【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因突变和基因重组 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因突变和基因重组 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 基因突变和基因重组 学案 考纲要求 ‎1.基因重组及其意义(Ⅱ)。2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)。‎ 考点一　基因突变 1.　基因突变机理 ‎ 2.　基因突变对子代的影响 ‎ ‎(1)基因突变发生在减数分裂过程中(配子形成时)，将遵循遗传规律随配子传递给后代。‎ ‎(2)若基因突变发生在体细胞的有丝分裂过程中，则一般不能遗传给后代，但有些植物体细胞中的突变可以通过无性繁殖传递给后代。‎ 3.　基因突变与生物性状的关系 ‎ ‎(1)基因突变对生物性状改变的影响 碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列 增添 大 不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列 缺失 大 不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列 ‎(2)基因突变可改变生物性状的4大成因 ‎①基因突变可能引发肽链不能合成；‎ ‎②肽链延长(终止密码子推后出现)；‎ ‎③肽链缩短(终止密码子提前出现)；‎ ‎④肽链中氨基酸种类改变；‎ 以上改变会引发蛋白质的结构和功能改变，进而引发生物性状的改变。‎ ‎(3)基因突变未引起生物性状改变的4大原因 ‎①突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。‎ ‎②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。‎ ‎③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。‎ ‎④有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变。‎ ‎1．如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是(　B　)‎ A．图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因 B．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果 C．图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的 D．上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体 解析：等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因，故图示中与结肠癌有关的基因不能称为等位基因，A项错误；由图可知，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果，B项正确；基因突变具有随机性和不定向性，C项错误；图示中的基因突变发生在体细胞中，不可能传给下一代个体，D项错误。‎ ‎2．(2019·济南一模)脆性X染色体是由于染色体上的FMR1基因出现过量的CGG∥GCC重复序列，导致DNA与蛋白质结合异常，从而出现“溢沟”，染色体易从“溢沟”处断裂。下列分析错误的是(　D　)‎ A．脆性X染色体出现的根本原因是基因突变 B．脆性X染色体更易发生染色体的结构变异 C．男性与女性体细胞中出现X染色体“溢沟”的概率不同 D．由于存在较多的GC重复序列，脆性X染色体结构更稳定 解析：由题意可推知导致出现脆性X染色体的变异类型是基因突变；脆性X染色体易从“溢沟”处断裂，故更易发生染色体的结构变异；该遗传病位于X染色体上，所以男性与女性体细胞中出现X染色体“溢沟”的概率不同；脆性X染色体易从“溢沟”处断裂，结构不稳定。‎ ‎3．嗜热土壤芽孢杆菌产生的β－葡萄糖苷酶(bglB)是一种耐热纤维素酶，在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的bglB酶的基因。上述育种技术与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌相比，获取热稳定性高的bglB酶基因的效率更高，其原因不是在PCR过程中(　B　)‎ A．仅针对bglB基因进行诱变 B．bglB基因产生了定向突变 C．bglB基因可快速累积突变 D．bglB基因突变可能会导致酶的氨基酸种类、数目等改变 解析：PCR过程中仅针对bglB基因进行诱变，而用诱变剂直接处理对嗜热土壤芽孢杆菌所有DNA均起作用；基因突变具有不定向性；突变后的bglB基因可以进行PCR技术扩增，因此可快速累积突变；bglB基因突变可能会导致酶的氨基酸种类、数目等改变。‎ ‎4．(2019·福州一中质检)一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为(　A　)‎ A．显性突变 B．隐性突变 C．Y染色体上的基因突变 D．X染色体上的基因突变 解析：由于这只野生型雄鼠为纯合子，而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变，F1的雌、雄鼠中出现性状分离，所以该突变基因为显性基因，即该突变为显性突变，突变基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上。‎ ‎5．动态突变是指基因中的3个相邻核苷酸重复序列的拷贝数发生倍增而产生的变异，这类变异会导致人类的多种疾病，且重复拷贝数越多，病情越严重。下列关于动态突变的推断正确的是(　D　)‎ A．可借助光学显微镜进行观察 B．只发生在生长发育的特定时期 C．会导致染色体上基因的数量有所增加 D．突变基因的翻译产物中某个氨基酸重复出现 解析：依据动态突变的概念可知，该变异应属于基因突变，因此光学显微镜无法看清基因内部结构的变化，A项错误；基因突变发生在任何时期，在细胞分裂的间期DNA复制，DNA分子相对不稳定，较容易发生基因突变，B项错误；根据题意“动态突变是指基因中的3个相邻核苷酸重复序列的拷贝数发生倍增”，它是基因内部结构的改变，并没有引起染色体上基因数量的增加，C项错误；基因中的3个相邻核苷酸转录成mRNA上的一个密码子，若重复拷贝，则产生重复的密码子，将会导致翻译产物中某个氨基酸重复出现，D项正确。‎ ‎6．除草剂敏感型的玉米经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是一对等位基因。下列叙述正确的是(　B　)‎ A．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为显性基因 B．