PAGEPAGE14第1課時基因重組和基因突變學問內容必考要求加試要求基因重組aa基因突變bb課時要求1.結合材料分析、概述生物變異的類型和特點。2.通過分析同源染色體的行為，闡明基因重組的原理與類型，概述其意義。3.闡明基因突變的特征、類型及誘發基因突變的因素，理解基因突變的機理。圖中的情景用英語表達為：THECATSATONTHEMAT(貓坐在草席上)，幾位同學抄寫時出現了不同的錯誤，如下：(1)THEKATSATONTHEMAT(2)THEHATSATONTHEMAT(3)THECATONTHEMAT將其翻譯成中文，和原句相比意思是否變更了？據此可知，個別字母的替換或者缺少，句子的意思都可能變更。假如是DNA分子中的遺傳信息——脫氧核苷酸的排列依次也發生了類似的變更，生物體的性狀會發生怎樣的變更呢？這些變更可能對生物體產生什么影響？解決學生疑難點一、生物變異的類型和基因重組1．生物變異的類型(1)不遺傳的變異①來源：環境條件變更引起，不涉及遺傳物質的變更。②特點：變異只限當代的表現型變更，屬于不遺傳變異。③實例：花生處在水、肥足夠的條件下果實大且多。(2)可遺傳的變異①來源：一是在劇烈的物理、化學因素影響下發生的基因突變和染色體畸變；二是有性生殖過程中形成配子時，由于非同源染色體的自由組合和同源染色體的非姐妹染色單體間的片段交換而引起的基因重組。②特點：變異性狀可以遺傳給后代。(3)分類依據：遺傳物質是否變更。2．基因重組(1)概念含義eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(親本：具有不同遺傳性狀的雌、雄個體,時間：進行有性生殖時,實質：限制不同性狀的基因重新組合,結果：后代類型不同于親本類型))(2)類型類型發生時期實質圖示自由組合型MⅠ后期非同源染色體上的非等位基因自由組合交叉互換型MⅠ前期同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體的交換而發生交換(3)結果：導致生物性狀的多樣性。(4)意義：為動植物育種和生物進化供應豐富的物質基礎。1．生物變異的類型分析(1)在北京培育的優質北京甘藍品種，葉球最大的有3.5kg，當引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時間長、光照強，葉球可重達7kg左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5kg。上述甘藍品種的引種過程中，有沒有變異現象的發生？假如有，這種變異性狀能穩定地遺傳給子代嗎？為什么？答案有變異。但是這種變異性狀不能穩定地遺傳給子代，因為遺傳物質沒有變更。(2)某種始終開紅花的植物，某代出現了一株開紫花的植株，而且這株紫花植物的后代仍舊開紫花，可能的緣由是什么？答案遺傳物質變更了。(3)據此，生物變異的類型有哪些？答案①不行遺傳的變異：由外界環境的變更引起，遺傳物質并沒有發生變更；②可遺傳的變異：由遺傳物質變更引起的變異，包括基因突變、基因重組和染色體畸變。2．諺語“一母生九子，連母十個樣”，請分析這種現象發生的主要緣由是什么？答案生物的親子代之間的性狀差異主要是由于基因重組造成的。3．下圖是基因型為AaBb的高等動物體內某個初級精母細胞可能發生的變更，請據圖分析：(1)假如沒有發生交叉互換，該初級精母細胞形成的精細胞有幾種？基因組成分別是怎樣的？答案有2種。AB和ab。(2)發生交叉互換后，該初級精母細胞形成的精細胞有幾種？基因組成分別是怎樣的？答案4種。AB、Ab、aB和ab。學問整合有絲分裂后期，分開的子染色體上基因不同，是基因突變的結果；減數其次次分裂后期，分開的子染色體上基因不同，可能是基因突變，也可能是交叉互換造成的。1．下列關于基因重組的說法，不正確的是()A．生物體進行有性生殖過程中限制不同性狀的基因的重新組合屬于基因重組B．