【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.基因突变的特征和原因(Ⅱ)。2.基因重组及其意义(Ⅱ)。‎ ‎【学科素养】　1.科学思维—比较与分类、归纳与演绎：可遗传变异的类型及其判定。2.生命观念—结构与功能观：基因突变、基因重组改变生物体的性状。‎ 知识点1　基因突变 基础回顾 回答与基因突变有关的问题 ‎(1)据图分析镰刀型细胞贫血症的患病原因 ‎①图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。‎ ‎②患者贫血的直接原因是血红蛋白异常，根本原因是发生了基因突变，碱基对由T∥A替换为A∥T。‎ ‎(2)判断正误 ‎①A基因可突变为a基因，a基因也能再突变为A基因。(√)‎ ‎②人类镰刀型细胞贫血症发生的根本原因是基因突变。(√)‎ ‎③基因突变通常发生在DNA→RNA的过程中。(×)‎ ‎④基因是具有遗传效应的DNA片段，HIV的遗传物质是RNA，不能发生基因突变。(×)‎ ‎⑤病毒、细菌及动植物都可能发生基因突变。(√)‎ ‎⑥突变基因不一定传递给后代。(√)‎ ‎(3)基因突变的特点(连线)‎ 方法规律 ‎1.掌握基因突变的六个要点 ‎2．总结基因突变的原因及与进化的关系 ‎3．归纳基因突变的类型 依不同的分类角度，高中阶段基因突变的类型有：‎ ‎(1)等位基因之间的关系——显性突变和隐性突变。‎ ‎(2)突变部位的不同——体细胞突变和生殖细胞突变。‎ ‎(3)基因与性状之间的关系——有义突变和无义突变。‎ ‎(4)基因结构改变——点突变和移码突变。‎ 知识点2　基因重组 基础回顾 回答与基因重组有关的问题 ‎(1)下图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，据图回答 ‎①a图发生基因重组的原因是：等位基因随同源染色体的非姐妹染色单体交换，发生的时期是减数第一次分裂前期。‎ ‎②b图发生基因重组的原因是：非等位基因随非同源染色体自由组合，发生的时期是减数第一次分裂后期。‎ ‎(2)判断正误 ‎①非同源染色体自由组合，导致在减数分裂过程中发生基因重组。(√)‎ ‎②非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组。(√)‎ ‎③一对同源染色体的非姐妹染色单体能发生基因重组。(√)‎ ‎④减数分裂四分体时期，姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。(×)‎ ‎⑤减数分裂过程中，非同源染色体的染色单体间发生片段交换不属于基因重组。(√)‎ ‎(3)下列育种或生理过程中，没有发生基因重组的是(　　)‎ ‎[答案]　B 方法规律 ‎1.比较基因突变与基因重组 ‎2.总结基因重组的三个易错点 ‎(1)精子和卵细胞之间的随机结合，导致后代性状多种多样，但不属于基因重组。‎ ‎(2)一对等位基因的杂合子自交，后代发生性状分离，原因是等位基因的分离，而不是基因重组。‎ ‎(3)“细菌转化实验”、转基因技术等属于广义的基因重组。‎ 考点1　基因突变及其与性状的关系 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·江苏卷)下列过程不涉及基因突变①的是(　　)‎ 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②‎ 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 ‎[破题关键]　①—理解基因突变的概念、实质和类型。‎ ‎②—2,4—D诱导是植物激素在农业生产上的应用，其实质从遗传学角度看是由内外环境变化引起的不遗传的变异。‎ ‎[解析]‎ ‎　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。‎ ‎[答案]　C ‎　(2018·北京丰台)某二倍体植物基因a1中插入了一个碱基对后形成基因a2，下列分析正确的是(　　)‎ A．该变异可能导致翻译过程提前终止 B．正常情况下a1和a2可存在于同一配子中 C．利用光学显微镜可观测到a1的长度较a2短 D．该个体的子代中遗传信息不会发生改变 ‎[解析]　若基因中插入一个碱基对，可能导致转录产生的mRNA序列从插入碱基对的位置向后全部错位，即之后的密码子全部改变，若提前出现终止密码子，则翻译过程将提前终止，A正确；基因突变形成的是原基因的等位基因，正常情况下，减数分裂时，等位基因随同源染色体的分开而分离，进入不同配子中，B错误；基因突变不能用光学显微镜观察到，C错误；若通过配子将a2基因遗传给子代，则子代的遗传信息会改变，D错误。‎ ‎[答案]　A 基因突变是基因中碱基对的增添缺失或替换。如果基因中某一个碱基对被另一个碱基对替换，如鸟嘌呤改变成腺嘌呤、胞嘧啶改变成胸腺嘧啶，一般称为点突变；若基因中插入或者缺失一个以上的碱基对的变化，称为移码突变。因为碱基对的插入或者缺失会引起蛋白质读码框的改变，移码突变所造成的DNA损伤和对蛋白质的影响一般远远大于点突变。‎ 考什么 ‎(1)基因突变的实质和类型 ‎(2)基因突变与生物性状的关系 主要以选择题的形式考查 ‎(1)熟记基因突变的时间、原因和类型 学什么 ‎(2)理解基因突变的特点 ‎(3)理解基因突变与生物性状的关系 ‎[知能拓展]‎ ‎1．解读基因突变的一个“一定”和四个“不一定”‎ ‎2.明确基因突变对蛋白质影响的三种情况 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 ‎[角度训练]‎ 角度1　基因突变的概念和类型 ‎1．(2018·大连调研)下列关于基因突变的说法，错误的是(　　)‎ A．没有外界因素诱导也可能发生基因突变 B．