專題05-基因突變與其它變異-高一生物期末復習重難點專題探究(原卷版)

2021-2022學年高一生物期末復習重難點探究重難點05基因突變與其它變異方法探究1．基因突變概念圖解2．類型(1)顯性突變：如a→A，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應性狀。(2)隱性突變：如A→a，突變性狀一旦在生物個體中表現(xiàn)出來，該性狀即可穩(wěn)定遺傳。3．基因突變與性狀的關系(1)基因突變引起生物性狀的改變類型影響程度對氨基酸的影響(不考慮終止密碼子)替換小只改變1個(或不改變)氨基酸增添大插入位置前不影響，影響插入位置后的序列缺失大缺失位置前不影響，影響缺失位置后的序列(2)基因突變未引起生物性狀改變的原因①突變發(fā)生在基因的非編碼區(qū)。②根據(jù)密碼子的簡并性，有可能翻譯出相同的氨基酸。③由純合子的顯性基因突變成雜合子中的隱性基因。4．基因突變對子代的影響(1)基因突變發(fā)生在有絲分裂過程中，一般不遺傳，但有些植物可以通過無性生殖傳遞給后代。(2)如果發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，可以通過配子傳遞給后代。[易錯警示]由基因突變可聯(lián)系的知識(1)聯(lián)系細胞分裂：在細胞分裂間期，DNA復制時，DNA分子雙鏈打開，脫氧核苷酸鏈極其不穩(wěn)定，容易發(fā)生堿基對的變化。(2)聯(lián)系細胞癌變：癌細胞就是原癌基因和抑癌基因發(fā)生基因突變所致。(3)聯(lián)系生物育種：誘變育種就是利用基因突變的原理進行的。(4)聯(lián)系生物進化：基因突變?yōu)樯镞M化提供原始材料。5．基因突變與基因重組的比較項目基因突變基因重組發(fā)生時間有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期減數(shù)第一次分裂發(fā)生原因在一定外界或內部因素作用下，DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，引起基因結構的改變減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換，或非同源染色體上非等位基因的自由組合適用范圍所有生物都可以發(fā)生只適用于真核生物、有性生殖、細胞核遺傳應用通過誘變育種培育新品種通過雜交育種使性狀重組，可培育優(yōu)良品種結果產生新基因，控制新性狀產生新的基因型，不產生新的基因意義是生物變異的根本來源，生物進化的原始材料生物變異的重要來源，有利于生物進化聯(lián)系通過基因突變產生新基因，為基因重組提供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎[易錯警示](1)交叉互換≠基因重組。如果交叉互換發(fā)生在同源染色體之間叫基因重組；如果發(fā)生在非同源染色體之間叫易位，屬于染色體結構變異。(2)精卵結合并沒有發(fā)生基因重組。來自父方、母方的染色體為同源染色體，每一對同源染色體上都有控制同一性狀的基因。(3)基因重組在人工操作下也可以實現(xiàn)，如基因工程、肺炎雙球菌轉化中都發(fā)生了基因重組。6．染色體結構變異與基因突變、基因重組的辨析(1)染色體易位與交叉互換染色體易位交叉互換圖解區(qū)別位置發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體間原理染色體結構變異基因重組觀察可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到(2)染色體結構變異與基因突變的判斷7．“四法”判定染色體組的數(shù)量(1)據(jù)細胞分裂圖像進行識別判斷以生殖細胞中的染色體數(shù)為標準，判斷題目圖示中的染色體組數(shù)。如下圖所示：①A為減數(shù)第一次分裂前期，染色體為4條，生殖細胞中染色體為2條，每個染色體組有2條染色體，該細胞中有2個染色體組。②B為減數(shù)第二次分裂前期，染色體為2條，生殖細胞中染色體為2條，每個染色體組有2條染色體，該細胞中有1個染色體組。③C為減數(shù)第一次分裂后期，染色體為4條，生殖細胞中染色體為2條，每個染色體組有2條染色體，該細胞中有2個染色體組。④D為有絲分裂后期，染色體為8條，生殖細胞中染色體為2條，每個染色體組有2條染色體，該細胞中有4個染色體組。