高考生物二轮练习精品学案专项21基因突变和基因重组师版.docx
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高考生物二轮练习精品学案专项21基因突变和基因重组师版
2019高考生物二轮练习精品学案：
专项21基因突变和基因重组（师版）
考纲浏览
1.基因重组及其意义（Ⅱ）；
2.基因突变的特征和原因（Ⅱ）。
课前预习
【一】基因突变
1、概念：
DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。
3、发生的时期：
DNA分子复制时期，如有丝分裂、减数第一次分裂间期。
4、实例：
镰刀型细胞贫血症：
⑴直接病因：
血红蛋白多肽链上一个氨基酸被替换。
⑵根本原因：
血红蛋白基因〔DNA〕上碱基发生改变，由A—T变为T—A。
5、特点：
⑴普遍性：
在生物界中普遍存在。
⑵随机性：
生物个体发育的任何时期。
⑶低频性：
突变频率很低。
⑷不定向性：
可以产生一个以上的等位基因。
⑸多害性：
多数有害，少数有利，也有中性。
【二】基因重组
1、概念：
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。
2、发生时期和原因
时期
原因
减数第一次分裂后期
随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合
减数第一次分裂前期〔四分体〕
同源染色体上的非等位基因随非姐妹染色单体的交换而发生交换
3、意义：
基因重组能够产生多样化的基因组合的子代。
子代中就可能出现适应变化的环境的个体，从而在多变环境中繁衍下去。
思考：
“一母生九子，九子各不同”，兄弟姐妹间变异的主要原因是什么？
兄弟姐妹间变异的主要原因是基因重组。
点拨：
①基因重组的范围——有性生殖生物。
但不能说“一定”是有性生殖生物，因为还包括“外源基因导入”这种情况。
②基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源；基因重组能产生新基因型，是生物变异的重要来源，两者都为进化提供原材料。
课堂讲解
考点一基因突变
1、基因突变概念要素整合图解
2、基因突变对性状与子代的影响
⑴基因突变对性状的影响：
⑵基因突变对子代的影响
①基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可以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。
3、基因突变对生物的影响
碱基对
影响范围
对氨基酸的影响
替换
小
只改变1个氨基酸或不改变
增添
大
不影响插入位置前的序列，只影响插入位置后的序列
缺失
大
不影响缺失位置前的序列，只影响缺失位置后的序列
4、类型
显性突变：
aa―→Aa（当代表现）
隐性突变：
AA―→Aa（当代不表现，一旦表现即为纯合体）
5、基因突变不一定导致生物性状改变的原因
（1）突变部位可能在非编码部位（内含子和非编码区）。
（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）基因突变假设为隐性突变，如AA―→Aa，也不会导致性状的改变。
③基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而产生新基因。
例1、下图为人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。
WNK4基因发生一种突变，导致1169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
变式训练1、（2018·温州十校联考）下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，谷氨酸的密码子是GAA，由此分析正确的选项是（）
A、控制血红蛋白合成的一段基因任意一个碱基发生替换都会引起贫血症
B、②过程是以α链作模板，以脱氧核苷酸为原料，由ATP供能，在酶的作用下完成的
C、运转缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基可能是CAU
D、人发生此贫血症的根本原因在于蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代
考点二基因突变与基因重组的区别和联系
1、基因突变和基因重组概念的比较
基因突变
基因重组
变异实质
基因结构发生改变，产生新的基因
控制不同性状的基因重新组合
时间
主要在细胞分裂间期
减数第一次分裂四分体时期和后期
可能性
可能性小，突变频率低
普遍发生在有性生殖过程中，产生变异多
适用范围
所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性
只适用于真核生物有性生殖
结果
产生新的基因
产生新的基因型
意义
是变异的根本来源，为生物进化提供最初的原始材料
是形成生物多样性的重要原因之一，加快了进化的速度
举例
镰刀型细胞贫血症
一母生九子，连母十个样
2、根据细胞分裂图来确定变异类型
A图
B图
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
3、三种基因重组机制比较
重组类型
同源染色体上非等位基因的重组
非同源染色体上非等位基因间的重组
DNA分子重组技术
发生时间
减数第一次分裂四分体时期
减数第一次分裂后期
发生机制
同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合
同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合
目的基因经载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组
图像示意
知识拓展
1、原核细胞只能进行二分裂不能进行减数分裂，原核生物不进行有性生殖，不能发生基因重组。
2、自然状态下的基因重组只发生在减数第一次分裂，受精作用不导致基因重组。
例2、〔2018四川〕2.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。
以下表达正确的选项是〔〕
A、发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物“
