重難點(diǎn)擊] 1.基因突變的特點(diǎn)和原因。2.人工誘變的優(yōu)缺點(diǎn)。 一 基因突變的特點(diǎn) 由于基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變引起的變異稱為基因突變,也稱為點(diǎn)突變。試結(jié)合提供的材料,分析基因突變的特點(diǎn)。 1.仔細(xì)閱讀下表,分析不同生物的基因突變情況 幾種生物不同基因的自然突變率 生物名稱 突變類型 突變頻率 大腸桿菌 需組氨酸 2×10-6 玉米 皺縮種子 1×10-6 果蠅 白眼 4×10
2、-5 小鼠 粉紅色眼 3.5×10-6 人 軟骨發(fā)育不全 5×10-5 (1)從上表可看出,無論是低等生物,還是高等生物以及人都可能發(fā)生基因突變。由此說明,基因突變具有普遍性,即在生物界是普遍存在的。 (2)從上表可看出,在自然狀態(tài)下,對一種生物來說,基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計(jì),在高等生物中,大約105~108個(gè)生殖細(xì)胞中,才會(huì)有一個(gè)生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變,也就是說,突變率是10-8~10-5。由此說明,基因突變具有低頻性。 2.結(jié)合教材P75圖5-2,分析基因突變對生物生存的影響 (1)現(xiàn)存的生物都是經(jīng)歷長期自然選擇進(jìn)化而來的,它們與環(huán)境已經(jīng)形成了相對的協(xié)調(diào)。有些基
3、因發(fā)生突變后,原有的協(xié)調(diào)關(guān)系就會(huì)遭到破壞或削弱。有害的突變一般表現(xiàn)為某種性狀的缺陷或生活力和育性的降低,嚴(yán)重的甚至能導(dǎo)致生物體的死亡。這說明基因突變有些是有害的。 (2)有些基因僅僅控制一些次要的功能和性狀,它們即使發(fā)生突變,也不會(huì)影響生物正常的生理活動(dòng),這樣的突變屬于中性突變。少數(shù)基因突變對生物的生存和生長發(fā)育是有利的。 (3)基因突變的有害性和有利性是相對的,在一定條件下突變的效應(yīng)是可以轉(zhuǎn)化的。 3.基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期,發(fā)生的時(shí)期越早,生物體表現(xiàn)出突變的特征就越多;基因突變可以發(fā)生在體細(xì)胞中,也可以發(fā)生在生殖細(xì)胞中,發(fā)生在生殖細(xì)胞中的突變,可以通過受精作用直接遺
4、傳給后代。由此說明,基因突變是隨機(jī)發(fā)生的。 4.基因A可以突變成為a1(或a2或a3……)。A、a1、a2、a3……之間也可以相互突變(如圖),突變形成的基因之間都可以稱為等位基因。由此說明,基因突變具有多向性和可逆性。 小貼士 復(fù)等位基因不能在同一個(gè)體內(nèi)都出現(xiàn)。在同一個(gè)體中,一般只有若干復(fù)等位基因中的兩個(gè)基因。在一個(gè)群體中才能反映出復(fù)等位基因的遺傳。 在人類的ABO血型系統(tǒng)中,I為顯性基因,它有兩種類型IA和IB,而i是隱性基因,IA、IB和i這三個(gè)復(fù)等位基因在每個(gè)人的體細(xì)胞中只有兩個(gè),當(dāng)IA和i、IA和IA共存時(shí),表現(xiàn)為A型血;IB和i、IB和IB共存時(shí),表現(xiàn)為B型血;i和i共存
5、時(shí),表現(xiàn)為O型血;IA和IB共存時(shí),表現(xiàn)為AB型血。 歸納提煉 1.基因突變具有普遍性、低頻性、有害性、隨機(jī)性、多向性及可逆性等特點(diǎn)。 2.顯性突變(a→A)一旦發(fā)生即可表現(xiàn),但常不能穩(wěn)定遺傳;隱性突變(A→a)一旦表現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳。 3.基因突變引起性狀的改變。這種具有突變性狀的個(gè)體能否把突變基因傳給后代,要看這種突變性狀是否有很強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力,若有則為有利突變,可通過繁殖傳給后代,否則為有害突變,被淘汰掉。 活學(xué)活用 1.如圖表示在生物的一個(gè)種群中某一基因的類型及其關(guān)系。下列哪項(xiàng)不能從圖中分析得到( ) A.表明基因突變具有多向性 B.表明基因突變具有可逆性 C
