【生物】2020届一轮复习苏教版基因突变和基因重组学案

【生物】2020届一轮复习苏教版基因突变和基因重组学案

‎2020届 一轮复习 苏教版 基因突变和基因重组 学案 ‎ ‎ ‎[思维导图·成一统]‎ ‎[基础速练·固根基]‎ ‎1．判断下列说法的正误 ‎(1)X射线处理既可以引起基因突变，也可能导致染色体变异(√)‎ ‎(2)由基因B1突变的等位基因B2可能是由于碱基对替换或碱基对插入造成的(√)‎ ‎(3)DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或替换，导致基因突变(√)‎ ‎(4)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(×)‎ ‎(5)人类镰刀型细胞贫血症发生的根本原因是基因突变(√)‎ ‎(6)基因突变通常发生在DNA→RNA的过程中(×)‎ ‎(7)基因是具有遗传效应的DNA片段，HIV的遗传物质是RNA，不能发生基因突变(×)‎ ‎(8)若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变(×)‎ ‎(9)诱变获得的突变体多数表现出优良性状(×)‎ ‎(10)基因突变的方向是由环境决定的(×)‎ ‎2．连线基因突变的特点 ‎3．连线诱发基因突变的因素 ‎[师说考点·解疑难]‎ ‎1．基因突变的原因及与进化的关系 ‎2．基因突变对蛋白质与性状的影响 ‎(1)基因突变对蛋白质的影响：‎ 碱基对 影响范围 对氨基酸序列的影响 替换 小 只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列 增添 大 不影响插入位置前的氨基酸序列而影响插入位置后的氨基酸序列 缺失 大 不影响缺失位置前的氨基酸序列而影响缺失位置后的氨基酸序列 ‎(2)基因突变不一定导致生物性状改变的原因：‎ ‎①突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。‎ ‎②基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。‎ ‎③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。‎ ‎[归纳拓展]　与基因突变有关的四个知识点 细胞分裂 在细胞分裂间期，DNA复制时，DNA分子双链打开，脱氧核苷酸链极其不稳定，容易发生碱基对的变化 细胞癌变 癌细胞是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致 生物育种 诱变育种是利用基因突变的原理进行的 生物进化 基因突变为生物进化提供原始材料 ‎[研透考情·备高考]‎ 考向一　直接考查基因突变及其结果 ‎1．(2018·江苏高考)下列过程不涉及基因突变的是(　　)‎ A．经紫外线照射后，获得红色素产量更高的红酵母 B．运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基 C．黄瓜开花阶段用2,4D诱导产生更多雌花，提高产量 D．香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换，增加患癌风险 解析：选C　基因突变是指由DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变。紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA，从而引起基因突变；运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基能引起基因结构的改变，属于基因突变；2,4D属于生长素类似物，其促进黄瓜产生更多雌花不涉及基因突变；香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换，导致抑癌基因的结构发生改变，属于基因突变。‎ ‎2．枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：‎ 枯草杆菌 核糖体S12蛋白第55—58位的氨基酸序列 链霉素与核糖体的结合 在含链霉素培养基中的存活率(%)‎ 野生型 ‎…PKP…‎ 能 ‎0‎ 突变型 ‎…PKP…‎ 不能 ‎100‎ 注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性 B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能 C．突变型的产生是由于碱基对的缺失所致 D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变 解析：选A　根据表中信息可知，链霉素通过与野生型枯草杆菌的核糖体的结合，抑制翻译过程，进而起到杀菌作用，突变型枯草杆菌中核糖体S12蛋白氨基酸序列改变，使链霉素不能与核糖体结合，从而对链霉素产生抗性；突变型与野生型相比只是一个氨基酸的不同，因此是碱基对的替换造成的，而非缺失；基因突变具有不定向性，链霉素只是对突变体起筛选作用。‎ ‎[归纳拓展]　关于基因突变的“一定”和“不一定”问题 ‎(1)基因突变一定会引起基因结构的改变，即基因中碱基排列顺序的改变。‎ ‎(2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。‎ ‎(3)基因突变不一定都产生等位基因。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。因此原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。‎ ‎(4)基因突变不一定都能遗传给后代。‎ ‎①基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。‎ ‎②如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。‎ 考向二　依据性状改变判断基因突变的类型 ‎3．依据中心法则，若原核生物中的DNA编码序列发生变化后，相应蛋白质的氨基酸序列不变，则该DNA序列的变化是(　　)‎ A．DNA分子发生断裂 B．DNA分子发生多个碱基增添 C．DNA分子发生碱基替换 D．