（江苏专用）2020版高考生物总复习 第22讲 基因突变和基因重组课件.pptx

第22讲基因突变和基因重组 考点一基因突变 考点二基因重组和基因工程 总纲目录 高考再现 考点一基因突变一 基因突变的实例 镰刀型细胞贫血症 1 图示中a b c过程分别代表 DNA复制 转录和翻译 基因突变发生在 a 填字母 过程中 2 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 碱基对由替换为 二 基因突变的概念基因突变是指由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 三 基因突变的原因由于某些环境条件 如温度骤变 各种射线等 或生物体内部因素 如异常代谢产物 等的作用 使基因结构发生变化 四 基因突变发生的时间基因突变主要发生在细胞分裂的 间期 即 DNA复制过程中 五 基因突变的类型 1 自发突变 在没有人为因素干预的情况下 基因产生的变异 2 人工诱变 在人为因素的干预下 基因产生的变异 1 物理因素 如紫外线 X射线 激光等 2 化学因素 如亚硝酸盐 碱基类似物等 3 生物因素 如病毒 细菌等 六 基因突变的结果突变为它的等位基因 七 基因突变的特点 1 普遍性 在生物界中是普遍存在的 所有生物均可发生 2 低频性 在自然条件下 基因发生突变的频率很低 3 不定向性 由于DNA碱基组成的改变是不确定的 因此基因突变的方向是不确定的 一个基因可以向不同的方向发生变异 从而产生一个以上的等位基因 4 随机性 1 时间上随机 可发生在生物个体发育的任何时期 2 部位上随机 可发生在细胞内不同的DNA分子上 甚至同一DNA分子的不同部位 5 多害少利性 对生物来说 突变性状大多数是有害的 少数是有利的 八 基因突变的意义基因突变是生物变异的根本来源 为生物进化提供了原始材料 九 人工诱变在育种上的应用 1 意义 是创造动植物新品种和微生物新类型的重要方法 2 过程生物基因突变优良生物品种 3 优点 提高变异频率 创造人类需要的变异类型 4 缺点 诱发产生的突变 有利突变的个体往往不多 需处理大量材料 5 实例 黑农五号 大豆 高产青霉菌的选育 1 基因突变通常发生在DNA RNA的过程中 2 基因突变是由于DNA片段的增添 缺失或替换引起的基因结构的改变 3 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 4 基因突变一定会引起基因结构的改变 但不一定会引起生物性状的改变 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 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 7 A基因可突变为a基因 a基因也可再突变为A基因 8 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 如图为基因突变的机理 请据图分析回答 1 分别表示引起基因突变的因素是 和 2 分别表示碱基对的 和等引起的基因突变 3 基因突变主要发生在细胞分裂的期 4 发生在体细胞中的基因突变 可通过传给后代 发生在生殖细胞中的基因突变 可通过传给后代 5 基因突变 填 一定 或 不一定 产生等位基因 原因是不存在等位基因 答案 1 物理生物化学 2 增添替换缺失 3 间 4 无性生殖有性生殖 5 不一定病毒和原核细胞 解析 1 根据图示 分别表示引起基因突变的是物理因素 生物因素和化学因素 2 图中可以看出 分别表示碱基对的增添 替换 缺失等引起的基因突变 3 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 基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中时 可通过无性生殖传给后代 但不会通过有性生殖传给后代 基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中时 可通过有性生殖传给后代 5 真核生物基因突变一般可产生它的等位基因 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 考向一基因突变的原理和特点等 1 2018江苏海安高中月考 某基因编码含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UUC 表达的肽链含64个氨基酸 以下说法正确的是 A A 在突变基因表达的过程中 最多需61种tRNA参与B 该基因突变后 复制时参与的酶是RNA聚合酶C 突变前后编码的两条肽链 最多有1个氨基酸不同D 在该基因转录时 核糖核苷酸之间通过氢键相连接 解析在基因的表达过程中 最多需要61种tRNA参与 A正确 该基因突变后 复制时参与的酶仍然是DNA聚合酶 B错误 由于插入了3个碱基 如果碱基插在两个氨基酸的密码子之间 则突变前后编码的两条肽链 多了1个氨基酸 如果插在一个氨基酸对应的碱基内 则突变前后编码的两条肽链 有2个氨基酸不同 C错误 在该基因转录时 核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接 D错误 