減數分裂四分體時期，同源染色體的姐妹染色單體之間的局部交換可導致基因重組C．減數分裂過程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導致基因重組D．一般狀況下，水稻花藥內可發生基因重組，而根尖則不能答案B解析基因重組是指具有不同遺傳性狀的雌、雄個體進行有性生殖的過程中，限制不同性狀的基因重新組合，導致后代不同于親本類型的現象或過程，A正確；減數分裂四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換可導致基因重組，B錯誤；減數第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合可導致基因重組，C正確；一般狀況下，基因重組只發生在減數分裂形成配子的過程中，水稻花藥內精原細胞減數分裂形成配子的過程中可發生基因重組，但根尖細胞只能進行有絲分裂，不會發生基因重組，D正確。2．子代不同于親代的性狀，主要來自基因重組，下列圖解中哪些過程可以發生基因重組()A．①②③④⑤ B．①②③④⑤⑥C．④⑤ D．③⑥答案C解析基因重組指具有不同遺傳性狀的雌、雄個體進行有性生殖的過程中，限制不同性狀的基因的重新組合。④⑤過程中的A、a和B、b之間發生基因重組。①②過程發生等位基因的分別；③⑥過程屬于配子間的隨機組合。二、基因突變1．概念和實質(1)概念：由于基因內部核酸分子上的特定核苷酸序列發生變更的現象或過程。(2)實質：DNA分子上堿基對的缺失、增加或替換都可以引起核苷酸序列的變更，因而引起基因結構的變更。(3)意義：是生物變異的根原來源，對生物進化和選育新品種具有特別重要的意義。2．類型(1)依據對表現型的影響①種類：形態突變、生化突變、致死突變。②關系：三種突變實質上都是生化突變。(2)依據發生的因素①自然狀態下發生的基因突變：自發突變。②人工條件下誘發的基因突變：誘發突變。3．特點：普遍性，多方向性，稀有性，可逆性，有害性。4．誘發因素(1)物理因素：如各種射線的照耀、溫度劇變等。(2)化學因素：如亞硝酸、堿基類似物等。(3)生物因素：如麻疹病毒等。5．基因突變的機理(以鐮刀形細胞貧血癥為例)(1)干脆緣由：谷氨酸eq\o(→,\s\up7(替換為))纈氨酸。(2)根本緣由：基因中堿基對eq\o(=,\s\up7(T),\s\do5(A))eq\o(→,\s\up7(替換為))eq\o(=,\s\up7(A),\s\do5(T))。基因C可以突變成為c1(或c2或c3)。C、c1、c2、c3之間也可以相互突變(如圖)，據此分析：1．C、c1、c2、c3在染色體上的位置是否相同？它們能相互看做等位基因嗎？答案基因突變是基因內部堿基發生的變更，基因在染色體上的位置并沒有變更，所以它們的位置相同，相互之間互為等位基因。2．基因突變會不會變更基因的數目？答案不會。只是變更了基因的種類，數目不變。3．圖示體現了基因突變的哪些特點？答案基因突變具有多方向性和可逆性。4．假如基因C突變為c1時，性狀并沒有變更，推想可能的緣由有哪些？答案(1)(2)(3)學問整合3．基因A可突變為基因a1、a2、a3……，這說明基因突變具有()A．稀有性B．可逆性C．多方向性D．有害性答案C解析從基因A可突變為a1、a2、a3……可知基因突變具有多方向性。4．某種群中發覺一突變性狀，連續培育到第三代才選出能穩定遺傳的純合突變類型，該突變為()A．顯性突變(d→D) B．隱性突變(D→d)C．顯性突變和隱性突變 D．人工誘變答案A解析由于突變性狀的個體不是純合子，而且表現突變性狀，說明突變性狀相對于原有性狀為顯性性狀。易混辨析顯性突變和隱性突變(1)顯性突變(a→A)：一旦發生即可表現，但常不能穩定遺傳。(2)隱性突變(A→a)：一旦表現即可穩定遺傳。1．下列有關基因重組的說法，不正確的是()A．基因重組能夠產生多種基因型B．基因重組發生在有性生殖的過程中C．