届 一轮复习人教版基因突变和基因重组学案.docx
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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
1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。
2.细胞呼吸(Ⅱ)。
3.实验:
探究酵母菌的呼吸方式。
考点1 基因突变
知/识/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 。
突变主要发生在 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.基因突变要点归纳
教/材/研/析►—————————————
■必备语句——记一记
1.基因突变是新基因产生的途径,生物变异的根本来源,生物进化的原始材料。
2.基因突变的准确描述:
由DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。
3.基因突变的随机性的表述:
基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期,可以发生在细胞内不同的DNA分子上,也可以发生在同一DNA分子的不同部位。
4.基因突变最易于发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
5.基因突变可以分为显性突变和隐性突变。
■教材拓展——做一做
1.(必修2P84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更强
解析:
C [具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体对疟疾具有较强的抵抗力,这说明在疟疾猖獗的地区,正常血红蛋白基因的突变具有有利于当地人生存的一方面。
这说明了基因突变的有利与有害是相对的,C.正确。
]
2.
(1)镰刀型细胞贫血症属于基因突变的哪种类型?
该症状能遗传给子代吗?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案:
属于碱基对的替换;不能。
(2)基因突变的内因是什么?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案:
DNA分子复制过程中碱基互补配对发生错误,从而造成碱基对排列顺序的改变。
[角度1] 基因突变的特点及意义
1.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:
B [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。
]
2.利用X射线处理长翅果蝇,成功地使生殖细胞内的翅长基因(M)中的碱基对A—T变为G—C,经多次繁殖后子代中果蝇的翅长未见异常。
下列分析正确的是( )
A.此次突变为隐性突变
B.突变后的基因转录产物发生了改变
C.突变后的基因控制合成的蛋白质一定发生了改变
D.突变后的基因控制合成的蛋白质一定未发生改变
解析:
B [基因中碱基对发生了改变,则基因的转录产物也会发生改变,B正确;密码子具有简并性,基因突变后,密码子发生改变,但对应的氨基酸种类可能不变,所以控制合成的蛋白质不一定发生了改变,即使对应的氨基酸种类发生改变,该蛋白质功能也可能未受影响,所以不影响生物的性状,C、D错误;若该突变为隐性突变,则经过多次繁殖后子代中果蝇的翅长会出现异常,A错误。
]
[角度2] 基因突变的机制
3.科研人员研究小鼠癌变与基因突变的关系。
如图为小鼠结肠癌发生过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化关系,以下叙述正确的是( )
A.结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
B.图示中与结肠癌有关的多个基因互为等位基因
C.癌细胞的形态结构发生了变化但其遗传物质未改变
D.小鼠细胞中与癌变有关的基因是突变才产生的新基因
解析:
A [细胞癌变是多个基因突变积累的结果,A.正确;据题图可知,发生突变的基因没有位于同源染色体的同一位置上,因此不是等位基因,B.错误;细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,C.错误;小鼠细胞中与癌变有关的基因在癌变前已经存在,D.错误。
]
4.用亚硝基化合物处理萌发的种子,发现某基因上一个腺嘌呤(A)经脱氨基变成了次黄嘌呤(I),I不能再与T配对,但能与C配对。
下列相关叙述错误的是( )
A.这种基因突变属于人工诱变,碱基对被替换
B.连续复制两次后,含原基因的DNA分子占1/4
C.突变产生的新基因与原基因互为等位基因
D.突变性状对该生物的生存是否有害,取决于能否适应环境
解析:
B [基因突变包括自发突变和人工诱变,用亚硝基化合物处理属于人工诱变。
A变为I后,I不能与T配对,故突变后的DNA分子中A—T碱基对被替换,A正确;DNA复制为半保留复制,一条链上一个碱基发生改变,突变后的DNA分子连续两次复制得到的4个DNA分子中,有1/2的DNA分子仍含原基因,B错误;基因突变产生等位基因,突变性状有害还是有利是相对的,取决于环境条件,C、D正确。
]
[角度3] 基因突变的判断及实验设计
