2022届高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种与进化第20讲基因突变与基因重组学案苏教版

第20讲基因突变与基因重组[新高考复习目标]1．生命观念：基于基因突变、基因重组改变生物的性状，建立结构与功能相适应的观点。2．科学思维：通过比较与分类、归纳与演绎明确可遗传变异的类型及其判定方法。授课提示：对应学生用书第148页考点一基因突变1．实例分析——镰刀型细胞贫血症2．定义：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，叫作3．发生时间：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。4．诱发因素(1)外因[连线](2)内因：DNA分子复制偶尔出现差错。特点(1)普遍性：一切生物(2)随机性：可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同DNA分子上和同一DNA分5．突变都可以发生。子的不同部位。(3)低频性：自然状态下，基因突变的频率很低。1．结合教材必修2P“学科交叉”，阅读下述材料。81提示：具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的杂合体对疟疾具有较强的抵抗力，这说明在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一面。虽然这个突变体的纯合子对生存不利，但其杂合子却有利于当地人的生存。2．教材必修2P“批判性思维”：基因突变频率低，且多数有害，为什么还认为基因突82提示：对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。4．基因是具有遗传效应的DNA片段，HIV的遗传物质是RNA，不能发生基因突变。(×)5．诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向。(×)1.理清基因突变的原因及与进化的关系类型影响范围对氨基酸序列的影响替换增添缺失小可改变1个氨基酸或不改变，也可能使翻译提前终止大插入位置前不影响，影响插入位置后的序列大缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列增添或缺失3个碱基小增添或缺失位置增加或缺失一个氨基酸对应的序列(2)基因突变未引起生物性状改变的三大原因①突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多种密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。下图表示基因突变的一种情况，其中a、b是核酸链，c是肽链。请分析：[设计意图：考查生命观念与科学思维](1)由于氨基酸没有改变，故实际上述基因并没有发生突变，对吗？提示：不对，只要DNA分子中结构改变就发生了基因突变。(2)图中氨基酸没有改变，说明了密码子具有怎样的特点？提示：具有简并性。(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。命题点1以基因突变为依托考查理解和信息获取能力1．(2020·高考江苏卷)某膜蛋白基因在其编码区的5′端含有重复序列CTCTTCTCTTCTCTT，下列叙述正确的是()A．CTCTT重复次数改变不会引起基因突变B．CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例C．若CTCTT重复6次，则重复序列之后编码的氨基酸序列不变D．CTCTT重复解析：DNA分子中碱基对的增添、基因突变，重复序列属于基因结构的组成部分，由于碱基互补配对原则，数＝嘧啶数，所以该基因中嘧啶碱基的比例仍为1/2，次数越多，该基因编码的蛋白质相对分子质量越大替换等引起的基因结构的改变，都属于其重复次数改变会引起基因突变，A项错误；B项错误；基因编码区的嘌呤碱基序列CTCTT重复6次，正好是30个碱基对，对应10个密码子，重复序列之后的碱基序列没有发生变化，对应的密码子数量也没有发生变化，并且重复6次的碱基序列中没有出现终止密码子，因此重复序列之后编码的氨基酸序列不变，C项正确；CTCTT重复次数增多，可能会影响该基因的功能，该基因编码的蛋白质相对分子质量可能变大，也可能变小，D项错误。答案：C2．(多选)(2021·适应性测试河北卷)生物体中编码tRNA的DNA某些碱基改变后，产生被称为校正tRNA的分子。某种突变产生了一种携带甘氨酸但是识别精氨酸遗传密码的下列叙述正确的是()A．tRNA分子上的反密码子决定了其携带的氨基酸B．新合成的多肽链中，原来精氨酸的位置可被替换为甘氨酸C．此种突变改变遗传密码序列D．校正tRNA分子的存在可以弥补某些突变引发的遗传缺陷解析：mRNA分子上的密码子决定了相应的tRNA携带的氨基酸的种类，A错误；题中显示，某种突变产生了一种携带甘氨酸但是识别精氨酸遗传密码的tRNA，该tRNA的存在可能使新合成的多肽链中，原来精氨酸的位置被替换为甘氨酸，B正确；根据题目信息可知，此种突变生了校正tRNA，并没有改变码序列，C错误；校正tRNA分子的作用是校正发生错误的翻译的过程，故某些突变引发密码子改变，可以tRNA。了编码蛋白质氨基酸序列的产编码蛋白质氨基酸序列中的遗传密但由于校正tRNA分子的存在使得该位置的氨基酸未发生改变，D正确。答案：BD(1)基因突变都能遗传给有性生殖的后代吗？为什么？提示：不一定；基因突变若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；基因突变若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。(2)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2以基因突变为依托考查科学思维与科学探究3．(2020·新高考山东卷)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长，发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M上时，均不会产生菌落。某同学实验过程中发现，将M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后单个细菌形成的菌落，将这些菌落分别接种到基本培养基上，培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现析，不合理的是()A．操作过程中杂菌污染B．M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸C．混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物D．混合培养过程中，已突变的基因再次发生突变解析：据题意可知，甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独培养时均不会在基本培养基上出现菌落，两者混合培养一段时间后，再接种在基本培养基中却出现菌落，除了操作过程中杂菌污染，杂菌在基本培养基上生长形成菌落的原因以外，还可能的原因是菌株获得了对方的遗传物质，或菌株中已突变的基因再次发生突变，使突变需的氨基酸，而变成了非依赖型菌株，从而能在基本培养基上生长形成菌落，A、C、D项正确；M、N菌株混合培养一段时间，稀释涂布到基本培养基上后，培养出现的菌落是由单个细菌形成的，菌落中不可能有M、N菌株同时存在而答案：B4．果蝇的某个基因若发生突变，会的是()A．