2013届高三生物学案 必修二第5章 基因突变及其他变异
基因突变和基因重组
【考纲要求】1.基因重组及其意义(Ⅱ)。2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)。
【热点考向】1．基因突变的类型、特征及诱变育种在生产中的应用
2．基因重组的类型及意义
【课前活动】构建“基因突变和基因重组”知识网络
【自我检测】
一、判断正误，并圈出错处进行修正
1.基因突变是由于DNA片段的增添、缺失和替换引起的基因结构的改变( )
2.基因突变一定是可遗传变异，但不一定遗传给后代( )
3.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( )
4.基因突变只能定向形成新的等位基因 ( )
5.在没有外来因素影响下，基因突变不会自行发生( )
6.细胞分裂的中期一定不发生基因突变( )
7.基因突变和基因重组是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料（ ）
8.减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，导致基因重组( )
二、下列描述的生物变异属于基因突变的是 ，属于基因重组的是
①利用杂交技术培育出超级水稻 ②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ③高产青霉素的菌株 ④将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 ⑤猫叫综合征 ⑥用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄 ⑦人类的红绿色盲 ⑧流感病毒有几百个变种，且新亚种不断产生
【实战演习】
一、选择题
1．已知某个核基因片段发生突变，由其控制合成的氨基酸序列由“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”变成“—脯氨酸—甘氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”。下列叙述正确的是( )
A．该基因由于碱基对的增添导致氨基酸序列的改变
B．该基因突变导致基因的数目改变
C．若发生碱基置换的是原癌基因，具有该基因的细胞不一定会发生癌变
D．若上述碱基置换发生在原始生殖细胞形成配子的过程中，该基因将遵循孟德尔遗传规律传递给后代
2.育种专家在稻田中发现了一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是(双选)（ ）
A．这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的
B．该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体
C．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
D．将该株水稻突变体用组织培养技术可大量繁殖
3．在格里菲思的肺炎双球菌转化实验中，加热杀死的S型细菌的某种成分能使R型细菌转化为S型细菌，R型细菌转化过程中遗传物质的变化与下列哪种过程最为相似( )
A．太空诱变育种获得高产品种
B．花药离体培养获得单倍体植株
C．农杆菌质粒侵入受体细胞
D．秋水仙素诱导染色体加倍
4．下列关于基因重组的说法不正确的是(双选) ( )
A．生物体进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因重新组合属于基因重组
B．减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，导致基因重组
C．减数分裂过程中，随着非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组
D．一般情况下，水稻花药和根尖内均可发生基因重组
二、非选择题
5.（2012广东高考节选）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。
（2）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图11。据图11推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_______和_______。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点_______的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。
【完善网络】根据本节课的收获，进一步完善基因突变和基因重组知识网络图
【巩固提升】
1．如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，一般不会出现的后果是 ( )
A．没有蛋白质产物
B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
2.．德国科学家利用高度纯合的植物界中基因组最少的拟南芥为研究材料对基因突变的速率进行研究，结果表明，致使生物进化的基因突变速率比科学家此前认为的速率快得多。对此科研的相关叙述不正确的是( )
A．快速的基因突变速率可使一些植物迅速适应外界环境的变化
B．生物进化的原材料是通过基因突变提供的
C．该项研究结果显示的基因突变速率或许同样适用于人类的脱氧核糖核酸
D．快速发生基因突变可能是一些植物仅在几代后便能抵御特定除草剂的原因之一
3．如图是某种高等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)。图中不可能反映的是 ( )
A．图甲细胞中1与2或1与4的片段部分交换，前者属基因重组，后者属染色体结构变异
B．图乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组
C．图丙细胞表明发生了基因突变或发生了染色体交叉互换
D．图丙细胞不一定是精子形成过程产生的
4.(2008·宁夏理综，5)以下有关基因重组的叙述，错误的是( )。
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B.非姐妹染色体的交换可引起基因重组
C .纯合体自交因基因重组导致子代性状分离
D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关
5.下列有关基因重组的叙述中，正确的是(双选) ( )
A．基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离
B．基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a，这属于基因突变
C．YyRr自交后代出现不同于亲本的新类型及基因工程、肺炎双球菌的转化等过程中都发生了基因重组
D．造成同卵双生姐妹间性状差异的主要原因是基因重组
6．如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，相关叙述中不正确的是 (双选)
A．观察图示可知，基因在染色体上呈线性排列
B．图示各基因间不会发生自由组合
C．染色体上含红宝石眼基因的片段缺失，说明发生了基因突变
D．基因中有一个碱基对的替换，一定会引起生物性状的改变
