- 2021-05-20 发布 |
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文档介绍
【生物】2018届一轮复习基因突变与基因重组教案
第20讲 基因突变与基因重组 2017备考·最新考纲 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(5年14考) [自主梳理] 1.基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症 (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,碱基对由突变成。 2.基因突变的概念 DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失→基因结构的改变。 3.发生时间:有丝分裂间期或减Ⅰ分裂前的间期。 4.诱发基因突变的因素(连线) 类型 举例 引发突变原因 (1)物理因素 A.亚硝酸、碱基类似物 Ⅰ.影响宿主细胞DNA (2)化学因素 B.某些病毒 Ⅱ.损伤细胞内DNA (3)生物因素 C.紫外线、X射线 Ⅲ.改变核酸碱基 答案 (1)—C—Ⅱ (2)—A—Ⅲ (3)—B—Ⅰ 5.基因突变的特点 (1)普遍性:一切生物都可以发生。 (2)随机性:生物个体发育的任何时期和部位。 (3)低频性:自然状态下,突变频率很低。 (4)不定向性:一个基因可以向不同的方向发生突变。 (5)多害少利性:有些基因突变,可使生物获得新性状,适应改变的环境。 6.基因突变的结果 产生一个以上的等位基因。 7.意义 (1)新基因产生的途径 (2)生物变异的根本来源 (3)提供生物进化的原始材料 1.高考重组 判断正误 (1)某二倍体植物染色体上的等位基因B1突变为B2可能是由于碱基对替换或碱基对插入造成的(2013·海南,22A改编)(√) (2)积聚在甲状腺细胞内的131I可能直接诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代(2011·安徽,4D)(×) (3)观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置(2011·江苏,6C)(×) (4)在诱导菊花茎段形成幼苗的过程中不会同时发生基因突变与基因重组(2013·四川高考)(√) (5)抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦(2013·全国卷,T5B)(√) 以上内容主要源自教材必修2 P80~83基因突变和基因重组相关知识。全面把握基因突变、基因重组内涵、特点、发生范围及其在育种上的应用是解题关键。 2.教材研习 (1)(必修2 P83思考与讨论改编)父母和子女之间、同一父母的兄弟或姐妹之间性状表现上有较大差异,其主要原因是( ) A.基因突变 B.基因重组 C.环境影响 D.包括A、B、C三项 (2)(必修2 P84拓展题T2改编)具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状,因为该个体能同时合成正常和异常血红蛋白,对疟疾有较强的抵抗力。镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。对此现象的解释,正确的是( ) A.基因突变是有利的 B.基因突变是有害的 C.基因突变的有害性是相对的 D.不具有镰刀型细胞贫血症突变基因的个体对疟疾的抵抗力要强 解析 (1)同一父母所生子代间不同主要源自基因重组(基因突变为异常变化)。(2)含一个镰刀型细胞贫血症突变基因,在正常环境中是致病基因携带者,对机体不利,但在疟疾流行地区反而对个体生存有利,这充分表明,突变的有利、有害是相对的。 答案 (1)B (2)C [跟进题组] 题组一 基因突变的特点及意义 1.(2015·辽宁沈阳二中期中考试,25)下列有关基因突变的叙述,错误的是( ) A.只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变 B.基因突变可发生于生物体发育的任何时期 C.基因突变是生物进化的重要因素之一 D.基因碱基序列改变不一定导致性状改变 解析 基因突变是指DNA分子的碱基对的增添、缺失和改变,进行有性生殖和无性生殖的生物都有可能发生基因突变,A错误。 答案 A 2.(2013·上海卷)编码酶X的基因中某个碱基被替换时,表达产物将变为酶Y。如表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况,对这四种状况出现的原因判断正确的是( ) 比较指标 ① ② ③ ④ 酶Y活性/酶X活性 100% 50% 10% 150% 酶Y氨基酸数目/ 酶X氨基酸数目 1 1 小于1 大于1 A.状况①一定是因为氨基酸序列没有变化 B.状况②一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50% C.状况③可能是因为突变导致了终止密码位置变化 D.状况④可能是因为突变导致tRNA的种类增加 解析 某个碱基被替换,状况①氨基酸的序列可能发生了变化。状况②X与Y氨基酸的数目相等,肽键数可能不变。状况③Y与X的氨基酸数目比小于1,编码的氨基酸的数量减少,可能是因为突变导致了终止密码位置变化。突变不会导致tRNA的种类增加。 答案 C 基因突变与生物性状的关系 (1)基因突变引起生物性状的改变 增加插入位置前不影响,影响插入位置后的序列 替换只改变1个氨基酸或不改变 缺失缺失位置前不影响,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。 题组二 基因突变的机制 3.