6、.這些基因的堿基序列一定不同 D.表明基因突變具有普遍性 問題導(dǎo)析 (1)A基因可以突變成a1、a2、a3,說明基因突變具有多向性。 (2)A基因可以突變成a1基因,a1基因也可以突變成A基因,說明基因突變具有可逆性。 (3)基因不同的根本原因是堿基序列不同。 答案 D 二 基因突變的原因 結(jié)合鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病原因,討論基因突變的原因、方式和結(jié)果。 1.鐮刀型細(xì)胞貧血癥 (1)癥狀 正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀,鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀,這樣的紅細(xì)胞容易破裂,使人患溶血性貧血。 (2)完成下圖后試思考其病因 患者的DNA中一個(gè)堿基對
7、T—A被替換成了A—T,從而導(dǎo)致密碼子由GAA變?yōu)镚UA,進(jìn)而導(dǎo)致血紅蛋白中谷氨酸變?yōu)槔i氨酸,引起了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變,最終導(dǎo)致性狀的改變。 2.基因突變的方式 (1)基因的改變除了上面的方式外,還可能有以下方式: 方式1的變化是增加了一個(gè)堿基對(A—T),這種方式稱為增添;方式2的變化是減少了一個(gè)堿基對(T—A),這種方式稱為缺失。這樣的改變也會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變,從而引起性狀的改變。 (2)通過上述探究可知:DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變,而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變,即為基因突變。 (3)上述DNA分子的改變在光學(xué)顯微鏡下能觀察到嗎? 答案 脫氧核苷酸(堿基)的種
8、類、數(shù)量、排列順序的改變在光學(xué)顯微鏡下不能觀察到。 (4)研究表明,上述DNA分子的改變一般發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期,結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和復(fù)制過程,分析DNA分子復(fù)制時(shí)容易發(fā)生基因突變的原因。 答案 DNA分子復(fù)制時(shí),DNA雙鏈要解旋,此時(shí)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,易導(dǎo)致堿基對的數(shù)量或排列順序發(fā)生改變,從而導(dǎo)致基因突變。 3.結(jié)果和意義 (1)基因突變的結(jié)果:使一個(gè)基因變成了它的等位基因,可能引起表現(xiàn)型某種程度的改變。 (2)基因突變的意義:由于基因突變可以產(chǎn)生新的基因,因此它是生物變異的根本來源,為生物進(jìn)化提供了原始材料,同時(shí)基因突變也使人工誘變育種、改造生物成為可能。
9、 小貼士 某些基因突變未引起生物性狀改變的原因 (1)從基因突變在DNA分子上發(fā)生的部位分析:基因突變發(fā)生在不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段中。 (2)從密碼子與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系分析:密碼子具有簡并性,有可能翻譯出相同的氨基酸。 (3)從蛋白質(zhì)的功能分析:某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的種類,但并不影響該蛋白質(zhì)的功能。 (4)從基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系分析:由純合體的顯性基因突變成雜合體中的隱性基因。 歸納提煉 1.基因突變的類型和影響 2.基因突變沒有改變基因的位置和數(shù)量。 3.基因突變的類型及性狀表現(xiàn)特點(diǎn) (1)顯性突變:如a→A,該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應(yīng)性狀。 (2
10、)隱性突變:如A→a,突變性狀一旦在生物個(gè)體中表現(xiàn)出來,該性狀即可穩(wěn)定遺傳。 4.發(fā)生在配子中的基因突變,一般能傳給后代;發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變,一般不能通過有性生殖遺傳,但植物體細(xì)胞的突變可以通過無性繁殖傳遞。 活學(xué)活用 2.下圖為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變,導(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是( ) A.①處插入堿基對G—C B.②處堿基對A—T替換為G—C C.③處缺失堿基對A—T D.④處堿基對G—C替換為A—T 問題導(dǎo)析 (1)賴氨酸的密碼子有AAA和AAG兩種,結(jié)合題中所給的賴