5.已知a、b、c、d是某细菌DNA片段上的4个基因,图中W表示野生型,①②③分别表示三种缺失不同基因的突变体,虚线表示所缺失的基因。
若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性,发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性,则编码该酶的基因是( )
A.基因a B.基因b
C.基因cD.基因d
解析:
B [从图中可以看出:
突变体①缺失基因d;突变体②缺失基因b、c、d;突变体③缺失基因a、b。
由题中“分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性,发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性”,说明决定该酶的基因在野生型和突变体①中都有,而在其他突变体中没有,因此编码该酶的基因是基因b。
]
6.一对毛色正常鼠交配,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)若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,则毛色异常应是隐性基因突变为显性基因的直接结果,则突变体为杂合子,其每窝子代性状比例均为1∶1。
(2)若亲本是隐性基因携带者,则该雄鼠为隐性纯合子,其同窝雌鼠为显性纯合子或杂合子,其子代比例为1∶1或全部为毛色正常。
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
显性突变和隐性突变的判断方法
(1)理论依据
(2)判定方法:
①选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交,根据子代性状表现判断。
a.若后代全为野生型,则突变性状为隐性。
b.若后代全为突变型,则突变性状为显性。
c.若后代既有突变型又有野生型,则突变性状为显性性状。
②让突变体自交,观察后代有无性状分离而判断。
考点2 基因重组
知/识/梳/理►—————————————
1.概念
2.类型
(1)交叉互换:
四分体的非姐妹染色单体的交叉互换(发生在减Ⅰ前期的四分体时期)
(2)自由组合:
位于非同源染色体上非等位基因自由组合(发生在减Ⅰ后期)。
(3)人工重组:
转基因技术(人为条件下进行的),即基因工程。
(4)肺炎双球菌转化实验:
R型细菌转化为S型细菌。
3.结果
产生新的 基因型 ,导致 重组性状 出现。
4.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。
教/材/研/析►—————————————
■必备语句——记一记
1.基因重组只是“原有基因间的重新组合”。
2.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。
3.基因重组一般发生于“有性生殖”产生配子的过程中,无性生殖的生物不发生,有性生殖的个体体细胞增殖时也不会发生。
4.杂合子(Aa)自交产生的子代出现性状分离,不属于基因重组的原因是A、a控制的性状是同一性状中的不同表现型,而非“不同性状”。
5.基因重组:
在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。
6.同无性生殖相比,有性生殖产生的后代具有更大的变异性,其根本原因是:
产生新的基因组合机会多。
■教材拓展——做一做
1.(必修2P83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
答案:
B
2.(深入追问)
(1)自然条件下,原核生物能发生基因重组吗?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案:
一般不能。
但是特殊情况下可以,如肺炎双球菌的转化。
(2)精子与卵细胞随机结合属于基因重组吗?
为什么?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案:
不属于。
基因重组的实质是控制不同性状的基因的重新组合,精子和卵细胞随机结合时,由于来自父方和母方的染色体为同源染色体,故精子与卵细胞的随机结合不会导致基因重组,自然条件下基因重组发生的时间是减数第一次分裂前期的四分体时期和减数第一次分裂后期。
基因重组发生在精子和卵细胞的形成过程中。
[角度1] 基因重组特点、意义
1.下列关于精子的形成过程和卵细胞的形成过程,分析正确的是( )
A.若一个精原细胞经减数分裂产生4种配子,则该过程中可能发生了交叉互换
B.若一个卵原细胞经减数分裂产生1种配子,则该过程中不应发生了交叉互换
C.在减数第一次分裂的前期和后期,细胞内所有非等位基因都会进行自由组合
D.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数第一次分裂或减数第二次分裂
解析:
A [若一个精原细胞经减数分裂产生4种配子,则该过程中很可能发生了交叉互换,A.正确;无论有没有交叉互换和基因突变,一个卵原细胞经减数分裂也只能产生1种配子,B.错误;在减数第一次分裂的前期,细胞内的非等位基因可以进行重组,但不能称为自由组合,另外在减数第一次分裂的后期,同源染色体上的非等位基因也不能自由组合,C.错误;在减数分裂过程中,染色体数目减半只发生在减数第一次分裂,D.错误。
]
2.下列说法正确的是( )
