2019版高考生物复习生物的变异育种与进化第1讲基因突变和基因重组学案苏教版.docx

第1讲基因突变和基因重组考纲要求全国卷五年考情1.基因突变的特征和原因()2016卷T32，2013卷T312.基因重组及其意义()无考题3.转基因食品的安全()无考题考点一| 基因突变(对应学生用书第129页)识记基础梳理1基因突变的实例及概念(1)基因突变的实例：镰刀型细胞贫血症图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。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)基因突变的概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失基因结构的改变。2基因突变的类型、原因、结果、特点和意义1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。X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异。()2用射线照射大豆使其基因结构发生改变，可获得种子性状发生变异的大豆。()3积聚在甲状腺细胞内的131I可能直接诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代。()【提示】此突变发生于体细胞而不是生殖细胞，一般不能遗传给下一代。4基因突变通常发生在DNARNA的过程中。()【提示】基因突变通常发生在DNADNA过程中。5基因突变是可遗传的变异，但不一定遗传给后代。()6由环境引起的变异一定是不可遗传的变异。()【提示】环境引起的变异若改变了遗传物质就是可遗传的变异。7基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。()8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，基因的数目和位置并未改变。()9A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因。()10原核生物和真核生物都能发生基因突变。()11基因突变对生物的生存总是有害的。()【提示】若基因突变后产生的性状能适应环境，则对生物的生存就是有利的。12基因突变的频率很低，种群每代突变的基因数不一定很少。()13基因突变的方向与环境没有明确的因果关系。()理解深化探究1基因突变的机理分析2基因突变对性状的影响(1)基因突变可改变生物性状的4大原因基因突变可能引发肽链不能合成；肽链延长(终止密码子推后出现)；肽链缩短(终止密码子提前出现)；肽链中氨基酸种类改变；以上改变会引发蛋白质的结构和功能改变，进而引发生物性状的改变。(2)有些基因突变并不能改变生物性状，其原因如下：基因不表达；密码子改变但其决定的氨基酸不变；有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变；基因突变发生在体细胞中其有性生殖的子代不发生性状改变；基因突变发生在精子的细胞质基因中；基因突变发生在显性纯合子中。另外，基因突变发生在基因的非编码区及编码区的内含子等情况下也不一定引起生物性状的改变。3基因突变如何影响后代性状(1)若基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。(2)若基因突变发生在精子或卵细胞形成时的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。(3)生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在进行减数分裂时对外界环境变化更加敏感。运用考向对练考向1基因突变的实质的考查1(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() 【导学号：41780104】A等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因BX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GC被碱基对AT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B基因突变具有不定向性，A项正确；物理因素如X射线等可提高突变率，B项错误；基因中碱基对的替换、增添或缺失均可引起基因突变，C项、D项正确。2(2018安徽安庆期末)下图为人体某基因的部分碱基序列及其编码蛋白质的氨基酸序列示意图。已知该基因发生一种突变，导致正常蛋白质中的第100位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的变化是()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ATB因甘氨酸密码子是GGG，赖氨酸密码子是AAA、AAG，谷氨酰胺密码子是CAG、CAA，结合该基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列，可以判断基因中下方那条链是转录的模板链。由于该氨基酸序列中只有一个氨基酸改变，而其余的氨基酸顺序没有改变，因此这是发生了基因中碱基对的替换。若处插入碱基对GC，mRNA碱基序列为GGG/GAA/GCA/G，相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)谷氨酸(100)丙氨酸(101)，A错误；若处碱基对AT替换为GC，mRNA碱基序列为GGG/GAG/CAG，相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)谷氨酸(100)谷氨酰胺(101)，B正确；若处缺失碱基对AT，mRNA碱基序列为GGG/AGC/AG，相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)丝氨酸(100)，C错误；若处碱基对GC替换为AT，mRNA碱基序列为GGG/AAA/CAG/，相应蛋白质中氨基酸序列为甘氨酸(99)赖氨酸(100)谷氨酰胺(101)，D错误。