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变异及进化汇编

课时22基因突变与基因重组

一、书本基础知识整理

1．基因突变

概念

类型

原因

特点

时间

意义

2．基因重组

概念

类型

意义

二、思维拓展

1．DNA分子中碱基对的增添、缺失、替换与遗传密码的特点之间的联系

（1）遗传密码是连续的。

两个密码子之间没有任何其他核苷酸予以隔开，正确地阅读密码必须从一个正确地起点开始，以后连续不断地一个一个往下读，直至读到终止信号。

假设在密码上插入一个或删除一个碱基，就会使从这一密码子起的以后的密码全部发生错误（移码突变）。

（2）密码子的简并性。

密码子有64个，氨基酸只有20个，因此多数氨基酸都有几个密码子，如亮氨酸有6个密码子。

密码子的简并性对遗传的稳定性有一定意义，如UUA变为UUG时，依然是亮氨酸。

（3）密码子的专一性。

氨基酸主要由前2个碱基决定，第3位碱基的改变，常不引起氨基酸的改变，也就是密码子第3位发生改变时，密码子的意义不变。

如UUA改为UUG时，其决定的氨基酸仍是亮氨酸。

（4）64个密码子中有3个密码子不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码子。

AUG既是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子。

（5）密码子的通用性。

无论是病毒，还是原核生物或真核生物，密码子都是通用的。

2．与基因突变相关的知识点

3．与基因重组相关知识点

课时22跟踪训练

（一）选择题

1．自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：

正常基因精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸

突变基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸

突变基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸

突变基因3精氨酸苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸丙氨酸

根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是（）

A.突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添

B.突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添

C.突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添

D.突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添

2．将纯种小麦种于生产田，发现边际和灌水两侧的植株总体上比中间的长得好。

产生这种现象得原因是（）

A.基因重组引起性状分离

B.环境引起性状变异

C.隐性基因突变成为显性基因

D.染色体结构和数目发生了改变

3．某男子是白化病基因携带者，其细胞中可能不含该致病基因的是（）

A.神经细胞B.精原细胞C.淋巴细胞D.精细胞

4．下面列举几种可能诱发基因突变的原因，其中哪项是不正确的（）

A.射线的辐射作用B.杂交C.激光照射D.秋水仙素处理

5．镰刀型细胞贫血症是一种遗传病，隐性纯合子（aa）的患者不到成年就会死亡，可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。

但是在非洲流行恶性疟疾（一种死亡率很高的疾病）的地区，带有这一突变基因的人（Aa）很多，频率也很稳定。

对此现象的合理解释是（）

A.杂合子不易感染疟疾，显性纯合子易感染疟疾

B.杂合子易感染疟疾，显性纯合子不易感染疟疾

C.杂合子不易感染疟疾，显性纯合子也不易感染疟疾

D.杂合子易感染疟疾，显性纯合子也易感染疟疾

6．进行有性生殖生物其亲子代之间总是存在着一定差异的主要原因（）

A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.生活条件改变

7．果树的叶芽若在早期发生突变后，可以长成变异枝条，但其长势一般较弱或受到抑制。

这表明基因突变具有（）

A.随机性B.稀有性C.多方向性D.有害性

8．下列实例中，能够说明突变对生物本身的利与害具有相对性的是（）

A.玉米绿色苗中出现白化苗

B.晚熟水稻中出现早熟植株

C.高秆作物中出现矮秆植株

D．高梁作物中出现雄性不育株

9．人发生镰刀型细胞贫血症的根本原因在于基因突变，其突变方式是（）

A.增添或缺失了某个碱基对

B.碱基发生替换性改变

C.缺失了易小段DNA

D.增添了一小段DNA

10．（多选）下图为马的生活史，下列有关此图的叙述中正确的史（）

A.

有丝分裂发生在ⅠⅡ、ⅣⅠ

B.

基因重组发生在ⅢⅣ之间

C.