7．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G－C对转换成 A－T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用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，说明这种变异为________突变。
(2)用EMS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诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有________、______________________________。
(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为________________________。
8.（2012浙江）32.（18分）玉米的抗病和不抗病（基因为Ａ、ａ）、高杆和矮杆（基因为Ｂ、ｂ）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮杆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高杆玉米，进行以下实验：“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012）
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮杆1株（乙）和不抗病高杆1株（丙）。将乙与丙杂交，Ｆ１中出现抗病高杆、抗病矮杆、不抗病高杆、不抗病矮杆。选Ｆ1中的抗病高杆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高杆植株（丁）。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高杆。
请回答：[来（1）对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常 ，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有 的特点，该变异类型属于 。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作（2）上述培育抗病高杆玉米的实验运用了 、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是 。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成 获得再生植株。（3）从基因组成看，乙与丙植株杂交的Ｆ１中抗病高杆植株能产生 种配子。
2013届高三生物学案 第七单元 生物变异、育种和进化
基因突变和基因重组
参考答案
【自我检测】
一、判断正误 1.×基因突变是碱基对的变化，而并非DNA片段的变化。2.√ 3.√4.×5.×6.×7.×8.×
二②③⑦⑧ ①④
【实战演习】
1.C【解析】该基因由于一个碱基被替换而发生了基因突变，而不是增添，A错误。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，B错误。基因突变并不一定导致性状的改变，因此，若该基因是原癌基因，细胞也不一定会发生癌变，C正确。该基因可能发生在极体中，即使该基因在配子中也要参与受精作用才会遗传给后代，D错误。
2.BD【解析】这种变异既可能是显性突变，也可能是隐性突变，A项错误；若是显性突变，则该个体是杂合子；若是隐性突变，则该个体是隐性纯合子，这两种情况下自交后代中均会产生这种变异性状的纯合个体，B项正确；观察细胞有丝分裂过程中染色体形态是用光学显微镜，在光学显微镜下不可能观察到基因突变发生的位置，C项错误
3.C
4.BD【解析】真核生物的基因重组有两种类型，一种是位于非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合，另一种是发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，这两种基因重组都发生在减数分裂过程中。
5. （2）替换 增添 ③【解析】（2）根据图11可以看出，突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY有3处变异，①处氨基酸由T变成S，②处氨基酸由N变成K，可以确定是基因相应的碱基对发生了替换，③处多了一个氨基酸，所以可以确定是发生了碱基对的增添；从图11中可以看出SGRY蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体，根据题意，SGRy和SGRY都能进入叶绿体，说明①、②处的变异没有改变其功能；所以突变型的SGRy蛋白功能的改变就是由③处变异引起的。
【巩固提升】
1.A【解析】基因的中部编码区缺少1个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物(蛋白质)的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。
2.B【解析】生物进化的原材料来自基因突变、染色体变异和基因重组，而不仅仅是基因突变。
3．B
4.C【解析】基因重组有减数分裂过程中的基因的自由组合、同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，以及基因拼接技术。纯合子能稳定遗传，其自交后代不会发生性状分离。
5.BC【解析】Aa自交，因等位基因分离而导致性状分离；形成等位基因属于基因突变；同卵双生是由同一个受精卵发育成，二者的差异源于基因突变,环境因素等.
6．CD
7．(1)显性 (2)基因突变频率 不定向性 (3)结构和数目 (4)自交 花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体 (5)该水稻植株体细胞基因型相同
【解析】 (1)该题主要涉及自交后代表现型的类型判断，如果后代只有一种表现型，则为隐性突变，否则为显性突变。(2)用EMS溶液浸泡种子，属于人工诱变育种，可以提高种子的基因突变频率；当有多种类型出现时，说明EMS诱导出了多种性状，说明基因突变的不定向性。(3)由题意可知EMS主要与碱基发生改变有关，而与染色体变异所涉及的结构与数目无关。(4)该题主要涉及生物学技术，将有害基因通过表现型表达出来，从而进行判断。
(5)一株植物体上全部体细胞的基因型几乎是相同的，从而进行判断。
8．（1）表达 有害性 基因突变（2）诱变育种 基因重组 胚状体[中（3）4
【解析】（1）叶绿素是相关基因表达的结果，白化苗是由于其叶绿素相关基因发生缺失所引起的，说明该植株的叶绿素相关基因无法正常表达。植物缺乏叶绿素，无法进行光合作用，所以这种变异属于有害的变异。由于基因的部分发生缺失而产生的变异属于基因突变。
（2）这里的育种运用了射线，导致植株的基因型发生改变，这种育种方式为诱变育种；后面的花药离体培养，秋水仙素加倍，属于单倍体育种；利用不同表现型的植株杂交得到优良性状的后代为杂交育种。杂交育种是利用在形成配子的过程中基因发生重组，所以其原理为基因重组。花药离体培养所利用的技术手段是植物组织培养技术，这种技术手段的途径有二：①通过愈伤组织分化出芽和根，形成再生植株；②通过诱导分化成胚状体，获得再生植株。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
（3）乙和丙杂交得到F1，F1的基因型有AaBb，Aabb，aaBb，aabb。其中抗病高杆个体的基因型有AaBb，这种基因型个体能够产生4种类型的配子。
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