技法总结 基因突变类问题的解题方法 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mRNA的碱基序列判断，若只相差一个碱基，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。下表显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因判断正确的是()比较指标酶Y活性/酶X活性150%100%50%10%酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数目大于111小于1A.状况可能是因为突变导致了tRNA的种类增加B状况一定是因为氨基酸序列没有变化C状况一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%D状况可能是因为突变导致终止密码位置变化DtRNA的种类共有61种，不会发生变化，氨基酸数量增加可能是终止密码子后移导致的，A错误；编码酶X的基因中某个碱基被替换可能会更换一个氨基酸，导致氨基酸序列改变，B错误；状况的氨基酸数量没有改变，肽键数量不会明显减少，C错误；状况可能是因为突变导致了终止密码子提前，而使酶Y的氨基酸数量减少，D正确。 考向2基因突变的类型及判断3(2018湖北荆州中学第一次月考)一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后，产生的F1中野生型与突变型之比为21，且雌雄个体之比也为21，这个结果从遗传学角度可作出合理解释的是()A该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雌雄配子致死B该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死C该突变为X染色体隐性突变，且含该突变基因的雄性个体致死DX染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死B突变型雌果蝇的后代中雄性有1/2死亡，说明该雌性果蝇为杂合子，该突变可能为X染色体显性突变，若含突变基因的雌配子致死，则子代中会出现一种表现型，且不会引起雌雄个体数量的差异；如果该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死，相关基因用D、d表示，则子代为1XDXd(突变型)1XdXd(野生型)1XDY(死亡)1XdY(野生型)，B项符合题意。若X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死，则子代中会出现一种表现型，且不会引起雌雄个体数量的差异。4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 _。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染色体上没发生突变，则F2中表现型均为红眼，且雄性中无隐性突变体；若X染色体上发生隐性致死突变，则F2中21。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技法总结 显性突变和隐性突变的判断 1.类型2.判定方法：（1）选取突变体与其他已知未突变纯合体杂交，据子代性状表现判断。（2）让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。某生物小组种植的纯种高茎豌豆，自然状态下却出现了矮茎后代。小组成员有的认为是基因突变的结果，有的认为是环境引起的。为检验是何种原因导致矮茎豌豆出现，该小组成员设计了如下几种实验方案，其中最简便的方案是()A分析种子中基因序列B将矮茎种子在良好的环境条件下种植(让它们自交)，再观察后代的性状表现C将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交，观察后代的性状表现D以上方案都不合理B对于植物鉴定的方法最简单的是自交，如果在良好条件下，自交后代中有矮茎的出现说明是基因突变引起的，如果后代全是高茎则说明是环境引起的不可遗传的变异，故选B。考点二| 基因重组和基因工程及其应用(对应学生用书第131页)识记基础梳理1基因重组2基因工程(1)概念：将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞，使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。(2)基本工具(3)一般过程(4)应用生产基因工程药物和疫苗，如治疗糖尿病的胰岛素、治疗侏儒症的人生长激素、防治乙肝的疫苗等。定向地改造动植物，如我国培育出的转基因抗虫作物转基因抗虫棉、转基因奶牛、转基因鱼等。1判断正误(1)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦。()(2)纯合体自交因基因重组导致子代性状分离。()【提示】纯合体自交子代不发生性状分离。(3)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。()【提示】四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换可导致基因重组。(4)受精过程中可进行基因重组。()【提示】基因重组发生在减数分裂过程中。(5)亲子代之间差异主要是由基因重组造成的。()(6)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据图思考类型类型1类型2类型3图像示意(1)图中三种类型依次表示基因重组中的交叉互换、自由组合和DNA技术重组。(2)类型1发生的时期是减数第一次分裂前期，类型2则发生在减数第一次分裂后期。