A.由于碱基对的改变而引起DNA分子结构的改变就是基因突变
B.基因突变会改变基因的种类及基因在染色体上的位置
C.任何真核生物的基因组测序都是测定其体细胞中一个染色体组的全部基因序列
D.一对等位基因在有性生殖时不会发生基因重组,一对同源染色体上的基因在有性生殖时可能发生基因重组
解析:
D [基因是有遗传效应的DNA片段,如果由于碱基对的改变而引起DNA分子结构的改变,但是基因结构没有发生改变则不属于基因突变,A.错误;基因突变会改变基因的种类,但是基因在染色体上的位置并不发生改变,B.错误;人类基因组计划的目的是测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列,其中包括22条常染色体和XY两条性染色体,而不是对一个染色体组(23条染色体)进行测序,C.错误;一对等位基因在有性生殖时不会发生基因重组,一对同源染色体上的基因在有性生殖时可能发生基因重组,即四分体中位于非姐妹染色单体上的非等位基因发生交叉互换,D.正确。
]
[角度2] 判断基因重组与基因突变
3.通常情况下,四分体时期同源染色体非姐妹染色单体交叉互换发生在同源染色体相对应的位置,发生交叉互换的染色体上的基因数目和排列顺序不会发生变化。
但是有时四分体时期同源染色体间也会发生如图所示变化,A~D为染色体上的片段,下列分析正确的是( )
A.该变异属于染色体结构变异,发生于减数第一次分裂前期
B.发生位置变化的染色体片段上的基因不能正常表达
C.图示染色体的着丝点在该次分裂的后期分裂
D.这种变异会产生新的基因和基因型
解析:
A [由图示可知,同源染色体间发生图示变化的结果是一条染色体上的片段重复,而另一条染色体上的片段缺失,所以属于染色体结构变异,四分体时期对应减数第一次分裂前期,A项正确。
染色体片段发生位置变化并没有使基因结构被破坏,一般不影响基因正常表达,B项错误。
因为图示过程发生在减数第一次分裂的四分体时期,该过程中不会发生着丝点分裂,C项错误。
基因突变产生新的基因,图示发生了染色体结构变异,不会产生新基因,但可以使染色体上的基因数目和排列顺序发生改变,D项错误。
]
4.在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体,四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生交换。
实验表明,交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中,这种现象称为有丝分裂交换。
下图为一突变基因杂合的细胞在分裂时出现了交叉互换,下列相关叙述错误的是( )
A.若发生在减数分裂过程中,产生含正常基因和突变基因的精子比例为1∶1
B.若发生在有丝分裂过程中,可能产生同时含有正常基因和突变基因的子细胞
C.若发生在有丝分裂过程中,可能产生正常基因纯合和突变基因纯合的子细胞
D.交叉互换发生在有丝分裂中为染色体结构变异,在减数分裂中为基因重组
解析:
D [交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间为基因重组,发生在非同源染色体之间为染色体变异(易位),D错误。
]
基因突变与基因重组的比较
项目
基因突变
基因重组
变异本质
基因内部结构发生改变
原有基因的重新组合
适用范围
所有生物(包括病毒)
有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物
发生时期
1有丝分裂间期;
②减Ⅰ分裂前的间期
1减Ⅰ分裂后期;
②减Ⅰ分裂前期的四分体时期
产生原因
物理、化学、生物因素
↓
碱基对的增添、缺失、替换
↓
基因结构的改变
交叉互换、自由组合
↓
基因重新组合
结果
产生新的等位基因
产生新的基因型
意义
1生物变异的根本来源;
②为生物进化提供最初原始材料;
③形成生物多样性的根本原因
1生物变异的重要来源;
②丰富了进化材料;
③形成生物多样性的重要原因之一
应用
人工诱变育种
杂交育种
联系
1都使生物产生可遗传的变异;
②在长期进化过程中,通过基因突变产生新基因,为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因,基因突变是基因重组的基础;
③两者均产生新的基因型,可能产生新的表现型
[易错分析]
易错点1 误认为“DNA中碱基对的增添、缺失、改变”就是“基因突变”
点拨 DNA中碱基对的增添、缺失、改变≠基因突变
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——细胞不分裂时也可发生基因突变。
易错点3 误认为基因突变都产生等位基因
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 误认为基因突变都能遗传给后代
点拨 基因突变如果发生在有丝分裂过程中,一般不能遗传给后代,但有些植物该突变可通过无性繁殖或“组织培养”遗传给后代。
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
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,只是“以旧换新”,并非“基因缺失”。
[自我训练]
1.只要DNA分子发生碱基对的增添、缺失或替换,就会引起基因突变( )
2.H1N1病毒是RNA病毒,其基因突变不会发生碱基对的替换( )
3.细胞分裂间期,DNA分子进行复制,双链解开容易发生基因突变,其他时期不会发生基因突变( )