基因重組是生物變異的根原來源D．非同源染色體上的非等位基因可以發生重組答案C解析基因重組能夠產生多種基因型，A正確；基因重組發生在有性生殖的減數分裂過程中，B正確；基因突變是生物變異的根原來源，C錯誤；減數第一次分裂后期，非同源染色體上非等位基因的自由組合導致基因重組，D正確。2．下列關于基因突變的敘述，正確的是()A．物理、化學、生物因素引起基因突變的機制是有區分的B．基因突變不肯定會引起遺傳信息的變更C．基因堿基對的缺失、增加、替換中對性狀影響最小的肯定是替換D．基因突變的方向與環境變更有明確的因果關系，為進化供應最初原材料答案A解析易誘發生物發生基因突變并提高突變頻率的因素可分為三類：物理因素、化學因素和生物因素。例如，紫外線、X射線及其他輻射能損傷細胞內的DNA；亞硝酸、堿基類似物等能變更核酸的堿基；某些病毒的遺傳物質能影響宿主細胞的DNA等，故三種因素引起基因突變的機制有區分。3．假如一個基因的中部缺失了1個核苷酸對，不行能的后果是()A．沒有蛋白質產物B．翻譯為蛋白質時在缺失位置終止C．所限制合成的蛋白質削減多個氨基酸D．翻譯的蛋白質中，缺失部位以后的氨基酸序列發生變更答案A解析基因的中部若編碼區缺少1個核苷酸對，該基因仍舊能表達，但是表達產物(蛋白質)的結構發生變更，有可能出現下列三種狀況：翻譯為蛋白質時在缺失位置終止、所限制合成的蛋白質的氨基酸削減或者增加多個氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發生變更。4．以下幾種生物，其可遺傳的變異既可以來自基因突變，又可以來自基因重組的是()A．藍細菌 B．噬菌體C．煙草花葉病毒 D．豌豆答案D解析基因突變可以發生在全部生物中，而基因重組只發生在進行有性生殖的生物中。病毒和原核生物都無法進行有性生殖，而豌豆可以進行有性生殖，所以豌豆既可以發生基因突變，也可以發生基因重組。5．一種α鏈異樣的血紅蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及對應的密碼子與正常血紅蛋白(HbA)的差異如下：血紅蛋白部分α鏈血紅蛋白的密碼子及其氨基酸的依次137138139140141142143144145HbAACC蘇氨酸UCC絲氨酸AAA賴氨酸UAC酪氨酸CGU精氨酸UAA終止HbwaACC蘇氨酸UCA絲氨酸AAU天冬酰胺ACC蘇氨酸GUU纈氨酸AAG賴氨酸CCU脯氨酸CGU精氨酸UAG終止(1)Hbwa異樣的干脆緣由是α鏈第________位的________(氨基酸)對應的密碼子缺失了一個堿基，從而使合成的肽鏈的氨基酸的依次發生變更，缺失的堿基是________。(2)異樣血紅蛋白α鏈發生變更的根本緣由是_____________________________________。(3)這種變異類型屬于__________，一般發生的時期是在________________。這種變異與其他可遺傳變異相比，最突出的特點是能產生________。答案(1)138絲氨酸C(2)限制血紅蛋白α鏈合成的基因中一個堿基對C—G缺失(3)基因突變細胞分裂的間期(DNA復制時期)新基因解析(1)在138位的密碼子為UCC和UCA，與139位相結合，進行比較可知mRNA中缺失了堿基C。(2)從基因層次分析才是最根本的緣由。(3)這種發生在分子水平的個別堿基對的變更屬于基因突變，由于間期DNA會因復制而解旋使其結構穩定性降低，易發生基因突變。課時作業[學考達標]1．下列哪種現象屬于生物可遺傳的變異()A．白菜因水肥足夠比四周白菜高大B．變色龍在草地上顯綠色，在樹干上呈灰色C．蝴蝶的幼蟲和成蟲，其形態結構差別大D．同一麥穗結出的種子長出的植株中，有抗銹病的和不抗銹病的答案D解析選項A、B中性狀的變更都是由外界環境確定的，而蝴蝶的成蟲和幼蟲，其細胞中遺傳物質是完全相同的，只是在不同時期表達不同。2．下列關于基因重組的說法中，不正確的是()A．