基因突变-初升高生物学教材衔接

生物学初高教材衔接——基因突变初中阶段要求高中阶段要求衔接要点1.掌握生物变异的概念，理解变异是生物界普遍存在的生命现象2.能区分可遗传变异与不可遗传变异、有利变异与不利变异，明确二者的差异与对应实例3.了解人工选择育种、杂交育种、诱变育种、航天育种、基因工程育种等常见育种方式的原理与应用实例1.掌握基因突变的概念、发生时期、诱因与四大特点，理解其作为生物变异根本来源的意义2.理解细胞癌变的发生机理与癌细胞的特征，知晓原癌基因与抑癌基因的功能3.掌握杂交育种与诱变育种的原理、过程及优缺点，能区分不同育种方式的适用场景1.认知升级从宏观的变异现象与分类认知，升级到微观的基因突变分子机制与变异本质的深度理解2.思维转变从零散的育种实例记忆，转向建立“变异原理—育种应用”的逻辑关联，形成结构与功能相适应的核心思维3.能力构建能运用变异原理解释育种实践与细胞癌变相关问题，为高中生物变异、生物进化等核心内容奠定基础回顾初中1.生物的变异（1）概念：同种生物亲子代间以及子代个体间的差异。（2）特点：变异是自然界普遍存在的生命现象。生物圈中生物的种类繁多，不同种类的生物之间千差万别，同种生物之间也存在各种各样的差异，这些差异都源于生物的变异。2.变异的类型（1）按照引起变异的原因划分，分为可遗传变异与不可遗传变异项目可遗传变异不遗传的变异概念由遗传物质发生改变引起的变异由环境引起的，遗传物质没有发生变化的变异特点能遗传给后代一般不会遗传给后代举例玉米的果穗有白色的、紫色的、黄色的果粒同卵双胞胎姐妹，姐姐长期在野外工作，肤色比妹妹的黑（2）按照对生物体本身影响划分，分为有利变异与不利变异。变异类型对生物的影响结果有利变异使生物更加适应环境，提高生活能力容易生存下来，并繁殖后代不利变异使生物不适应环境，降低生活能力难以生存，逐渐被淘汰3.人类应用遗传和变异原理培育新品种项目原理举例人工选择育种以自然变异为基础，根据个体的表现型选择符合人类需要的基因组成的个体，经过长期积累达到改良品种的目的杂交育种通过杂交的方式，将两个或多个品种的优良性状组合到一起，再经过选择和培育，获得新品种（基因重组）基因工程技术育种利用基因工程技术，科研人员将特定基因转入某种农作物的遗传物质中，或者将某种农作物的不良基因去除，从而培育出具有特定性状的优良新品种转基因抗虫棉、转基因抗病毒番木瓜、转基因抗除草剂大豆等诱变育种利用物理、化学等因素诱导生物发生变异，然后根据育种目的选育新品种紫外线照射后筛选出抗生素产量提升3倍的高产青霉菌航天育种通过航天器等载体携带种子到太空，利用太空中特殊的辐射、失重等环境因素诱导种子产生变异，待种子返回地球后，再经过精心选育，从而培育出具有优良性状的植物新品种普通甜椒的种子在太空环境的影响下，基因发生改变，播种后，再经过选择，培育成太空椒衔接高中一、基因突变的实例与概念1.实验一：镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）病理诊断：镰状细胞贫血是由于基因的一个碱基对改变引起的一种遗传病，是基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物性状的典例概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列（基因结构）的改变实例二：细胞的癌变（1）癌变机理：原癌基因、抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控（2）癌细胞的特征①“不死”无限增殖②“变态”形态结构发生改变（各种形态→球形）③“扩散”细胞表面的糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，易在体内分散和转移二、基因突变发生时期及其原因、特点、结果与意义1.发生时期：主要发生在DNA复制时（细胞分裂前的间期）2.原因类型举例引发突变原因外因物理因素紫外线、X射线损伤细胞内DNA化学因素亚硝酸盐、碱基类似物改变核酸的碱基生物因素某些病毒影响宿主细胞的DNA内因DNA分子复制偶尔发生错误3.基因突变的特点（1）普遍性：表现在基因突变在生物界中是普遍存在的（2）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，发生在细胞内不同DNA分子上以及同一DNA分子的不同部位（3）不定向性：表现在一个基因可以产生一个以上的等位基因（4）低频性：在自然状态下，基因突变的频率很低4.