B、大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C、大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D、生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶
变式训练2、（2018·淄博一模）依据基因重组的概念，以下生物技术或生理过程没有发生基因重组的是（）
答案：
D
解析：
基因重组的类型包括有性生殖过程中四分体时期的交叉互换，减数第一次分裂后期的自由组合，及基因工程中的DNA重组。
图D是人工诱变，属于基因突变；图A中新型S菌的出现，是R菌的DNA与S菌DNA重组的结果，所以属于基因重组。
课堂练习
2、（2018·北京西城区）以下关于基因突变的表达中，错误的选项是（）。
A、基因突变是生物变异的根本来源
B、基因突变一定能导致生物性状的改变
C、基因突变丰富了种群的基因库
D、基因突变可能发生在个体发育的不同阶段
答案：
B
解析：
生物变异的根本来源是基因突变；DNA在复制过程中发生差错，遗传密码不一定改变，因此生物的性状不一定改变；基因突变导致了等位基因的产生，丰富了种群的基因库；有基因的复制就可能发生基因突变，因而可以发生在个体发育的不同阶段。
3、（2018·南昌一模）由于基因突变，细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基（位置）上发生了变化。
赖氨酸的密码子为AAA或AAG；天冬氨酸的密码子为GAU或GAC；甲硫氨酸的密码子为AUG。
根据条件，你认为基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是（）。
选项ABCD
基因模板链上突变后的脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸
替代赖氨酸的氨基酸天冬氨酸天冬氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸
答案：
D
解析：
对比赖氨酸和甲硫氨酸的密码子可知，很可能是mRNA上密码子AAG中间的碱基A变为U导致赖氨酸变为甲硫氨酸，对应DNA模板链上的碱基变化是由胸腺嘧啶替换为腺嘌呤，故D项正确。
4、（厦门质检）以下有关基因突变和基因重组的表达，正确的选项是（）。
A、基因突变对于生物个体是利多于弊
B、基因突变属于可遗传的变异
C、基因重组能产生新的基因
D、基因重组普遍发生在体细胞增殖过程中
5、（2017·淮安质检）如果细菌控制产生某种“毒蛋白”的基因发生了突变，突变造成的结果使其决定的蛋白质的部分氨基酸变化如下：
基因突变前：
甘氨酸谷氨酸丙氨酸苯丙氨酸谷氨酸
基因突变后：
甘氨酸谷氨酸天冬氨酸亮氨酸赖氨酸
根据上述氨基酸序列确定突变基因DNA分子的改变是（）
A、突变基因为一个碱基腺嘌呤替换为鸟嘌呤
B、突变基因为一个碱基胞嘧啶替换为胸腺嘧啶
C、突变基因为一个碱基鸟嘌呤替换为腺嘌呤
D、突变基因为一个碱基的增减
6、（2018·蚌埠模拟）以下关于基因的表达，正确的选项是（）
A.基因突变一定会改变生物的性状
B.基因频率改变一定会导致新物种产生
C.不同基因转录形成的mRNA上相同的密码子可编码相同的氨基酸
D.染色体上某个基因的丢失属于基因突变
答案：
C
解析：
基因突变不一定会改变生物性状，基因频率的改变只是生物有所进化，但新物种形成的标志是产生生殖隔离，染色体上某个基因的丢失属于染色体结构变异。
密码子相同，那么所编码的氨基酸一定相同。
7、（2018·合肥模拟）以下关于基因重组的说法不正确的选项是（）
A.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属于基因重组
B.减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组
C.减数分裂过程中，随着非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组
D.一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖那么不能
8、如图为某种遗传病调查的一个家庭成员的情况，为了进一步确认5号个体致病基因的来源，对其父母进行了DNA分子检测，发现1、2号个体都不携带此致病基因。
那么，5号致病基因的来源及其基因型（用B、b表示）最可能是（）
A、基因突变，Bb
B、基因重组，BB
C、染色体变异，bb
D、基因突变或基因重组，Bb或bb
答案：
A
解析：
因图示中1、2号个体不携带此致病基因，所以5号个体的致病基因只能是基因突变形成的；假如为隐性突变，需两个基因同时突变，且受精后才能发育成5，这种可能性极小，故应为显性突变的可能性最大。
9、控制不同性状的基因之间进行重新组合，称为基因重组。
以下各选项中能够表达基因重组的是（）
A、利用人工诱导的方法获得青霉素高产菌株
B、利用基因工程手段培育能生产干扰素的大肠杆菌
C、在海棠枝条上嫁接苹果的芽，海棠与苹果之间实现基因重组
D、用一定浓度的生长素溶液涂抹未受粉的雌蕊柱头，以获得无子番茄
11、〔2018·北京市丰台区期末考试〕某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。
a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于（）
A、三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失
B、三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加
C、三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D、三体、染色体片段缺失、三倍体、染色体片段增加
答案：
C
解析：
此题主要考查变异的相关知识，意在考查考生识图及对基础知识的理解能力，难度较小。
由图可看出a为三体、b为染色体片段增加、C为三倍体、d为染色体片段缺失。
12、（2018·太原市高三年级调研考试）依据基因重组概念的发展判断以下图示过程中没有发生基因重组的是（）