(2)據(jù)染色體形態(tài)判斷細胞內形態(tài)相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。如下圖所示的細胞中，a中形態(tài)相同的染色體有3條，b中有2條，c中染色體各不相同，則可判定它們分別含3個、2個、1個染色體組。(3)據(jù)基因型判斷控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就含幾個染色體組——每個染色體組內不含等位基因或相同基因，如下圖所示：d～g中依次含4、2、3、1個染色體組。(4)據(jù)染色體數(shù)與染色體形態(tài)數(shù)的比值判斷染色體數(shù)與形態(tài)數(shù)的比值意味著每種形態(tài)染色體數(shù)目的多少，每種形態(tài)染色體有幾條，即含幾個染色體組。如果蠅該比值為8/4＝2，則果蠅含2個染色體組。8．生物育種方式的比較(見表)名稱原理方法優(yōu)點缺點應用雜交育種基因重組①雜交→自交→篩選出符合要求的表現(xiàn)型，通過自交至不發(fā)生性狀分離為止②培育雜合子品種：一般是選取純合雙親eq\o(→,\s\up7(雜交))子一代使分散在同一物種或不同品種中的多個優(yōu)良性狀集中于同一個體上，即“集優(yōu)”①育種時間長②局限于同一種或親緣關系較近的個體③年年制種(培育雜合子)用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥、雜交水稻、玉米誘變育種基因突變①物理：紫外線、α射線、微重力、激光等處理，再篩選②化學：秋水仙素、硫酸二乙酯處理，再篩選提高變異頻率，加快育種進程，大幅度改良某些性狀有利變異少，工作量大，需要大量處理供試材料高產青霉菌、“黑農五號”大豆品種等的培育單倍體育種染色體變異①先將花藥離體培養(yǎng)，培養(yǎng)出單倍體植株②將單倍體幼苗經一定濃度的秋水仙素處理獲得純合子明顯縮短育種年限，加快育種進程技術復雜用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥多倍體育種染色體變異用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗植物莖稈粗壯，葉片、果實、種子均大，營養(yǎng)物質含量提高技術復雜，發(fā)育延遲，結實率低，一般只適用于植物三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥、四倍體水稻基因工程育種基因重組提取目的基因→目的基因與運載體結合→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定→篩選出符合要求的新品種目的性強；育種周期短；克服了遠緣雜交不親和的障礙技術復雜，安全性問題多轉基因“向日葵豆”；轉基因抗蟲棉[易錯警示]不同育種方法需注意的問題(1)誘變育種：多用于植物和微生物。原核生物不能進行減數(shù)分裂，所以不能運用雜交的方法進行育種，如細菌的育種一般采用的方法是誘變育種。誘變育種與雜交育種相比，前者能產生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產生新基因，只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。(2)雜交育種：不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，需要連續(xù)自交篩選，直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要出現(xiàn)該性狀個體即可。(3)花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)只是其中的一個程序，要想得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體數(shù)目加倍。9．辨析染色體變異及育種過程(1)染色體變異中的可育、不可育與可遺傳的界定①單倍體并非都不育。由二倍體的配子發(fā)育成的單倍體，表現(xiàn)為高度不育；多倍體的配子若含有偶數(shù)個染色體組，則其發(fā)育成的單倍體中含有同源染色體及等位基因，可育并能產生后代。②“可遺傳”≠可育。