高中生物第三章生物的变异2基因突变和基因重组课件苏教版必修2

第二节基因突变和基因重组

第二节基因突变和基因重组高中生物第三章生物的变异2基因突变和基因重组课件苏教版必修2必备知识·自主学习一、基因突变及其诱发因素1.基因突变的实例——镰状细胞贫血:必备知识·自主学习一、基因突变及其诱发因素(1)题图中a过程表示________,b过程表示_____,c过程表示_____。(2)人类患镰状细胞贫血的原因:①直接原因:_________________。②根本原因:血红蛋白基因发生了基因突变,即____碱基对替换成____碱基对。DNA复制转录翻译血红蛋白结构异常A-TT-A(1)题图中a过程表示________,b过程表示_____2.基因突变的概念:判一判:基于对基因突变概念的理解,判断下列说法的正误:(1)基因突变一定发生在DNA分子复制的过程中。 ()提示:分裂期也可能发生基因突变。

(2)基因发生突变后,能借助光学显微镜观察到突变后的基因。 ()提示:基因突变属于分子水平的改变,光学显微镜无法观察。(3)基因突变一定会导致染色体上基因的数量及位置改变。 ()提示:基因突变只会改变某一基因的结构,不会导致染色体上基因的数量及位置改变。×××2.基因突变的概念:×××(4)DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换一定导致基因突变。 ()提示:只有DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换导致基因结构的改变才被称为基因突变。

×(4)DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换一定导致基因突变。3.基因突变的类型:(1)人工诱变:利用_________诱发基因产生突变。(2)自发突变:由_________诱发产生的基因突变。4.诱发基因突变的因素与实例(连一连):人为因素自然因素3.基因突变的类型:人为因素自然因素【问·答】用光学显微镜判断某人是否患镰状细胞贫血可以吗?提示:镰状细胞贫血可以通过显微镜观察红细胞的形态来确定。【问·答】二、基因突变的特点及应用1.基因突变的特点:(1)_________的频率很低;(2)不定向性:一个基因可以向___________发生突变;(3)随机性:可能发生在生物个体发育的_________,也可能发生在不同细胞内或同一细胞内的不同DNA分子上或同一DNA分子的_________;(4)可逆性:A可以突变为a,a也可以突变为A。

自发突变不同的方向任何时期不同部位二、基因突变的特点及应用自发突变不同的方向任何时期不同部位2.判一判:基于对基因突变特点的理解,判断下列说法的正误:(1)任何生物都有可能发生基因突变。 ()(2)DNA分子的不同部位都可能发生基因突变,体现了基因突变具有不定向性。 ()提示:基因突变的随机性表现在:基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上以及同一个DNA分子的不同部位。(3)基因突变的方向由环境所决定。 ()提示:基因突变具有不定向性,与环境无关。√××2.判一判:基于对基因突变特点的理解,判断下列说法的正误:√(4)基因突变的频率很低,因此不能提供丰富的可遗传变异。 ()提示:一个基因突变的频率很低,但是一个生物种群含有许多个体,每个个体中含有很多基因,因此能够提供丰富的可遗传变异。(5)基因突变一定会产生等位基因。 ()提示:基因突变会产生新基因,但在原核生物中一般不会出现等位基因。3.基因突变的意义:是_______产生的重要途径,也是生物变异的_________。××新基因根本来源(4)基因突变的频率很低,因此不能提供丰富的可遗传变异。 (【问·答】(1)为什么在细胞分裂前的间期容易发生基因突变?提示:细胞分裂前的间期进行DNA复制,DNA复制时需要解旋成单链,单链DNA不稳定,容易受到内外因素的影响而发生碱基的改变。(2)基因突变可以遗传吗?(从发生部位:配子、体细胞分析)提示:①发生在配子中:遵循遗传规律传递给后代。②发生在体细胞中:一般不能遗传,但有些植物的体细胞发生了基因突变,可以通过无性生殖遗传。【问·答】三、细胞癌变1.细胞癌变理论——癌基因学说:三、细胞癌变2.癌症的预防:(1)一级预防:即_________,消除或减少可能致癌的因素,防止癌症的发生;(2)二级预防:即_______预防,防止初发疾病的发展;(3)三级预防:即_______预防,防止病情恶化。3.癌症的治疗方法:手术切除、放射治疗、化学治疗、_________、免疫治疗等。病因预防临床前临床期基因治疗2.癌症的预防:病因预防临床前临床期基因治疗【问·答】(1)细胞发生癌变人体一定患癌症吗?提示:不一定。人体有免疫功能,可以及时监控和清除发生癌变的细胞。(2)没有致癌因子的作用,DNA复制过程的差错能否引起癌症?为什么?提示:可以。因为癌症发生涉及一系列的原癌基因和抑癌基因突变的积累,DNA复制过程的差错会导致原癌基因和抑癌基因的突变,从而可能引发癌症。【问·答】四、基因重组1.概念:进行_____生殖的真核生物进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因重新组合。2.类型:(1)自由组合型:_________________期,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(遵循孟德尔的自由组合定律)(2)染色体交换型:_____________________时期,非姐妹染色单体之间的交叉互换,导致了染色体上基因组成的改变。3.结果:不产生_______,但产生不同于亲本性状组合的_______。有性减数第一次分裂后减数第一次分裂四分体新基因新类型四、基因重组有性减数第一次分裂后减数第一次分裂四分体新基因新判一判:基于对基因重组的理解,判断下列说法的正误:(1)一对等位基因不存在基因重组,一对同源染色体存在基因重组。 ()(2)杂合子自交一定由于基因重组发生性状分离。 ()提示:杂合子自交发生性状分离的原因是等位基因分离。(3)杂交育种与转基因育种依据的遗传学原理是基因重组,诱变育种依据的原理是基因突变。 ()(4)在减数分裂过程中,无论是同源染色体还是非同源染色体间都可能发生部分片段的互换,这种互换属于基因重组。 ()提示:非同源染色体间的片段互换是染色体易位,属于染色体结构变异。