基因突变可发生在ⅠⅡ、ⅡⅢ、ⅣⅠ

D.Ⅳ为新个体发育的起点

11．（多选）下列有关基因突变的叙述中正确的是（）

A．基因突变是一个基因变成它的等位基因

B．基因突变产生新的基因，并且引起表现型的改变

C．体细胞发生的基因突变，不能遗传给后代

D．基因突变大多有害，其余都是好的

12．（多选）据调查统计，近年来我国青少年的平均身高有所增加，与此现象无关的是（）

A.基因突变

B.营养素供给充足

C.食入生长激素（蛋白质类化合物）较多

D.染色体变异

13．（多选）下列哪项不是由于基因突变所引起的伴性遗传病（）

A.人类的白化病B.人类的血友病C.人类的多指症D.镰刀型细胞贫血症

（二）非选择题

14．昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。

近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌内的DNA分子结合起来。

经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。

请根据上述材料回答：

（1）人工诱变在生产实践中已得到广泛应有，因为它能提高，通过人工选择获得。

（2）酯酶的化学本质是，基因控制酯酶合成要经过和两个过程。

（3）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于。

（4）请你具体说出一项上述科研成果的实际应用。

15．1928年英国微生物学家弗来明发现了青霉素，直到1943年青霉素产量只有29单位／毫升。

后来科学家用X射线、紫外线照射青霉菌，结果大部分菌株死亡了，其中的菌株不但生存下来而且产量提高了几十倍。

请解释：

（1）用射线照射能杀死微生物但能得到。

这是由于射线使微生物发生了。

（2）射线照射使青霉菌的分子中的，从而产生了新的性状。

16．人类的正常血红蛋白（HbA）ß链第63位氨基酸是组氨酸，其密码子为CAU或CAC，当ß链第63位组氨酸被酪氨酸（UAU或UAC）替代后，出现异常血红蛋白（HbM），导致一种贫血症；ß链第63位组氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替代而产生的异常血红蛋白（HbZ）将引起另一种贫血症。

（1）写出正常血红蛋白基因中，决定ß链第63位组氨酸密码子的碱基对组成。

（2）在决定ß链第63位组氨酸密码子的DNA三个碱基对中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗？

为什么？

[参考答案]

1、A2、B3、D4、B5、A6、A7、D8、C9、B

10、ACD11、AC12、ACD13、ACD

14、

（1）基因突变频率人们所需要的突变性状（仅答突变性状不可）

（2）蛋白质转录翻译（3）控制酯酶合成的基因随着细菌DNA分子复制而复制，并在后代中表达（4）用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境

15、

（1）高产青霉素菌株；基因突变

（2）DNA；某些基因的个别碱基发生了改变

16、

（1）GTA或GTG

（2）不一定。

原因是当GTA或GTG中的第三对碱基AG或G

CATCACCATCACTCC

A变化后，产生的遗传密码位CAC或CAU，仍然是组氨酸的密码子，因而不影响产生正

T

常的血红蛋白。

课时23染色体变异

（一）

一、书本基础知识整理

1．染色体结构的变异

概念

类型

2．染色体数目的变异

染色体组的概念

二倍体

多倍体

单倍体

多倍体和单倍体形成的原因

多倍体和单倍体植株的特点

秋水仙素在育种中应用及原理

二、思维拓展

1．染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念

一般来说，动物和多数高等植物都是二倍体，即生物体细胞中含有两组同样的染色体，经过减数分裂，生殖细胞中的染色体数目减半，成为一个染色体组，其特点：

（1）在一个染色体组中，所有染色体在形态、大小方面各不相同，即不含同源染色体；

（2）不同生物，其染色体组数和每个染色体组所含的染色体数目、形态、大小都是不同的。

二倍体是指体细胞中含有两个染色体组的个体；多倍体是指体细胞中含有三个以上染色体组的个体；单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