2 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基因发生了一突变 导致1169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G CB 处碱基对A T替换为G CC 处缺失碱基对A TD 处碱基对G C替换为A T答案B 解析根据图中1168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糖核苷酸链为模板转录形成mRNA 那么1169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 处碱基对A T替换为G C 归纳拓展1 分析基因突变的发生机制 2 不同诱因诱发基因突变的原理 3 与基因突变有关的几个易错点 1 无丝分裂 原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变 2 以RNA为遗传物质的生物 其RNA上核糖核苷酸序列发生变化 也引起基因突变 且RNA为单链结构 在传递过程中更易发生突变 3 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 4 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减数分裂时对外界环境变化更加敏感 5 基因突变主要发生在细胞分裂间期 但不只发生在分裂间期 6 基因突变是染色体上某一位点的基因 分子水平 发生改变在光学显微镜下观察不到 3 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 下列叙述不正确的是 多选 BCD 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 考向二变异类型或突变基因位置的判断 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不符合题意 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符合题意 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符合题意 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子是否为终止密码子来判断 D符合题意 4 一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变 使野生型 一般均为纯合子 变为突变型 让该雌鼠与野生型雄鼠杂交 F1的雌 雄鼠中均有野生型和突变型 由此可以推断 该雌鼠的突变为 A A 显性突变B 隐性突变C Y染色体上的基因突变D X染色体上的基因突变 解析由于这只野生型雄鼠为纯合子 而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变 F1的雌 雄鼠中出现性状分离 所以该突变基因为显性基因 即该突变为显性突变 突变基因可能在常染色体上 也可能在X染色体上 技能提炼1 基因突变类型的判定 2 判定方法 1 类型 2 突变基因具体位置的判断 1 利用野生型的个体与缺失不同基因的突变体比较 根据有无特定酶的活性判断编码该酶的基因对应的位置 2 将一缺失未知基因片段的突变株与已知的缺失不同基因片段的突变株分别培养 根据是否转化为野生型个体判断未知个体的缺失基因对应的位置 考点二基因重组和基因工程一 基因重组 一 概念基因重组是指生物体在进行 有性生殖的过程中 控制不同性状的基因 重新组合 二 类型1 自然状态 非同源染色体上 非等位基因的自由组合 同源染色体上 等位基因的互换 非等位基因的重组 2 人工条件 DNA重组技术 即基因工程 三 意义是生物变异的 重要来源 既是生物进化的源泉 也是形成 生物多样性的重要原因之一 二 基因工程 一 概念基因工程 又叫做DNA重组技术 是指把在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 定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术 二 原理 基因重组 三 基本工具1 基因的剪刀 限制性核酸内切酶 2 基因的针线 DNA连接酶 3 基因的运载体 常用的有质粒 噬菌体 动植物病毒等 四 一般过程1 提取目的基因 2 选择基因工程的运载体 3 体外重组DNA 将目的基因与运载体结合 4 导入目的基因 将带有目的基因的重组DNA导入受体细胞 5 检测与鉴定目的基因 检测 鉴定 筛选已获得重组DNA分子的受体细胞 并大量培养 6 目的基因表达 目的基因在受体细胞中表达 产生蛋白质 五 应用1 用于生产某些特殊蛋白质 2 按照人们的意愿定向地改造生物 1 基因重组可发生在受精作用过程中 2 Aa自交 因基因重组导致子代发生性状分离 3 有丝分裂和减数分裂过程中非同源染色体之间均可发生自由组合 导致基因重组 4 肺炎双球菌转化过程的原理是基因重组 5 减数第二次分裂时 非姐妹染色单体之间自由组合 6 下面两图均表示发生了基因重组 7 