√×√×判一判:基于对基因重组的理解,判断下列说法的正误:√×√×【问·答】基因型为AaBB的豌豆在自然条件下进行繁殖,能否发生基因重组?为什么?提示:否,此豌豆只有一对等位基因,而基因重组至少涉及两对等位基因。【问·答】关键能力·合作学习知识点一基因突变

1.基因突变的机理:关键能力·合作学习知识点一基因突变特别提醒:基因突变发生和结果的三点警示①基因突变不只发生在细胞分裂前的间期,在分裂期也会发生,体现基因突变具有随机性。②基因突变的结果是导致基因结构发生改变,如果发生在DNA分子的非基因片段,就不能称之为发生了基因突变。③基因突变不一定产生等位基因,真核生物的核基因突变一般可产生它的等位基因,而真核生物的叶绿体、线粒体中,病毒和原核生物中都不存在等位基因,只能产生一个新基因。特别提醒:基因突变发生和结果的三点警示2.基因突变的影响:类型影响范围对氨基酸序列的影响替换小可改变1个氨基酸或不改变增添大插入位置前的序列不受影响,一般影响插入位置后的序列缺失大缺失位置前的序列不受影响,一般影响缺失位置后的序列2.基因突变的影响:类型影响范围对氨基酸序列的影响替换小可改特别提醒:基因突变对基因表达影响的差异①若基因中只发生1个碱基增添或缺失,增添或缺失的位置不同,影响结果也不一样:a.氨基酸序列全部改变或不能表达(改变起始密码子);b.肽链提前中断(形成终止密码子)或插入(或缺失)位置后的氨基酸序列都改变;c.不影响表达或使肽链延长(改变终止密码子)。②若基因中发生3n个碱基的增添或缺失,则由其指导合成的蛋白质中的氨基酸可能只有对应的n个发生改变,不影响后续氨基酸种类及排列顺序,对生物性状影响程度小。③若基因中发生3n+1或3n+2个碱基的增添或缺失,则合成的蛋白质中的氨基酸从改变部分到后续部分均改变,甚至可导致终止信号的提前或滞后,使得后续氨基酸种类及排列顺序均发生改变,对生物性状影响程度大。

特别提醒:基因突变对基因表达影响的差异3.基因突变和生物性状的关系:(1)多数基因突变并不引起生物性状的改变:①不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起性状变异;②由于多种密码子决定同一种氨基酸,因此某些基因突变也不一定引起性状的改变;③某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类,但并不影响蛋白质的功能;④隐性突变在杂合状态下也不会引起性状的改变。(2)少数基因突变可引起性状的改变:如人的镰状细胞贫血是由基因突变引起的。(3)性状表现是基因和环境因素共同作用的结果,在某些环境条件下,改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。3.基因突变和生物性状的关系:4.基因突变在育种上的应用——人工诱变育种原理基因突变方法辐射诱变各种射线如X射线、γ射线、紫外线等的照射都可以使DNA分子结构发生改变化学诱变许多化学物质能够在DNA复制时,使DNA分子复制发生差错,从而导致基因突变优点提高变异频率,在较短的时间内获得更多的优良变异类型;大幅度改良某些性状缺点诱变产生的个体有利的不多,需处理大量材料以供选择4.基因突变在育种上的应用——人工诱变育种原理基因突变方法【典例示范】

(2020·江苏高考)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重复次数越多,该基因编码的蛋白质相对分子质量越大

【典例示范】【解题思维】解答本题需要突破以下两个关键点:

【解题思维】解答本题需要突破以下两个关键点:【解析】选C。本题主要考查基因突变对性状的影响。重复序列位于膜蛋白基因编码区,CTCTT重复次数的改变即基因中碱基数目的改变,会引起基因突变,A错误;基因中嘧啶碱基的比例=嘌呤碱基的比例=50%,CTCTT重复次数的改变不会影响该比例,B错误;CTCTT重复6次,即增加30个碱基对,由于基因中碱基对数目与所编码氨基酸数目的比例关系为3∶1,则正好增加了10个氨基酸,重复序列后编码的氨基酸序列不变,C正确;重复序列过多可能影响该基因的表达,编码的蛋白质相对分子质量不一定变大,D错误。【解析】选C。本题主要考查基因突变对性状的影响。重复序列位于【审答误区】解答本题有两个错因:(1)误认为碱基序列的重复只会增加其编码氨基酸的数量影响,而忽视了碱基对的增添、缺失、替换等改变与基因的表达之间的联系。(2)不能正确区分基因中碱基对的增添、缺失、替换对其所编码氨基酸种类、数目的影响。【审答误区】解答本题有两个错因:【类题精练】1.缪勒在实验中发现,用X射线处理果蝇后,短时间内即得到了几百个突变体。同样条件下,受高剂量X射线处理的果蝇的突变率比未处理的高150倍左右。下列叙述正确的是 (

)A.必须选择处于繁殖期的果蝇B.果蝇的突变性状一定能够遗传C.高剂量X射线未明显提高突变率D.未经X射线处理的果蝇也可能发生突变【类题精练】【解析】选D。基因突变具有随机性,选择的果蝇不一定是处于繁殖期,A错误;基因突变发生在体细胞中一般不遗传,发生在生殖细胞中能遗传,因此果蝇的突变性状不一定能够遗传,B错误;根据题干可知,高剂量X射线明显提高突变率,C错误;未经X射线处理的果蝇也可能发生突变,D正确。【解析】选D。基因突变具有随机性,选择的果蝇不一定是处于繁殖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基因发生突变,导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(