抗性基因与敏感基因的结构一定不同 C．突变体若为基因突变所致，则再经诱变一定不能恢复为敏感型 D．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对缺失所致，则该抗性基因一定不能编码肽链 解析：因为敏感基因与抗性基因是一对等位基因，所以经诱变后，敏感基因随那段染色体的缺失而消失从而表现出抗性，因此消失的基因应为显性基因，剩下的抗性基因是隐性的，A项错误；抗性基因与敏感基因为等位基因，碱基的数量和排列顺序存在差异，结构一定不同，B项正确；由于基因突变具有不定向性，因此突变体若为基因突变所致，则再经诱变可能恢复为敏感型，C项错误；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对缺失所致，会导致编码的肽链发生改变，但可以编码肽链，D项错误。‎ 考点二　基因重组 1.　基因重组的内涵 ‎ 基因重组只是“原有基因间的重新组合”，它既未改变基因的“质”(未产生“新基因”)也未改变基因的“量”，只是产生了“‎ 新基因型”，其所产生的性状应称作“重组性状”而不是“新性状”。‎ 2.　三种基因重组方式的比较 ‎ 重组 类型 交叉互换型 ‎ 自由组合型 基因工程重组型 发生 时间 减数第一次分裂四分体时期 减数第一次分裂后期 目的基因导入受体细胞后 发生 机制 同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合 同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合 目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中发生基因重组 图像 示意 3.　基因突变和基因重组的判断方法 ‎ ‎(1)根据变异个体数量 ‎(2)根据亲代基因型 ‎①如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变。②如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。‎ ‎(3)根据细胞分裂方式 ‎①如果是有丝分裂中染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。②如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉互换。‎ ‎(4)根据细胞分裂图 ‎①如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。‎ ‎②如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙。‎ ‎③如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为交叉互换(基因重组)的结果，如图丙。‎ ‎1．(2019·普陀区一模)下列关于基因重组的说法，错误的是(　B　)‎ A．生物体进行有性生殖过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组 B．减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组 C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组 D．一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能 解析：‎ 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非同源染色体上的非等位基因重新组合和同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换；减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组；减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组；一般情况下，基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中，水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程中可发生基因重组，但根尖细胞只能进行有丝分裂，不会发生基因重组。‎ ‎2．(2019·襄阳四校联考)下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是(　C　)‎ A．获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的原理是基因突变 B．非同源染色体片段之间局部交换可导致基因重组 C．同源染色体上的基因也可能发生基因重组 D．发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代 解析：获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的过程是基因工程，依据的原理是基因重组；非同源染色体片段之间局部交换属于染色体结构变异中的易位，不是基因重组；在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换属于基因重组；发生在水稻花药中的变异比发生在根尖内的变异更容易遗传给后代，基因重组只发生在减数分裂过程中，水稻根尖内不能发生基因重组。‎ ‎3．某雄性动物的基因型为AaBb。如图是其中一个精原细胞减数分裂过程中的两个不同时期细胞分裂图像。下列相关叙述正确的是 (　D　)‎ A．图甲细胞处于减数第一次分裂，称为初级精母细胞 B．由图甲可知，该精原细胞在分裂过程中发生了基因突变 C．由图乙可知，另三个精细胞的基因型分别为ab、AB、AB D．在减数第一次分裂后期，移向细胞同一极的基因可能是A、a、b、b 解析：图甲细胞中没有同源染色体，处于减数第二次分裂前期，称为次级精母细胞，A错误；由图甲可知，四分体时期染色体发生交叉互换，由此引起的变异属于基因重组，B错误；该细胞经减数分裂形成的四个精子，可能发生过交叉互换，如果发生交叉互换，则其基因型分别为AB、aB、Ab、ab，C错误；根据图中细胞中的基因及染色体颜色可知，该细胞在减数第一次分裂前期发生过交叉互换，在减数第一次分裂后期，移向细胞一极的基因可能是A、a、b、b，D正确。‎ ‎4．(2019·江西五市八校联考)如图是某基因型为AABb生物(2n＝4)细胞分裂示意图。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．图甲正在进行减数第二次分裂 B．图甲所示分裂过程中可能发生基因重组 C．图乙中①和②上相应位点的基因A、a一定是基因突变造成的 D．