结果：产生一个以上的等位基因5.意义（1）对生物体来说，基因突变有的是有害的，有的是有利的，还有的是中性的（2）基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了丰富的原材料三、杂交育种1.概念：将两个或多个品种的有性生殖通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法2.基本原理：基因重组3.过程（以高产抗病小麦品种的选育为例）杂交育种的优缺点（1）优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起（2）缺点①杂交育种只能利用已有基因的优良性状，按需选择，并不能创造新基因②杂交后代会出现重组现象，育种进程缓慢，过程复杂③杂交育种只能用同一物种或亲缘关系较近的物种进行杂交适用范围：杂交育种适用于能进行有性生殖的个体，且相关基因遵循细胞核遗传规律，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种的方法培育新品种应用（1）农业生产：改良作物品质，提高农作物单位面积产量（2）家畜、家禽的育种，如引进优质种牛与本地品种杂交，可培育出优良的品种四、诱变育种1.概念：利用物理因素（如X射线、Y射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得新品种的育种方法2.原理：基因突变3.诱变因素（1）物理因素：X射线、y射线、紫外线以及激光等的照射都可以使生物在DNA复制过程中发生基因突变（2）化学因素：许多化学药剂能够在DNA复制时，使DNA发生碱基对的增添、缺失、替换等，导致基因突变4.方法：运用物理或化学的手段处理萌发的种子或幼苗，诱发基因突变，从中选取需要的突变个体，然后进行培育推广5.优缺点（1）优点①提高突变率，能够产生多种多样的新类型，为育种创造丰富的原材料②大幅度地改良某些性状，增强抗逆性（2）缺点①由于基因突变的不定向性、低频性及多害少利性，因此突变产生的有利变异个体往往不多，育种具有一定的盲目性②突变个体难以集中多个优良性状，需要处理大量的材料1.下列关于基因突变的叙述，错误的是（）A.基因突变会导致碱基序列改变，但生物性状可能不变B.在没有外来因素的影响时，基因突变不能自发产生C.细胞癌变与原癌基因和抑癌基因发生累积突变有关D.烟草花叶病毒的RNA发生碱基改变也属于基因突变2.生活不规律、抽烟、酗酒、熬夜、汽车尾气、炒菜油烟等都存在致癌因素，即人类的衣食住行都有引起癌变的可能，这种癌症就是“生活方式癌”。下列有关“生活方式癌”的分析不正确的是（）A.细胞癌变与外部和内部因素都有关系B.适度饮酒，可以杀死体内的癌细胞C.抽烟可使原癌基因和抑癌基因易发生突变D.熬夜玩手机可能使机体免疫功能下降易发生癌症3.β-珠蛋白基因替换了一个碱基对导致基因突变。与正常基因相比，该突变基因合成的蛋白质分子中不可能出现的情况是（）A.减少了3个氨基酸B.氨基酸的排列顺序没有改变C.有1个氨基酸与另外1个不同位置的氨基酸交换D.有1个氨基酸替换成了另外1个不同的氨基酸4.人肺囊性纤维化是由基因突变造成的疾病，患者常见症状为肺部细胞纤维化，肺功能严重损害。该实例说明基因突变具有（）A.有害性 B.普遍性 C.可逆性 D.多方向性5.细胞癌变既与自身基因（原癌基因和抑癌基因等）有关，也与病毒癌基因有关。病毒癌基因是存在于致癌DNA病毒和一部分逆转录病毒基因组中能使靶细胞发生恶性转化的基因。下列有关叙述错误的是（）A.人感染人乳头瘤病毒后易患子宫颈癌与该病毒携带着病毒癌基因有关B.抑癌基因表达的蛋白质普遍存在于能进行正常生长和增殖的细胞中C.抑癌基因表达的蛋白质活性减弱可能导致细胞增殖加快、细胞周期缩短D.原癌基因和抑癌基因需同时突变才能形成癌细胞6.下列有关原癌基因和抑癌基因的说法，不正确的是（）A.原癌基因编码产生的蛋白质能调控细胞周期，控制细胞分裂和生长的进程B.原癌基因和抑癌基因只存在于癌变的细胞中C.抑癌基因编码产生的蛋白质可抑制细胞异常增殖，癌症患者体内也存在抑癌基因D.细胞癌变是原癌基因和（或）抑癌基因突变导致的7.下列关于基因突变的叙述中，错误的是（）A.