(2015·海南卷,19)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 根据基因突变的不定向性,突变可以产生多种等位基因,A正确;X射线属于物理诱变因子,可以提高基因突变率,B错误;基因突变包括碱基对的替换、增添、缺失三种情况,C选项属于替换,D选项属于增添,C、D正确。 答案 B 4.(2015·山西四校联考)假基因是一种与功能基因(正常基因)有相似序列, 但失去原有功能的基因。下图表示真核生物体细胞内假基因形成的两种途径。下列有关分析正确的是( ) A.假基因与正常基因在染色体上的位置差别较大 B.假基因能通过复制遗传给子代细胞或个体 C.在自然选择过程中,假基因将很快被淘汰 D.与原DNA序列相比,途径②获得的DNA序列比途径①获得的DNA序列更相似 解析 由题干及题图信息可知,假基因与正常基因在染色体上的位置没有发生变化,A错误;假基因位于染色体上,能通过复制遗传给子代细胞或个体,B正确;若假基因控制的性状在自然选择过程中占优势,则假基因不易在自然选择过程中被淘汰,C错误。从图示可看出,通过途径②获得的假基因长度小于途径①获得的,所以与原DNA序列相比,途径①获得的DNA序列比途径②获得的DNA序列更相似,D错误。 答案 B 1.分析基因突变的发生机制 2.理解基因突变的本质和时期 (1)基因突变的本质:基因突变不改变染色体上基因的数量,只改变基因的结构而产生新基因,即由A突变成a(隐性突变)或者由a突变成A(显性突变)。 (2)基因突变的时期:主要发生在细胞分裂的间期,细胞分裂间期发生DNA复制时双螺旋结构被解开后,结构不稳定容易发生基因突变。但是在其他时期也可以发生基因突变,只是基因突变的概率相对较小。 题组三 显性突变与隐性突变的判断 5.(2015·江苏卷,15)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 白花植株的出现是由于X射线照射引起的基因突变,不一定有利于生存,A错误;X射线可引起基因突变和染色体变异,B正确;应用杂交实验,通过观察其后代的表现型及比例,可以确定是显性突变还是隐性突变,C正确;白花植株自交后代若有白花后代,可确定为可遗传变异,否则为不可遗传变异,D正确。 答案 A 6.将果蝇进行诱变处理后,其染色体上可发生隐性突变、隐性致死突变或不发生突变等情况,遗传学家想设计一个实验检测上述三种情况。 检测X染色体上的突变情况:实验时,将经诱变处理的红眼雄果蝇与野生型纯合红眼雌果蝇筛选交配(B表示红眼基因),得F1,使F1单对筛选交配,分别饲养,观察F2的分离情况。 预期结果和结论: (1)若F2中表现型为3∶1,且雄性中有隐性突变体,则说明___________________ ______________________________________________________________________。 (2)若F2中表现型均为红眼,且雄性中无隐_______________________________ ___________________________________________________________________。 (3)若F2中♀∶♂=2∶1,则说明________________________________________ ____________________________________________________________________。 解析 图解中给出了F2的四种基因型,若X染色体上发生隐性突变,则F2中表现型为3∶1,且雄性中有隐性突变体;若X染色体上没发生突变,则F2中表现型均为红眼,且雄性中无隐性突变体;若X染色体上发生隐性致死突变,则F2中♀∶♂=2∶1。 答案 (1)发生了隐性突变 (2)没有发生突变 (3)发生了隐性致死突变 1.显性突变和隐性突变的判断 (1)类型 (2)判定方法 ①选取突变体与其他已知未突变纯合子杂交,据子代性状表现判断。 ②让突变体自交,观察子代有无性状分离而判断。 2.突变基因具体位置的判断 (1)利用野生型的个体与缺失不同基因的突变体比较,根据有无特定酶的活性判断编码该酶的基因对应的位置。 (2)将一缺失未知基因片段的突变株与已知的缺失不同基因片段的突变株分别培养,根据是否 转化为野生型个体判断未知个体的缺失基因对应的位置。 [自主梳理] 1.概念 2.类型 类型 发生时期 实质 自由组合型 减Ⅰ后期 非同源染色体上的非等位基因自由组合 交叉互换型 减Ⅰ前期 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体交换而交换 3.结果 产生新的基因型,导致重组性状出现。 4.应用 杂交育种 5.意义 (1)是生物变异的来源之一。 (2)为生物进化提供材料。 (3)是形成生物多样性的重要原因之一。 基因重组的类型解读 类型 类型1 类型2 类型3 图像示意 (1)上述1~3依次代表哪类基因重组类型? (2)请指出三类基因重组类型发生于何时期。 提示 (1)类型1—交叉互换型、类型2——自由组合型 类型3——基因工程 (2)类型1—减Ⅰ前期 类型2—减Ⅰ后期、类型3—基因工程操作成功即可实现外源基因与受体细胞基因的重组。 [跟进题组] 题组一 基因重组特点、意义及应用 1.下列关于基因重组的说法不正确的是( ) A.生物体进行有性生殖过程中控制不同性状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 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,姐妹染色单体上含有相同基因不会导致基因重组。一般情况下,减数分裂过程中存在基因重组,而根尖细胞只能进行有丝分裂,所以不会发生基因重组。 答案 B 2.下图中A、a,B、b表示基因,下列过程存在基因重组的是( ) 解析 基因重组发生在减数第一次分裂过程中。A中只有一对等位基因,只能体现基因分离,C为减数第二次分裂后期位于姐妹染色单体上的相同基因分离,D为雌雄配子之间的随机结合,都不存在基因重组。 