高考生物一輪復(fù)習(xí)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(xué)案1025171

第1講基因突變和基因重組1.概述堿基的替換、插入或缺失會引發(fā)基因中堿基序列的改變2．闡明基因中堿基序列的改變有可能導(dǎo)致它所編碼的蛋白質(zhì)及相應(yīng)的細胞功能發(fā)生變化，甚至帶來致命的后果3．闡明進行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中，染色體所發(fā)生的自由組合和交叉互換，會導(dǎo)致控制不同性狀的基因重組，從而使子代出現(xiàn)變異1.通過基因突變和基因重組對生物體性狀的影響，建立結(jié)構(gòu)與功能觀(生命觀念)2.通過基因突變與生物性狀的關(guān)系、基因突變和基因重組的比較，提高歸納與概括能力(科學(xué)思維)3.顯隱性突變判斷的遺傳實驗設(shè)計(科學(xué)探究)基因突變1．基因突變的實例——鐮刀型細胞貧血癥(1)圖示中a、b、c過程分別代表DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。突變發(fā)生在a(填字母)過程中。(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eq\o(=,\s\up9(T),\s\do7(A))突變成eq\o(=,\s\up9(A),\s\do7(T))。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(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。(3)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(jié)構(gòu)的改變。3．發(fā)生時間主要發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期。4．誘發(fā)基因突變的因素(1)內(nèi)因：DNA復(fù)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)：①物理因素 a．亞硝酸、堿基類似物等②化學(xué)因素 b．某些病毒的遺傳物質(zhì)③生物因素 c．紫外線、X射線及其他輻射[答案]①—c②—a③—b5．特點(1)如圖體現(xiàn)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(nèi)不同DNA分子上，同一DNA分子的不同部位，這體現(xiàn)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(jié)果：可產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)生等位基因。(×)提示：基因突變不一定產(chǎn)生等位基因，如對于原核生物來說，不存在等位基因。3．A基因可突變?yōu)閍基因，a基因還可能再突變?yōu)锳基因。(√)4．DNA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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(zhì)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(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：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(yīng)多種密碼子，若新產(chǎn)生的密碼子與原密碼子對應(yīng)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A→a，此時性狀也不改變。(4)有些突變改變了蛋白質(zhì)中個別氨基酸的位置，但該蛋白質(zhì)的功能不變。1．基因突變改變生物性狀的原因：(1)基因突變可能使肽鏈不能合成。(2)肽鏈延長(終止密碼子推后出現(xiàn))。(3)肽鏈縮短(終止密碼子提前出現(xiàn))。(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。在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最?。筷U述理由。①置換單個堿基對②缺失3個堿基對③缺失4個堿基對④增加4個堿基對提示：③。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(dǎo)致蛋白質(zhì)中缺少一個氨基酸，而在①②④情況下，可能導(dǎo)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(shè)計思路。提示：(1)選取突變體與其他已知未突變體雜交，據(jù)子代性狀表現(xiàn)及比例判斷。(2)讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離判斷?；蛲蛔兊奶攸c及機理1．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Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應(yīng)的序列。有關(guān)敘述正確的是()A．片段Ⅰ、Ⅱ中發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失屬于基因突變B．a(chǎn)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(xiàn)了基因突變具有隨機性D[Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應(yīng)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，不可能發(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(xiàn)了基因突變具有隨機性，D正確。]2．下列關(guān)于基因突變的敘述中，正確的是()A．突變基因一定有基因結(jié)構(gòu)上的改變B．基因突變一定由人為因素誘發(fā)C．親代的突變基因一定能傳遞給子代D．