11、氨酸對應(yīng)的WNK4基因序列,可以確定該題中的賴氨酸的密碼子是AAG。 (2)谷氨酸的密碼子有GAA和GAG,據(jù)此推斷該突變是②處堿基對A-T替換為G-C時(shí),相應(yīng)的密碼子由AAG被替換成谷氨酸的密碼子GAG。 答案 B 解析 由題干分析得知,WNK4基因?qū)?yīng)的正常蛋白質(zhì)中賴氨酸的密碼子為AAG,基因突變后僅僅導(dǎo)致了相應(yīng)蛋白質(zhì)中1 169位氨基酸由賴氨酸變成了谷氨酸,即氨基酸的類型發(fā)生了改變,而其他氨基酸的種類和數(shù)目沒有發(fā)生變化,因而只可能是WNK4基因中堿基對類型發(fā)生了替換,而非缺失或增添,經(jīng)分析,②處堿基對A—T替換為G—C。 三 引起基因突變的因素和人工誘變在育種上的應(yīng)用 1.突變
12、分類 (1)基因突變可以在自然條件下,由于生物體內(nèi)外環(huán)境條件的自然作用而發(fā)生,這種突變叫做自然突變。宇宙射線可能是自然界中引起突變的主要因素。 (2)有的突變是在人為誘發(fā)條件的作用下發(fā)生的,這種突變稱為誘發(fā)突變。 2.引起基因突變的因素 引起基因突變的原因是多種多樣的,試結(jié)合教材,歸納引起基因突變的因素。 (1)物理因素:用γ射線照射小麥的種子,能引起一些種子中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變,并導(dǎo)致性狀的改變,這是由物理因素引起的基因突變,其主要是多種射線,包括紫外線、X射線、β射線、γ射線以及中子流等。它們大多能破壞DNA分子中的某些化學(xué)鍵,使DNA長鏈發(fā)生斷裂或空間立體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而引起突
13、變。 (2)化學(xué)因素:①有些化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式與某些堿基很類似,如5—溴尿嘧啶與胸腺嘧啶很接近。如果這些物質(zhì)被細(xì)胞吸收,在DNA復(fù)制時(shí)很容易“魚目混珠”,導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變。②有些化合物(如亞硝胺)的化學(xué)性質(zhì)很活潑,可能對核苷酸上的堿基進(jìn)行化學(xué)修飾,導(dǎo)致突變發(fā)生。在腌菜、泡菜、腌肉、腌魚等制作過程中,產(chǎn)生的亞硝酸和亞硝胺能將胞嘧啶氧化成尿嘧啶,導(dǎo)致遺傳密碼發(fā)生改變。上述引起基因突變的因素均為化學(xué)因素,其主要種類為堿基類似物、亞硝胺等。 (3)生物因素:有些病毒(如乙肝病毒)侵入生物體細(xì)胞后,進(jìn)入細(xì)胞核,其DNA能嵌入宿主染色體DNA中,隨細(xì)胞的復(fù)制而復(fù)制,引起基因突變。這屬于生物因素引起的
14、基因突變,其主要是某些病毒。 3.人工誘變在育種上的應(yīng)用 人工誘變因素提高了基因突變的頻率,在育種實(shí)踐中具有廣泛應(yīng)用,試結(jié)合教材完成歸納。 (1)誘變育種的成果主要體現(xiàn)在作物育種和微生物育種等方面。 ①作物育種 a.作物育種的目標(biāo):培育早熟、抗病、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的作物品種。 b.方法:在育種過程中,可以用具有某種優(yōu)良品質(zhì)的品種做基礎(chǔ),通過誘變,從中選出保持甚至超過該優(yōu)良品質(zhì)并出現(xiàn)新的優(yōu)良品質(zhì)的突變體。 ②微生物育種:通過微生物的誘變育種,可以獲得高產(chǎn)菌株,使藥物產(chǎn)量大大提高。 (2)人工誘變育種的優(yōu)缺點(diǎn) ①優(yōu)點(diǎn):a.大大提高突變率;b.大幅度地改良某些性狀;c.較短時(shí)間內(nèi)獲得能穩(wěn)
15、定遺傳的個(gè)體(即縮短了育種時(shí)間)。 ②缺點(diǎn):由于突變的多向性,有利變異往往不多,育種具有一定的盲目性,而且突變個(gè)體難以集中多個(gè)優(yōu)良性狀,需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料,工作量很大、耗時(shí)較長。 小貼士 太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達(dá)到的空間環(huán)境,通過強(qiáng)輻射、微重力和真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。 歸納提煉 外界因素可能誘發(fā)基因突變,但是,在沒有外來因素的影響時(shí),基因突變也會(huì)由于DNA分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤、DNA的堿基組成發(fā)生改變等原因自發(fā)產(chǎn)生。 活學(xué)活用 3.當(dāng)神舟六號航天飛船搭載著兩位英雄宇航員成功返航時(shí),一些特殊的乘客也回到了地球。它們是一些微生物菌種