答案 B 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”。 题组二 基因重组与基因突变的比较与判断 3.下列生物技术或生理过程中没有发生基因重组的是( ) A.R型活细菌S型活细菌 B.水母的绿色荧光蛋白基因小鼠的受精卵 C.初级精母细胞次级精母细胞 D.普通青霉菌高产青霉菌 解析 狭义的基因重组有两种类型,一是减数分裂过程中四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换,二是减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合(如C项)。广义的基因重组还包括基因工程中的DNA重组(也叫基因拼接,如B项),以及A项所示类型(新型S型活细菌的出现是R型活细菌的DNA与S型死细菌的DNA重组的结果)。D项表示诱变育种,其原理是基因突变,不是基因重组。 答案 D 4.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( ) A.甲细胞表明该动物发生了基因突变 B.乙细胞表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生基因突变 C.丙细胞表明该动物在减数第一次分裂时发生交叉互换 D.甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代 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;丙细胞也属于减数第二次分裂后期图,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。甲细胞分裂产生体细胞,产生的变异一般不遗传给后代。 答案 D “三看法”判断基因突变与基因重组 1.一看亲子代基因型 (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。 2.二看细胞分裂方式 (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。 3.三看细胞分裂图 (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(其B处颜色为“灰色”) 易错易混 防范清零 [易错清零] 易错点1 误认为基因突变就是“DNA中碱基对的增添、缺失、改变” 点拨 基因突变≠DNA中碱基对的增添、缺失、改变 ①基因是有遗传效应的DNA片段,不具有遗传效应的DNA片段也可发生碱基对的改变。 ②有些病毒(如SARS病毒)的遗传物质是RNA,RNA中碱基的增添、缺失、改变引起病毒性状变异,广义上也称基因突变。 易错点2 误认为基因突变只发生在分裂间期 点拨 引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部因素对DNA的损伤不仅发生在间期,而是 在各个时期都有;另外,外部因素还可直接损伤DNA分子或改变碱基序列,并不是通过DNA的复制来改变碱基对,所以基因突变不只发生在间期。 易错点3 将基因突变的结果“产生新基因”与“产生等位基因”混淆 点拨 不同生物的基因组组成不同,病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 易错点4 混淆基因重组与基因突变的意义“说词” 点拨 关注基因突变和基因重组的常考“说词” 比较项目 基因突变 基因重组 生物变异 生物变异的“根本”来源 生物变异的“重要”来源 生物进化 为生物进化提供原始材料 为生物进化提供“丰富”的材料 生物多样性 形成生物多样性的“根本”原因 形成生物多样性的“重要”原因之一 易错点5 误认为基因突变会使得基因“位置”或“数目”发生改变或错将基因中“碱基对”缺失视作“基因”缺失 点拨 基因突变仅改变了基因内部结构,产生了新基因,并未改变基因位置, 也未改变基因数量——基因中碱基对缺失,只是成为了新基因,即基因犹在,并非“基因缺失”。 易错点6 混淆基因突变与基因重组的发生条件、适用范围与发生概率 点拨 如下表所示 基因突变 基因重组 条件 外界条件的剧变和内部因素的相互作用 有性生殖过程中的减数分裂 适用范围 所有生物均可发生(包括病毒),具有普遍性 真核生物有性生殖的核基因遗传(通常也适用于基因工程) 发生概率 很小(常有“罕见”“稀有”“偶尔”等说法) 非常大(正常发生) [规范答题] 下图为具有2对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种AABB)的一个A基因和乙植株(纯种AABB)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的),请分析该过程,回答下列问题。 A.若箭头处的碱基突变为T,则对应反密码子变为UAG B.基因P和基因Q转录时都以b链为模板合成mRNA C.若基因P缺失,则该植物发生了基因突变 D.基因P在该植物根尖根毛区细胞中数目最多时可有4个 1.找错·纠错 错答序号:__③__ 正答:AaBB 错答序号:__④__ 正答:扁茎缺刻叶 错答序号:__⑤__ 正答: 错答序号:__⑥__ 正答:AABb 错答序号:__⑨__ 正答:组织培养 错答序号:__⑩__ 正答:自交 错答序号:__⑪__ 正答:A 2.错因分析 (1)序号③~⑥审题不透,未顾及甲、乙植株均涉及A、B基因所控制的两对相对性状且“独立遗传”。 (2)序号⑨错将“技术方法”答作“原理”。 (3)序号⑩思维混乱,不能明确一方面无隐性“类型”,另一方面植物杂合子宜“自交”得纯合子。 (4)序号⑪错将“基因缺失”视作“碱基对缺失”,错误地认为根毛细胞可进行分裂(复制)。 演练真题 领悟考向 1.