DNA分子发生多个碱基缺失 解析：选C　原核生物中的DNA编码序列发生变化后，相应蛋白质的氨基酸序列不变，可能的原因是DNA分子发生碱基替换。碱基增添或缺失均会导致多个氨基酸序列的改变。‎ ‎4．下面为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　)‎ A．①处插入碱基对G—C B．②处碱基对A—T替换为G—C C．③处缺失碱基对A—T D．④处碱基对G—C替换为A—T 解析：选B　根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG，可知WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的，那么1 169位的赖氨酸的密码子是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG，由此可推知该基因发生的突变是②处碱基对A－T被替换为G－C。‎ ‎5.(2014·江苏高考)羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时发生错配(如图)。若一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列相关叙述正确的是(　　)‎ A．该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生改变 B．该片段复制后的子代DNA分子中G—C碱基对与总碱基对的比下降 C．这种变化一定会引起编码的蛋白质结构改变 D．在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配 解析：选BD　由图示可知，胞嘧啶转化为羟化胞嘧啶后不再与鸟嘌呤配对，而是与腺嘌呤配对。该片段复制后的子代DNA分子会上发生碱基对的替换，并非碱基序列都发生改变；因羟化胞嘧啶不再与鸟嘌呤配对，故复制后的子代DNA分子中G—C碱基对在总碱基对中所占比例下降；这种变化为基因突变，由于密码子的简并性，不一定引起编码的蛋白质结构改变；细胞核与细胞质中都含DNA，复制过程中都可能发生图示的错配。‎ ‎[归纳拓展]　基因突变类型的“二确定”‎ ‎(1)确定突变的方式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。‎ ‎(2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基不同，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。‎ ‎ ‎[思维导图·成一统]‎ ‎[基础速练·固根基]‎ ‎1．判断下列说法的正误 ‎(1)减数第二次分裂时，非姐妹染色单体之间自由组合(×)‎ ‎(2)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间自由组合，导致基因重组(×)‎ ‎(3)同源染色体的非姐妹染色单体的交换可引起基因重组(√)‎ ‎(4)纯合子自交因基因重组导致子代性状分离(×)‎ ‎(5)一对等位基因不存在基因重组，一对同源染色体存在基因重组(×)‎ ‎(6)减数分裂四分体时期，姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组(×)‎ ‎(7)非同源染色体自由组合，导致在减数分裂过程中发生基因重组(√)‎ ‎(8)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会同时发生的生命活动是基因突变和基因重组(√)‎ ‎2．据图填空 下图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，那么 ‎(1)a图发生基因重组的原因是：等位基因随非姐妹染色单体交换。‎ ‎(2)b图发生基因重组的原因是：非等位基因随非同源染色体自由组合。‎ ‎3．区分基因突变与基因重组 ‎(1)填表比较基因突变和基因重组：‎ 项目 基因突变 基因重组 变异本质 基因分子结构发生改变 原有基因的重新组合 发生时期 一般发生于细胞分裂间期 减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期 适用范围 所有生物(包括病毒)‎ 进行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物 结果 产生新基因(等位基因)，控制新性状 产生新基因型，不产生新基因 意义 是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料 生物变异的重要来源，有利于生物进化 应用 人工诱变育种 杂交育种 联系 通过基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 ‎(2)根据图示确定细胞分裂的类型和变异的类型：(二倍体生物)‎ 图示 分裂类型 有丝分裂 减数分裂 变异类型 基因突变 基因突变或基因重组 ‎[题组练透·过考点]‎ 题组一　基因重组的类型及意义 ‎1．(2018·海南高考)杂合体雌果蝇在形成配子时，同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换，导致新的配子类型出现，其原因是在配子形成过程中发生了(　　)‎ A．基因重组　　　　　　 B．染色体重复 C．染色体易位 D．染色体倒位 解析：选A　在减数分裂过程中，同源染色体上的非姐妹染色单体之间对应片段的交换导致基因重组；在减数第一次分裂的后期，非同源染色体的自由组合也能导致基因重组。染色体重复、染色体易位、染色体倒位属于染色体变异。‎ ‎2．(2017·天津高考)基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图。叙述正确的是(　　)‎ A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中 B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子 C．