基因突变不一定改变生物的表型B.基因突变虽然能产生新的基因型，但不能产生新的基因C.基因突变是普遍存在的，在自然界中可自发产生D.基因突变可以发生在生殖细胞中，也可以发生在体细胞中8.控制小鼠毛色的基因有A+（灰色）、A（黄色）、a（黑色）等，它们是染色体上某一位置的基因突变成的等位基因。这体现了基因突变具有（）A.普遍性 B.多方向性 C.可逆性 D.稀有性9.图中的①②过程分别表示细胞癌变发生的两种机制，相关叙述正确的是（）A.原癌基因和癌基因的碱基序列不同B.原癌基因的作用主要是抑制细胞不正常的增殖C.只要原癌基因表达产生了正常蛋白质，细胞就不会癌变D.抑制癌细胞DNA的解旋对癌细胞的增殖没有影响10.基因突变是生物变异的根本来源，下列叙述错误的是（）A.低等生物和高等生物都能发生基因突变B.自然状态下，基因突变的频率是很高的C.基因突变可以发生在个体发育的任何时期D.有的基因突变对生物的生存是有利的11.癌症是当前严重威胁人类生命的疾病，是导致我国城市居民死亡的首要原因。下列有关癌细胞的叙述，错误的是（）A.具有细胞增殖失控的特点B.原癌基因表达的蛋白质能抑制细胞生长和增殖C.基因突变可能使正常细胞变成癌细胞D.细胞膜上糖蛋白减少，癌细胞易分散转移12.DNA分子中一个碱基被另一个碱基取代而造成的突变称为碱基置换突变。如表为碱基置换突变的不同类型及其对肽链的影响。下列叙述正确的是（）碱基置换突变类型对肽链的影响同义突变肽链没有改变错义突变肽链上氨基酸种类改变无义突变肽链提前终止合成终止密码突变肽链不能正常终止A.同义突变没有引起肽链改变可能是因为密码子存在简并性B.镰状细胞贫血是由错义突变导致的，只能通过基因检测诊断C.大多数囊性纤维化是由无义突变导致的，患者的CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸D.根据肽链的长短是否发生改变即可区分碱基置换突变的四种类型13.下列关于基因突变的叙述正确的是（）A.基因突变在低等生物、高等动植物以及人体中都会发生，因此具有普遍性B.基因突变能改变基因的碱基序列，但基因在染色体上的位置不变C.基因中碱基的缺失、增添和替换中对性状影响较小的通常是增添D.基因突变的方向与环境变化有明确的因果关系14.变异为生物进化提供原材料，生物变异的根本来源是基因突变，其主要原因是基因突变（）A.具有普遍性、低频性B.没有一定的方向性且发生在个体发育的各个阶段C.能产生自然界不存在的新基因D.有时能改变生物的表现型15.美国国家卫生研究院公布的一项研究报告显示吸烟女性患膀胱癌的风险为52%，男性的风险与此前的研究结果基本一致，为50%。此前的研究结果是，在吸烟者和已戒烟者中，男性患膀胱癌的风险为50%~65%，女性为20%~30%，吸烟者患膀胱癌的风险是不吸烟者的3倍。专家认为，吸烟与膀胱癌关联度的增强是因为多年来香烟成分发生了变化。请分析回答下面的相关问题。（1）根据吸烟与膀胱癌发生之间的关系，可知诱导膀胱癌发生的致癌因子是_____。除了这种致癌因子之外，膀胱癌的发生也有可能是由_____所引起。正常的体细胞变化为癌细胞，这一过程实际上是_____，它的实质是_____。（2）细胞发生癌变是正常细胞内含有的原癌基因和抑癌基因在_____的作用下发生_____的结果。原癌基因和抑癌基因的作用分别是_____。（3）早期癌症患者采用手术的方法一般可以根治，但晚期癌症患者则难以治愈，其原因是_____。（4）癌细胞能够无限增殖，它的增殖会消耗人体大量的营养物质和破坏人体正常的组织、器官，临床上治疗癌症的方法之一是运用化学药物抑制癌细胞中DNA的复制，从而使细胞周期停留在_____。（5）目前人类还缺少有效的治疗癌症的手段，对于癌症要重在预防，也就是说在日常生活中需要注意远离_____。答案及解析1.答案：B解析：A.基因突变一定导致碱基序列改变，由于密码子具有简并性等，生物性状可能不发生改变，A正确；B.基因突变还受机体内环境影响，没有外部因素的影响，基因突变也可自发发生，B错误；C.癌变发生的一个很重要的原因是细胞基因组发生了突变，细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生累积突变的结果，C正确；D.烟草花叶病毒的RNA携带遗传信息，其碱基发生的改变也属于基因突变，D正确。故选B。2.