一对表现型正常的夫妇生下了一个既患白化又患色盲的儿子的原因最可能是基因重组 8 基因重组是生物变异的主要来源 为生物进化提供了最原始的选择材料 如图a b为某二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像 请分析回答 1 图a细胞处于时期 细胞中的1 2号染色体因之间发生而导致 2 图b细胞的名称是 处于时期 此时由于的分离和的自由组合 而发生染色体上基因的自由组合 即基因重组 答案 1 减数第一次分裂前期 四分体 非姐妹染色单体交叉互换基因重组 2 初级精母细胞减数第一次分裂后期同源染色体非同源染色体非同源非等位 解析基因重组是指进行有性生殖的生物在减数分裂产生配子过程中 控制不同性状的基因重新组合 图示基因重组的两种类型 1 图a细胞处于四分体时期 从染色体的形态来看 细胞中1 2号染色体因非姐妹染色单体之间发生交叉互换而导致基因重组 2 细胞膜从中部缢裂 可判断此细胞为初级精母细胞 处于减数第一次分裂后期 此时由于同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合 而发生非同源染色体上非等位基因的自由组合 即基因重组 基因突变与基因重组的比较 考向一通过细胞图像辨析基因突变和基因重组 1 对于下列图示的有关叙述 错误的是 图1图2 A 图1表示有丝分裂 图2表示减数分裂B 图1所示细胞发生了基因突变或基因重组 图2所示细胞只是发生了基因重组C 图1 图2分裂后形成的子细胞基因型均有2种类型D 图1所示细胞发生了基因突变 图2所示细胞已发生了基因突变或基因重组答案B 解析根据题意和图示分析可知 图1中的着丝点分裂 移向细胞一极的染色体中含有同源染色体 所以细胞处于有丝分裂后期 图2中着丝点分裂 移向细胞一极的染色体中不含同源染色体 所以细胞处于减数第二次分裂后期 故A正确 图1所示细胞只发生了基因突变 图2所示细胞可能发生了基因突变或基因重组 故B错误 D正确 图1 图2分裂后形成的子细胞都是2个 其基因型均有2种类型 故C正确 2 如图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像 根据图像判定每个细胞发生的变异类型 正确的是 A 基因突变 基因突变 基因突变B 基因突变或基因重组 基因突变 基因重组C 基因突变 基因突变 基因突变或基因重组D 基因突变或基因重组 基因突变或基因重组 基因重组答案C 解析图中 分别处于有丝分裂的中期和后期 A与a所在的DNA分子是由一个DNA分子经过复制而得到的 图中 的变异只能是基因突变 处于减数第二次分裂的后期 A与a的不同可能来自基因突变或减数第一次分裂前期的交叉互换 基因重组 故C正确 技能提炼基因突变和基因重组的判断方法1 根据亲代基因型判定 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 根据细胞分裂方式判定 1 如果是有丝分裂中姐妹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姐妹染色单体上基因不同 可能发生了基因突变或交叉互换 3 根据染色体图示判定 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 4 根据变异个体数量判定 3 2018江苏常州模拟 观察甲 乙图示 下列相关说法正确的是 考向二基因重组与减数分裂的综合辨析 A 图甲所示细胞减数分裂时只能形成2种子细胞B 正常情况下 图乙所示的一个细胞经减数分裂能够产生4种子细胞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1 1 1 1答案D 解析若图甲所示细胞如果发生交叉互换 可形成4种子细胞 A错误 图乙所示的一个细胞经减数分裂可产生2种子细胞 B错误 图甲所示个体自交 所得F1的基因型有bbCC BbCc BBcc C错误 图乙个体经减数分裂形成bC bc BC Bc4种配子 与配子bc结合后 后代基因型的比例是1 1 1 1 D正确 4 如图是一个基因型为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 多选 A 甲 乙两细胞均有2对同源染色体 2个染色体组B 甲 乙两细胞均处于减数第二次分裂后期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 乙细胞通过基因重组产生4种不同基因型的精细胞答案BC 解析甲 乙两细胞处于减数第二次分裂后期 细胞中无同源染色体 A错误 B正确 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错误 归纳拓展基因重组的类型 考向三与基因突变和染色体变异结合 综合考查育种的相关知识 5 2018江苏南京师大附中考前模拟 下列关于遗传变异和育种的叙述 正确的是 C A 植物体细胞杂交培育新品种的原理是基因重组B 非姐妹染色单体之间交叉互换属于基因重组C 单倍体育种过程中可能发生基因突变 基因重组 染色体变异D 动物细胞融合技术的目的是获得杂种个体 优点是克服远缘杂交不亲和障碍 解析利用植物体细胞杂交培育新品种的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 