)A.①处插入碱基对G—CB.②处碱基对A—T替换为G—CC.③处缺失碱基对A—TD.④处碱基对G—C替换为A—T2.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【解析】选B。DNA的复制是半保留式的,在DNA双链中,以DNA的α单链为模板复制的子代双链DNA中,两条单链都有突变基因。而以与DNA的α链互补单链为模板复制的子代DNA中,基因都是正常的,因此在子代DNA中,正常基因和突变基因各占一半。

【解析】选B。DNA的复制是半保留式的,在DNA双链中,以D知识点二细胞癌变

1.癌细胞的三个主要特征:(1)在适宜的条件下,无限增殖:(2)形态结构发生显著变化:细胞来源分裂次数存活时间正常人肝细胞50~6045.8~55天Hela宫颈癌细胞无限分裂1951年至今知识点二细胞癌变细胞来源分裂次数存活时间正常人肝细胞(3)易分散和转移:细胞膜上的糖蛋白减少→细胞间的黏着性降低→细胞容易分散和转移。2.癌变机理:(3)易分散和转移:细胞膜上的糖蛋白减少→细胞间的黏着性降低特别提醒:①癌细胞通过有丝分裂的方式进行无限增殖,分裂旺盛,线粒体和核糖体活动旺盛,为癌细胞分裂提供能量和蛋白质。②用于化疗的抗癌剂作用于癌细胞分裂前的间期,作用机理是抑制癌细胞DNA的复制和有关蛋白质的合成。特别提醒:【知识拓展】两种癌症的免疫疗法(1)解除免疫抑制:目前可以对癌症防御系统进行打击,在这其中有中和抑制因子和细胞因子的抗体,比如有PD-1和PD-L1免疫疗法。这些疗法是通过切断PD-1和PD-L1的信号路,从而让癌细胞走向死亡,是目前治疗癌症最有希望的疗法。(2)增强免疫系统:主要是指免疫细胞回输。通过将经过处理的自体或异体的免疫细胞输入患者体内,这样就可以使肿瘤患者自身免疫系统的能力得到提升,而且还会对患者体内的肿瘤细胞实施消灭,最终实现预防肿瘤复发、治愈肿瘤的目的。

【知识拓展】两种癌症的免疫疗法【典例示范】在致癌因子的作用下,正常动物细胞可转变为癌细胞。有关癌细胞特点的叙述错误的是 (

)A.细胞中可能发生单一基因突变,细胞间黏着性增加B.细胞中可能发生多个基因突变,细胞的形态发生变化C.细胞中的染色体可能受到损伤,细胞的增殖失去控制D.细胞中遗传物质可能受到损伤,细胞表面的糖蛋白减少【典例示范】【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:

【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:【解析】选A。细胞癌变一般由多个突变基因引起,而细胞间黏着性会下降,故A项错误。细胞癌变一般由多个突变基因引起,细胞形态、结构会发生变化,故B项正确。细胞癌变可能由染色体受损伤引起,会无限增殖,失去控制,故C项正确。细胞癌变由于遗传物质受损伤,细胞膜表面糖蛋白减少,黏着性降低,故D项正确。【解析】选A。细胞癌变一般由多个突变基因引起,而细胞间黏着性【审答误区】常见以下两种错误:(1)细胞癌变不是单一基因发生突变导致的,实际上是多个原癌基因和抑癌基因发生突变,是一种累积效应。(2)癌变的细胞表面糖蛋白减少,使其黏着性降低,易发生扩散和转移,但是癌细胞表面的蛋白质总量不一定变少。【审答误区】常见以下两种错误:【方法规律】巧记癌变细胞的特征(1)“不死”—能够无限增殖;(2)“变态”—细胞形态结构发生显著改变;(3)“扩散”—糖蛋白减少,细胞间黏着性降低,易在体内分散和转移。【方法规律】巧记癌变细胞的特征【类题精练】癌症是威胁人类健康的一类重要疾病。人们对癌症进行了大量的研究,以下对有关癌细胞的叙述错误的是 (

)A.癌细胞是由正常细胞转化而来的B.细胞癌变可以由病毒感染引发C.每个癌细胞都有数目相同的染色体D.癌细胞的转移与细胞表面的糖蛋白减少有关【类题精练】【解析】选C。正常细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变后可形成癌细胞,A正确;致癌因素有物理因素、化学因素和生物因素,故细胞癌变可以由病毒感染引发,B正确;处于不同细胞分裂时期的癌细胞,染色体数可能不同,如有丝分裂后期染色体数是体细胞染色体数的二倍,C错误;癌细胞的细胞膜上的糖蛋白等物质减少,使其易转移,D正确。【解析】选C。正常细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变后可形成癌【补偿训练】

(2020·恩施高一检测)下列关于癌症的叙述,错误的是 (

)A.癌细胞可以无限增殖B.细胞癌变都是由单基因突变引起的C.常接触放射性物质更容易患癌症D.在细胞癌变的过程中,细胞膜上的糖蛋白减少,黏着性降低,所以癌细胞容易扩散和转移

【补偿训练】【解析】选B。癌细胞可以无限增殖,A正确;细胞癌变的原因有外因:主要是三类致癌因素,即物理因素、化学因素和生物因素;内因:原癌基因和抑癌基因发生基因突变,B错误;放射性物质属于物理因素,经常接触更容易患癌症,C正确;在细胞癌变的过程中,细胞膜的成分发生改变,细胞膜上的糖蛋白减少,黏着性降低,所以癌细胞容易扩散和转移,D正确。

