2019屆新課標高考生物大一輪復(fù)習(xí)第七單元生物的變異育種和進化7.1基因突變與基因重組講義

考點研析課堂歸納

隨堂演練

課時規(guī)范訓(xùn)練第1講基因突變與基因重組考綱要求全國課標卷五年考頻統(tǒng)計2018高考預(yù)期1.基因重組及其意義

Ⅱ2.基因突變的特征和原因

Ⅱ2016全國丙，T32仍為輪考點考點1基因突變1．基因突變的實例：鐮刀型細胞貧血癥答案：1.(1)DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯a(2)血紅蛋白基因突變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→____________的改變。3．發(fā)生時間主要發(fā)生在__________________________________。4．類型：堿基對的________、缺失和________。答案：2．基因結(jié)構(gòu)3．有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期4．增添替換5．誘發(fā)基因突變的因素如下，請嘗試連線。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：5．①—c

②—a

③—b6．下面圖示體現(xiàn)了基因突變的一個特點為____________；基因突變的其他特點為________、________、________和________________。答案：6．不定向性普遍性隨機性低頻性多害少利性7．意義(1)________產(chǎn)生的途徑。(2)生物變異的____________。(3)生物進化的____________。答案：7．(1)新基因(2)根本來源(3)原始材料[判斷正誤]1．經(jīng)X射線照射的紫花香豌豆品種，其后代中出現(xiàn)了幾株開白花植株。X射線不僅可引起基因突變，也會引起染色體變異。(√)2．用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆。(√)3．在白花豌豆品種栽培園中，偶然發(fā)現(xiàn)了一株開紅花的豌豆植株，推測該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果。為了確定該推測是否正確，應(yīng)檢測和比較紅花植株與白花植株中花色基因的DNA序列。(√)4．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株。(√)5．單基因突變可以導(dǎo)致遺傳病。(√)[熱圖思考]觀察下面的圖示，判斷基因結(jié)構(gòu)改變的三種類型，完善下圖內(nèi)容。(1)①②③分別表示引起基因突變的什么因素？(2)④⑤⑥分別表示什么類型的基因突變？(3)從兩個關(guān)系分析基因突變未引起生物性狀改變的原因。①從密碼子與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系分析：________________________________。②從基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系分析：________________________________。提示

(1)物理、生物、化學(xué)。(2)增添、替換、缺失。(3)①密碼子具有簡并性，有可能翻譯出相同的氨基酸②由純合子的顯性基因突變成雜合子中的隱性基因題型一基因突變與生物性狀的關(guān)系基因突變與生物性狀的關(guān)系1．基因突變可改變生物性狀的4大原因(1)基因突變可能引發(fā)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。以上改變會引發(fā)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能改變，進而引發(fā)生物性狀的改變。2．基因突變未引起生物性狀改變的原因(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：若基因突變發(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)多個密碼子，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。例皺粒豌豆的淀粉分支酶基因中，因插入了一段外來DNA序列導(dǎo)致該酶不能合成，從而引起種子細胞內(nèi)淀粉含量降低，游離蔗糖含量升高，這樣的豌豆雖皺但味道更甜。下列有關(guān)分析錯誤的是(

)A．基因可通過控制酶的合成間接控制生物性狀B．該實例體現(xiàn)了基因性狀之間的一一對應(yīng)關(guān)系C．該變異的發(fā)生有可能會導(dǎo)致翻譯過程提前終止D．該變異導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，屬于基因突變[解析]

從該實例可知，豌豆的淀粉分支酶基因既能控制種子的形狀(如皺粒)，也能控制種子的甜味，故基因與性狀之間的關(guān)系不是一一對應(yīng)的關(guān)系，B錯誤。[答案]

B1．基因突變對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響堿基對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，而影響插入位置后的序列缺失大不影響缺失位置前的序列，而影響缺失位置后的序列2．基因突變對子代性狀的影響(1)基因突變發(fā)生在體細胞有絲分裂過程中，突變可通過無性生殖傳給后代，但不會通過有性生殖傳給后代。(2)基因突變發(fā)生在精子或卵細胞形成的減數(shù)分裂過程中，突變可通過有性生殖傳給后代。[題組精練]1．(2017·安徽安慶期末)下圖為人體某基因的部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列示意圖。已知該基因發(fā)生一種突變，導(dǎo)致正常蛋白質(zhì)中的第100位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的變化是(