16、、植物組培苗和植物種子等。在太空周游了115小時(shí)32分鐘,返回地球后,搭載單位的科研人員將繼續(xù)對它們進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)。請回答下列問題: (1)搭載航天器的植物種子需要做怎樣的處理?說明原因。 ________________________________________________________________________。 (2)作物種子從太空返回地面后種植,往往能出現(xiàn)新的變異特征。這種變異的來源主要是植物種子經(jīng)太空中的________輻射后,其________發(fā)生變異。請預(yù)測可能產(chǎn)生的新的變異對人類是否有益?________。你判斷的理由是__________________
17、_____________________。 (3)遨游太空回到地面后,種植一代發(fā)現(xiàn)沒有所需要的性狀出現(xiàn),可以隨意丟棄嗎?說明原因。 ________________________________________________________________________。 答案 (1)浸泡種子使其萌發(fā)。因?yàn)槊劝l(fā)的種子細(xì)胞分裂旺盛,易受到太空誘變因素的影響發(fā)生基因突變 (2)宇宙射線 基因 不一定 基因突變是不定向的 (3)不可以。因?yàn)榭赡馨l(fā)生隱性突變 當(dāng)堂檢測 1.經(jīng)檢測某生物發(fā)生了基因突變,但其性狀并沒有發(fā)生變化,其原因可能是( ) A.遺傳信息沒有改變 B.
18、遺傳基因沒有改變 C.遺傳密碼沒有改變 D.控制合成的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列沒有改變 答案 D 解析 生物的性狀沒有改變是因?yàn)楹铣傻南鄳?yīng)蛋白質(zhì)中的氨基酸序列沒有改變,基因發(fā)生了突變則其含有的堿基的排列順序一定改變,所以遺傳信息和遺傳基因是一定改變的,而由于密碼子的簡并性,性狀不一定改變。 2.如果一個(gè)基因的中部缺失了1個(gè)核苷酸對,不可能的后果是( ) A.沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物 B.翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止 C.所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸 D.翻譯的蛋白質(zhì)中,缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化 答案 A 解析 基因的中部若編碼區(qū)缺少了1個(gè)核苷酸對,該基因仍然能表達(dá),但是表
19、達(dá)產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,有可能出現(xiàn)下列三種情況:翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止、所控制合成的蛋白質(zhì)減少或者增加多個(gè)氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。 3.下列細(xì)胞中,最不容易發(fā)生基因突變的是( ) A.正在分裂的蛙紅細(xì)胞 B.人神經(jīng)細(xì)胞 C.正在分裂的精原細(xì)胞 D.蛙原腸胚細(xì)胞 答案 B 解析 成熟神經(jīng)元細(xì)胞不再發(fā)生分裂。 4.下列不屬于誘變育種實(shí)例的是( ) A.一定劑量的γ射線引起變異獲得新品種 B.X射線處理得到高產(chǎn)青霉素菌株 C.激光照射獲得動(dòng)植物新類型 D.人工種植的馬鈴薯塊莖逐年變小 答案 D 解析 誘變育種是人為利用物理因素或化學(xué)
20、因素處理生物,使其發(fā)生基因突變的育種方法,而D項(xiàng)中未涉及到這方面內(nèi)容。 5.一種α鏈異常的血紅蛋白叫做Hbwa,其第137位以后的氨基酸序列及對應(yīng)的密碼子與正常血紅蛋白(HbA)的差異如下: 血紅 蛋白 部分α鏈血紅蛋白的密碼子及其氨基酸的順序 137 138 139 140 141 142 143 144 145 HbA A C C 蘇氨酸 U C C 絲氨酸 A A A 賴氨酸 U A C 酪氨酸 C G U 精氨酸 U A A 終止 Hbwa A C C 蘇氨酸 U C A 絲氨酸 A A U 天冬 酰胺