13、（2018·福州模拟）某科研小组对野生纯合小鼠进行X射线处理，得到一只雄性突变型小鼠。
对该鼠研究发现，突变性状是由位于一条染色体上的某基因突变产生的。
该小组想知道突变基因的显隐性和在染色体中的位置，设计了如下杂交实验方案，如果你是其中一员，将以下方案补充完整。
（注：
除要求外，不考虑性染色体的同源区段。
相应基因用D、d表示。
）
（1）杂交方法：
____________________________________________________________。
（2）观察统计：
观察并将子代雌雄小鼠中野生型和突变型的数量填入下表。
野生型
突变型
突变型/（野生型＋突变型）
雄性
小鼠
A
雌性
小鼠
B
（3）结果分析与结论：
①如果A＝1，B＝0，说明突变基因位于_______________________________________；
②如果A＝0，B＝1，说明突变基因为__________，且位于___________；
③如果A＝0，B＝________，说明突变基因为隐性，且位于X染色体上；
④如果A＝B＝1/2，说明突变基因为__________，且位于_________________________。
（4）拓展分析：
如果基因位于X、Y的同源区段，突变性状为________，该个体的基因型为________。
14、（2018浙江十二校第一次联考）某一植物种群是雌雄同花的纯合相同品系，科研人员在种植过程中偶然发现有两棵植株（甲和乙）各有一个基因发生了突变，下图为甲植株的A基因和乙植株的B基因发生突变的过程。
据图分析，回答以下问题。
（1）由图可知，A基因和B基因的突变发生在________过程中，由于____________________，导致基因的核苷酸序列发生了改变。
（2）假设突变产生的a基因和b基因分别控制两种优良性状，那么甲植株发生突变后的基因型为________，乙植株发生突变后的基因型为________。
（3）请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料（假设A基因和B基因是独立遗传的），设计杂交实验，培育出同时具有两种优良性状的植株。
（要求写出简要的实验步骤及相关的遗传图解，或者用遗传图解表示实验过程，配以简要的文字说明）
15、〔2018·合肥一中高三〕如图为人β－珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图，①～⑦表示基因的不同功能区。
据图回答：
（1）上述分子杂交的原理是________________________________________________________________________；
细胞中β－珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是________（填写图中序号）。
（2）细胞中β－珠蛋白基因开始转录时，能识别和结合①中调控序列的酶是________。
（3）假设一个卵原细胞的一条染色体上，β－珠蛋白基因的编码区中一个A替换成T，那么由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是________。
（4）上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中不含该突变基因的概率是________。
（5）用一定剂量的Co－γ射线照射萌发状态的棉花种子，其成活棉株的器官形态和生理代谢均发生显著变异，这种变异属于________。
处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降，这说明了________。
在其中也发现了极少数的个体品质好，产量高，这说明了变异是________。
16、〔2018·广东卷28〕子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。
野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。
（1）在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图3。
其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是________。
图3
（注：
序列中的字母是氨基酸缩写，序列上方的数字表示该
氨基酸在序列中的位置，①、②、③表示发生突变的位点）
图4
（2）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图4。
据图4推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_______和________。
进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。
可推测，位点________的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。
（3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。
为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。
（一）培育转基因植株：
Ⅰ.植株甲：
用含有空载体的农杆菌感染____________的细胞，培育并获得纯合植株。
Ⅱ.植株乙：
________________，培育并获得含有目的基因的纯合植株。
（二）预测转基因植株的表现型：
植株甲：
________维持“常绿”；
植株乙：
__________________。
（三）推测结论：
________________________________________________________________________。
课后练习
1、（2018·北京西城高三抽样）以下有关基因突变的表达，错误的选项是
A、只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变
B、诱发突变的突变率比自然突变的突变率高
C、基因突变是生物进化的重要因素之一
D、基因碱基序列改变不一定导致性状改变
3、（2018·桂林模拟）某正常人无致病基因，甲、乙、丙三人均表现正常。