图乙细胞中染色体、染色单体和核DNA数量之比为112‎ 解析：该生物(2n＝4)体细胞含有4条染色体，甲图中细胞每一极均有4条染色体，应为有丝分裂后期，A项错误；有丝分裂过程中不会发生基因重组，B项错误；该生物体细胞中不含有a基因，图乙中姐妹染色单体①和②上相应位点的基因A、a一定是基因突变造成的，C项正确；图乙细胞中染色体、染色单体和核DNA数量之比为122，D项错误。‎ ‎5．下图是某二倍体动物细胞的分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断下列正确的是(　D　)‎ A．此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子 B．此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd C．此细胞发生的一定是显性突变 D．此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组 解析：图示细胞有2个染色体组，8个DNA分子；该细胞正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合，即基因重组；题图中有一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因分别是D和d，其对应的同源染色体上的基因是d、d，可推知发生了基因突变，但不能确定是显性突变，还是隐性突变；此动物体细胞的基因型可能是AaBbCcDd或AaBbCcdd。‎ ‎6．某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。若以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是(　D　)‎ A．减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B B．减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4分离 C．减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合 D．减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换 解析：由于“缺失染色体的花粉不育”，若以该植株为父本，测交后代理论上应该全部表现为白色。若出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小，故A项不是最合理的；减数第二次分裂时，即使姐妹染色单体3与4分离，由于其缺失突变，产生的花粉也不育，因而B项不合理；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开成为染色体，分别移向细胞两极，不发生自由组合，因而C项也不合理；最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期，由于四分体中的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，基因B转移到染色单体1或2上，D项最合理。‎ ‎1．基因突变、基因重组和染色体变异都是可遗传变异的来源，原因是三者细胞内遗传物质都发生了变化。‎ ‎2．基因突变是由于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。‎ ‎3．基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。‎ ‎4．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。基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。‎ ‎5．基因重组来源于减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因的自由组合及同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换。‎ 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。‎ 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。‎ 基因突变不会改变DNA上基因的数目和位置：基因突变发生在基因内部，只是产生了新的等位基因，并没有改变DNA上基因的数目和位置。‎ 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。‎ 如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。‎ 如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则是基因突变或交叉互换的结果。‎ 自然条件下，原核生物一般不能进行基因重组。但是特殊情况下可以，如肺炎双球菌的转化。‎ 基因重组只产生新的性状组合，不产生新性状。‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅰ)‎ 某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是(　C　)‎ A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失 B．突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的 C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X D．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移 解析：大肠杆菌属于原核生物，其突变只有基因突变一种类型，突变体M在基本培养基上不能生长，但可在添加氨基酸甲的培养基上生长，说明突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失，A、B正确；将M与N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中培养一段时间后，形成了另一种大肠杆菌X，说明突变体M与N共同培养时，二者之间发生了DNA转移(基因重组)，形成了大肠杆菌X，突变体M与N之间的基因重组发生在DNA水平，RNA不能与DNA发生重组，C错误，D正确。‎ ‎2．(2018·江苏卷)下列过程不涉及基因突变的是(　C　)‎ A．经紫外线照射后，获得红色素产量更高的红酵母 B．运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基 C．黄瓜开花阶段用2,4－D诱导产生更多雌花，提高产量 D．香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换，增加患癌风险 解析：本题考查基因突变的相关知识。