)A．①處插入堿基對G—CB．②處堿基對A—T替換為G—CC．③處缺失堿基對A—TD．④處堿基對G—C替換為A—T解析：選B。因甘氨酸密碼子是GGG，賴氨酸密碼子是AAA、AAG，谷氨酰胺密碼子是CAG、CAA，結(jié)合該基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列，可以判斷基因中下方那條鏈是轉(zhuǎn)錄的模板鏈。由于該氨基酸序列中只有一個氨基酸改變，而其余的氨基酸順序沒有改變，因此這是發(fā)生了基因中堿基對的替換。若①處插入堿基對G—C，mRNA堿基序列為…GGG/GAA/GCA/G…，相應(yīng)蛋白質(zhì)中氨基酸序列為…甘氨酸(99)—谷氨酸(100)—丙氨酸(101)…，A錯誤；若②處堿基對A—T替換為G—C，mRNA堿基序列為…GGG/GAG/CAG…，相應(yīng)蛋白質(zhì)中氨基酸序列為…甘氨酸(99)—谷氨酸(100)—谷氨酰胺(101)…，B正確；若③處缺失堿基對A—T，mRNA堿基序列為…GGG/AGC/AG…，相應(yīng)蛋白質(zhì)中氨基酸序列為…甘氨酸(99)—絲氨酸(100)—…，C錯誤；若④處堿基對G—C替換為A—T，mRNA堿基序列為…GGG/AAA/CAG/…，相應(yīng)蛋白質(zhì)中氨基酸序列為…甘氨酸(99)—賴氨酸(100)—谷氨酰胺(101)…，D錯誤。2．(2017·江西南昌一模)下列關(guān)于基因突變的敘述，正確的是(

)A．DNA分子中發(fā)生堿基對的替換都會引起基因突變B．在沒有外界不良因素的影響下，生物不會發(fā)生基因突變C．基因突變的隨機性表現(xiàn)在一個基因可突變成多個等位基因D．基因突變能產(chǎn)生自然界中原本不存在的基因，是變異的根本來源解析：選D。基因突變是堿基對的替換、增添和缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，但只有DNA分子上具有遺傳效應(yīng)的片段才是基因；基因突變可自發(fā)產(chǎn)生；隨機性表現(xiàn)為基因突變可發(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)的不同DNA分子上，可以發(fā)生在同一DNA分子的不同部位等，而一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因，這稱之為不定向性。題型二有關(guān)變異及突變類型、基因突變位置的判斷1．兩種變異類型的判斷(1)可遺傳變異與不可遺傳變異的判斷方法②判定方法a．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)判斷。b．讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離而判斷。2．突變基因具體位置的判斷(1)利用野生型的個體與缺失不同基因的突變體比較，根據(jù)有無特定酶的活性判斷編碼該酶的基因?qū)?yīng)的位置。(2)將一缺失未知基因片段的突變株與已知的缺失不同基因片段的突變株分別培養(yǎng)，根據(jù)是否轉(zhuǎn)化為野生型個體判斷未知個體的缺失基因?qū)?yīng)的位置。例將果蠅進行誘變處理后，其染色體上可發(fā)生隱性突變、隱性致死突變或不發(fā)生突變等情況，遺傳學(xué)家想設(shè)計一個實驗檢測上述三種情況。檢測X染色體上的突變情況：實驗時，將經(jīng)誘變處理的紅眼雄果蠅與野生型純合紅眼雌果蠅篩選交配(B表示紅眼基因)，得F1，使F1單對篩選交配，分別飼養(yǎng)，觀察F2的分離情況。預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：(1)若F2中表現(xiàn)型為3∶1，且雄性中有隱性突變體，則說明________________________________。(2)若F2中表現(xiàn)型均為紅眼，且雄性中無隱性突變體，則說明________________________________。(3)若F2中♀：