这些概念很容易混淆，可以由下列方法区别：

2．单倍体植株有什么特点？

怎样进行单倍体育种？

（1）单倍体的特点：

①植株弱小；②高度不孕，本身没有使用价值；③染色体上基因是成单的，在育种方面具有特殊意义。

（2）单倍体育种可以明显缩短育种年限，其方法是：

离体培养秋水仙素

花药单倍体正常纯合体

3.染色体组与染色体组数目的判别

染色体组是指细胞中形态和功能各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体。

要构成一个染色体组应具备以下几条：

（1）一个染色体组中不含同源染色体。

（2）一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。

（3）一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。

要确定某生物体细胞中染色体组的数目，可以从以下几个方面考虑：

1细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。

如图中的细胞相同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组。

2根据基因型来判断。

在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，则有几个染色体组。

如基因型为AaaaBBbb的细胞或生物体含有4个染色体组。

3根据染色体的数目和染色体的形态数来推算，染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。

如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。

课时23跟踪训练

（一）选择题

1．普通小麦是六倍体，体细胞的染色体数目是42条，指出下列各细胞的染色体数目。

（1）六倍体小麦的花粉（）

（2）六倍体小麦花粉离体培养发育成的植株（）

（3）六倍体小麦的胚（）

（4）六倍体小麦的胚乳（）

（5）六倍体小麦的珠被（）

A．21B.42C.63D.84

2．双子叶植物大麻（2N=20）为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是（）

A．18+XXB.18+XYC.18+XX或YYD.18+XX或XY

3.单倍体育种可以明显地缩短育种年限,原因是（）

A.单倍体的杂交后代不发生性状分离

B.单倍体经染色体加倍后自交不发生性状分离

C.单倍体高度不孕,不发生性状分离

D.单倍体育种免去了费时的杂交程序

4.已知某小麦的基因型是AaBbCc,三对基因分别位于三对同源染色体上,利用其花药进行离体培养获得N株小麦,其中基因型为aabbcc的个体约占（）

A.N/4B.N/8C.N/16D.0

5.用生长素处理二倍体番茄所得到的无子番茄是（）

A.二倍体B.三倍体C.四倍体D.单倍体

6.某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐，而且健壮、果穗大、籽粒多，因为这些植株可能是（）

A．单倍体B.三倍体C.四倍体D.杂交种

7.四倍体水稻的花粉经离体培养得到的单倍体植株中,所含的染色体组数是（）.

A.1组B.2组C.3组D.4组

8.下列四个细胞图中,属于二倍体生物精子细胞的是（）。

9．人类单倍体基因组是指存在于多少条染色体上的全部遗传信息？

（）。

A．22条常染色体

B．22条常染色体+X染色体

C．22条常染色体+Y染色体

D．22条常染色体+X染色体+Y染色体

10．（多选）下列与多倍体形成无关的是（）。

A．染色体结构的变异

B．纺锤体的形成受到抑制

C．个别染色体增加

D．非同源染色体自由组合

11．（多选）已知普通小麦是六倍体，含42条染色体。

有关普通小麦的下列叙述中，正确的是（）。

A.单倍体植株的体细胞中含21条染色体

B.每个染色体组含7条染色体

C.胚乳含3个染色体组

D.它的花粉产生的植株表现高度不育

12．（多选）下列关于水稻的叙述，正确的是（）。

A．二倍体水稻含有两个染色体组

B．二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大

C．二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含三个染色体组

D．二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小

13．（多选）在适宜时期取材，下列实验材料不能观察到植物细胞同源染色体配对现象的是（）。

A．根尖B.茎尖C.花药D.种子

（二）非选择题

14．石刀板是一种名贵蔬菜,为雌雄异株,属于XY型性别决定,其雄株产量与质量都超过雌株.请你从提高经济效益的角度考虑,提出两种合理方案繁殖推广。

15．将基因型为AA和aa的两个植株杂交,得到F1植株再进一步作如下图解所示的处理,请分析回答:

（1）乙植株的基因型是,属于倍体。

（2）用乙植株的花粉直接培育出的后代属于倍体,其基因型及其比例是。

（3）丙植株的体细胞中有个染色体组，基因型有种。

16．请分析下列两个实验：

①用适当浓度的生长素溶液处理未受精的番茄花蕾，子房发育成无籽番茄。

②用四倍体与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，给其雌蕊授以二倍体西瓜的花粉，子房发育成无籽西瓜。

试问：

（1）番茄的无籽是否能遗传？

；若取这番茄植株的枝条扦插，长成的植株所结果实中是否有种子？

。

（2）三倍体西瓜无性繁殖后，无籽性状是否遗传？

；若取这植株的枝条扦插，长成的植株的子房壁细胞含有个染色体组。

17．下图是我国育种学家培育异源八倍体小黑麦的过程图。

试分析回答：

（1）A、B、D、R四个字母代表。

（2）F1之所以不育，是因为。

（3）F1人工诱变成多倍体的常用方法是。

（4）八倍体小黑麦的优点是。

[参考答案]