21、A C C 蘇氨酸 G U U 纈氨酸 A A G 賴氨酸 C C U 脯氨酸 C G U 精氨酸 U A G 終止 (1)Hbwa異常的直接原因是α鏈第__________位的____________(氨基酸)對應(yīng)的密碼子缺失了一個(gè)堿基,從而使合成的肽鏈的氨基酸的順序發(fā)生改變,缺失的堿基是________。 (2)異常血紅蛋白α鏈發(fā)生變化的根本原因是___________________________________ _______________________________________________________________________
22、_ ________________________________________________________________________。 (3)這種變異類型屬于________,一般發(fā)生在________________時(shí)期。這種變異與其他可遺傳變異相比,最突出的特點(diǎn)是能產(chǎn)生________。 答案 (1)138 絲氨酸 C (2)控制血紅蛋白α鏈合成的基因中的一個(gè)堿基對G—C缺失 (3)基因突變 細(xì)胞分裂的間期(DNA復(fù)制) 新基因 解析 從圖中可以看出,Hbwa的產(chǎn)生是第138位以后的密碼子出錯(cuò),即缺失一個(gè)堿基造成的,缺失的堿基為C;異常血紅蛋白發(fā)生變化的根本原因
23、是DNA中堿基發(fā)生改變即基因缺失了一個(gè)堿基對G—C;這種變異屬于基因突變,發(fā)生在細(xì)胞分裂間期的DNA復(fù)制過程中。 課時(shí)作業(yè) 基礎(chǔ)過關(guān) 知識點(diǎn)一 基因突變的特點(diǎn) 1.下列有關(guān)基因突變的敘述中,正確的是( ) A.生物隨環(huán)境改變而產(chǎn)生適應(yīng)性的突變 B.由于細(xì)菌的數(shù)量多,繁殖周期短,因此其基因突變率高 C.有性生殖的個(gè)體,基因突變不一定遺傳給子代 D.自然狀態(tài)下的突變是不定向的,而人工誘發(fā)的突變是定向的 答案 C 解析 基因突變是遺傳物質(zhì)的改變,具有低頻性的特點(diǎn),細(xì)菌數(shù)量多,只是提高突變的數(shù)量,而不會(huì)提高突變率;基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞中,一般不會(huì)遺傳給后代;突變在任何情況下都是
24、不定向的。 2.亮氨酸的密碼子有如下幾種:UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG,當(dāng)某基因片段中的GAC突變?yōu)锳AC時(shí),這種突變的結(jié)果對該生物的影響是( ) A.一定有害 B.一定有利 C.有害的概率大于有利的概率 D.既無利又無害 答案 D 解析 由于亮氨酸的密碼子有6種,當(dāng)某基因片段中的GAC突變?yōu)锳AC時(shí),對應(yīng)的密碼子由CUG改變?yōu)閁UG,而CUG、UUG都是亮氨酸的密碼子。因此,該突變對生物既無利又無害,屬于中性突變。 3.基因突變大多數(shù)都是有害的,其原因是( ) A.基因突變形成的大多是隱性基因 B.基因突變破壞了生物與原有環(huán)境之間形成的協(xié)調(diào)關(guān)系 C
25、.基因突變形成的表現(xiàn)效應(yīng)往往比基因重組更為明顯 D.基因突變對物種的生存和發(fā)展有顯著的副作用 答案 B 解析 基因突變具有多向性,可以是隱性突變,也可以是顯性突變?;蛲蛔兪巧镞M(jìn)化的原材料,是生物進(jìn)化必需的,有利于進(jìn)化,但由于生物適應(yīng)現(xiàn)存環(huán)境,基因突變后,在性狀改變而環(huán)境不變的情況下多數(shù)是不適應(yīng)環(huán)境的,相對有害。 知識點(diǎn)二 基因突變的原因 4.如圖為同種生物的不同個(gè)體編碼翅結(jié)構(gòu)的基因的堿基比例圖?;?來源于具正常翅的雌性個(gè)體的細(xì)胞,基因2來源于另一具異常翅的雌性個(gè)體的細(xì)胞。據(jù)此可知,翅異常最可能是由于堿基對的( ) A.增添 B.替換 C.缺失 D.正常復(fù)制
26、答案 C 解析 通過對比可知,翅異常個(gè)體基因缺失了一個(gè)A-T堿基對,導(dǎo)致性狀發(fā)生了改變,C項(xiàng)正確。 5.枯草桿菌野生型與某一突變型的差異見下表: 枯草桿菌 核糖體S12蛋白第55~58位的氨基酸序列 鏈霉素與核糖體結(jié)合 在含鏈霉素培養(yǎng)基中的存活率/% 野生型 …-P--K-P-… 能 0 突變型 …-P--K-P-… 不能 100 注:P脯氨酸;K賴氨酸;R精氨酸。 下列敘述正確的是( ) A.S12蛋白結(jié)構(gòu)改變使突變型具有鏈霉素抗性 B.鏈霉素通過與核糖體結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄功能 C.突變型的產(chǎn)生是由于堿基對的缺失所致 D.鏈霉素可以誘發(fā)枯草桿菌產(chǎn)生相
