高届高级高中生物一轮复习第七单元第20讲.docx

1、高届高级高中生物一轮复习第七单元第20讲第20讲基因突变和基因重组考纲要求1.基因重组及其意义()。2.基因突变的特征和原因()。考点一基因突变1变异类型的概述(1)“环境条件改变引起的变异”一定就是不可遗传的变异吗？不一定(填“一定”或“不一定”)。(2)基因突变和染色体变异均属于突变,基因重组未引起新基因产生。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异,分子水平发生的变异为基因突变和基因重组,只在减数分裂过程中发生的变异为基因重组,真、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。2基因突变(1)实例分析：镰刀型细胞贫血症(2)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

2、的改变,叫做基因突变。(3)时间：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。(4)诱发基因突变的外来因素(连线)(5)突变特点普遍性：一切生物都可以发生。随机性：时间上可以发生在生物个体发育的任何时期;部位上可以发生在细胞内不同DNA分子上和同一DNA分子的不同部位。低频性：自然状态下,突变频率很低。不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变,产生一个以上的等位基因,还可能发生回复突变。多害少利性：多数基因突变破坏生物体与现有环境的协调关系,而对生物有害。(6)基因突变对蛋白质与性状的影响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除非终止密码提前出现,否则只改变1个氨基

3、酸或不改变氨基酸序列增添大不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列基因突变不一定导致生物性状改变的原因a突变可能发生在非编码蛋白质的脱氧核苷酸序列中。b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(密码子的简并性)。c基因突变若为隐性突变,如AAAa,不会导致性状的改变。(7)意义：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。(1)基因突变通常发生在DNARNA的过程中()(2)病毒、大肠杆菌及动、植物都可发生基因突变()(3)有丝分裂前期不会发生基因突变()(4)基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因()

4、(5)在没有外界不良因素的影响下,生物不会发生基因突变()(6)一个人是否患镰刀型细胞贫血症能通过光学显微镜观察到()(7)基因突变产生的新基因不一定传递给后代()(8)诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向()据图分析基因突变机理(1)分别表示引起基因突变的什么因素？提示物理、生物、化学。(2)分别表示什么类型的基因突变？提示增添、替换、缺失。(3)为什么在细胞分裂的间期易发生基因突变？提示细胞分裂的间期进行DNA复制,DNA复制时需要解旋成单链,单链DNA容易受到内、外因素的影响而发生碱基的改变。(4)基因突变一定产生等位基因吗？为什么？提示不一定。真核生物基因突变一般可产生它的等位

5、基因,而病毒和原核细胞中不存在等位基因,其基因突变产生的是一个新基因。命题点一基因突变的原理和特点的分析1如图为人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。已知WNK4基因发生了一种突变,导致1 169位的赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A处插入碱基对GCB处碱基对AT替换为GCC处缺失碱基对ATD处碱基对GC替换为AT答案B解析根据图中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

6、是处碱基对AT 替换为GC。2(2018三明市第二中学高三阶段性考试)TaySachs病是一种基因病,可能是由于基因突变从而产生异常酶引起的。下表为正常酶和异常酶的部分氨基酸序列。根据题干信息,推断异常酶的mRNA不同于正常酶的mRNA的原因是()酶的种类密码子位置4567正常酶苏氨酸(ACU)丝氨酸(UCU)缬氨酸(GUU)谷氨酰胺(CAG)异常酶苏氨酸(ACU)酪氨酸(UAC)丝氨酸(UCU)缬氨酸(GUU)A.第5个密码子中插入碱基AB第6个密码子前UCU被删除C第7个密码子中的C被G替代D第5个密码子前插入UAC答案D解析分析表格,正常酶的第47个密码子依次为ACU、UCU、GUU、C

7、AG,而异常酶的第47个密码子依次为ACU、UAC、UCU、GUU,比较正常酶和异常酶的密码子可知,最可能是第5个密码子前插入了UAC,致使该位点后的密码子都向后移了一个位点。科学思维基因突变机理的“二确定”(1)确定突变的形式：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的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。命题点二基因突变与生物性状的关系3用人工诱变方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化：CCGCTAACGCCGC

8、GAACG,那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子：天冬氨酸GAU、GAC;丙氨酸GCA、GCU、GCC、GCG)()A基因突变,性状改变B基因突变,性状没有改变C染色体结构缺失,性状没有改变D染色体数目改变,性状改变答案A解析对比题中该基因的部分序列可知,基因中CTA变为CGA,mRNA中相应的密码子由GAU变为GCU,多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸变为丙氨酸。因此,黄色短杆菌发生了基因突变,性状也发生了改变。由于只是部分碱基的改变,而且细菌无染色体结构,所以不会导致染色体结构缺失和数目的变化,故A正确,B、C、D错误。4(2018武汉模拟)编码酶X的基因中某个碱基被替换时,表达

