高考生物一轮总复习-第5章-基因突变及其他变异-第1节-基因突变和基因重组讲义-必修

第5章基因突变及其他变异考纲内容能力要求命题分析1.基因突变的特征和原因2.基因重组及其意义3.染色体结构变异和数目变异4.人类遗传病的类型5.人类遗传病的监测和预防6.人类基因组计划及意义实验：(1)低温诱导染色体加倍 (2)调查常见的人类遗传

病

Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ

实验与探究能力

实验与探究能力1.新课标卷主要以选择题的形式考查本章内容，以遗传系谱图的形式考查了对遗传病类型和基因组成的推断及相关计算。2017年考查了遗传系谱图的画法。2.命题趋势：以选择题或非选择题的形式出现，结合育种、进化等生活背景综合考查可遗传变异的相关知识；以科学新进展为背景，结合遗传规律、遗传学的细胞基础等知识考查人类遗传病及防治。[考纲导读]第1节基因突变和基因重组病症镰刀型细胞贫血症症状红细胞呈______状，易破裂，使人患溶血性贫血直接原因血红蛋白多肽链上一个______被________替换根本原因血红蛋白基因(DNA)上__________被替换，即由____________一、基因突变镰刀谷氨酸缬氨酸一对碱基1．实例2.概念：DNA分子中发生碱基对的__________________，而引起的基因结构的改变。增添、缺失和替换3．时间：主要在DNA复制时(有丝分裂和减数第一次分裂前的________期)。间5．特点：

物理因素，如____________________________

化学因素，如_______________________

生物因素，如某些病毒 普遍性：一切生物都可以发生随机性：个体发育的________________低频性：自然情况下，突变频率很低_______性：产生一个以上的等位基因6．意义：产生________，是生物变异的________来源，是生物进化的原始材料。不定向新基因根本4．原因：任何时期紫外线、X射线及其他辐射亚硝酸、碱基类似物二、基因重组有性非同源染色体等位基因

1．概念：生物体在进行______生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。2．类型同源交叉互换

(1)减数第一次分裂后期，随着_______________的自由组合，其上的非等位基因也自由组合。 (2)减数第一次分裂前期，非同源染色体上的________随着________染色体上的非姐妹染色单体的________而发生交换，导致染色单体上的基因重新组合。变异

3．意义：基因重组是生物________的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化具有重要意义。[判断正误]1．A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因。((

)2．人类镰刀型细胞贫血症发生的根本原因是基因突变。 )3．基因突变通常发生在DNA→RNA的过程中。()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．病毒、大肠杆菌及动植物都可能发生基因突变。()答案：1.√2.√3.×4.×5.√考点一基因突变

[考点梳理]1．基因突变机制(1)基因突变是DNA

分子水平上某一个基因内部碱基对的种类或数目的变化，基因的数目和位置未改变。

(2)RNA病毒中，基因突变指RNA中碱基的增添、缺失或替换，其突变率远大于DNA的突变率。碱基对影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基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2．基因突变对生物性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响(2)突变不一定导致生物性状改变的原因①突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段中。②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。③基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。3．基因突变对子代的影响

(1)基因突变若发生在体细胞有丝分裂过程中，这种突变一般不遗传，但有些植物可以通过无性繁殖传给后代。 (2)基因突变若发生在精细胞或卵细胞的形成过程中，这种突变可以通过有性生殖传给后代。4．显性突变和隐性突变的判定(1)类型显性突变：aa→Aa当代表现隐性突变：AA→Aa当代不表现，子代一旦表现即为纯合子

(2)判定方法：选取突变体与其他已知的未突变体杂交，根据子代性状表现判断。若后代全为未突变体，则为隐性突变；若后代为突变体，或既有突变体又有未突变体，则为显性突变。与基因突变有关的四个知识点

(1)细胞分裂：在细胞分裂间期，DNA

复制时，DNA分子双链打开，脱氧核苷酸链极其不稳定，容易发生碱基对的变化。

(2)细胞癌变：癌细胞是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致。(3)生物育种：诱变育种是利用基因突变的原理进行的。(4)生物进化：基因突变为生物进化提供原始材料。[高考探究]考向1基因突变的类型及范围

[典例1](2016年天津卷)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：

注：P：脯氨酸，K：赖氨酸，R：精氨酸下列叙述正确的是()A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能C．突变型的产生是由于碱基对的缺失所致D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变

[解析]根据表格信息可知，枯草杆菌野生型与某一突变型的差异是S12蛋白结构改变导致的，突变型能在含链霉素的培养基中存活，说明突变型具有链霉素抗性，故A项正确；翻译是在核糖体上进行的，所以链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能，B项错误；野生型和突变型的S12蛋白中只有一个氨基酸(56位氨基酸)有差异，而碱基对的缺失会导致缺失位置后的氨基酸序列均改变，所以突变型的产生是由于碱基对的替换所致，C项错误；枯草杆菌对链霉素的抗性不是链霉素诱发的，链霉素只能作为环境因素对枯草杆菌起到选择作用，D项错误。[答案]A考向2基因突变对性状的影响