有丝分裂间期最易发生基因突变 C．基因突变不一定会引起性状改变 D．体细胞中的突变基因都不能遗传给后代 ‎[解析]　基因突变可以自然发生，也可以在外界因素如紫外线、X射线、γ射线的诱导下发生；间期进行DNA复制，最容易发生基因突变；由于密码子的简并性，一种氨基酸对应多种密码子或基因型AA突变成Aa等情况下，基因突变不一定会引起性状改变；体细胞中的突变基因可以通过无性生殖遗传给子代。‎ ‎[答案]　D ‎2．(2018·荆州模拟)一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后，产生的F1中野生型与突变型之比为2∶1，且雌雄个体之比也为2∶1，这个结果从遗传学角度可做出合理解释的是(　　)‎ A．该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雌配子致死 B．该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死 C．该突变为X染色体隐性突变，且含该突变基因的雄性个体致死 D．X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死 ‎[解析]　突变型雌果蝇的后代中雄性有1/2死亡，说明该雌性果蝇为杂合子，该突变为X染色体显性突变，故C项错误。若含突变基因的雌配子致死，则子代中全部为野生型这一种表现型，且不会引起雌雄个体数量的差异，故A项错误。若含该突变基因的雄性个体致死，相关基因用D、d表示，则子代为1XDXd(突变型♀)∶1XdXd(野生型♀)∶1XDY(死亡)∶1XdY(野生型♂)，B项正确。若X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死，则子代都表现为野生型，且雌雄个体数量相等，和题意不符，D项错误。‎ ‎[答案]　B 基因突变的类型及判定方法 类型 角度2　基因突变的实质及与性状改变之间的关系 ‎3．(2016·天津卷)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：‎ 注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸 下列叙述正确的是(　　)‎ 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]　根据表中信息可知，链霉素通过与野生型枯草杆菌的核糖体的结合，抑制翻译过程，进而起到杀菌作用，突变型枯草杆菌中核糖体S12蛋白氨基酸序列改变，使链霉素不能与核糖体结合，从而对链霉素产生抗性；突变型与野生型相比只是一个氨基酸的不同，因此是碱基对的替换造成的，而非缺失；基因突变具有不定向性，链霉素只是对突变体起筛选作用。‎ ‎[答案]　A ‎4．(2018·石家庄模拟)一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果(控制毛色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)；二是隐性基因携带者之间交配的结果(只涉及亲本常染色体上一对等位基因)。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。‎ ‎(1)如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为________，则可推测毛色异常是________性基因突变为________性基因的直接结果，因为____________________________。‎ ‎(2)如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为________，另一种是同一窝子代全部表现为________鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。‎ ‎[解析]　(1)根据题干中“突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因”，且产生了新性状(毛色异常)分析，只能是由aa突变为Aa。(2)根据题干中“只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因”可知，亲代交配后，同窝中的雌鼠基因型是AA或者Aa，题中隐含的条件是这些雌鼠都毛色正常。雄鼠基因型为aa，与Aa交配，后代出现性状分离比为1∶1；与AA交配，后代都为Aa，即毛色正常鼠。‎ ‎[答案]　(1)1∶1　隐　显　只有两个隐性纯合亲本中一个亲本的一个隐性基因突变为显性基因时，才能得到每窝毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1∶1的结果 ‎(2)1∶1　毛色正常 考点2　基因重组及与基因突变之间的关系 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·海南卷)杂合体雌果蝇在形成配子时，同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换①，导致新的配子类型出现，其原因是在配子形成过程中发生了(　　)‎ A．基因重组 B．染色体重复 C．染色体易位 D．染色体倒位 ‎[破题关键]　①—基因重组的类型。‎ ‎[解析]‎ ‎　生物体在形成配子时，同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换，导致位于非姐妹染色单体上的非等位基因进行了重组，其变异属于基因重组，A正确。