经紫外线照射可诱导基因发生突变，从而获得红色素产量高的红酵母，A不符合题意；运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基属于基因突变，B不符合题意；黄瓜开花阶段用2,4－D诱导产生更多雌花的机理是影响细胞的分化，不涉及基因突变，C符合题意；香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换，属于基因突变，D不符合题意。‎ ‎3．(2017·天津卷)基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如右。下列叙述正确的是(　B　)‎ A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中 B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子 C．B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律 D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异 解析：由图可知，基因b所在的片段发生了交叉互换，因此等位基因B和b的分离发生在初级精母细胞和次级精母细胞中，而等位基因A、a和D、d的分离只发生在初级精母细胞中，A项错误；若不发生交叉互换，该细胞将产生AbD和aBd两种精子，但由于基因b所在的片段发生了交叉互换，因此该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子，B项正确；基因B(b)与D(d)位于同一对同源染色体上，它们之间的遗传不遵循基因自由组合定律，C项错误；同源染色体的非姐妹染色单体发生交换导致了基因重组，D项错误。‎ ‎4．(2016·天津卷)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：‎ 枯草 杆菌 核糖体S12蛋白第 ‎55－58位的氨基酸序列 链霉素与核 糖体的结合 在含链霉素 培养基中的 存活率(%)‎ 野生型 ‎…—P——K—P—…‎ 能 ‎0‎ 突变型 ‎…—P——K—P—…‎ 不能 ‎100‎ 下列叙述正确的是(　A　)‎ A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性 B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能 C．突变型的产生是由于碱基对的缺失所致 D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变 解析：枯草杆菌野生型与某一突变型的差异是S12蛋白结构改变导致的，突变型能在含链霉素的培养基中100%存活，说明突变型具有链霉素抗性，A项正确；翻译是在核糖体上进行的，所以链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能，B项错误；野生型和突变型的S12蛋白中只有一个氨基酸(56位氨基酸)有差异，而碱基对的缺失会导致缺失位置后的氨基酸序列均改变，所以突变型的产生是由于碱基对的替换所致，C项错误；根据题意可知，枯草杆菌对链霉素的抗性突变早已存在，不是链霉素诱发的，链霉素只能作为环境因素起到选择作用，D项错误。‎ ‎5．(2015·海南卷)关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是(　B　)‎ A．等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因 B．X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率 C．基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可导致基因突变 D．在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变 解析：根据基因突变的不定向性，突变可以产生多种等位基因，A项正确；X射线属于物理诱变因子，可以提高基因突变率，B项错误；基因突变包括碱基对的替换、增添、缺失三种情况，C项属于替换，D项属于增添，C、D项正确。‎ ‎6．(2016·全国卷Ⅲ)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：‎ ‎(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者少。‎ ‎(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以染色体为单位的变异。‎ ‎(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子一代中能观察到该显性突变的性状；最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子三代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子二代中能分离得到隐性突变纯合体。‎ 解析：(1)基因突变涉及某一基因中碱基对的增添、缺失和替换，而染色体变异往往涉及许多基因中碱基对的缺失、重复或排列顺序的改变，故基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异少。‎ ‎(2)染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，另一类是细胞内个别染色体的增加或减少。‎ ‎(3)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知，AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变，F1(Aa)自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状，且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变，则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状，F1(Aa)自交，子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa，由于基因型为AA和Aa的个体都表现为显性性状，故欲分离出显性突变纯合体，需让F2自交，基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离，则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。‎ 学习至此，请完成课时作业21‎