如果是常染色体上的和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基出现许多由原因的分出现质菌株中出现菌株能产生所互为对方提供所缺失的氨基酸，故B项错误。出现纯合致死效应(胚胎致死)，请分析下列说法错误隐性突变，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后代性状分离比为2∶1C．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(相应的基因用a表示)，与多对野生型果蝇(AA)杂A项正确；如果是常染色体上的显性突变(Aa×Aa)，后代基因型及比例为AA(胚胎致死)∶Aa∶aa＝1∶2∶此后代性状分离比为2∶1，B项正确；如果是X染色体上的隐性突变(相应的基因用a(XX)与交，后代不会出现突变型个体(aa)，)，为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变，若选野生型雌果蝇无论该雄果蝇是否发生基因突变，后代雌雄比均为1∶1，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，若该雌果蝇未发生即XX×XAY，则后代雌雄比为1∶1，若该雌果蝇发生基因突变，即XAXa×XAY，则后代雌雄比为2∶1，因此可通过后代雌雄比来推测，D项正确。答案：C1．探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法2．显性突变和隐性突变的判定(1)显性突变如a→A，该突变一状一旦在生中表现出来，该性状即可稳定遗传。和隐性突变的判断方法①选取突变体与旦发生即可表现出相应性状。隐性突变如A→a，突变性物个体(2)显性突变其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。若后代全为未突变体，则为隐性突变；若后代全为突变体或既有突变体也有未突变体，则为显性突变。而判断。若后代出现性状分离，②突让变体自交，观察子代有无性状分离则为隐性突变。则为显性突变；若后代没有性状分离，产生新的基因型，导致重组性状出现。4．意义(1)是生物变异的来源之一；(2)为生物进化提供材料；(3)是形成生物多样性的重要原因之一。教材必修2P“思考与讨论”：83(1)一位母亲可以产生多少种染色体组成不同的卵细胞？(按自由组合定律计算)提示：223种。(2)即使不考虑基因突变，如果要保证子女中有两个所有基因完全相同的个体，子的女数量至少应是多少？提示：需要246＋1个个体。1．受精过程中可进行基因重组。(×)2．同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换不属于基因重组。(×)3．减数分裂四分体可导致基因重组。(×)4．减数分裂过程中，非同源染色体的染色单体间发生片段交换不属于基因重组。(√)比较项目生物变异生物进化基因突变基因重组生物变异的“根本”来源生物变异的“重要”来源为生物进化提供“丰富”的材料为生物进化提供原始材料生物多样性形成生物多样性的“根本”原因形成生物多样性的“重要”原因之一很小(常有“罕见”“稀有”“偶尔”等发生概率非常大(正常发生或往往发生)说法)2.“三看法”判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型①如果亲代基因型为BB或bb，而后代中出现基因b或B的原因是基因②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。突变或交叉互换。(2)二看细胞分裂方式①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。②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①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)②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)③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)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：[设计意图：考查生命观念与科学思维](1)图a细胞处于什么时期？细胞中的a细胞处于四分体时期。细胞中1、2号染色体因交叉互换发生了基因重组。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？1、2号染色体发生了什么变异？提示：图提示：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。1．(2018·高考海南卷)杂合体雌果蝇在形成配子时，同源染色体的非姐妹染色单体间的D．染色体倒位解析：在减数分裂过程中，同源染色体上的非姐妹染色单体之间对应片段的交换属于基因重组；染色体重复、染色体易位、染色体倒位属于染色体变异。答案：A2．下列关于基因重组的C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组D．一般情况下，解析：基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组；减数导致基因重组；一水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程但根尖细胞只能进行有丝不会发生基因重组。可发生基因重组，而根尖则不能控制不同性状的基因的重新组合；般情况下，基基因型为AaBB的个体自交后代出现性状分离属于基因重组吗？为什么？提示：不属于；基因型为AaBB的个体，由于存在相同基因BB，所以不存在非等位基因的重新组合即基因重组。命题点2基因突变与基因重组的判断3．下图是基因型为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()D．①基因突变或基因重组②基因突变或基因重组③基因重组解析：图中①②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①②的变异只能来自基因突变；③处于减Ⅱ后期，A与a的不同可答案：C4．小香猪背部皮毛颜色是由位于两对常染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)共同控制的，共有四种表现型：(1)如图为一只黑色小香猪(AaBb)产生的一个初级精母细胞，1位点为A基因，2位点为a非姐妹染色单体之间的交换。非姐妹染色单体之间的交换，则该初级精母细胞产生的配子的基因型是基因，某同学认为该现象出现的原因可能是基因突变或①若是发生________。②若是发生基因突变，且为隐性突变，或________。(2)某同学欲对上面的假设进行验证并预测实验结果，设计了如下实验方案：用该黑色小香猪(AaBb)与基因型为雌性个体进行交配，观察子代的表现型。结果预测：①如果子代出现_____________________________________________该初级精母细胞产生的配子的基因型是________实验：________的________________________________________________________________________，则为发生了非姐妹染色单体的交换。②如果子代出现______________________________________________________________________________