‎ ‎[答案]　A ‎　(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①。据此判断，下列说法不合理的是(　　)‎ 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 ‎[破题关键]　①—联系细菌转化实验，分析X产生的原因为基因重组。‎ ‎[解析]　突变体M需添加了氨基酸甲的基本培养基上才能生长，可以说明突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能丧失，从而不能自身合成氨基酸甲，而导致必须添加氨基酸甲的基本培养基上才能生长，A正确；大肠杆菌属于原核生物，突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的，B正确；M和N的混合培养，致使两者间发生了DNA的转移，即发生了基因重组，因此突变体M与突变体N混合培养能得到X是由于细菌间DNA的转移实现的，而不是突变体M的RNA，C错误，D正确。‎ ‎[答案]　C ‎　(2018·济南模拟)如图是某个二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图，据图判断不正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　①‎ A．甲图表明该动物发生了基因突变 B．乙图表明该动物细胞在减数第一次分裂前的间期发生了基因突变 C．丙图表明该动物在减数第一次分裂时发生了交叉互换 D．甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代 ‎[破题关键]　①—解答本题的关键：‎ ‎(1)正确判断甲、乙、丙的细胞分裂方式。‎ ‎(2)根据染色体颜色及其上的基因判断变异类型。‎ ‎[解析]　据题干中甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图分析可知：甲图表示有丝分裂后期，染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果；乙图表示减数第二次分裂后期，其染色体上基因A与a不同，没有同源染色体交叉互换的特征，只能是基因突变的结果；丙图也表示减数第二次分裂后期，基因B与b所在的染色体颜色不一致，则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的。甲图细胞分裂产生体细胞，所产生的变异一般不遗传给后代。‎ ‎[答案]　D ‎[知能拓展]‎ ‎1．姐妹染色单体上等位基因来源的判断 ‎(1)据细胞分裂图判断 ‎(2)据细胞分裂方式判断 ‎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。‎ ‎(3)据亲子代基因型判断 ‎①如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体上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上B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。‎ ‎2．辨析关于基因重组和基因突变的四个易误点 ‎(1)诱变因素处理，只能提高突变率，不能使生物定向突变。‎ ‎(2)基因突变不只发生在分裂间期。‎ ‎(3)基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件，不取决于是否对人类有利。‎ ‎(4)自然条件下基因重组发生在配子形成过程中，而不是受精作用发生时。‎ ‎[角度训练]‎ 角度1　基因重组的概念 ‎1．(2018·大庆模拟)下列有关基因重组的叙述，错误的是(　　)‎ A．非同源染色体上的非等位基因自由组合能导致基因重组 B．同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组 C．杂合子(Aa)自交因基因重组导致子代性状分离 D．同胞兄妹的遗传差异与父母基因重组有关 ‎[解析]　基因重组包括非同源染色体上的非等位基因自由组合以及四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换两种类型，A、B项正确。杂合子Aa自交后代出现性状分离的原因是在减数分裂过程中等位基因随同源染色体分离而分开，不是基因重组，C项错误。同胞兄妹的遗传差异主要和亲本提供的生殖细胞的染色体组成有关，而在形成生殖细胞的减数分裂过程中发生了基因重组，D项正确。‎ ‎[答案]　C ‎2．(2018·株洲模拟)如图为基因型为aaBbCc的某动物细胞分裂示意图，据此可确认该细胞(　　)‎ A．发生过基因突变 B．将形成4种配子 C．是次级精母细胞 D．没有同源染色体 ‎[解析]‎ ‎　图示细胞不含同源染色体，处于减数第二次分裂前期。根据该细胞不能判断该动物的性别，因此该细胞可 能是次级精母细胞，也可能是次级卵母细胞。图示细胞中出现C、c和B、b基因，可能发生过基因突变，也可能发生过交叉互换；图示细胞属于次级性母细胞，只能分裂形成两个子细胞，最多能形成两种配子。‎ ‎[答案]　D 角度2　基因突变与基因重组的关系 ‎3．(2018·襄阳模拟)下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是(　　)‎ 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属于基因工程，依据的原理是基因重组，A错误；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，B错误；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，C正确；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，D错误。