子代獲得突變基因一定能改變性狀A(yù)[基因突變包括誘發(fā)突變和自發(fā)突變，其中誘發(fā)突變由物理、化學(xué)或生物因素誘發(fā)，B錯誤；親代的突變基因不一定能傳遞給子代，如體細胞基因突變一般不傳遞給子代，C錯誤；子代獲得突變基因不一定能改變性狀，如AA→Aa，D錯誤。]基因突變類型的“二確定”(1)確定突變的形式：若只是一個氨基酸發(fā)生改變，則一般為堿基對的替換；若氨基酸序列發(fā)生大的變化，則一般為堿基對的增添或缺失。(2)確定替換的堿基對：一般根據(jù)突變前后轉(zhuǎn)錄成mRNA的堿基序列判斷，若只有一個堿基不同，則該堿基所對應(yīng)的基因中的堿基即為替換堿基?；蛲蛔儗ι镄誀畹挠绊?．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基因和y基因的翻譯產(chǎn)物分別是SGRY蛋白和SGRy蛋白。兩種蛋白質(zhì)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(shù)字表示該氨基酸在序列中的位置，①②③表示發(fā)生突變的位點)A．位點①②突變導(dǎo)致了該蛋白的功能喪失B．位點③的突變導(dǎo)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D．Y基因突變?yōu)閥基因的根本原因是堿基對發(fā)生缺失B[①②處是堿基對的替換，SGRy和SGRY都能進入葉綠體，說明①②處的突變沒影響該蛋白的功能，A錯誤；由③處變異導(dǎo)致SGRy的合成，該蛋白調(diào)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。]4．一對毛色正常鼠交配，產(chǎn)下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色異常。分析認為，鼠毛色出現(xiàn)異常的原因有兩種：一是基因突變的直接結(jié)果(控制毛色基因的顯隱性未知，突變只涉及一個親本常染色體上一對等位基因中的一個基因)；二是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果(只涉及親本常染色體上一對等位基因)。假定這只雄鼠能正常生長發(fā)育，并具有生殖能力，后代可成活。為探究該鼠毛色異常的原因，用上述毛色異常的雄鼠分別與其同一窩的多只雌鼠交配，得到多窩子代。請預(yù)測結(jié)果并作出分析。(1)如果每窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為________，則可推測毛色異常是________性基因突變?yōu)開_______性基因的直接結(jié)果，因為___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果不同窩子代出現(xiàn)兩種情況，一種是同一窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例為________，另一種是同一窩子代全部表現(xiàn)為________鼠，則可推測毛色異常是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果。[解析](1)根據(jù)題干中“突變只涉及一個親本常染色體上一對等位基因中的一個基因”，且產(chǎn)生了新性狀(毛色異常)分析，只能是由aa突變?yōu)锳a。(2)根據(jù)題干中“只涉及親本常染色體上一對等位基因”，親代交配后，同窩中的雌鼠基因型是AA或Aa，題中隱含的條件是這些雌鼠都毛色正常。雄鼠基因型為aa，與Aa交配，后代出現(xiàn)性狀分離比為1∶1，與AA交配，后代都為Aa，即毛色正常鼠。[答案](1)1∶1隱顯只有兩個隱性純合親本中一個親本的一個隱性基因突變?yōu)轱@性基因時，才能得到每窩毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為1∶1的結(jié)果(2)1∶1毛色正常基因重組1．基因重組概念：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。2．類型(1)自由組合型：位于非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而發(fā)生重組(如圖)。(2)交叉互換型：位于同源染色體上的等位基因隨四分體的非姐妹染色單體的交叉互換而發(fā)生重組。(如圖)3．基因重組的意義：基因重組是可遺傳變異的主要來源，為生物進化提供了豐富的材料。1．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)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(jié)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(xiàn)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(zhì)基因分子結(jié)構(gòu)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(shù)第一次分裂前的間期減數(shù)第一次分裂四分體時期和減數(shù)第一次分裂后期適用范圍所有生物(包括病毒)進行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物結(jié)果產(chǎn)生新基因，控制新性狀產(chǎn)生新基因型，不產(chǎn)生新基因應(yīng)用人工誘變育種雜交育種、基因工程育種聯(lián)系基因突變產(chǎn)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(shù)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(jié)合的受精卵的類型也就非常多。2．如圖為某動物體內(nèi)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(shù)第一次分裂前期A與a發(fā)生了交叉互換(A或a發(fā)生了基因突變)和減數(shù)第一次分裂后期B、B所在的一對同源染色體未分離?；蛑亟M的類型分析1．如圖表示三種基因重組，下列相關(guān)敘述正確的是()A．圖1所示細胞產(chǎn)生的次級精(卵)母細胞內(nèi)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C．