这四个人的7号和12号染色体上的相关基因对应的碱基排列顺序如表所示。
以下有关分析不正确的选项是（）
正常人
甲
乙
丙
7号染色体
CTT
CAT
CTT
CAT
12号染色体
ATT
ATT
GTT
ATT
A.甲、乙、丙三人表现正常的原因一定是致病基因为隐性突变所致
B.假设表中碱基所在的链为非模板链，那么基因突变前后控制合成的蛋白质中氨基酸的数量不变
C.假设甲、乙、丙体内变化的基因均为致病基因，且甲为女性，乙、丙为男性，那么甲不易与丙婚配
D.7号、12号染色体上基因碱基排列顺序变化的根本原因是基因突变
答案：
A
解析：
该变异是基因中碱基序列发生改变而引起的基因突变。
甲、乙、丙三人表现正常的原因可能是发生了隐性突变，也可能是基因突变未改变其控制的蛋白质的结构；假设变化的基因为致病基因，那么甲、丙具有相同的致病基因，后代易出现隐性基因纯合现象。
4、（2017·淄博模拟）如图是基因型为AA的个体不同分裂时期的图像，请根据图像判定每个细胞发生的变异类型
A、①基因突变②基因突变③基因突变
B、①基因突变或基因重组②基因突变③基因重组
C、①基因突变②基因突变③基因突变或基因重组
D、①基因突变或基因重组②基因突变或基因重组③基因重组
答案：
A
解析：
因为该个体基因型为AA，没有a基因存在，a为新基因，只能由基因A经过基因突变产生，所以A选项正确。
5、（2018年潍坊一模）某农科所通过图示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。
以下表达正确的选项是（）
A、a过程运用的遗传学原理是基因重组
B、b过程能提高突变率，从而明显缩短育种年限
C、a过程需要使用秋水仙素，作用于萌发的种子
D、b过程通过自交来提高纯合率
7、（2018·北京崇文一模）家鸡的无尾（A）对有尾（a）是显性。
现用有尾鸡（甲群体）自交产生的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状（乙群体）。
为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，可行性方案是
A、甲群体×甲群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
B、乙群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素
C、甲群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素
D、甲群体×乙群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
8、〔苏北四市2018二调8〕右图为某高等生物细胞某种分裂的两个时期的结构模式图，a、b表示染色体片段。
以下关于两图表达错误的选项是
A、图1细胞处在减数第二次分裂中期，此时期没有遗传物质的复制
B、两图说明分裂过程中可能发生基因重组
C、同源染色体上等位基因的分离不发生在两图所处的分裂时期
D、假设两图来源于同一个卵原细胞，且图2是卵细胞，那么图1是次级卵母细胞
10、（2018·淮南模拟）以下过程存在基因重组的是（）
11、（2018·咸宁模拟）如图甲为动物免疫细胞亚显微结构模式图，乙表示其细胞中某正常基因片段控制合成多肽的过程。
请据图回答：
［可能用到的密码子：
天冬氨酸（GAU、GAC），甘氨酸（GGU、GGG），甲硫氨酸（AUG），酪氨酸（UAU、UAC）］。
（1）假设图乙表示抗体形成过程，那么Ⅰ、Ⅱ分别发生在图甲的________（用序号表示），肽链形成后需经________（用序号表示）加工分泌到细胞外才具有生物活性。
（2）图乙中第三对碱基由T/A变为C/G，该突变对性状_____（“有”或“无”）影响，其意义是_____________________________________________________。
（3）假设图乙合成的肽链中氨基酸序列变为：
天冬氨酸——酪氨酸——甘氨酸，那么该基因片段发生的突变是_________________。
12、（2018·潍坊一模）某地区生长的野生植物类群中出现了许多变异植株。
请分析回答有关问题：
（1）植株的可遗传变异类型中，只能发生在减数分裂过程中的是________。
（2）部分变异植株与正常植株相比，茎秆粗壮，营养物质含量明显增加，原因是环境因素影响了这些植株有丝分裂中________的形成，导致了________成倍地增加而引起的。
（3）某种植物有甲、乙两株突变体，对它们同一基因形成的信使RNA进行检测，发现甲的第二个密码子中第二个碱基C变为U，乙的第二个密码子中第二个碱基前多了一个U，那么与正常植株相比________的性状变化大。
（4）某植株产生了一种新的抗病基因，要将该基因提取出来，应用________酶处理它的DNA分子，这种酶的作用部位是________。
（5）将上述抗病基因转移到农作物体内的核心步骤是__________________，将抗病基因导入受体细胞最常用的方法是________。
13、（2017·广东六校二次联考）下图为具有2对相对性的某自花传粉的植物种群中甲植株（纯种）的一个A基因和乙植株（纯种）的一个B基因发生突变的过程（A基因和B基因是独立遗传的），请分析该过程，回答以下问题：
甲
乙
（1）上述两个基因发生突变是由于________引起的。
（2）右图为甲植株发生了基因突变的细胞，它的基因型为________，表现型是________，请在图中标明基因与染色体的关系。
（3）甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？
可用什么方法让其后代表现出突变性状。
（4）a基因和b基因分别控制两种优良性状。
请利用已表现出突变性状的植株为实验材料，设计实验，培育出同时具有两种优良性状的植株（用遗传图解表示）。
14、〔2018新课标31〕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，那么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，那么可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。
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