‎ ‎[答案]　C ‎4．(2018·福州八县联考)下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，根据图像判定每个细胞发生的变异类型，正确的是(　　)‎ A．①基因突变　②基因突变　③基因突变 B．①基因突变或基因重组　②基因突变　③基因重组 C．①基因突变　②基因突变　③基因突变或基因重组 D．①基因突变或基因重组　②基因突变或基因重组　③基因重组 ‎[解析]　图中①②分别处于有丝分裂的中期和后期，A与a所在的DNA分子是由一个DNA分子经过复制而得到的，图中①②的变异只能来自基因突变；③处于减Ⅱ后期，A与a的不同可能来自基因突变或减Ⅰ前期的交叉互换(基因重组)。‎ ‎[答案]　C ‎1．DNA复制过程中，有时会发生碱基对的错配，但在多种酶的作用下，受到损伤的DNA分子还可以恢复原来的碱基排列顺序。2015年诺贝尔化学奖授予三位生物科学家，以表彰他们发现了细胞损伤DNA的修复机制。下列有关描述正确的是(　　)‎ A．DNA修复时，不需要模板链的参与 B．若损伤的DNA不能及时修复，则一定会导致基因突变的发生 C．细胞中必然存在识别损伤DNA的物质 D．DNA修复系统是生物为了适应环境而产生的 ‎[解析]　DNA修复时，切除错配的部分，以母链为模板恢复原来的碱基排列顺序，A错误；损伤的DNA未及时修复，不一定导致基因突变，错配可能发生在基因与基因之间的序列，B错误；细胞中必然存在识别损伤DNA的物质，这样才能够及时修复，C正确；DNA修复系统的出现是进化的结果，D错误。‎ ‎[答案]　C ‎2．空间诱变育种是利用空间环境中的高能粒子辐射、微重力、高真空等因素，使作物种子发生基因突变。以水稻为例，它的自然突变频率在二十万分之一左右，经空间诱变后突变频率可达百分之几。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．空间诱变育种利用了空间诱变高频率的特点 B．空间诱变育种定向改造生物，加快了育种进程 C．作物种子经空间诱变处理后，遗传特性会持续传递 D．空间诱变处理作物种子，对作物的生长发育有利 ‎[解析]　基因突变具有低频性，空间诱变可提高突变频率，这是空间诱变育种的优势，A项正确。基因突变具有不定向性，空间诱变育种不能定向改造生物，B项错误。由于基因突变的随机性，不能确定突变基因位于生殖细胞还是体细胞，遗传特性不一定能传递，C项错误。由于基因突变具有多害少利性，空间诱变处理种子，不能确定发生突变对作物的生长发育有利，D项错误。‎ ‎[答案]　A ‎3．基因突变和基因重组都能使生物产生可遗传的变异，对生物的进化起重要作用。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．基因突变存在于所有生物中，而自然状态下基因重组仅存在于进行有性生殖的生物中 B．基因突变使基因结构发生改变影响了性状，而基因重组是不同基因的重新组合，对性状无影响 C．在进化过程中，基因突变产生新基因，这为基因重组提供了可能，从而直接影响生物进化的方向 D．基因突变和基因重组都产生新的基因型，从而形成新的表现型，两者都是生物变异的根本来源 ‎[解析]　所有生物都有基因，都有可能发生突变，所以基因突变存在于所有生物中，而自然状态下基因重组发生于减数分裂过程中，只有进行有性生殖的生物才会发生，A项正确。基因突变不一定改变性状，基因重组产生新的基因型，可能改变生物的表现型，B项错误。进化过程离不开基因突变和基因重组，两者都对进化有重要影响，但进化方向是由自然选择决定的，C项错误。基因突变和基因重组都可以产生新的基因型，但不一定形成新的表现型；基因突变是生物变异的根本来源，D项错误。‎ ‎[答案]　A ‎4．(2015·海南卷)关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是(　　)‎ 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]　基因突变具有不定向性，等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因；X射线的照射会影响基因B和基因b的突变率；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；在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变。‎ ‎[答案]　B ‎5．(2015·江苏卷)经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是(　　)‎ A．白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存 B．X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异 C．通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变 D．观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异 ‎[解析]　变异具有不定向性，不存在主动适应。X射线可导致生物体发生基因突变或染色体变异。白花植株与原紫花品种杂交，若后代都是紫花植株，则白花植株是隐性突变的结果，若后代都是白花或既有白花又有紫花，则是显性突变的结果。白花植株的自交后代中若出现白花植株，则是可遗传变异；若全是紫花植株，则是不可遗传变异。‎ ‎[答案]　A