【解析】选B。癌细胞可以无限增殖,A正确;细胞癌变的原因有外知识点三基因重组

1.两种基因重组类型的比较:重组类型互换型自由组合型发生时间减数分裂Ⅰ四分体时期减数分裂Ⅰ后期发生机制同源染色体的非姐妹染色单体之间互换导致染色单体上的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图像示意知识点三基因重组重组类型互换型自由组合型发生时间减数分裂特别提醒:正确理解基因重组①上述类型的基因重组都是发生在减数第一次分裂过程中,也就是形成配子的过程中,而非发生在受精过程中。②基因重组不能产生新基因,只能将原有的不同基因进行重新组合,产生新的基因型。③上述类型的基因重组只发生在减数分裂过程中,所以只有真核生物在进行有性生殖过程中才可以发生。原核生物不能进行有性生殖,可以通过不同个体间DNA分子的转移实现基因重组。

特别提醒:正确理解基因重组2.判断是否存在基因重组的方法:(1)分析细胞分裂的类型:只有减数分裂才存在基因重组,有丝分裂不存在基因重组;(2)分析细胞分裂时期:基因重组只发生在减数第一次分裂中,其他时期不发生;(3)分析基因的关系:基因重组发生在同源染色体的非姐妹染色单体上的等位基因之间以及非同源染色体的非等位基因之间;(4)分析基因的数量:一对等位基因只发生基因分离,至少两对等位基因才发生基因重组。2.判断是否存在基因重组的方法:【典例示范】

(2020·济宁高一检测)下列关于基因重组的说法不正确的是 (

)A.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属于基因重组B.减数分裂四分体时期,由于同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换,可能导致基因重组C.一个基因型为Aa的植物体自交产生基因型为aa的子代,是通过基因重组实现的D.一般情况下,花药内可发生基因重组,而根尖则不能【典例示范】【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:【解析】选C。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属于基因重组,故A正确;减数分裂四分体时期由于同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换,可能导致基因重组,故B正确;一个基因型为Aa的植物体自交产生基因型为aa的子代,出现性状分离,实质是等位基因分离,故C错误;一般情况下,花药经过减数分裂形成配子即花粉,可发生基因重组,而根尖进行有丝分裂则不能发生基因重组,故D正确。【审答误区】Aa自交后代有隐性性状的个体出现是等位基因分离、精卵的随机结合导致的,不能把精卵的随机结合误认为是基因重组。

【解析】选C。生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因【类题精练】1.下列有关基因重组的叙述中,正确的是 (

)A.基因重组产生原来没有的新基因,从而改变基因中的遗传信息B.基因A因部分碱基对替换、增添或缺失而形成它的等位基因a,这属于基因重组C.基因型为Aa的个体自交,因基因重组而导致子代出现不同性状D.基因型为YyRr的个体自交后代出现不同于亲本的重组类型是由于发生了基因重组【类题精练】【解析】选D。基因重组不能产生新基因,但可以产生新的基因型,基因突变改变基因中的遗传信息,进而产生原来没有的新基因,A错误;基因A因部分碱基对替换、增添或缺失而形成它的等位基因a,这属于基因突变,B错误;一对等位基因Aa遗传,只会发生基因的分离,不会发生基因重组,基因重组发生在两对及两对以上基因的遗传,C错误;基因型为YyRr的个体自交后代出现不同于亲本的重组类型是由于发生了基因重组,D正确。【解析】选D。基因重组不能产生新基因,但可以产生新的基因型,2.基因重组使产生的配子种类多样化,进而产生基因组合多样性的子代。如图表示基因重组的两种类型,下列叙述正确的是 (

)A.甲类型的基因重组是孟德尔自由组合定律的基础B.两种类型的基因重组都发生于同源染色体之间C.基因重组可产生新的基因型,是生物变异的重要来源D.纯合子自交会因基因重组导致子代发生性状分离2.基因重组使产生的配子种类多样化,进而产生基因组合多样性的【解析】选C。图甲表示交叉互换,图乙表示基因的自由组合,所以只有乙类型的基因重组是孟德尔自由组合定律的基础,A错误;乙种类型的基因重组发生在非同源染色体的非等位基因之间,B错误;基因重组可产生新的基因型,是生物变异的重要来源,C正确;纯合子只能产生一种配子,纯合子自交不会出现基因重组现象,自交后代也不会出现性状分离,D错误。

【解析】选C。图甲表示交叉互换,图乙表示基因的自由组合,所以【补偿训练】如图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像,请根据图像判定每个细胞发生的变异类型 (

)A.①基因突变②基因突变③基因突变B.①基因突变或基因重组②基因突变③基因重组C.①基因突变②基因突变③基因突变或基因重组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【补偿训练】【解析】选C。图中①②分别属于有丝分裂的中期和后期;A与a所在的DNA分子都是经过复制而得到的,由于交叉互换只发生在减数分裂过程中,所以图中①②的变异只能属于基因突变;③属于减数第二次分裂的后期,由于减数分裂过程中可能发生交叉互换,所以不能确定A与a的不同是基因突变还是基因重组的结果。【解析】选C。图中①②分别属于有丝分裂的中期和后期;A与a所1.【生产情境】在金秋时节,收玉米时,农民会遇到这样的情况:品种A籽粒多,但不抗黑粉病;品种B籽粒少,但抗黑粉病。假设你是一位玉米育种专家核心素养·情境探究1.【生产情境】在金秋时节,收玉米时,农民会遇到这样的情况:探究:(1)你会用什么方法既能把两个品种的优良性状结合在一起,又能把双方的缺点都去掉?(科学思维)提示:用杂交的方法,使两个及以上的优良性状集中在一起。(2)设想一下,你采用的方法有哪些缺点?(科学思维)提示:杂交育种只能利用已有基因的重组,按需选择,并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象,育种进程缓慢,过程烦琐,这些都是杂交育种方法的不足。(3)如果打算大幅度地改良玉米品种,你建议选择哪种育种方法?(科学探究)提示:诱变育种。诱变育种的原理是基因突变,基因突变可以产生新基因。探究:2.【生活情境】在炎热的夏天,中午外出,防晒霜成为必需品,做X射线透视的医务人员要穿防护衣,请从变异角度分析。2.【生活情境】在炎热的夏天,中午外出,防晒霜成为必需品,做探究:(1)炎热夏季中午外出时需在暴露的皮肤表面涂抹防晒霜的机理是什么?(生命观念)提示:在晴朗的夏季中午紫外线特别强烈,如果不涂抹防晒霜,很容易诱发皮肤细胞发生基因突变,导致皮肤癌的发生。(2)做X射线透视的医务人员需要穿防护衣的机理是什么?(生命观念)提示:X射线是诱发基因突变的一种物理因素,穿防护衣是为了减小自己发生基因突变的概率。探究:课堂检测·素养达标1.下列有关基因突变和基因重组的描述错误的是______。

①DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换即为基因突变②某植物经X射线处理后未出现新的性状,则没有新基因产生③转基因技术能让A物种表达出B物种的某优良性状④通过杂交育种能培育出具有杂种优势的新品种课堂检测·素养达标1.下列有关基因突变和基因重组的描述错误的【解析】选①②。基因是有遗传效应的DNA片段,碱基对的增添、缺失或替换,如果发生在非基因片段的DNA分子中,则不属于基因突变,①错误;经X射线处理后未出现新的性状,但可能已发生基因突变,形成新的基因,如AA突变成Aa,②错误;转基因技术能把一种生物的基因转移到另一种生物体内,从而让A物种表达出B物种的某优良性状,③正确;通过杂交育种能把不同个体的优良性状组合在一起,培育出具有杂种优势的新品种,④正确。【解析】选①②。基因是有遗传效应的DNA片段,碱基对的增添、2.如图为细胞内染色体状态示意图,这种染色体状态表示已发生 (

)A.染色体易位B.基因重组C.染色体倒位D.姐妹染色单体之间的交叉互换【解析】选B。据图可看出,此现象发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,即交叉互换,属于基因重组。2.如图为细胞内染色体状态示意图,这种染色体状态表示已发生 3.我国大面积栽培的水稻有粳稻(主要种植在北方)和籼稻(主要种植在南方)。研究发现,粳稻的bZIP73基因通过一系列作用,增强了粳稻对低温的耐受性。与粳稻相比,籼稻的bZIP73基因中有1个脱氧核苷酸不同,从而导致两种水稻的相应蛋白质存在1个氨基酸的差异。下列表述正确的是 (

)A.bZIP73基因的1个核苷酸的差异是由基因突变导致的B.bZIP73蛋白质的1个氨基酸的差异是由基因重组导致的C.基因的碱基序列改变,一定会导致表达的蛋白质失去活性D.基因突变后一定能导致性状的改变3.我国大面积栽培的水稻有粳稻(主要种植在北方)和籼稻(主要【解析】选A。bZIP73基因的1个核苷酸的差异是基因突变的结果,bZIP73蛋白质的1个氨基酸的差异也是基因突变后表达的蛋白质改变,因此A正确,B错误;基因突变后不一定导致蛋白质结构的改变,密码子具有简并性,因此也不一定导致性状的改变,C、D错误。【解析】选A。bZIP73基因的1个核苷酸的差异是基因突变的4.生物世界广泛存在着变异,人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是 (

)A.“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻B.用X射线进行大豆人工诱变育种,从诱变后代中选出抗病性强的优良品种C.通过杂交和人工染色体加倍技术,成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦D.通过单倍体育种技术,由高秆抗病玉米培育出矮秆抗病玉米4.生物世界广泛存在着变异,人们研究并利用变异可以培育高产、【解析】选B。袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻,该技术的原理是基因重组,能产生新的基因型,但不能产生新基因,A不符合题意;用X射线进行大豆人工诱变育种,该育种方法的原理是基因突变,基因突变能产生新基因,从而在诱变后代中选出抗病性强的优良品种,B符合题意;杂交和人工染色体加倍技术的原理是基因重组和染色体变异,这两种变异都不会产生新基因,C不符合题意;单倍体育种的原理是染色体变异,不会产生新基因,D不符合题意。【解析】选B。袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻,该技术的5.下列关于细胞癌变的叙述,错误的是 (

)A.癌细胞可以无限增殖B.癌细胞的形态和结构发生显著改变C.细胞癌变的实质是抑癌基因突变为原癌基因D.健康的饮食方式可降低细胞癌变的发生率5.下列关于细胞癌变的叙述,错误的是 ()【解析】选C。癌细胞具有无限增殖的能力,在条件适宜时可以无限增殖,A正确;癌变后,细胞的形态和结构发生显著改变,B正确;细胞癌变的实质是原癌基因和抑癌基因同时发生基因突变,而不是抑癌基因突变为原癌基因,C错误;癌变的发生与不良饮食习惯密切相关,因此健康的饮食方式可降低细胞癌变的发生率,D正确。【解析】选C。癌细胞具有无限增殖的能力,在条件适宜时可以无限6.以下有关基因重组的叙述,正确的是 (

)A.基因重组通常发生在有性生殖过程中B.减数分裂过程中能发生基因重组的时期是减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期C.基因重组导致纯合子自交后代出现性状分离D.同卵双生兄弟间的性状差异是由基因重组导致的6.以下有关基因重组的叙述,正确的是 ()【解析】选A。基因重组通常发生在有性生殖过程中,A正确;减数分裂过程中能发生基因重组的时期是减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期,B错误;基因重组导致杂合子自交后代出现性状分离,C错误;同卵双生兄弟间的基因型应该相同,所以他们之间性状的差异不是基因重组导致的,可能是突变或环境因素导致的,D错误。【解析】选A。基因重组通常发生在有性生殖过程中,A正确;减数7.图1表示人类镰状细胞贫血的病因(已知谷氨酸的密码子是GAA,GAG)。图2中①②分别表示不同的变异类型。请分析如图,回答如列问题:(1)图1中①②表示遗传信息流动过程,①发生的时期是________________;图2中①发生的时期是____________________。