9、产物将变为酶Y。下表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况。下列对这四种状况出现原因的判断,正确的是()比较指标酶Y活性/酶X活性100%50%10%150%酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数目11小于1大于1A.状况一定是因为氨基酸序列没有变化B状况一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%C状况可能是因为突变导致了终止密码位置变化D状况可能是因为突变导致tRNA的种类增加答案C解析基因突变引起氨基酸种类替换后,蛋白质的功能不一定发生变化,A错误;蛋白质功能取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构,状况中酶Y与酶X的氨基酸数目相同,所以肽键数不变,B错误;状况氨基酸数目减少,最可能的原因

10、是突变导致了终止密码位置提前,C正确;tRNA的种类共有61种,基因突变不会导致tRNA种类改变,氨基酸数目增加可能是终止密码后移导致的,D错误。命题点三生物变异类型的判断5除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体,且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是()A突变体若为1条染色体的片段缺失所致,则该抗性基因一定为隐性基因B突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致,则再经诱变可恢复为敏感型C突变体若为基因突变所致,则再经诱变不可能恢复为敏感型D抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致,则该抗性基因一定不能编码肽链答案A解析突变体若为1条染色体的片段缺失所致,缺失后表现为抗性突

11、变体,则可推测出除草剂敏感型的大豆是杂合子,缺失片段中含有显性基因,缺失后即表现了隐性基因控制的性状,A项正确;突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致,则会导致控制该性状的一对基因都丢失,经诱变后不可能使基因从无到有,B项错误;突变体若为基因突变所致,由于基因突变具有不定向性,所以经诱变仍可能恢复为敏感型,C项错误;抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致,若该碱基对不在基因的前端(对应起始密码)就能编码肽链,肽链的长短变化需要根据突变后对应的密码是否为终止密码来判断,D项错误。6(2018桂林模拟)将果蝇进行诱变处理后,其染色体上可发生隐性突变、隐性致死突变或不发生突变等情况,遗传

12、学家想设计一个实验检测上述三种情况。检测X染色体上的突变情况：实验时,将经诱变处理的红眼雄果蝇与野生型纯合红眼雌果蝇筛选交配(B表示红眼基因),得F1,使F1单对筛选交配,分别饲养,观察F2的分离情况。预期结果和结论：(1)若F2中表现型为31,且雄性中有隐性突变体,则说明_。(2)若F2中表现型均为红眼,且雄性中无隐性突变体,则说明_。(3)若F2中 21,则说明_。答案(1)发生了隐性突变(2)没有发生突变(3)发生了隐性致死突变解析图解中给出了F2的四种基因型,若X染色体上发生隐性突变,则F2中表现型为31,且雄性中有隐性突变体;若X染色体上没有发生突变,则F2中表现型均为红眼,且雄性中

13、无隐性突变体;若X染色体上发生隐性致死突变,则F2中21。科学思维显性突变和隐性突变的判断方法(1)理论依据(2)判定方法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。让突变体自交,观察后代有无性状分离从而进行判断。命题点四突变基因的位置判断7果蝇的某个基因若发生突变,会出现纯合致死效应(胚胎致死)。请分析下列说法错误的是()A如果是常染色体上的隐性突变,与多对野生型果蝇杂交,后代不会出现突变型个体B如果是常染色体上的显性突变,一对突变型果蝇杂交

14、后代性状分离比为21C如果是X染色体上的隐性突变,为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雌果蝇与之杂交,通过后代雌雄比来推测D如果是X染色体上的隐性突变,为了探究一只雌果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雄果蝇与之杂交,通过后代雌雄比来推测答案C解析如果是常染色体上的隐性突变(相应的基因用a表示),与多对野生型果蝇(AA)杂交,后代不会出现突变型个体(aa),A项正确;如果是常染色体上的显性突变(相应的基因用A表示),一对突变型果蝇杂交(AaAa),后代基因型及比例为AA(胚胎致死)Aaaa121,因此后代性状分离比为21,B项正确;如果是X染色体上的隐性突变(

15、相应的基因用a表示),为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,若选野生型雌果蝇(XAXA)与之杂交,无论该雄果蝇是否发生基因突变,后代雌雄比均为11,因此不能通过后代雌雄比来推测,C项错误;如果是X染色体上的隐性突变(相应的基因用a表示),为了探究一只雌果蝇在受到致变因素后是否发生该突变,可选野生型雄果蝇(XAY)与之杂交,若该雌果蝇未发生基因突变,即XAXAXAY,则后代雌雄比为11,若该雌果蝇发生基因突变,即XAXaXAY,则后代雌雄比为21,因此可通过后代雌雄比来推测,D项正确。8(2019黄冈模拟)一对灰色鼠交配所产一窝鼠中出现1只栗色雄鼠。让该只栗色雄鼠与同窝(多只)灰色雌