＝2∶1，則說明________________________。[解析]

圖解中給出了F2的四種基因型，若X染色體上發(fā)生隱性突變，則F2中表現(xiàn)型為3∶1，且雄性中有隱性突變體；若X染色體上沒發(fā)生突變，則F2中表現(xiàn)型均為紅眼，且雄性中無隱性突變體；若X染色體上發(fā)生隱性致死突變，則F2中♀：

＝2∶1。[答案]

(1)發(fā)生了隱性突變(2)沒有發(fā)生突變(3)發(fā)生了隱性致死突變基因突變類問題的解題方法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，若只有一個堿基存在差異，則該堿基所對應(yīng)的基因中的堿基就為替換的堿基。[題組精練]1．(2017·湖北荊州中學(xué)第一次月考)一只突變型的雌果蠅與一只野生型雄果蠅交配后，產(chǎn)生的F1中野生型與突變型之比為2∶1，且雌雄個體之比也為2∶1，這個結(jié)果從遺傳學(xué)角度可作出合理解釋的是(

)A．該突變?yōu)閄染色體顯性突變，且含該突變基因的雌雄配子致死B．該突變?yōu)閄染色體顯性突變，且含該突變基因的雄性個體致死C．該突變?yōu)閄染色體隱性突變，且含該突變基因的雄性個體致死D．X染色體片段發(fā)生缺失可導(dǎo)致突變型，且缺失會導(dǎo)致雌配子致死解析：選B。突變型雌果蠅的后代中雄性有1/2死亡，說明該雌性果蠅為雜合子，該突變可能為X染色體顯性突變，若含突變基因的雌配子致死，則子代中會出現(xiàn)一種表現(xiàn)型，且不會引起雌雄個體數(shù)量的差異；如果該突變?yōu)閄染色體顯性突變，且含該突變基因的雄性個體致死，相關(guān)基因用D、d表示，則子代為1XDXd(突變型♀)∶1XdXd(野生型♀)∶1XDY(死亡)∶1XdY(野生型

)，B項符合題意。若X染色體片段發(fā)生缺失可導(dǎo)致突變型，且缺失會導(dǎo)致雌配子致死，則子代中會出現(xiàn)一種表現(xiàn)型，且不會引起雌雄個體數(shù)量的差異。2．(2017·山東德州上學(xué)期期中)研究發(fā)現(xiàn)某野生型二倍體植株3號染色體上有一個基因發(fā)生突變，且突變性狀一旦在子代中出現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳。(1)據(jù)此判斷該突變?yōu)開_______(顯性/隱性)突變。(2)若正?；蚺c突變基因編碼的蛋白質(zhì)分別表示為Ⅰ、Ⅱ，其氨基酸序列如下圖所示：據(jù)圖推測，產(chǎn)生Ⅱ的原因是基因中發(fā)生了________，進一步研究發(fā)現(xiàn)，Ⅱ的相對分子質(zhì)量明顯大于I，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是________。解析：(1)題干中指出突變性狀一旦在子代中出現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳，由此判斷該突變?yōu)殡[性突變，突變個體為隱性純合子。(2)分析突變基因編碼的蛋白質(zhì)Ⅱ可知，從突變位點之后氨基酸的種類全部改變，這說明基因中發(fā)生了堿基對的增添或缺失，若mRNA上終止密碼子位置后移，則會導(dǎo)致翻譯終止延后，使合成的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量增大。答案：(1)隱性(2)堿基對的增添或缺失終止密碼子位置后移，導(dǎo)致翻譯(或蛋白質(zhì)合成)終止延后考點2基因重組1．概念答案：1.有性生殖真核控制不同性狀2．類型類型發(fā)生時期實質(zhì)自由組合型減Ⅰ后期非同源染色體上的________自由組合交叉互換型減Ⅰ前期同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體交換而交換答案：2．非等位基因3．結(jié)果產(chǎn)生新的________，導(dǎo)致________出現(xiàn)。4．應(yīng)用________育種。5．意義(1)是________的來源之一。(2)為________提供材料。(3)是形成________的重要原因之一。答案：3．基因型重組性狀