A错误 基因重组的一种方式是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换 B错误 单倍体育种过程中可能发生基因突变 基因重组 染色体变异 C正确 植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种个体 优点是克服远缘杂交不亲和的障碍 动物细胞融合不能产生新个体 D错误 6 2018江苏无锡期末 下列关于育种的叙述 正确的是 C A 基因工程育种与杂交育种的原理完全不同B 多倍体育种得到的个体都能进行正常的减数分裂C 单倍体育种比诱变育种的目的性强 比杂交育种的年限短D 通过人工诱变 人们有目的地选育新品种 能避免育种的盲目性 解析基因工程育种与杂交育种的原理均是基因重组 A错误 多倍体育种得到的个体不一定都能进行正常的减数分裂 例如三倍体无籽西瓜在减数分裂时同源染色体联会紊乱 B错误 诱变育种的原理是不定向的基因突变 单倍体育种的原理是染色体变异 因此单倍体育种比诱变育种的目的性强 与杂交育种相比 单倍体育种能够明显缩短育种年限 C正确 人工诱变育种的原理是不定向的基因突变 因此通过人工诱变 不能避免育种的盲目性 D错误 1 2018江苏单科 15 2分 下列过程不涉及基因突变的是 C 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 4 D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 高考再现 解析本题考查基因突变的相关知识 经紫外线照射可诱导基因发生突变 从而获得红色素产量高的红酵母 A不符合题意 运用CRISPR Cas9技术替换某个基因中的特定碱基属于基因突变 B不符合题意 黄瓜开花阶段用2 4 D诱导产生更多雌花的机理是影响细胞的分化 不涉及基因突变 C符合题意 香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换 属于基因突变 D不符合题意 2 2016江苏单科 镰刀型细胞贫血症 SCD 是一种单基因遗传疾病 下图为20世纪中叶非洲地区HbS基因与疟疾的分布图 基因型为HbSHbS的患者几乎都死于儿童期 请回答下列问题 1 SCD患者血红蛋白的2条 肽链上第6位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸 而2条 肽链正常 HbS基因携带者 HbAHbS 一对等位基因都能表达 那么其体内一个血红蛋白分子中最多有条异常肽链 最少有条异常肽链 2 由图可知 非洲中部HbS基因和疟疾的分布基本吻合 与基因型为HbAHbA的个体相比 HbAHbS个体对疟疾病原体抵抗力较强 因此疟疾疫区比非疫区的基因频率高 在疫区使用青蒿素治疗疟疾患者后 人群中基因型为的个体比例上升 3 在疟疾疫区 基因型为HbAHbS个体比HbAHbA和HbSHbS个体死亡率都低 体现了遗传学上的现象 4 为了调查SCD发病率及其遗传方式 调查方法可分别选择为 填序号 在人群中随机抽样调查 在患者家系中调查 在疟疾疫区人群中随机抽样调查 对同卵和异卵双胞胎进行分析对比 5 若一对夫妇中男性来自HbA基因频率为1 5 的地区 其父母都是携带者 女性来自HbS基因频率为10 20 的地区 她的妹妹是患者 请预测这对夫妇生下患病男孩的概率为 答案 1 20 2 HbSHbAHbA 3 杂种 合 优势 4 5 1 18 解析 1 由题意可知 SCD患者血红蛋白含有2条正常的 肽链和2条异常的 肽链 而携带者HbAHbS一对等位基因都能表达 所以其体内一个血红蛋白分子中最多含有2条异常的 链 最少有0条异常肽链 2 在疟疾疫区 由于HbAHbS个体比HbAHbA个体对疟疾病原体的抵抗力较强 存活率较高 所以HbS基因频率高 在疫区使用青蒿素治疗疟疾后 HbAHbA个体比例上升 3 在疟疾疫区 基因型为HbAHbS个体比HbAHbA和HbSHbS个体死亡率都低 体现了遗传学上的杂种优势现象 4 SCD的发病率是在社会群体中随机抽样调查 而其遗传方式的调查要在患者家系 中进行 5 该男性的父母都是携带者 所以其基因型为HbAHbS的概率是2 3 该女性的妹妹是患者 所以其父母也都是携带者 其基因型为HbAHbS的概率也是2 3 则这对夫妇生下患病男孩的概率为2 3 2 3 1 4 1 2 1 18 3 2015江苏单科 15 2分 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 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 解析白花植株的出现是X射线诱变的结果 A错误 X射线诱变引起的突变可能是基因突变 也可能是染色体变异 B正确 通过杂交实验 根据后代是否出现白花及白花的比例可以确定是显性突变还是隐性突变 C正确 白花植株自交 若后代中出现白花则为可遗传变异 若无则为不可遗传变异 D正确 4 2014江苏单科 13 2分 如图是高产糖化酶菌株的育种过程 有关叙述错误的是 D 出发菌株挑取200个单细胞菌株选出50株选出5株多轮重复筛选A 通过上图筛选过程获得的高