1、

（1）A

（2）A（3）B（4）C（5）B2、C3、B4、D5、A

6、D7、B8、D9、D10、ACD11、ABD12、ABC13、ABD

14、

15、

（1）Aaaa四

（2）单AA∶Aa∶aa=1∶4∶1（3）34

16、

（1）否有

（2）是3

17、

（1）来源于四个物种的4个染色体组

（2）它产生配子时，染色体不能两两配对形成四分体

（3）用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗的生长点，使其染色体数目加倍

（4）耐土壤贫瘠、耐寒冷、面粉白、蛋白质含量高

课时24染色体变异

（二）

二、思维拓展

4.可遗传变异的三种来源比较

基因重组

基因突变

染色体变异

多倍体

单倍体

变异实质

控制不同性状的基因重新组合，产生新的基因型

基因分子结构发生改变，产生新的基因

染色体组成倍地增加，产生新的基因型

染色体组成倍地减少，产生新的基因型

产生过程

减数分裂形成配子时，非等位基因的自由组合或非姐妹染色单体的交叉互换

复制过程种，基因中碱基对的增减、替换

细胞分裂过程中，染色体复制后，不能平均分配到两个子细胞中

有性生殖过程中，配子不经受精作用而单独发育成个体

特点

后代中重新产生的变异类型有一定的比例规律

发生频率低，有害变异多，是变异的主要来源，进化的重要因素

器官大，养分多；成熟迟，结实少

举例

黄圆与绿皱豌豆杂交，后代产生黄皱与绿圆个体

镰刀型细胞贫血症

普通小麦（六倍体）

雄峰、单倍体玉米

（见上表）

5、杂交育种、诱变育种、多倍体育种和单倍体育种比较

杂交育种

诱变育种

多倍体育种

单倍体育种

处理

杂交

用射线、激光、化学药品处理生物

用秋水仙素处理刚萌发的种子或幼苗

花药离体培养

原理

通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中

用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型

抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体数加倍后不能形成两个子细胞

诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体

优缺点

方法较简便，但要经过长年限的选择才能获得纯合体（指显性性状的选育）

加速育种的进程，大幅度地改良某些性状，但突变后有利个体往往不多，故需要处理大量材料

器官较大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低

明显缩短育种的年限，但方法复杂，成活率较低

例子

高秆抗病与矮秆染病小麦杂交产生矮秆抗病品种

高产量青霉菌菌株的育成

三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦

抗病植株的育成

杂交育种

诱变育种

多倍体育种

单倍体育种

处理

杂交

用射线、激光、化学药品处理生物

用秋水仙素处理刚萌发的种子或幼苗

花药离体培养

原理

通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中

用人工方法诱发基因突变，产生新性状，创造新品种或新类型

抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体数加倍后不能形成两个子细胞

诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体

优缺点

方法较简便，但要经过长年限的选择才能获得纯合体（指显性性状的选育）

加速育种的进程，大幅度地改良某些性状，但突变后有利个体往往不多，故需要处理大量材料

器官较大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低

明显缩短育种的年限，但方法复杂，成活率较低

例子

高秆抗病与矮秆染病小麦杂交产生矮秆抗病品种

高产量青霉菌菌株的育成

三倍体无籽西瓜，八倍体小黑麦

抗病植株的育成

课时24跟踪训练

（一）选择题

1.生物变异的主要来源和生物进化的主要因素是（）

A．基因重组B.基因突变C.染色体结构的变异D.染色体数目的变异

2.通过具有相对性状的植株（或动物）杂交培养新品种,主要来自于下列哪种变异（）

A．基因突变B.单倍体育种C.基因重组D.多倍体育种

3．（2004年广东高考）将纯种小麦播种于生产田,发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得好.产生这种现象的原因是（）