4．雜交

5．(1)生物變異(2)生物進化(3)生物多樣性[判斷正誤]1．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥。(√)2．下圖甲為細胞內(nèi)染色體狀態(tài)示意圖。這種染色體狀態(tài)表示已發(fā)生了基因重組。(√)甲

乙3．如上圖乙所示的變異為基因重組。(×)提示：此變異應(yīng)為染色體結(jié)構(gòu)變異。4．純合體自交因基因重組導(dǎo)致子代性狀分離。(×)提示：純合體自交子代不發(fā)生性狀分離。[熱圖思考]基因重組的類型解讀類型類型1類型2類型3圖像示意(1)上述1～3依次代表哪類基因重組類型？(2)請指出三類基因重組類型發(fā)生于何時期。答案：(1)類型1—交叉互換型類型2—自由組合型類型3—基因工程。(2)類型1—減Ⅰ前期、類型2—減Ⅰ后期、類型3—基因工程操作成功即可實現(xiàn)外源基因與受體細胞基因的重組。題型一基因重組的理解1．(2017·黑龍江哈爾濱六中月考)以下各項屬于基因重組的是(

)A．基因型為Aa的個體自交，后代發(fā)生性狀分離B．雌、雄配子隨機結(jié)合，產(chǎn)生不同類型的子代個體C．YyRr個體自交后代出現(xiàn)不同于親本的新類型D．同卵雙生姐妹間性狀出現(xiàn)差異解析：選C。一對等位基因無法發(fā)生基因重組，A錯誤；基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂而非受精作用過程中，B錯誤；基因重組指在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合，C正確；同卵雙生姐妹遺傳物質(zhì)相同，其性狀出現(xiàn)差異由環(huán)境引起，D錯誤。2．(2017·河北衡水中學(xué)期中)某動物的初級卵母細胞中，由一個著絲點相連的兩條染色單體所攜帶的基因不完全相同，其原因一定不是(

)A．發(fā)生基因突變 B．發(fā)生過交叉互換C．染色體結(jié)構(gòu)變異 D．發(fā)生了自由組合解析：選D。兩條姐妹染色單體所攜帶的基因不完全相同的原因有三種可能：間期發(fā)生了基因突變、四分體時期發(fā)生過交叉互換或發(fā)生過染色體結(jié)構(gòu)變異。自由組合只發(fā)生在非同源染色體間，D符合題意。三種基因重組類型的比較基因重組類型發(fā)生時間發(fā)生重組的原因特點非同源染色體上非等位基因間的重組減Ⅰ后期同源染色體分開，等位基因分離，非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上非等位基因間的重組(見下圖1)①只產(chǎn)生新的基因型，并未產(chǎn)生新的基因→無新蛋白質(zhì)→無新性狀(新性狀不同于新性狀組合)同源染色體上非等位基因的重組減Ⅰ四分體時期同源染色體上非姐妹染色單體之間交叉互換，導(dǎo)致基因重組(見下圖2)②發(fā)生于真核生物、有性生殖的核遺傳中(DNA重組技術(shù)除外)基因工程(DNA重組技術(shù))重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞目的基因經(jīng)運載體導(dǎo)入受體細胞，導(dǎo)致受體細胞中基因發(fā)生重組③兩個親本雜合性越高→遺傳物質(zhì)相差越大→基因重組類型越多→后代變異越多題型二基因突變與基因重組的辨析1．“表格法”對比基因突變與基因重組項目基因突變基因重組發(fā)生時期主要發(fā)生在①有絲分裂間期②減Ⅰ分裂前的間期①減Ⅰ分裂后期②減Ⅰ分裂前期產(chǎn)生原因物理、化學(xué)、生物因素↓堿基對的增添、缺失、替換↓基因結(jié)構(gòu)的改變交叉互換、自由組合↓基因重新組合應(yīng)用誘變育種雜交育種聯(lián)系①都使生物產(chǎn)生可遺傳的變異②在長期進化過程中，通過基因突變產(chǎn)生新基因，為基因重組提供了大量可供自由組合的新基因，基因突變是基因重組的基礎(chǔ)③二者均產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表現(xiàn)型2．姐妹染色單體上等位基因來源的判斷(1)根據(jù)細胞分裂方式①如果是有絲分裂中姐妹染色單體上基因不同，則為基因突變的結(jié)果，如圖甲。②如果是減數(shù)分裂過程中姐妹染色單體上基因不同，可能發(fā)生了基因突變或交叉互換，如圖乙。(2)根據(jù)變異前體細胞的基因型①如果親代基因型為AA或aa，則引起姐妹染色單體上A與a不同的原因是基因突變。②如果親代基因型為Aa，則引起姐妹染色單體上A與a不同的原因是基因突變或交叉互換。例如圖為雌性果蠅體內(nèi)部分染色體的行為及細胞分裂圖像，其中能夠體現(xiàn)基因重組的是(