B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律 D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异 解析：选B　A与a、D与d位于一对同源染色体上，这两对等位基因的分离都发生在减数第一次分裂时，即初级精母细胞中，而交叉互换后的B与b分布在一条染色体的两条姐妹染色单体上，这对基因的分离可发生在减数第二次分裂时，即次级精母细胞中；该细胞能产生ABD、abd、AbD、aBd四种精子；B(b)与D(d)两对等位基因位于同源染色体上，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换属于基因重组，不属于基因自由组合范畴；同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换发生在同源染色体之间，不属于染色体结构变异。‎ 题组二　细胞分裂图中基因突变和基因重组的判断 ‎3.如图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断(　　)‎ A．此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子 B．此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDd C．此细胞发生的一定是显性突变 D．此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组 解析：选D　图示细胞有2个染色体组，8个DNA分子；细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；图中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d、d，但不能确定的是D突变成d，还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。‎ ‎4．某雄性动物的基因型为AaBb。下图是其一个精原细胞减数分裂过程中的两个不同时期细胞分裂图像。相关叙述正确的是(　　)‎ A．图甲细胞处于减数第一次分裂，称为初级精母细胞 B．由图甲可知，该精原细胞在分裂过程中发生了基因突变 C．由图乙可知，另三个精细胞的基因型分别为ab、AB、AB D．在减Ⅰ后期，移向细胞同一极的基因可能是A、a、b、b 解析：选D　图甲细胞中没有同源染色体，处于减数第二次分裂前期，为次级精母细胞；由图甲可知，四分体时期染色体发生交叉互换，由此引起的变异属于基因重组；该细胞经减数分裂形成的四个精子，可能发生过交叉互换，如果发生交叉互换，则其基因型分别为AB、aB、Ab、ab；根据图中细胞中的基因及染色体颜色可知，该细胞在减数第一次分裂前期发生过交叉互换，在减数第一次分裂后期，移向细胞同一极的基因可能是A、a、b、b。‎ ‎[归纳拓展]　从三个方面判断基因重组和基因突变 ‎(1)根据亲代基因型判断：‎ ‎①如果亲代基因型为BB或bb，而后代中出现b或B的原因是基因突变。‎ ‎②如果亲代细胞的基因型为Bb，而子代细胞中出现BB或bb的原因是基因突变或交叉互换。‎ ‎(2)根据细胞分裂方式判断：‎ ‎①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。‎ ‎②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。‎ ‎(3)根据染色体图示判断：‎ ‎①如果是有丝分裂中期图中，两条姐妹染色单体上的两基因不同，则为基因突变的结果。(如图甲)‎ ‎②如果是减数第一次分裂中期图中，两条姐妹染色单体上的两基因(同白或同黑)不同，则为基因突变的结果。(如图甲)‎ ‎③如果是减数第二次分裂中期图中，两条姐妹染色单体上的两基因(颜色不一致)不同，则为交叉互换(基因重组)的结果。(如图乙)‎ ‎[课堂巩固练—小试身手]‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅰ)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：选C　突变体M不能在基本培养基上生长，但可在添加了氨基酸甲的培养基上生长，说明该突变体不能合成氨基酸甲，可能是催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失；大肠杆菌属于原核生物，自然条件下其变异类型只有基因突变，故其突变体是由于基因发生突变产生的；大肠杆菌的遗传物质是DNA，突变体M的RNA与突变体N混合培养不能得到X；突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移，使基因重组，产生了新的大肠杆菌X。‎ ‎2．(2015·江苏高考)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：选A　变异具有不定向性，不存在主动适应。X射线可导致生物体发生基因突变或染色体变异。白花植株与原紫花品种杂交，若后代都是紫花植株，则白花植株是隐性突变的结果，若后代都是白花或既有白花又有紫花，则是显性突变的结果。白花植株的自交后代中若出现白花植株，则是可遗传变异；若全是紫花植株，则是不遗传变异。‎ ‎3．(2015·海南高考)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：选B　基因突变具有不定向性，等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因；X射线的照射会影响基因B和基因b的突变率；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；在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变。‎ ‎4．(2015·四川高考)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：选C　A项，双链DNA中嘌呤与嘧啶的比例恒等于1，突变前后此比例不会发生变化。B项，转录过程中，核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。C项，由于突变位置的差异，突变前后编码的两条肽链可能在原有氨基酸序列中增加1个氨基酸，也可能原有序列中的1个氨基酸被替换成2个氨基酸，故最多有2个氨基酸不同。D项，密码子虽然有64种，但是tRNA只有61种，因为3种终止密码子无相应的tRNA。‎ ‎ (3)无合成　不能　AA、Aa