理解深化探究1基因重组的类型交叉互换型自由组合型基因工程重组型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目的基因导入受体细胞后发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致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运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组图示特点只产生新的基因型，并未产生新的基因无新蛋白质无新性状；发生于真核生物有性生殖的细胞核基因遗传中(DNA重组技术除外)2.基因突变和基因重组的比较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通常在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前期和后期适用范围所有生物(包括病毒)有性生殖的真核生物和基因工程的原核生物产生结果产生新基因(等位基因)产生新基因型鉴定方法不能用显微镜检测出，可通过分子杂交检测或后代性状推测不能用显微镜检测出，根据是否产生重组类型的性状来确定应用人工诱变育种杂交育种联系都使生物产生可遗传的变异；在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因；基因突变是基因重组的基础运用考向对练考向1基因重组的理解和类型1(2018黑龙江哈尔滨六中月考)以下各项属于基因重组的是()A基因型为Aa的个体自交，后代发生性状分离B雌、雄配子随机结合，产生不同类型的子代个体CYyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型D同卵双生姐妹间性状出现差异C一对等位基因无法发生基因重组，A错误；基因重组发生在减数第一次分裂而非受精作用过程中，B错误；基因重组指在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因重新组合，C正确；同卵双生姐妹遗传物质相同，其性状出现差异由环境引起，D错误。2下列育种或生理过程中，没有发生基因重组的是() B抗虫棉花的产生利用了基因工程，基因工程的原理是基因重组；花药离体培养获得单倍体利用了植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性；R型细菌转化为S型细菌，利用了基因重组的原理；初级精母细胞形成次级精母细胞发生了同源染色体分离和非同源染色体的自由组合。(2018重庆一中月考)下列关于基因重组的叙述，正确的是()A杂交后代出现31的分离比，不可能是基因重组导致的B联会时的交叉互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合C“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组D基因重组导致生物性状多样性为生物进化提供了最基本的原材料C如果一对相对性状是由非同源染色体上的两对基因共同控制，则杂交后代出现31的分离比，可能是基因重组导致的，A错误；联会时的交叉互换实现了同源染色体上非等位基因的重新组合，B错误；突变和基因重组为生物的进化提供原材料，突变包括基因突变和染色体变异，而基因突变为生物进化提供最基本的原材料，D错误。考向2基因重组和基因突变的关系3(2018山东青岛市高三质检)如图是某种高等动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。图中不可能反映的是()A图甲细胞表明该动物发生了基因重组B图乙细胞由于进行DNA复制解开双螺旋容易发生基因突变C图丙细胞中1与2的片段部分交换属于基因重组D图丙细胞表示发生了自由组合A由图分析，图甲进行的是有丝分裂，有丝分裂不会发生基因重组。4关于自然状态下的基因突变与基因重组，叙述错误的是() 【导学号：41780105】A原癌基因突变可使其调节细胞周期功能改变B基因突变普遍存在并且可以随机的自发产生C基因突变必然导致种群的基因频率发生变化D基因重组可发生在减数分裂形成四分体时期C原癌基因主要负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂的进程，因此原癌基因突变可使其调节细胞周期功能改变，A正确；基因突变具有普遍性和随机性，B正确；只有适应环境的变异才会被保留，种群基因频率的改变是适应环境的表现，若基因突变后发生的变异不适应环境被淘汰，则不会影响种群的基因频率，C错误；基因重组可发生在减数分裂形成四分体时期，D正确。规律总结 “四看法”判断基因重组和基因突变 1一看亲子代基因型(1)如果亲代基因型为BB或bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变。(2)如果亲代基因型为Bb，则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。2二看细胞分裂方式(1)如果是有丝分裂中染色单体上基因不同，则为基因突变的结果。(2)如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉互换。3三看细胞分裂图(1)如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。(2)如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图乙。(3)如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为交叉互换(基因重组)的结果，如图丙(其B处颜色为“灰色”)。4四看细胞分裂方式和时期有丝分裂过程中发生基因突变，但不会发生基因重组；减数第一次分裂前的间期可能发生基因突变；减数第一次分裂过程会发生基因重组，而减数第二次分裂过程不会发生基因重组。如图是某个二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图。