)A．①③ B．①④C．②③ D．②④[解析]

圖①表示四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換，能夠?qū)崿F(xiàn)基因重組；圖②表示染色體結(jié)構(gòu)變異中的染色體易位；圖③表示有絲分裂后期，著絲點分裂導(dǎo)致兩套相同的染色體分別移向細胞兩極，在這個過程中不發(fā)生基因重組；圖④表示減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上的非等位基因自由組合，即基因重組。[答案]

B“三看法”判斷基因突變與基因重組1．一看親子代基因型(1)如果親代基因型為BB或bb，則引起姐妹染色單體B與b不同的原因是基因突變。(2)如果親代基因型為Bb，則引起姐妹染色單體B與b不同的原因是基因突變或交叉互換。2．二看細胞分裂方式(1)如果是有絲分裂中染色單體上基因不同，則為基因突變的結(jié)果。(2)如果是減數(shù)分裂過程中染色單體上基因不同，可能發(fā)生了基因突變或交叉互換。3．三看細胞分裂圖(1)如果是有絲分裂后期圖像，兩條子染色體上的兩基因不同，則為基因突變的結(jié)果，如圖甲。(2)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖像，兩條子染色體(同白或同黑)上的兩基因不同，則為基因突變的結(jié)果，如圖乙。(3)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖像，兩條子染色體(顏色不一致)上的兩基因不同，則為交叉互換(基因重組)的結(jié)果，如圖丙。[題組精練]1．某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變，獲得該缺失染色體的花粉不育，缺失染色體上具有紅色顯性基因B，正常染色體上具有白色隱性基因b(見圖)。若以該植株為父本，測交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列解釋最合理的是(

)A．減數(shù)分裂時染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽B．減數(shù)第二次分裂時姐妹染色單體3與4自由分離C．減數(shù)第二次分裂時非姐妹染色單體之間自由組合D．減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體之間交叉互換解析：選D。由于“缺失染色體的花粉不育”，若以該植株為父本，測交后代理論上應(yīng)該全部表現(xiàn)為白色。若出現(xiàn)部分紅色性狀，可能是圖示染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽，但這種可能性很小，故A項不是最合理的；減數(shù)第二次分裂時，即使姐妹染色單體3與4分離，由于其缺失突變，產(chǎn)生的花粉也不育，因而B項不合理；減數(shù)第二次分裂時姐妹染色單體分開成為染色體，分別移向細胞兩極，不發(fā)生自由組合，因而C項也不合理；最可能的原因是減數(shù)第一次分裂的四分體時期，由于四分體中的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換，基因B轉(zhuǎn)移到染色單體1或2上，D項最合理。2．下列圖示過程存在基因重組的是(

)解析：選A?；蛑亟M指有性生殖產(chǎn)生配子的時候，控制不同性狀的基因重新組合產(chǎn)生不同配子的過程。A圖為發(fā)生基因重組，B圖為配子的隨機結(jié)合(受精作用)，C圖為減數(shù)第二次分裂過程，基因重組只發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中，D為一對等位基因，不存在重組。[課堂歸納]填充：①普遍性②隨機性③低頻性④不定向性⑤根本來源⑥新基因⑦原始材料⑧自由組合⑨交叉互換[易錯清零]易錯點1誤認為基因突變就是“DNA中堿基對的增添、缺失、改變”[提示]基因