R型細菌轉(zhuǎn)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，F(xiàn)2出現(xiàn)新表現(xiàn)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(chǎn)生的次級精(卵)母細胞內(nèi)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，F(xiàn)2出現(xiàn)新表現(xiàn)型的原因和圖2相似，D錯誤。]基因突變與基因重組的辨析2．下列有關(guān)生物體內(nèi)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(jié)構(gòu)的改變就是基因突變B．減數(shù)分裂過程中，控制一對性狀的基因不能發(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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的改變，為基因突變，C錯誤。]3．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(shù)和同源染色體對數(shù)相同C．兩個細胞發(fā)生了相同類型的可遺傳變異D．兩個細胞中染色體出現(xiàn)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(shù)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(jié)構(gòu)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。]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(jié)構(gòu)變化，才是基因突變。2．基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因，如原核生物和病毒的基因突變產(chǎn)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(shù)目和位置：基因突變發(fā)生在基因內(nèi)部，并沒有改變DNA上基因的數(shù)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(chǎn)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，如肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化。7．基因重組只產(chǎn)生新的性狀組合，不產(chǎn)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(shù)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(dǎo)致終止密碼子改變，也會導(dǎo)致氨基酸數(shù)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(xiàn)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(shù)目不同，前者所涉及的數(shù)目比后者少的原因是基因突變是基因結(jié)構(gòu)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(shù)目和排列順序。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(xiàn)的過程是該AA植株基因突變產(chǎn)生Aa植株，Aa植株自交產(chǎn)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(chǎn)生的后代具有更大的變異性，其根本原因是產(chǎn)生新基因組合的機會多。真題體驗|感悟高考淬煉考能[新高考·選擇性考試示范]1．(2021·廣東選擇考適應(yīng)性測試)某二倍體兩性花植物的自交不親和是由15個共顯性的等位基因Sx(S1、S2、…、S15)控制的。該植物能產(chǎn)生正常的雌、雄配子，但當(dāng)花粉與母本有相同的Sx基因時，就不能完成受精作用。下列敘述正確的是()A．該植物有15種基因型分別為S1S1、S2S2、…、S15S15的純合個體B．Sx復(fù)等位基因說明突變具有普遍性和不定向性的特點C．S1S2(父本)和S2S4(母本)雜交，F(xiàn)1的基因型有2種D．可以通過雜交育種的方法獲得各種基因型的植株C[該植物的花粉和母本有相同的Sx基因時，不能完成受精作用，故該植物群體中不存在純合個體，A、D錯誤；該植物有15個共顯性的復(fù)等位基因Sx(S1、S2、…、S15)說明突變具有不定向性，不能說明突變的普遍性，B錯誤；S1S2(父本)和S2S4(母本)雜交，父本產(chǎn)生的S2花粉不能完成受精作用，故F1有S1S2和S1S4兩種基因型，C正確。]2．(2021·遼寧適應(yīng)性測試)吖啶橙是一種誘變劑，能夠使DNA分子的某一位置上增加或減少一對或幾對堿基。若使用吖啶橙誘變基因，不可能產(chǎn)生的結(jié)果是()A．突變基因表達的肽鏈延長B．突變基因表達的肽鏈縮短C．突變基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA堿基序列發(fā)生改變D．突變基因所在染色體上增加或減少了一個染色體片段D[基因突變時，堿基對的增添、缺失和替換都有可能導(dǎo)致終止密碼提前或者滯后出現(xiàn)，從而導(dǎo)致肽鏈縮短或延長，A、B正確；轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，突變基因堿基序列的改變會導(dǎo)致mRNA堿基序列發(fā)生改變，C正確；基因突變會產(chǎn)生新基因，但不會改變?nèi)旧w上基因的位置和數(shù)量，染色體上不會增加或減少染色體片段，D錯誤。][全國卷·命題研析借鑒]3．(2020·江蘇高考)某膜蛋白基因在其編碼區(qū)的5′端含有重復(fù)序列CTCTTCTCTTCTCTT，下列敘述正確的是()A．CTCTT重復(fù)次數(shù)改變不會引起基因突變B．CTCTT重復(fù)次數(shù)增加提高了該基因中嘧啶堿基的比