A.基因重组引起性状分离

B.环境引起性状变异

C.隐性基因突变成为显性基因

D.染色体结构和数目发生了变化

4.单倍体育种和诱变育种共有的优点（）

A．提高变异频率

B．改变育种方向

C．加速育种的进程

D．大幅度改变性状

5.根霉若产生可遗传变异，其来源是（）

A.基因重组和基因突变

B.基因重组和染色体变异

C.基因突变和染色体变异

D.基因重组、基因突变和染色体变异

6.一种植物只开红花，但在红花中偶尔出现了一朵白花，将白花所结种子种下，后代仍为白花。

出现这种现象的原因可能是（）

A．基因突变

B．基因重组

C．染色体变异

D．基因互换

7.用秋水仙素诱发基因突变和诱导多倍体，起作用的时期分别是（）

A．有丝分裂的间期和前期

B．有丝分裂的间期和后期

C．有丝分裂的前期和后期

D．有丝分裂的前期和后期

8.进行有性生殖的生物其亲子代之间总是存在着一定差异的主要原因（）

A．基因重组

B．基因突变

C．染色体变异

D．生活条件的改变

9.下列变异属于可遗传的变异是（）

A．羊群中出现短腿安康羊

B．强烈日照使皮肤变黑

C．生长素处理番茄得无籽番茄

D．经血液传播爱滋病

10．水稻的糯性、无籽西瓜、黄圆豌豆ⅹ绿皱豌豆绿圆豌豆，这些变异的来源依次是（）

A．环境改变、染色体变异、基因重组

B．染色体变异、基因突变、基因重组

C．基因突变、环境改变、基因重组

D．基因突变、染色体变异、基因重组

11．（多选）发酵工程用于获得优良菌种的方法是（）

A．杂交育种

B．诱变育种

C．基因工程

D．细胞工程

12．（多选）基因突变、基因重组、染色体变异在遗传上的共同点是（）

A．都能产生新基因

B．都能产生新的基因型

C．都能产生可遗传的变异

D．都会改变基因中的遗传信息

13．（多选）下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（）

A．我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻

B．我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉

C．我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒

D．我国科学家通过体细胞克隆技术培育出克隆牛

（二）非选择题

14．请分析下列两个实验：

①用适当浓度的生长素溶液处理未受精的番茄花蕾，子房发育成无籽果实；②用四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，给其雌蕊授以二倍体西瓜的花粉，子房发育成无籽西瓜。

试问：

（1）番茄的无籽性状是否能遗传？

为什么？

。

若取此番茄植株的枝条扦插，长成的植株所结果实中是否有种子？

为什么？

。

（2）三倍体西瓜无性繁殖后，无籽性状是否能遗传？

。

若取此枝条扦插，长成的植株子房壁细胞有个染色体组。

15．良种对于提高农作物产量、品质和抗性等具有重要作用。

目前培育良种有多种途径。

其一是具有不同优点的亲本杂交，从其后代中选择理想的变异类型，变异来源于，选育过程中性状的遗传遵循、规律。

其二是通过射线处理，改变已有品种的个别重要性状，变异来源于，实质上是细胞中的DNA分子上的碱基发生改变。

其三是改变染色体数目，例如用秋水仙素处理植物的分生组织，经过培育和选择能得到植株。

16．现有三个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AabbDD，C品种的基因型为aaBBDD。

三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对形状、状。

请回答：

（1）如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株？

（用文字简要获得过程即可）

（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要多少年？

（3）如果要缩短获得aabbdd植株时间，可采用什么方法？

（写出方法的名称即可）

[参考答案]

1、B2、C3、B4、C5、C6、A7、A8、A9、A

10、D11、BCD12、BC13、BCD

14、

（1）无籽性状不能遗传。

因为无籽性状的出现是用生长素处理未受精的蓓蕾，没有使遗传物质发生改变，所以不能遗传，果实中有种子。

因为生长素只是处理花蕾，番茄植株的其他部位遗传物质没有发生改变。

（2）无籽性状能遗传。

无籽是因为减数分裂时同源染色体配对紊乱，不能形成正常的生殖细胞，遗传物质发生改变三

15、基因重组分离规律自由组合基因突变多倍体

16、

（1）A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交可以得到基因型为aabbcc的种子，该种子播种后可得到aabbdd的植株。

（2）4年。

（3）单倍体育种技术。

课时25人类遗传病与优生

一、书本基础知识整理

1遗传病概念

2遗传病类型

3遗传病危害

4优生的概念

5优生学

6优生的措施

二、思维拓展

1、单基因遗传病与多基因遗传病的特点

（1）单基因病起因于突变基因。

在一对同源染色体上，可能其中一条含有突变基因，也可能同源染色体上都含有突变基因。

单基因病通常呈现特征性的家系传递格局。

单基因病在群体中的发病率比较低，一般为1/1000000~1/10000。

（2）多基因病起源于遗传因素和环境因素，包括一些先天性发育异常和一些常见病。

多基因病有家族聚集