答案：B解析：A、细胞癌变是由于致癌因子引起原癌基因和抑癌基因发生基因突变导致，故细胞癌变与外部和内部因素有关，A正确；B、饮酒不可以杀死体内的癌细胞，饮酒会引起细胞癌变，B错误；C、抽烟存在致癌因素，可使原癌基因和抑癌基因易发生突变，C正确；D、熬夜玩手机可能使机体免疫功能下降易发生癌症，D正确。故选B。3.答案：C解析：β-珠蛋白基因替换了一个碱基对，若转录后导致mRNA上提前出现终止密码子，则可能会使合成的蛋白质分子中减少了3个氨基酸，A不符合题意；β-珠蛋白基因替换了一个碱基对，若转录后形成的mRNA上相关密码子对应的仍是原来的氨基酸，则合成的蛋白质分子中氨基酸的排列顺序没有改变，B不符合题意；β-珠蛋白基因仅替换了一个碱基对，合成的蛋白质分子中不可能发生1个氨基酸与另外1个不同位置的氨基酸交换，C符合题意；β-珠蛋白基因替换了一个碱基对，若转录后形成的mRNA上相关密码子对应的不是原来的氨基酸，则合成的蛋白质分子中有1个氨基酸替换成了另外1个不同的氨基酸，D不符合题意。4.答案：A解析：人肺囊性纤维化是由基因突变造成的疾病，患者常见症状为肺部细胞纤维化，肺功能严重损害。该种突变影响了人体健康，对人类生存是不利的，故该实例说明基因突变具有有害性，A符合题意。5.答案：D解析：正常细胞中存在原癌基因和抑癌基因，两种基因在正常细胞中都能表达，B正确；抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，此类蛋白质活性减弱可能导致细胞增殖加快、细胞周期缩短，C正确；原癌基因突变或抑癌基因突变均可引起细胞癌变，并不一定是两类基因都发生突变，D错误。6.答案：B解析：原癌基因编码产生的蛋白质能调控细胞周期，控制细胞分裂和生长的进程，A正确；人体的正常细胞中存在着原癌基因和抑癌基因，B错误；抑癌基因编码产生的蛋白质可抑制细胞异常增殖，癌症患者体内存在抑癌基因，C正确。7.答案：B解析：基因突变一定能改变生物的基因型，但不一定能改变生物的表型，A正确；基因突变能产生新基因，进而能产生新的基因型，B错误；基因突变具有普遍性，可自发产生，也可以通过物理、化学和病毒等因素诱导产生，C正确；基因突变可以发生在生殖细胞中，也可以发生在体细胞中，体细胞中的基因突变一般不遗传给子代，生殖细胞中的基因突变一般可以遗传给子代，D正确。8.答案：B解析：基因突变的普遍性是指所有生物均可发生基因突变，在生物个体发育的不同阶段，以及不同个体的任何细胞内，均可发生基因突变，A不符合题意；基因突变的可逆性是指变异的位点可再次发生突变，变回原来的基因，C不符合题意；基因突变的稀有性是指在自然状态下，基因突变的频率一般很低，D不符合题意。9.答案：A解析：原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖或促进细胞凋亡，则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；抑癌基因的作用主要是抑制细胞不正常的增殖，B错误。原癌基因如果过度表达，产生了过量的正常蛋白质，也会导致细胞癌变，C错误。抑制癌细胞DNA的解旋会影响DNA复制，进而影响癌细胞的增殖，D错误。10.答案：B解析：A、基因突变具有普遍性，低等生物和高等生物都能发生基因突变，A正确；B、自然状态下，基因突变的频率是很低的，B错误；C、基因突变具有普遍性，可以发生在个体发育的任何时期，C正确；D、基因突变大多数是有害的，有些突变对生物是有利的，D正确。故选B。11.答案：B解析：A、正常细胞分裂若干次就无法再分裂，癌细胞可以无限增殖，即增殖失控，A正确；B、原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的，不能抑制细胞生长和增殖，B错误；C、原癌基因、抑癌基因发生基因突变可能使正常细胞变成癌细胞，C正确；D、癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞黏着性降低，易在体内分散转移，D正确。故选B。12.答案：A解析：由于密码子存在简并性，碱基置换后密码子虽然发生改变，但可能导致所编码的氨基酸没有改变，则肽链不发生改变，A正确；镰状细胞贫血是由一个碱基对发生替换使血红蛋白上一个氨基酸发生改变导致的，这属于错义突变，但镰状细胞贫血患者的红细胞异常，可