[典例2](2016年山东临沂检测)化学诱变剂

EMS能使基因中的G烷基化后与T配对，CLH2

基因控制合成叶绿素水解酶。研究人员利用EMS处理野生型大白菜(叶片浅绿色)种子，获得CLH2基因突变的植株甲(叶片深绿色)和乙(叶片黄色)。下列叙述正确的是()

A．植株乙叶片呈黄色，说明其叶绿素水解酶失去活性 B．获得植株甲和乙，说明EMS可决定CLH2

基因突变的方向C．若植株甲自交获得叶片浅绿色的植株，说明浅绿色为隐性性状D．EMS处理后，CLH2基因复制一次可出现G—C替换为A—T的现象

[解析]植株乙叶片呈黄色，说明其叶绿素水解酶活性更高；EMS只可提高基因突变率，不能决定基因突变方向；EMS处理后，DNA复制一次时，只能出现基因中烷基化后的G与T配对，在第二次复制时，才可能出现G—C替换为A—T的现象。[答案]C考向3基因突变的应用[典例3](2014年江苏卷)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是()A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

[解析]X射线既可改变基因的碱基序列引起基因突变，又能造成染色体片段损伤导致染色体变异。图中是高产糖化酶菌株的人工定向选择过程。通过此筛选过程获得的高产菌株的其他性状未必符合生产要求，故不一定能直接用于生产。诱变可提高基因的突变率，但每轮诱变相关基因的突变率不一定都会明显提高。[答案]D[考向预测]1．(2017年江西南昌一模)下列关于基因突变的叙述，正确的是()

A．DNA分子中发生碱基对的替换都会引起基因突变 B．在没有外界不良因素的影响下，生物不会发生基因突变 C．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 D．基因突变能产生自然界中原本不存在的基因，是变异的根本来源

解析：基因突变是碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变，但只有DNA分子上具有遗传效应的片段才是基因；基因突变可自发产生；随机性表现为基因突变可发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在细胞内的不同DNA分子上，可以发生在同一DNA分子的不同部位等，而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，这称之为不定向性。答案：D2．下列关于基因突变的叙述，不正确的是()

A．基因突变可以发生在个体发育的任何时期 B．等位基因的产生是基因突变的结果 C．基因突变一定产生等位基因 D．DNA中碱基对替换不一定发生基因突变

解析：基因突变指

DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换引起基因结构的改变。基因突变是随机的，可以发生在个体发育的任何时期。原核生物没有同源染色体，所以没有等位基因。等位基因的产生是基因突变的结果。DNA中非基因片段的碱基对替换不会引起基因突变。

答案：C3．(2017年福建宁德质检)豌豆种子的圆粒基因R1

插入一)段DNA序列形成基因R2。下列叙述正确的是( A．显微镜下可观察到R2的长度较R1

长 B．这种变异可能导致翻译过程提前终止 C．一定会导致豌豆的种子形状发生改变 D．正常情况下配子中同时含有R1

和R2基因

解析：基因R1

插入一段DNA序列形成基因R2，属于基因突变，在显微镜下是观察不到的，A错误；基因突变可能导致转录形成的mRNA中提前出现终止密码，从而导致翻译过程提前终止，B正确；由于密码子的简并性，突变后控制合成的蛋白质不一定发生改变，即性状不一定发生改变，C错误；R1和R2基因为等位基因，而配子中正常情况下不会出现等位基因，D错误。

答案：B

4．(2017年河北邯郸二模)某二倍体植株染色体上控制花色的基因A2

是由其等位基因A1

突变产生的，且基因均能合成特定的蛋白质来控制花色。下列叙述正确的是()A．基因A2

是基因A1

中碱基对的增添或缺失造成的B．基因A1、A2

合成蛋白质时共用一套遗传密码C．基因A1、A2

同时存在于同一个配子中D．基因A1、A2

不能同时存在于同一个体细胞中

解析：突变基因A2

的产生还可能是原基因A1

中碱基对替换造成的，A错误；生物体内的蛋白质合成都共用一套密码子，B正确；等位基因(A1

与A2)在减数第一次分裂中随同源染色体分开而分离，正常情况下，不会出现在同一配子中，C错误；当不同雌雄配子含有的是一对等位基因(A1与A2)时，它们结合发育成的后代体细胞中则含有A1A2，D错误。答案：B

5．下图表示细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程，该过程被称为NMD作用，能阻止有害异常蛋白的表达。NMD作用常见于人类遗传病中，如我国南方地区高发的地中海贫血症(AUG、UAG分别为起始和终止密码子)。

(1)图中异常mRNA与正常mRNA长度相同，推测终止密码子提前出现的原因是基因中发生了_________________。(3)常染色体上的正常β-珠蛋白基因(A+)既有显性突变(A)，