4.所有生物都能发生基因突变产生等位基因,但是只有真核生物能发生基因重组( )
5.生物个体只要发生基因突变就能产生新基因( )
6.基因突变产生的变异是可遗传的变异,因此都能遗传给后代( )
7.如果基因突变发生在有丝分裂过程中,一定不能遗传给后代( )
8.基因突变只是改变了基因的结构,并不改变基因的数目和位置( )
9.基因突变一定会引起基因结构的改变,但不一定会引起生物性状的改变( )
答案:
1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.× 7.× 8.√ 9.√
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命观念
通过基因突变和基因重组的基本原理,建立起进化与适应的观点
理性思维
通过基因突变与生物性状的关系、基因突变和基因重组的比较,提高归纳与概括能力
1.(2018·全国Ⅰ卷,6)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。
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
解析:
C [由题意知,突变体M和N在基本培养基上不能正常生长,是因为基因突变导致相应酶的活性丧失,使得大肠杆菌M和N分别缺少氨基酸甲和乙,A和B正确;大肠杆菌的遗传物质是DNA而不是RNA,所以M和N混合培养得到X属于基因重组,C错误,D正确。
]
2.如图为皱粒豌豆形成的原因和囊性纤维病的病因图解。
下列叙述正确的是( )
―→―→―→
―→―→―→
A.淀粉分支酶基因与外来DNA序列发生了基因重组
B.图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了基因突变
C.淀粉分支酶基因发生的结构变化可以用显微镜观察
D.CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译
解析:
B [由题图可知,插入外来DNA序列后,淀粉分支酶基因结构异常,从这一结果上来看,基因结构改变是发生了基因突变,而不是基因重组,A错误;CFTR基因发生了碱基缺失,使基因结构改变,同样属于基因突变,B正确;基因突变不能在显微镜下观察到,C错误;由图中信息CFTR基因结构异常,合成的CFTR蛋白功能异常可知,CFTR基因结构异常后进行了转录和翻译,D错误。
]
3.(2015·四川卷,6)M基因编码含63个氨基酸的肽链。
该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。
以下说法正确的是( )
A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加
B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接
C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同
D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与
解析:
C [本题考查的是基因表达过程中与翻译相关的知识点。
在基因(DNA)分子中,嘌呤等于嘧啶个数。
基因转录时,通过碱基配对连接的是脱氧核苷酸与核糖核苷酸;插入了三个碱基序列,可以改变0个或1个或2个氨基酸,tRNA一共有61种,终止密码子无对应的tRNA。
]
4.(2016·全国卷Ⅲ,32)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。
回答下列问题:
(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者 ________ 。
(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 ________ 为单位的变异。
(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。
若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子 ________ 代中能观察到该显性突变的性状;最早在子 ________ 代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子 ________ 代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子 ________ 代中能分离得到隐性突变纯合体。
解析:
(1)基因突变是指DNA分子中发生的碱基对替换、增添和缺失,而染色体变异往往会改变基因的数目和排列顺序,所以基因突变所涉及的碱基数目往往比较少。
(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以个别染色体为单位的变异。
(3)AA植株发生隐性突变后基因型变为Aa,而aa植株发生显性突变后基因型也可变为Aa,该种植物自花受粉,所以不论是显性突变还是隐性突变,在子二代中的基因型都有AA、Aa、和aa三种,故最早可在子一代观察到该显性突变的性状(Aa);最早在子二代中观察到该隐性突变的性
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