(2)若图1正常基因片段中的CTT突变成CTC,由此控制的生物性状__________(填“会”或“不会”)发生改变。

7.图1表示人类镰状细胞贫血的病因(已知谷氨酸的密码子是GA(3)镰状细胞贫血的病因是发生了哪种类型的变异?________________。这种病在人群中十分罕见,这表明该变异具有__________的特点。

(4)图2中,①和②分别属于哪种类型的变异:____________、__________。染色体结构的改变会使排列在染色体上的基因的__________和__________发生改变,从而导致性状的改变。

(3)镰状细胞贫血的病因是发生了哪种类型的变异?______【解析】(1)图1中①表示DNA的复制,发生在细胞分裂的间期,图2中①发生的时期是减数第一次分裂前期/四分体时期。(2)由图1可知,转录的模板链为CTT所在的链,正常基因片段中的CTT突变成CTC,转录的mRNA中对应的密码子由GAA变为GAG,GAA和GAG对应的氨基酸都为谷氨酸,因此这种改变不会导致表达的多肽链中氨基酸的数目和排列顺序发生改变,控制的生物性状也不会发生改变。(3)镰状细胞贫血症产生的原因是基因中碱基对的替换,这种变异属于基因突变。这种病十分罕见,说明这种变异具有低频性。【解析】(1)图1中①表示DNA的复制,发生在细胞分裂的间期(4)图2中,①是同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换,属于基因重组,②是易位,属于染色体结构变异。基因位于染色体上,染色体结构的改变会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变,从而导致性状的改变。答案:(1)细胞分裂间期减数第一次分裂前期/四分体时期(2)不会(3)基因突变低频性(4)基因重组染色体变异排列顺序数目(4)图2中,①是同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换,属于基【补偿训练】抗维生素D佝偻病是X染色体上显性基因控制的遗传病,病因之一是磷酸盐调节基因(PHE基因)异常(用E表示),最终导致骨髓钙积累不足。如图1是正常人PHE基因(用e表示)指导蛋白质合成的局部示意图,图2是某卵原细胞分裂的部分示意图(仅示部分染色体)。请据图分析回答:【补偿训练】正常人PHE蛋白质733号氨基酸正常人PHE蛋白质733号氨基酸注:丝氨酸的密码子是UCU、UCC(1)图1中正常人PHE基因通过①__________(填生理过程名称)形成mRNA,其模板是PHE基因的__________链,②过程发生在__________(填场所)上。(2)设正常人PHE基因中某片段有碱基对n个,则对应的PHE蛋白质片段中氨基酸不多于______个。(3)图2中,细胞①中的突变基因E一般形成于细胞分裂的______期;细胞②中发生了__________,该细胞继续分裂产生的生殖细胞的基因型是__________。注:丝氨酸的密码子是UCU、UCC【解析】(1)图1中正常人PHE基因通过①转录形成mRNA,丝氨酸的密码子是UCU、UCC,根据碱基互补配对原则,其模板是PHE基因的b链,②过程表示翻译,发生在核糖体上。(2)设正常人PHE基因中某片段有碱基对n个,则对应的PHE蛋白质片段中氨基酸不多于n/3个。(3)图2中,细胞①中的突变基因E一般形成于细胞分裂的间期;细胞②中发生了(同源染色体的非姐妹染色单体间的)交叉互换(基因重组),分析题图可知,该细胞继续分裂产生的生殖细胞的基因型是XE或Xe。答案:(1)转录b核糖体(2)n/3(3)间(同源染色体的非姐妹染色单体间的)交叉互换(基因重组)

XE或Xe

【解析】(1)图1中正常人PHE基因通过①转录形成mRNA,课时素养评价十一基因突变和基因重组【合格性考试】(20分钟·70分)

一、选择题(共10小题,每小题5分,共50分)1.下列关于基因突变的说法,不正确的是 (

)A.没有外界因素诱导也可能发生基因突变B.基因突变易发生在细胞分裂间期C.基因突变不一定会引起性状改变D.体细胞中的突变基因都不能遗传给后代课时素养评价十一基因突变和基因重组【解析】选D。DNA的复制过程中发生差错可能导致基因突变,A正确;细胞分裂间期,DNA复制时结构不稳定,容易发生基因突变,B正确;密码子具有简并性,且若突变发生在非编码区,或发生了隐性突变,则基因突变后生物性状并未改变,C正确;发生在体细胞中的突变基因一般不能遗传,但植物体细胞中的突变基因可以通过植物组织培养技术遗传,D错误。【解析】选D。DNA的复制过程中发生差错可能导致基因突变,A2.(2019·北京合格考)某动物的基因型为AaBb,这两对基因的遗传符合自由组合定律。若它的一个精原细胞经减数分裂后产生的4个精细胞中,有1个精细胞的基因型为AB,那么另外3个精细胞的基因型分别是 (

)A.Ab、aB、ab B.AB、ab、abC.ab、AB、AB D.AB、AB、AB2.(2019·北京合格考)某动物的基因型为AaBb,这两对【解析】选B。由于一个基因型为AaBb的精原细胞经过减数分裂形成了一个基因型为AB的精细胞,说明含A与B的染色体自由组合,含a与b的染色体自由组合。因此一个基因型为AaBb的精原细胞经过减数分裂形成了一个基因型为AB的精细胞的同时,随之产生的另外3个精细胞的基因型为AB、ab、ab。【解析】选B。由于一个基因型为AaBb的精原细胞经过减数分裂3.基因突变具有随机性,下列不能体现这一特点的是 (