27、應(yīng)的抗性突變 答案 A 解析 突變型菌在含鏈霉素的培養(yǎng)基中存活率為100%,故具有鏈霉素抗性,A正確;鏈霉素與核糖體結(jié)合是抑制其翻譯功能,B錯(cuò)誤;突變型的產(chǎn)生最可能為堿基替換所致,因?yàn)橹桓淖兞艘粋€(gè)氨基酸,C錯(cuò)誤;鏈霉素在培養(yǎng)基中起篩選作用,不能誘發(fā)枯草桿菌產(chǎn)生相應(yīng)的抗性突變,D錯(cuò)誤。 6.某個(gè)嬰兒不能消化乳類,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)他的乳糖酶分子有一個(gè)氨基酸發(fā)生改變而導(dǎo)致乳糖酶失活,發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因是( ) A.缺乏吸收某種氨基酸的能力 B.不能攝取足夠的乳糖酶 C.乳糖酶基因中有一個(gè)堿基改變了 D.乳糖酶基因中有一個(gè)堿基缺失了 答案 C 解析 根據(jù)題中“乳糖酶分子有一個(gè)氨基酸發(fā)
28、生改變”,可判斷是乳糖酶基因中有一個(gè)堿基改變了;若乳糖酶基因有一個(gè)堿基缺失,則會(huì)發(fā)生一系列氨基酸的改變。 知識點(diǎn)三 引起突變的因素和人工誘變在育種上的應(yīng)用 7.太空育種是指利用太空綜合因素,如強(qiáng)輻射、微重力等,誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異,然后進(jìn)行培育的一種育種方法。下列說法正確的是( ) A.太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的 B.太空育種產(chǎn)生的性狀是定向的 C.太空育種培育的植物是地球上原本不存在的 D.太空育種與其他誘變育種方法在本質(zhì)上是一樣的 答案 D 解析 太空育種的原理為基因突變,基因突變具有低頻性、不定向性和多害少利性?;蛲蛔冎皇歉淖兞瞬糠中誀?,不會(huì)產(chǎn)生新物種。
29、 8.用人工誘變方法使黃色短桿菌的質(zhì)粒中脫氧核苷酸序列發(fā)生如下變化:CCGCTAACG→CCGCGAACG,那么,黃色短桿菌將發(fā)生的變化和結(jié)果是(可能相關(guān)的密碼子為:脯氨酸—CCG、CCA;甘氨酸—GGC、GGU;天冬氨酸—GAU、GAC;丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG;半胱氨酸—UGU、UGC)( ) A.基因突變,性狀改變 B.基因突變,性狀沒有改變 C.基因和性狀均沒有改變 D.基因沒變,性狀改變 答案 A 解析 對照比較CCGCTAACG→CCGCGAACG,發(fā)現(xiàn)CTA→CGA,即基因中T突變?yōu)镚,密碼子由GAU變?yōu)镚CU,編碼的氨基酸由天冬氨酸變?yōu)楸彼?,所?/p>
30、答案為A。 9.育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作物的原有性狀,其原因是誘變育種( ) A.提高了后代的出苗率 B.提高了后代的遺傳穩(wěn)定性 C.產(chǎn)生的突變大多是有利的 D.能提高突變率以供育種選擇 答案 D 解析 誘變育種能提高突變率,獲得更多變異,從而提供更多有利性狀,有利于育種選擇。 能力提升 10.動(dòng)態(tài)突變是指基因中的3個(gè)相鄰核苷酸重復(fù)序列的拷貝數(shù)發(fā)生倍增而產(chǎn)生的變異,這類變異會(huì)導(dǎo)致人類的多種疾病,且重復(fù)拷貝數(shù)越多,病情越嚴(yán)重。下列關(guān)于動(dòng)態(tài)突變的推斷正確的是( ) A.可借助光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察 B.只發(fā)生在生長發(fā)育的特定時(shí)期 C.會(huì)導(dǎo)致染色體上基因的數(shù)量有