(2)异常mRNA来自突变基因的________________，其降解产物为________________。如果异常mRNA不发生降解，细胞内就会产生肽链较____________的异常蛋白。又有隐性突变(a)，两者均可导致地中海贫血症。据下表分析：

表中①和②处分别为：①____________，②__________；除表中所列外，贫血患者的基因型还有______________。基因型aaA＋AA＋a表现型重度贫血中度贫血轻度贫血原因能否发生NMD作用能②能分析β­珠蛋白合成情况①合成少量合成少量

解析：(1)图中异常mRNA与正常mRNA长度相同，推测终止密码子提前出现的原因是基因中发生了碱基对的替换。(2)突变后的异常基因通过转录过程形成异常mRNA，mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸，因此mRNA降解产物是核糖核苷酸；由题图可知，异常mRNA中终止密码子比正常mRNA中的终止密码子提前出现，如果异常mRNA不发生降解，细胞内翻译过程会产生肽链较短的异常蛋白质。(3)分析表格中的信息可知，基因型A＋A和A＋a分别表现为中度贫血和轻度贫血，合成的β-珠蛋白少，基因型为aa的个体重度贫血，不能合成β-珠蛋白；根据题干可知，基因的显隐性关系为：A＞A＋＞a；A＋a的答案：(1)碱基替换(2)转录核糖核苷酸短(3)无合成不能AA、Aa个体能发生NMD作用，体内只有正常基因的表达产物，所以表现为轻度贫血；基因型为aa的个体能发生NMD作用，无β­珠蛋白合成，表现为重度贫血；基因型为A＋A的个体表现为中度贫血，说明其异常珠蛋白基因的表达未能被抑制，因此不能发生NMD作用，导致异常蛋白合成。由题意可知，显性突变(A)和隐性突变(a)均可导致地中海贫血症，因此除表中所列外，贫血患者的基因型还有AA、Aa。考点二基因重组

[考点梳理]1．基因重组的相关概念比较项目基因重组基因突变发生时间减数第一次分裂前期和后期细胞分裂间期发生原因减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，或非同源染色体自由组合在一定外界或内部因素作用下，DNA分子中碱基对发生增添、替换或缺失，引起基因结构的改变适用范围狭义基因重组只限于真核生物有性生殖细胞核遗传所有生物都可发生意义是生物变异的重要来源，有利于生物进化生物变异的根本来源，也是生物进化的原始材料联系在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基

因重组提供大量材料，基因突变是基因重组的基础2．基因重组和基因突变的比较3.不同生物的可遗传变异来源(1)病毒：基因突变。(2)原核生物：基因突变。(3)真核生物①无性生殖时：基因突变、染色体变异。②有性生殖时：基因突变、基因重组、染色体变异。[高考探究]考向1基因重组的本质[典例4]下列有关基因重组的说法，正确的是()

A．基因重组可以产生多对等位基因 B．发生在生物体内的基因重组都能遗传给后代 C．基因重组所产生的新基因型不一定会表现为新的表现型 D．基因重组会改变基因中的遗传信息

[解析]基因重组属于基因的重新组合，不会改变基因内部的碱基序列，不可能产生新的基因，基因中的遗传信息也不会改变。生物体内经过基因重组所产生的配子不一定能够形成合子，所以不一定能够传递给后代。基因重组能产生新基因型的配子，不同的配子形成合子的表现型可能与原有个体的表现型相同。

[答案]C考向2基因重组及其与基因突变的比较[典例5](2017年陕西宝鸡九校联考)下列关于生物变异的叙述，正确的是()

A．基因突变指DNA分子中发生的碱基对的替换、增添和缺失，而引起的DNA结构改变 B．基因型为Aa的植物连续自交，F2

基因型比例为3∶2∶3，这是由基因重组造成的 C．不能通过有性生殖遗传给后代的变异，也可能属于可遗传变异，如三倍体无子西瓜就属于可遗传变异 D．基因重组包含非同源染色体上的非等位基因自由组合和非同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换

[解析]具有遗传效应的DNA片段中发生的碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变才是基因突变，A错误；基因型为Aa的植物连续自交，得到的F2基因型比例为3∶2∶3，这是基因分离导致的结果，不是基因重组，B错误；遗传物质发生了改变而引起的变异都属于可遗传的变异，不一定能通过有性生殖遗传给后代，C正确；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体间，不是发生在非同源染色体的非姐妹染色单体间，D错误。[答案]C判断变异是否属于基因突变的方法(1)基因内部结构发生变化——是基因突变(2)基因数目发生变化——不是基因突变(3)基因位置发生改变——不是基因突变(4)光学显微镜可观察到——不是基因突变(5)产生新基因——是基因突变[考向预测]6．(2017年黑龙江哈尔滨六中调研)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C．YyRr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

解析：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。答案：C

7．某植物株色紫色对绿色是显性，分别由基因PL和pl控制，不含pl、PL基因的植物株色表现