(2014·江苏单科,13)下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是( ) 出发菌株选出50株选出5株多轮重复筛选 A.通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株 B.X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异 C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程 D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高 解析 X射线既可改变基因的碱基序列引起基因突变,又能造成染色体片段损伤导致染色体变异。图中是高产糖化酶菌株的人工定向选择过程。通过此筛选过程获得的高产菌株的其他性状未必符合生产要求,故不一定能直接用于生产。诱变可提高基因的突变率,但每轮诱变相关基因的突变率不一定都会明显提高。 答案 D 2.(2014·浙江理综,6)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体,且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是( ) 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隐性基因 B.突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致,则再经诱变可恢复为敏感型 C.突变体若为基因突变所致,则再经诱变不可能恢复为敏感型 D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致,则该抗性基因一定不能编码肽链 解析 突变体若为1条染色体的片段缺失所致,假设抗性基因为显性,则敏感型也表现为显性,假设不成立,则抗性基因为隐性;突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致,则此基因不存在了,不能恢复为敏感型;基因突变是不定向的,再经诱变仍有可能恢复为敏感型;抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致,有可能氨基酸序列不变或只有一个氨基酸改变或不能编码肽链或肽链合成到此终止,所以A正确。 答案 A 3.(2015·北京卷,30)野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛,而一只突变果蝇S的腹部却生出长刚毛。研究者对果蝇S的突变进行了系列研究。用这两种果蝇进行杂交实验的结果见图。 (1)根据实验结果分析,果蝇腹部的短刚毛和长刚毛是一对________性状。其中长刚毛是________性性状。图中①、②基因型(相关基因用A和a表示)依次为________________。 (2)实验2结果显示:与野生型不同的表现型有____________种。③基因型为________,在实验2后代中该基因型的比例是________。 (3)根据果蝇③和果蝇S基因型的差异,解释导致前者胸部无刚毛、后者胸部有刚毛的原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)检测发现突变基因转录的mRNA相对分子质量比野生型的小,推测相关基因发生的变化为________________________________________________________________________。 (5)实验2中出现胸部无刚毛的性状不是由F1新发生突变的基因控制的。作出这一判断的理由是:虽然胸部无刚毛是一个新出现的性状,但_____________________________ ___________________________________________________________________ ______________________________________________________________________, 说明控制这个性状的基因不是一个新突变的基因。 解析 (1)一种生物同一种性状的不同表现类型叫做相对性状。由实验2中F1腹部有长刚毛个体雌、雄交配,得到的自交后代性状分离比为腹部有长刚毛∶腹部有短刚毛=3∶1,可知该性状由一对等位基因控制,且长刚毛为显性性状。由上述分析可推知,F1中腹部有长刚毛的基因型应为Aa,腹部有短刚毛的基因型为aa。 (2)野生型果蝇的表现型是腹部和胸部都有短刚毛,实验2的F2中除有1/4的野生型外,还有3/4的突变型,突变型中有2/3表现为腹部有长刚毛,1/3表现为腹部有长刚毛、胸部无刚毛。依据基因分离定律,实验2的F1(Aa)雌雄交配,子代的基因型及比例应为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,可推知基因型为AA的个体表现为胸部无刚毛,占F2的比例为 1/4。(3)果蝇③的基因型为AA,而果蝇S的基因型为Aa,推测可知A基因纯合导致了胸部无刚毛的性状出现,而只有一个A基因时无此效应。 (4)突变基因转录的mRNA相对分子质量变小,最可能是因为转录此mRNA的基因的模板链变短,即相关基因的核苷酸数量减少或缺失。 (5)实验2的F1都就是杂合子,如果新性状是由F1新突变的基因控制的,那么需要F1腹部有长刚毛的雌雄个体都发生相同位点的相同突变,这不符合基因突变的低频性和不定向性,故胸部无刚毛不是由F1新发生突变的基因控制的。 答案 (1)相对 显 Aa、aa (2)两 AA (3)两个A基因抑制胸部长出刚毛,具有一个A基因时无此效应 (4)核苷酸数量减少/缺失 (5)新的突变基因经过个体繁殖后传递到下一代中不可能出现比例高达25%的该基因纯合子查看更多