16、鼠交配,子代雌雄鼠中灰色鼠和栗色鼠数量相等。不考虑环境因素的影响,下列对该栗色雄鼠的分析正确的是()A该栗色雄鼠来自隐性基因携带者亲本的隐性基因组合,基因位于常染色体上B该栗色雄鼠的形成与母本的一个基因发生显性突变有关,基因位于X染色体上C该栗色雄鼠的形成与两个亲本都有一个基因发生隐性突变有关,基因位于常染色体上D该栗色雄鼠的形成与一个亲本的一个基因发生显性突变有关,基因位于常染色体上答案D解析假设相关的基因用A、a表示。若该栗色雄鼠的形成是亲本携带隐性基因所致,则双亲灰色鼠的基因型均为Aa,该栗色雄鼠的基因型为aa,同窝(多只)灰色雌鼠的基因型为AA或Aa,所以该栗色雄鼠与同窝(多只)灰色雌

17、鼠交配,子代雌雄鼠中灰色鼠和栗色鼠数量不一定相等,与题意不符。若是基因突变的结果,则只有aa突变为Aa时才会出现性状的改变,即该栗色雄鼠的形成与一个亲本的一个基因发生显性突变有关,但不能确定发生突变的是母本还是父本;此种情况下,双亲灰色鼠和同窝中的灰色雌鼠的基因型均为aa,该栗色雄鼠的基因型为Aa,所以杂交子代雌雄鼠中灰色鼠和栗色鼠数量相等,与题意相符。综上分析,A、B、C均错误,D正确。考点二基因重组1范围：主要是真核生物的有性生殖过程中。2实质：控制不同性状的基因的重新组合。3类型(1)自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生重组(如下图)。(2)交叉互换型

18、：位于同源染色体上的非等位基因随四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换导致位于同源染色体上的非等位基因发生重组(如下图)。(3)基因工程重组型：目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因发生重组(如下图)。4基因重组的结果：产生新的基因型,导致重组性状出现。5基因重组的意义：(1)基因重组是形成生物多样性的重要原因;(2)基因重组是生物变异的来源之一,对生物进化具有重要意义。归纳总结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分子结构发生改变原有基因的重新组合发生时间可发生在发育的任何时期,通常发生在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

19、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,是生物进化的原始材料是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、基因工程联系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(1)基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状()(2)原核生物不存在基因重组,而真核生物的受精过程中可进行基因重组()(3)Aa自交,因基因重组导致子代发生性状分离()(4)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合,导致基因重组()(5)基因重组为生物

20、进化提供了最根本的原材料()(6)交叉互换和基因突变都能使染色体上原来的基因位置出现等位基因()(7)一对等位基因不存在基因重组,一对同源染色体也不存在基因重组()如图a、b为某二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像,请分析：(1)图a细胞处于什么时期？细胞中的1、2号染色体发生了什么变异？提示图a细胞处于四分体时期。细胞中的1、2号染色体因交叉互换发生了基因重组。(2)图b细胞处于什么时期？该细胞名称是什么？在该时期细胞中可发生哪种变异？提示图b细胞处于减数第一次分裂后期。该细胞名称为初级精母细胞。该时期细胞可发生非同源染色体上的非等位基因自由组合,即基因重组。(3)二倍体生物同源染色体的非姐

21、妹染色单体间一定能发生交叉互换吗？为什么？提示不一定。二倍体生物进行有性生殖产生生殖细胞的过程中(减数分裂时),在四分体时期,会有一定数量的同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换。命题点一辨析基因突变和基因重组1.如图是某二倍体动物细胞的分裂示意图,其中字母表示基因。据图判断下列说法正确的是()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AaBbCcDdC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答案D解析图示细胞有2个染色体组,8个DNA分子;该细胞正在发生同源染色体的分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,即基因重组;题图中有一条染色体的姐

22、妹染色单体相同位置的基因分别是D和d,其对应的同源染色体上的基因是d、d,可推知发生了基因突变,但不能确定是显性突变,还是隐性突变,所以此动物体细胞的基因型可能是AaBbCcDd或AaBbCcdd。2(2018内蒙古模拟)如图是某二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图。据图判断错误的是()A甲图表明该动物发生了基因突变B乙图表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生了基因突变C丙图表明该动物在减数第一次分裂时发生了交叉互换D甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代答案D解析甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图,其基因型为AABb,由图分析可知,甲图表示有丝分裂后期,染色体上基因A与a不同,