)A.基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期B.基因突变可以发生在细胞内不同的DNA分子上C.基因突变可以发生在同一DNA分子的不同部位D.一个基因可以向不同方向发生变异,从而产生一个以上的等位基因3.基因突变具有随机性,下列不能体现这一特点的是 ()【解析】选D。基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;基因突变可以发生在细胞内不同的DNA分子上;基因突变可以发生在同一DNA分子的不同部位;“一个基因可以向不同方向发生变异,从而产生一个以上的等位基因”,体现的是基因突变的不定向性,D符合题意。【解析】选D。基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期;基因4.小白鼠体细胞内的6号染色体上有P基因和Q基因,它们编码各自蛋白质的前3个氨基酸的DNA序列如下图,起始密码子均为AUG。下列叙述正确的是(

)A.基因P和基因Q转录时都以b链为模板合成mRNAB.若箭头处的碱基突变为T,则对应的反密码子变为UAGC.若基因P缺失,则该小白鼠发生了基因突变D.基因P在该动物一个神经细胞中数目最多时可有4个4.小白鼠体细胞内的6号染色体上有P基因和Q基因,它们编码各【解题指南】解答本题的关键有两点:(1)根据起始密码子AUG结合图示判断模板链。(2)区别基因突变与染色体结构变异。【解题指南】解答本题的关键有两点:【解析】选B。起始密码子均为AUG,对应DNA模板链碱基为TAC,故基因P以b链为模板链,基因Q以a链为模板链,选项A错误;基因Q对应密码子为AUG、GUC、UCC,若箭头处的碱基C突变为T,对应密码子突变为AUC,则反密码子变为UAG,选项B正确;若基因P缺失,则该小白鼠发生了染色体结构变异(缺失),选项C错误;动物神经细胞不再分裂,基因不再复制,故最多有2个基因P在1对同源染色体上,选项D错误。【解析】选B。起始密码子均为AUG,对应DNA模板链碱基为T【补偿训练】如图表示的是控制正常酶1的基因突变后引起的氨基酸序列的改变。①、②两种基因突变分别是 (

)A.碱基对的替换碱基对的缺失B.碱基对的缺失碱基对的增添C.碱基对的替换碱基对的增添或缺失D.碱基对的增添或缺失碱基对的替换【补偿训练】【解析】选C。从题图中可以看出,突变①只引起一个氨基酸的改变,所以属于碱基对的替换;突变②引起突变位点以后的多种氨基酸发生改变,因此属于碱基对的增添或缺失。综上分析,C正确,A、B、D均错误。【解析】选C。从题图中可以看出,突变①只引起一个氨基酸的改变5.人和动物细胞的染色体上普遍存在着原癌基因和抑癌基因,但是大多数人不患癌症,只有少数人患癌症,其原因主要是 (

)A.原癌基因不能被激活B.在正常情况下,原癌基因和抑癌基因发生突变的概率很低C.癌细胞是细胞畸形分化造成的D.大多数人体内有抵抗癌细胞的免疫功能5.人和动物细胞的染色体上普遍存在着原癌基因和抑癌基因,但是【解析】选B。原癌基因在正常细胞内表达,作用是控制细胞分裂和生长的进程,A错误;在正常情况下,原癌基因和抑癌基因发生突变的概率很低,且癌症的发生至少在一个细胞中发生5～6个基因突变,才能赋予癌细胞所有的特征,这是一种累积效应,B正确;癌细胞与细胞的基因突变累积有关,还有些癌细胞与表观遗传改变导致基因表达模式改变有关,C错误;大多数人不患癌症,只有少数人患癌症的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变的概率很低,D错误。【解析】选B。原癌基因在正常细胞内表达,作用是控制细胞分裂和6.关于等位基因B和b发生突变的叙述,错误的是 (

)A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因B.X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G-C被碱基对A-T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6.关于等位基因B和b发生突变的叙述,错误的是 ()【解析】选B。基因突变具有不定向性,等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因,A正确;X射线属于物理诱变因素,其照射会提高基因B和基因b的突变率,B错误;基因突变的实质是碱基对的增添、缺失或替换,使基因的碱基序列发生改变,C、D正确。【解析】选B。基因突变具有不定向性,等位基因B和b都可以突变【误区警示】基因突变并非只有一个碱基对的变化基因突变的实质是基因内部碱基对的变化,可能是一个碱基对的变化,也可能是多个碱基对的变化,即凡是改变基因内部结构而不改变基因数量及基因在染色体上位置的碱基对变化都属于基因突变。【误区警示】基因突变并非只有一个碱基对的变化7.研究发现,正常干细胞中两种关键蛋白质“失控”发生越位碰撞后,正常干细胞会变成肿瘤干细胞。下列有关说法错误的是 (

)A.干细胞的分化方向与细胞中基因的表达情况有关B.干细胞具有发育成完整个体的全套遗传物质C.干细胞分化后逐渐衰老是由基因决定的D.干细胞在癌变过程中细胞膜上的糖蛋白会增多7.研究发现,正常干细胞中两种关键蛋白质“失控”发生越位碰撞【解析】选D。干细胞的分化是基因选择性表达的结果,A正确;每个细胞最初都是由受精卵分裂、分化而来的,因此含有个体发育的全套遗传物质,B正确;干细胞分化后逐渐衰老是由基因决定的,C正确;干细胞在癌变过程中细胞膜上的糖蛋白减少,D错误。【解析】选D。干细胞的分化是基因选择性表达的结果,A正确;每8.下列过程中发生基因重组的是 (