三倍體無子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等均表現(xiàn)為“不育”，但它們均屬可遺傳變異。(2)單倍體育種與多倍體育種分析①單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理等過程，花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種的一個操作步驟。②兩種育種方式都出現(xiàn)了染色體加倍情況：單倍體育種操作對象是單倍體幼苗，通過培養(yǎng)得到的植株是純合子；多倍體育種的操作對象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。10．人類遺傳病的類型與特點歸納遺傳病類型特點男女患病比率單基因遺傳病常染色體顯性代代相傳，含致病基因即患病相等隱性隔代遺傳，隱性純合發(fā)病相等伴X染色體顯性代代相傳，男患者的母親和女兒一定患病女患者多于男患者隱性隔代遺傳，女患者的父親和兒子一定患病男患者多于女患者伴Y遺傳父傳子，子傳孫患者只有男性多基因遺傳?、偌易寰奂F(xiàn)象；②易受環(huán)境影響；③群體發(fā)病率高相等染色體異常遺傳病往往造成較嚴重后果，甚至胚胎期引起自然流產相等11．界定先天性疾病、家族性疾病與遺傳病典例剖析例1關于基因突變的說法，錯誤的是()A．基因突變一定會導致基因結構的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變B．基因突變會產生新的基因，基因種類增加，但基因的數(shù)目和位置并未改變C．基因突變只發(fā)生在分裂過程中，高度分化的細胞不會發(fā)生基因突變D．RNA病毒中突變指RNA中堿基的改變、增添和缺失，其突變率遠大于DNA的突變率【答案】C【解析】基因突變一定會導致基因結構的改變，由于密碼子的簡并性等原因，基因突變不一定引起生物性狀的改變，A正確；基因突變普遍存在，可以發(fā)生在分裂的細胞中，也可以發(fā)生在高度分化的細胞中，C錯誤；RNA病毒的遺傳物質是RNA單鏈，結構不穩(wěn)定，其突變率遠大于DNA的突變率，D正確。例2如圖所示同源染色體聯(lián)會時，兩條染色體上的基因發(fā)生交換，下列有關敘述正確的是()A．發(fā)生圖中變化的一個精原細胞可以產生4種雄配子B．該過程發(fā)生在減數(shù)分裂四分體時期的姐妹染色單體之間C．該過程導致兩條染色單體上的A和a基因之間發(fā)生基因重組D．圖示變異類型是生物變異的根本來源，對生物進化有重要意義【答案】A【解析】發(fā)生圖中變化的一個精原細胞可以產生AX、aX，AY、aY4種配子，A正確；據(jù)圖分析可知，圖中同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生了交叉互換，B錯誤；該過程導致同源染色體上的A和a這對等位基因與其他對等位基因之間發(fā)生基因重組，C錯誤；生物變異的根本來源是基因突變，圖示變異類型是基因重組；D錯誤。例3如下圖所示，圖1、圖2表示某種生物的部分染色體發(fā)生變異的示意圖，其中①和②、③和④互為同源染色體，則兩圖所示的變異()A．均為染色體結構變異B．基因的數(shù)目和排列順序均發(fā)生改變C．均使生物的性狀發(fā)生改變D．均可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中【答案】D【解析】圖1所示為同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換，屬于基因重組，圖2所示為染色體結構變異中的易位，A錯誤。交叉互換和易位均不會導致基因的數(shù)目發(fā)生改變，生物的性狀也不一定發(fā)生改變，B、C錯誤?；蛑亟M和染色體變異均可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，D正確。例4下列關于育種方法的敘述，正確的是()A．繁育子代植株Ⅱ的原理是染色體變異，與植株Ⅲ用到的變異原理不相同B．與得到植株Ⅲ相比，單倍體育種方法的優(yōu)點是短時間獲得更多優(yōu)良變異類型C．植株Ⅰ的優(yōu)點是保持親本的優(yōu)良性狀，只要出現(xiàn)相關的表現(xiàn)型就可留種D．