23、是基因突变的结果,A正确;乙图表示减数第二次分裂后期,其染色体上基因A与a不同,表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生了基因突变,B正确;丙图也表示减数第二次分裂后期,基因B与b所在的染色体颜色不一致,是减数第一次分裂时发生了交叉互换造成的,C正确;甲细胞分裂后产生体细胞,其产生的变异一般不遗传给后代,D错误。科学思维“三看法”判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型如果亲代基因型为BB或bb,而后代中出现b或B的原因是基因突变。如果亲代细胞的基因型为Bb,而次级精母(卵母)细胞中出现Bb的原因是基因突变或交叉互换。(2)二看细胞分裂方式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

24、突变。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)三看染色体如果在有丝分裂中期图中,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)如果在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)如果在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)命题点二基因重组与减数分裂的综合辨析3下图是一个基因型为AaBb的动物细胞在完成一次细胞分裂后产生的子细胞图像。下列相关叙述正确的是()A甲、乙两细胞均有2对同源染色体,2个染色体组B甲、乙两细胞均处于减

25、数第一次分裂后期C甲细胞变异来自基因突变,乙细胞将出现染色体变异D甲、乙两细胞通过基因重组产生4种不同基因型的精细胞答案C解析甲、乙两细胞均处于减数第二次分裂后期,细胞中无同源染色体,A、B项错误;由乙细胞的基因组成可知,甲细胞的基因组成应为AABB,由此可判定甲细胞变异来自基因突变,乙细胞继续分裂形成的子细胞中染色体数目分别为3条、1条,会发生染色体数目变异,C项正确;基因重组发生在减数第一次分裂过程中,而甲、乙细胞处于减数第二次分裂,因此不可能发生基因重组,D项错误。 4(2018天津二模)观察甲、乙图示,下列相关说法正确的是()A图甲所示细胞减数分裂时只能形成2种配子B正常情况下,图乙所

26、示的一个细胞经减数分裂能够产生4种配子C若图甲所示个体自交,不考虑基因突变和交叉互换,所得F1的基因型有4种D若图乙所示个体测交,后代基因型的比例是1111答案D解析若图甲所示细胞发生交叉互换,可形成4种配子,A项错误;正常情况下,图乙所示的一个细胞在正常情况下经减数分裂可产生1种或2种配子,B项错误;图甲所示个体自交,不考虑基因突变和交叉互换,所得F1的基因型有bbCC、BbCc、BBcc,C项错误;图乙所示个体经减数分裂形成bC、bc、BC、Bc 4种配子,与配子bc结合后,后代基因型的比例是1111,D项正确。矫正易错强记长句1基因突变的7点提醒(1)DNA中碱基对的增添、缺失、替换不一

27、定是基因突变,只有引起了基因结构变化,才是基因突变。(2)基因突变不一定都产生等位基因,如原核生物和病毒的基因突变产生的是新基因。(3)基因突变不只是发生在分裂间期：基因突变通常发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期,也能发生在其他各时期,只是突变率更低。(4)诱变因素不能决定基因突变的方向：诱变因素可提高基因突变的频率,但不会决定基因突变的方向,基因突变具有不定向性的特点。(5)基因突变时碱基对的改变可多可少：基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变,只要是基因分子结构内的变化,1个碱基对的改变叫基因突变,多个碱基对的改变也叫基因突变。(6)基因突变不会改变DNA上基因

28、的数目和位置：基因突变发生在基因内部,并没有改变DNA上基因的数目和位置。(7)基因突变的利与害取决于环境或研究对象的不同,如小麦的高秆对小麦本身有利,但对增产不利。2有关基因重组的几点提醒(1)自然条件下,原核生物一般不能进行基因重组。但是特殊情况下可以,如肺炎双球菌的转化。(2)基因重组只产生新的性状组合,不产生新性状。(3)杂合子自交,后代发生性状分离,根本原因是等位基因的分离,而不是基因重组。(4)受精过程中精卵随机结合,导致后代性状多样,不属于基因重组。1.若某种蛋白的氨基酸数目增加不能判断一定是基因中碱基对的增添所致。理由是若碱基对的缺失导致终止密码子改变,也会导致氨基酸数目的增加

29、。2某植株发生基因突变后,该植株及其有性生殖后代均不能表现突变性状的原因是该突变为隐性突变,且基因突变发生在该植株的体细胞中,不能通过有性生殖传递给子代。3基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者少的原因是基因突变是基因结构中碱基对的替换、增添和缺失,而染色体变异能改变排列在染色体上的基因的数目和排列顺序。4若某种自花受粉植物的AA植株发生了隐性突变,则隐性性状出现的过程是该AA植株基因突变产生Aa植株,Aa植株自交产生隐性性状的个体。5基因重组的准确描述是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基因组合的机会多。重温高考演练模拟1(2018全国,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