)A.杂合高茎豌豆自交后代出现矮茎B.雌雄配子随机结合产生不同类型的子代个体C.杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒D.红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,F1雌雄均为红眼8.下列过程中发生基因重组的是 ()【解析】选C。杂合高茎豌豆自交后代出现矮茎属于性状分离,A错误;雌雄配子随机结合产生不同类型的子代个体是受精作用,B错误;杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒属于控制不同性状的基因自由组合,属于基因重组,C正确;红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交,F1雌雄均为红眼,该过程只涉及一对基因,没有发生基因重组,D错误。【解析】选C。杂合高茎豌豆自交后代出现矮茎属于性状分离,A错9.如图是某二倍体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)。据图判断下列说法正确的是 (

)A.甲、乙、丙细胞所处时期均容易发生基因突变B.乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组C.1与2片段的交换和1与2的分离,均属于基因重组D.丙细胞不能进行基因重组9.如图是某二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体,【解析】选D。甲、乙、丙三个细胞所处时期,染色体高度螺旋化,不能进行DNA复制,一般不发生基因突变,A错误;乙图表示有丝分裂,不会发生基因重组,可能发生了基因突变,B错误;1与2片段的交换属于基因重组,1与2的分离会造成等位基因的分离,不属于基因重组,C错误;丙细胞处于减数第二次分裂时期,基因重组发生在减数第一次分裂的四分体时期或后期,D正确。【解析】选D。甲、乙、丙三个细胞所处时期,染色体高度螺旋化,【方法规律】“三看法”判断可遗传变异类型(1)DNA分子内的变异:【方法规律】“三看法”判断可遗传变异类型(2)DNA分子间的变异:(2)DNA分子间的变异:10.利用月季花的枝条扦插所产生的后代与利用月季花的种子播种所产生的后代相比,下列关于其变异来源的叙述,正确的是 (

)A.前者不会发生变异,后者有较大的变异性B.前者一定不会发生基因重组,后者可能发生基因重组C.后者一定不会发生基因重组,前者可能发生基因重组D.前者一定不会因环境影响发生变异,后者可能因环境影响发生变异10.利用月季花的枝条扦插所产生的后代与利用月季花的种子播种【解析】选B。扦插属于无性生殖,也会发生变异,变异来源不可能有基因重组。种子繁殖属于有性生殖,变异来源有基因重组;扦插和种子繁殖的变异来源都会受环境的影响。【解析】选B。扦插属于无性生殖,也会发生变异,变异来源不可能二、非选择题(共2小题,共20分)11.(10分)甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7-乙基鸟嘌呤,这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对,从而使DNA序列中的碱基对G—C转换成A—T。育种专家为了获得更多的变异水稻亲本类型,先将水稻种子用EMS溶液浸泡,再在大田种植,通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题:(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻,其自交后代中出现两种表现型,说明这种变异性状为________性状。

二、非选择题(共2小题,共20分)(2)用EMS溶液浸泡种子是为了提高______________。某一性状出现多种变异类型,说明变异具有__________。

(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化,而染色体的__________不变。

(4)经EMS诱变处理后,表型优良的水稻植株也可能携带有害基因,为了确定某表现型优良的水稻植株是否携带有害基因,除了自交法外,还可采用的方法有_________________________________________________________________。(2)用EMS溶液浸泡种子是为了提高____________【解析】(1)经过诱变处理,获得一株某种性状变异的水稻,其自交后代中出现两种表现型,说明该个体为杂合子,变异性状为显性。(2)用化学诱变剂EMS溶液浸泡种子,可以提高基因的突变率,某一性状出现多种变异类型,说明基因突变具有不定向性。(3)EMS是引发基因突变的化学诱变剂,只诱导水稻细胞的DNA发生变化,而染色体的结构和数目不变。(4)为了确定诱变后某表型优良的水稻植株是否携带有害基因,可以利用该水稻植株的花药进行离体培养形成单倍体,再用秋水仙素诱导使其染色体加倍形成二倍体,根据表现型作出判断。【解析】(1)经过诱变处理,获得一株某种性状变异的水稻,其自答案:(1)显性(2)基因突变的概率不定向性(3)结构和数目(4)利用该水稻植株的花药进行离体培养形成单倍体,再用秋水仙素诱导使其染色体加倍形成二倍体,根据表现型作出判断答案:(1)显性12.(10分)一种α链异常的血红蛋白叫作Hbwa,其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与正常血红蛋白(HbA)的差异如下:血红蛋白部分α链血红蛋白的密码子及其氨基酸的顺序137138139140141142143144145HbAACC苏氨酸UCC丝氨酸AAA赖氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA终止HbwaACC苏氨酸UCA丝氨酸AAU天冬酰胺ACC苏氨酸GUU缬氨酸AAG赖氨酸CCU脯氨酸CGU精氨酸UAG终止12.(10分)一种α链异常的血红蛋白叫作Hbwa,其137(1)Hbwa异常的直接原因是α链第________位的氨基酸对应的密码子________(如何变化),从而使合成的肽链的氨基酸的顺序发生改变。

(2)异常血红蛋白α链发生变化的根本原因是________________________。

(3)这种变异类型属于__________,一般发生在______时。这种变异与其他可遗传变异相比,最突出的特点是______。

(4)如果要降低该变异的影响,在突变基因的突变点的附近,再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小?________。

A.置换单个碱基 B.增加3个碱基对C.缺失3个碱基 D.缺失2个碱基对(1)Hbwa异常的直接原因是α链第________位的氨基【解析】(1)分析表格,比较Hbwa和HbA137位以后的氨基酸序列及对应的密码子可知,Hbwa异常的直接原因是α链第138位的丝氨酸对应的密码子缺失了一个碱基C,从而使合成的肽链的氨基酸的顺序发生改变。(2)根据表格可知,编码异常血红蛋白的mRNA上缺失一个碱基C,则该变化形成的根本原因是控制血红蛋白α链合成的基因中一个碱基对(C—G)缺失。(3)碱基对缺失属于基因突变,发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期,与其他变异相比,其突出的特点是能产生新基因。(4)在突变基因的突变点的附近,