31、所增加 D.突變基因的翻譯產(chǎn)物中某個(gè)氨基酸重復(fù)出現(xiàn) 答案 D 解析 光學(xué)顯微鏡無法觀察基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,A項(xiàng)錯(cuò)誤;基因突變可發(fā)生在任何時(shí)期,在細(xì)胞分裂的間期DNA復(fù)制時(shí),DNA分子相對不穩(wěn)定,較容易發(fā)生基因突變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題意可知?jiǎng)討B(tài)突變指基因結(jié)構(gòu)的改變,并沒有引起基因數(shù)量的增加,C項(xiàng)錯(cuò)誤;“基因中的3個(gè)相鄰核苷酸”轉(zhuǎn)錄成mRNA上的一個(gè)密碼子,若重復(fù)拷貝,則產(chǎn)生重復(fù)的密碼子,將會(huì)導(dǎo)致翻譯產(chǎn)物中某個(gè)氨基酸重復(fù)出現(xiàn),D項(xiàng)正確。 11.關(guān)于等位基因B和b發(fā)生突變的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因 B.X射線的照射不會(huì)影響基因B和基因b的突變率
32、 C.基因B中的堿基對G-C被堿基對A-T替換可導(dǎo)致基因突變 D.在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變 答案 B 解析 根據(jù)基因突變的多向性,突變可以產(chǎn)生多種等位基因,A正確;X射線屬于物理誘變因子,可以提高基因突變率,B錯(cuò)誤;基因突變包括堿基對的替換、增添、缺失三種情況,C選項(xiàng)屬于替換,D選項(xiàng)屬于增添,C、D正確。 12.在白花豌豆品種栽培園中,偶然發(fā)現(xiàn)了一株開紅花的豌豆植株,推測該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果。為了確定該推測是否正確,應(yīng)檢測和比較紅花植株與白花植株中( ) A.花色基因的堿基組成 B.花色基因的DNA序列 C.細(xì)胞的DNA含量
33、D.細(xì)胞的RNA含量 答案 B 解析 推測該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是否為花色基因突變的結(jié)果,應(yīng)檢測和比較紅花植株與白花植株細(xì)胞中花色基因的不同,即基因的DNA序列。 13.除草劑敏感型的大豆經(jīng)輻射獲得抗性突變體,且敏感基因與抗性基因是1對等位基因。下列敘述正確的是( ) A.突變體若為1條染色體的片段缺失所致,則該抗性基因一定為隱性基因 B.突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致,則再經(jīng)誘變可恢復(fù)為敏感型 C.突變體若為基因突變所致,則再經(jīng)誘變不可能恢復(fù)為敏感型 D.抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對替換所致,則該抗性基因一定不能編碼肽鏈 答案 A 解析 A項(xiàng),突變體若為
34、1條染色體的片段缺失所致,缺失后表現(xiàn)為抗性突變體,則可推測出除草劑敏感型的大豆是雜合體,缺失片段中含有顯性基因,缺失后即表現(xiàn)了隱性基因控制的性狀。B項(xiàng),突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致,則會(huì)導(dǎo)致控制該性狀的一對基因都丟失,經(jīng)誘變后不可能使基因從無到有。C項(xiàng),突變體若為基因突變所致,由于基因突變具有多向性,所以經(jīng)誘變?nèi)钥赡芑謴?fù)為敏感型。D項(xiàng),抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對替換所致,若該堿基對不在基因的前端(對應(yīng)起始密碼)就能編碼肽鏈,肽鏈的長短變化需要根據(jù)突變后對應(yīng)的密碼子是否為終止密碼子來判斷。 14.如圖為某野生植物種群(雌雄同株)中甲植株的A基因(扁莖)和乙植株的B基因
35、(缺刻葉)發(fā)生突變的過程。已知A基因和B基因是獨(dú)立遺傳的,請分析該過程,回答下列問題: (1)簡述上述兩個(gè)基因發(fā)生突變的過程: _____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)突變產(chǎn)生的a基因與A基因的關(guān)系是__________________,a基因與B基因的關(guān)系是________________。 (3)若a基因和b基因分別控制圓莖和圓葉,則突變后的甲、乙兩植株的基因型分別為________、_
36、_______,表現(xiàn)型分別為________________、________________。 (4)請你利用突變后的甲、乙兩植株作為實(shí)驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)程序,培育出具有圓莖圓葉的觀賞植物品種。 答案 (1)DNA復(fù)制的過程中一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基取代,導(dǎo)致基因的堿基序列發(fā)生了改變 (2)等位基因 非等位基因 (3)AaBB AABb 扁莖缺刻葉 扁莖缺刻葉 (4)方法一:①將這兩株植株分別自交;②選取甲子代中表現(xiàn)型為圓莖缺刻葉(aaBB)植株與乙子代中表現(xiàn)型為扁莖圓葉(AAbb)植株進(jìn)行雜交,獲得扁莖缺刻葉(AaBb)植株;③再讓扁莖缺刻葉植株自交,從子代中選擇圓莖圓葉植株即可。(也可