据图判断不正确的是()A甲细胞表明该动物发生了基因突变B乙细胞表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生基因突变C丙细胞表明该动物在减数第一次分裂时发生交叉互换D甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代D据题干中甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图分析可知：甲图表示有丝分裂后期，染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果；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，没有同源染色体交叉互换的特征，只能是基因突变的结果；丙细胞也属于减数第二次分裂后期图，基因B与b所在的染色体颜色不一致，则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的。甲细胞分裂产生体细胞，产生的变异一般不遗传给后代。考向3基因工程及其应用5蓝藻拟核DNA上有控制叶绿素合成的chl L基因。某科学家通过构建该种生物缺失chl L基因的变异株细胞，以研究chl L基因对叶绿素合成的控制，技术路线如下图所示，下列相关叙述错误的是()A过程应使用不同的限制性内切酶B过程都要使用DNA连接酶C终止密码子是基因表达载体的重要组成部分D若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株C限制性内切酶有特异性，过程要切割的DNA序列不同，故应使用不同的限制性内切酶；DNA连接酶的作用是连接被切开的磷酸二酯键，使chl L基因、红霉素抗性基因与质粒结合；基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因组成，终止密码子是mRNA上密码子的一种，表示一次翻译的结束；变异株中chl L基因被重组基因替换，重组基因中有红霉素抗性基因，故可用含红霉素的培养基筛选出该变异株。6下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是() 【导学号：41780106】A基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因B通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用C通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNAD若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，生产出来的甘蔗不可能存在安全性问题B基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中通常用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。下列图中关于P、Q、R、S、G的描述，正确的是()AP代表的是质粒RNA，S代表的是外源DNABQ表示限制酶的作用，R表示RNA聚合酶的作用CG是RNA与DNA形成的重组质粒DG是转基因形成的重组DNADP中含有碱基T，只能是DNA；S代表的是外源DNA；Q表示限制酶的作用；R表示DNA连接酶的作用；G是重组DNA。真题验收| 感悟高考淬炼考能(对应学生用书第133页)1(2010全国卷)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中()A花色基因的碱基组成B花色基因的DNA序列C细胞的DNA含量D细胞的RNA含量B基因是DNA分子上有遗传效应的片段，基因突变是指基因结构的改变，包括DNA上碱基对的增添、缺失和替换，不是碱基的组成发生改变，也不是细胞中的DNA含量变化和RNA含量变化，故A、C、D项都是错误的。2(2016全国卷)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)基因突变是基因上发生的碱基对的增添、缺失或替换，而染色体变异包括染色体数目和结构的变异，是排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，因此基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异所涉及的碱基对的数目要少。(2)染色体数目变异分为个别染色体的增加或减少，以及以染色体组为单位的增加或减少。(3)当发生显性突变时，即由aa突变为Aa，子一代的基因型为Aa，含有显性突变基因，子一代就能观察到该显性突变基因控制的性状，但子一代的基因型为Aa，为杂合体，将子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，AA、Aa均表现为显性突变性状，二者区分不开，让子二代自交，产生子三代时，若不发生性状分离，表明该个体为显性纯合体(AA)；若发生性状分离，表明该个体为显性杂合体(Aa)。当发生隐性突变时，即由AA突变为Aa，子一代的基因型为Aa，但因是隐性突变，子一代观察不到隐性突变基因控制的性状，将子一代自交，子二代的基因型有AA、Aa、aa，其中aa能表现出隐性突变性状，且为隐性突变纯合体。答案(1)少(2)染色体(3)一二三二3(2015北京高考)野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛，而一只突变果蝇S的腹部却生出长刚毛，研究者对果蝇S的突变进行了系列研究，用这两种果蝇进行杂交实验的结果见下图。(1)根据实验结果分析，果蝇腹部的短刚毛和长刚毛是一对_性状，其中长刚毛是_性性状。图中、基因型(相关基因用A和a表示)依次为_。(2)实验2结果显示：与野生型不同的表现型有_种。基因型为_，在实验2后代中该基因型的比例是_。(3)根据果蝇和果蝇S基因型的差异，解释导致前者胸部无刚毛、后者胸部有刚毛的原因：_。(4)检测发现突变基因转录的mRNA相对分子质量比野生型的小，推测相关基因发生的变化为_。(5)实验2中出现胸部无刚毛的性状不是由F1新发生突变的基因控制的。作出这一判断的理由是：虽然胸部无刚毛是一个新出现的性状，但_，说明控制这个性状的基因不是一个新突变的基因。解析(