植株Ⅳ和植株Ⅵ都會涉及用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗【答案】C【解析】繁育植株Ⅱ與植株Ⅲ的原理都是基因重組，A錯誤；單倍體育種與雜交育種相比，優(yōu)點是明顯縮短育種年限，B錯誤；植物組織培養(yǎng)和用莖繁殖均屬于無性繁殖，其優(yōu)點是保持親本的優(yōu)良性狀，后代不會出現(xiàn)性狀分離，C正確；植株Ⅳ是由單倍體幼苗經秋水仙素處理得到的純合子，D錯誤。例5已知西瓜紅色瓤(R)對黃色瓤(r)為顯性。圖中A是黃瓤瓜種子(rr)萌發(fā)而成的，B是紅瓤瓜種子(RR)長成的。據(jù)圖作答：(1)秋水仙素的作用是(2)G瓜瓤是黃色，其中瓜子胚的基因型是(3)H瓜瓤是紅色，H中無子的原理是(4)生產上培育無子西瓜的原理是而培育無子番茄應用的原理是【答案】抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍Rrr三倍體植株減數(shù)分裂過程中，染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的生殖細胞染色體數(shù)目變異生長素促進果實發(fā)育【解析】(1)秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，使染色體的著絲點分裂后，兩姐妹染色單體分開形成的子染色體不能分到兩個子細胞中去，引起染色體數(shù)目加倍。(2)用秋水仙素處理黃瓤(rr)西瓜的幼苗，使之形成四倍體的西瓜(rrrr)，植株開花后產生的卵細胞為rr。當它接受二倍體紅瓤(RR)西瓜的花粉后，子房壁發(fā)育成果皮(rrrr)，瓜瓤為黃色，受精卵的基因型為Rrr，發(fā)育成的胚為三倍體(Rrr)。第二年，三倍體的西瓜開花后，由于減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產生正常的配子，所以當接受普通二倍體西瓜的花粉刺激后，發(fā)育成的三倍體西瓜中沒有種子。(3)無子西瓜的培育原理是染色體數(shù)目變異，而無子番茄的培育原理則是生長素促進果實發(fā)育。例6某夫婦去醫(yī)院進行遺傳咨詢，己知男子患有某種遺傳病，其父母和妻子均正常，但妻子的母親也患有該遺傳病。下列推測中錯誤的是()A．可以排除該男子患細胞質遺傳病和伴Y染色體遺傳病的可能性B．若該病為伴X染色體遺傳病，則男子家族中女性患病風險較高C．若男子有一個患同種遺傳病的妹妹，則這對夫婦生下患該遺傳病的男孩的概率為eq\f(1,4)D．可以通過觀察該男子有絲分裂中期的細胞裝片判斷該病是否為染色體異常遺傳病【答案】B【解析】該患病男子的父母都正常，這可以排除該男子患細胞質遺傳病和伴Y染色體遺傳病的可能性，A正確；若該病為伴X染色體遺傳病，由于母親正常，則該病為伴X染色體隱性遺傳病，該病的患病率男性高于女性，B錯誤；若男子有一個患同種遺傳病的妹妹，則該病為常染色體隱性遺傳病(相關基因用A、a表示)，該男子的基因型為aa，其妻子的基因型為Aa，因此這對夫婦生下患該遺傳病的男孩的概率為eq\f(1,2)×eq\f(1,2)＝eq\f(1,4)，C正確；染色體變異可通過顯微鏡觀察到，因此可以通過觀察該男子有絲分裂中期的細胞裝片判斷該病是否為染色體異常遺傳病，D正確。精選習題1．關于等位基因B和b發(fā)生突變的敘述，錯誤的是()A．等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因B．X射線的照射不會影響基因B和基因b的突變率C．基因B中的堿基對G-C被堿基對A-T替換可導致基因突變D．在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導致基因b的突變2．如果一個基因的中部缺失了1個核苷酸對，不可能的后果是()A．沒有蛋白質產物B．翻譯為蛋白質時在缺失位置終止C．控制合成的蛋白質減少多個氨基酸D．翻譯的蛋白質中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化3．下列關于基因重組的敘述，正確的是()A．雜交后代出現(xiàn)3∶1的分離比，不可能是基因重組導致的B．聯(lián)會時的交叉互換實現(xiàn)了同源染色體上等位基因的重新組合C．“肺炎雙球菌轉化實驗”中R型菌轉變?yōu)镾型菌的原理是基因重組D．雌雄配子結合形成受精卵時，能發(fā)生基因重組4．下列有關基因重組的敘述，正確的是()A．基因重組只能發(fā)生于真核生物的有性生殖過程中B．基因重組發(fā)生于有