37、用遺傳圖解表示) 方法二:①將甲、乙兩植株雜交;②種植雜交后代,并分別讓其自交;③分別種植自交后代,從中選擇同時(shí)具有兩種優(yōu)良性狀的植株。 解析 由圖可知,這種基因突變是由DNA分子一條鏈上的一個(gè)堿基被取代而引起的基因堿基序列的改變,因此只有以突變鏈為模板復(fù)制產(chǎn)生的DNA分子異常。突變產(chǎn)生的a基因與A基因的關(guān)系是等位基因,a基因與B基因的關(guān)系是非等位基因。突變后的甲、乙植株基因型分別為AaBB、AABb,培育出同時(shí)具有兩種優(yōu)良性狀的植株的基因型為aabb,一種思路是兩植株先自交,分別得到aaBB、AAbb的植株,再將其進(jìn)行雜交然后再自交才能達(dá)到目的。另一種是先將甲、乙雜交,種植雜交后代,并分
38、別讓其自交;分別種植自交后代,從中選擇即可。 15.如圖所示是人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的成因,請據(jù)圖回答下列問題: (1)①是________過程,②是______過程,是在________中完成的。 (2)③是________,發(fā)生在____________過程中,這是導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因。 (3)④的堿基排列順序是________,這是決定纈氨酸的一個(gè)________。 (4)鐮刀型細(xì)胞貧血癥十分少見,說明基因突變的特點(diǎn)是__________________和________________________。 答案 (1)轉(zhuǎn)錄 翻譯 核糖體 (2)基因突變 DNA復(fù)
39、制 (3)GUA 密碼子 (4)突變頻率很低(低頻性) 往往有害(多害少利性) 個(gè)性拓展 16.一對相對性狀可受多對等位基因控制,如某植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對相對性狀就受多對等位基因控制。科學(xué)家已從該種植物的一個(gè)紫花品系中選育出了5個(gè)基因型不同的白花品系,且這5個(gè)白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株,將其自交,后代均表現(xiàn)為白花。 回答下列問題: (1)假設(shè)上述植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對相對性狀受8對等位基因控制,顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示,則紫花品系的基因型為______
40、______;上述5個(gè)白花品系之一的基因型可能為________________________(寫出其中一種基因型即可)。 (2)假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異,若要通過雜交實(shí)驗(yàn)來確定該白花植株是一個(gè)新等位基因突變造成的,還是屬于上述5個(gè)白花品系中的一個(gè),則: ①該實(shí)驗(yàn)的思路__________________________________________________________。 ②預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論__________________________________________________ _________________________
41、_______________________________________________。 答案 (1)AABBCCDDEEFFGGHH aaBBCCDDEEFFGGHH (2)①用該白花植株的后代分別與5個(gè)白花品系雜交,觀察子代花色 ②在5個(gè)雜交組合中,如果子代全為紫花,說明該白花植株是新等位基因突變形成的;在5個(gè)雜交組合中,如果4個(gè)組合的子代為紫花,1個(gè)組合的子代為白花,說明該白花植株屬于這5個(gè)白花品系之一 解析 根據(jù)題干信息完成(1);(2)分兩種情況做假設(shè),即a.該白花植株是一個(gè)新等位基因突變造成的,b.白花植株屬于上述5個(gè)白花品系中的一個(gè),分別與5個(gè)白花品系雜交,看雜交后代的花色是否有差別。 15
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