基因重組是形成生物多樣性的重要緣由之一B．基因重組能夠產生多種表現型C．基因重組可以發生在酵母菌進行出芽生殖時D．一對同源染色體的非姐妹染色單體上的基因可以發生重組答案C解析基因重組可導致出現新的基因型，進而出現新性狀，它發生在有性生殖過程中，而出芽生殖為無性生殖。同源染色體的非姐妹染色單體之間可發生染色體片段的交換，其上的基因會發生重組屬于基因重組。3．基因重組是有性生殖過程中已有基因的重新組合，下列有關基因重組的敘述，正確是()A．基因型為Aa的個體自交，因基因重組而導致子代性狀分別B．基因A因替換、增加或缺失部分堿基而形成它的等位基因a，屬于基因重組C．非姐妹染色單體間的交叉互換可能導致基因重組D．造成同卵雙生姐妹間性狀上差異的主要緣由是基因重組答案C解析A項中，基因型為Aa的個體自交，A和a可以發生分別，導致子代出現性狀分別，但不是基因重組；B項中，基因A因替換、增加或缺失部分堿基而形成它的等位基因a，應屬于基因突變；C項中，同源染色體上非姐妹染色單體之間發生交叉互換，可能導致同源染色體上的非等位基因的重組；D項中，造成同卵雙生姐妹間性狀上差異的主要緣由是基因突變。4．原核生物中某一基因的編碼區起始端插入了一個堿基對。在插入點的旁邊，再發生下列哪種狀況對其編碼的蛋白質結構影響最小()A．置換單個堿基對 B．增加4個堿基對C．缺失3個堿基對 D．缺失4個堿基對答案D解析在編碼區插入1個堿基對，因每相鄰的3個堿基確定1個氨基酸，必定造成插入點以后幾乎全部密碼子的變更，限制的相應氨基酸發生變更，致使編碼的蛋白質差別很大。若再增加2個、5個、8個堿基對等，或缺失1個、4個、7個堿基對等，恰好湊成3的倍數，則對后面密碼子不產生影響，對其編碼的蛋白質影響最小。5．一種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存實力很差，但是當氣溫上升到25.5℃時突變體的生存實力大大提高。這說明()A．突變是多方向的B．突變的有害或有利取決于環境條件C．突變是隨機發生的D．環境條件的變更對突變體都是有害的答案B解析由題意知，一種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存實力很差(基因突變的有害性)，但是，當氣溫上升到25.5℃時，突變體的生存實力大大提高了(有利性)，這說明同一種變異在不同環境條件下對于生存實力的影響不同，即基因突變的有害或有利取決于環境條件。6．同一番茄地里有兩株異樣番茄，甲株所結果實均為果形異樣，乙株只結了一個果形異樣的果實，其余的正常。甲、乙兩株異樣果實連續種植，其自交后代中果形仍保持異樣。下列分析不正確的是()A．二者均可能是基因突變的結果B．甲發生變異的時間比乙早C．甲株變異肯定發生于減數分裂時期D．乙株變異肯定發生于有絲分裂時期答案C解析甲、乙變異都是可遺傳的變異，均可能是基因突變的結果，A正確；發生變異的時間越早，對植物的影響越大，B正確；甲株變異最可能發生于早期的有絲分裂，C錯誤、D正確。[高考提能]7．下列有關基因突變和基因重組的描述，正確的是()A．基因突變對生物個體是利多于弊B．基因突變所產生的基因都可以遺傳給后代C．基因重組能產生新的基因D．基因重組是進行有性生殖的生物才具有的一種可遺傳變異方式答案D解析基因突變大多數對生物是有害的，少數是有利的，A錯誤；基因突變屬于可遺傳的變異，但體細胞中發生的基因突變一般不遺傳給后代，B錯誤；基因重組能產生新的基因型，不能產生新基因，C錯誤；一般狀況下，基因重組只發生在減數分裂形成配子的過程中，因此基因重組是進行有性生殖的生物才具有的一種可遺傳變異方式，D正確。8．下圖是某二倍體動物細胞分裂示意圖，其中字母表示基因。據圖推斷()A．此細胞含有4個DNA分子B．此動物體細胞基因型肯定是AaBbCcDdC．此細胞發生的肯定是顯性突變D．此細胞既發生了基因突變又發生了基因重組答案D解析圖示細胞有8個DNA分子；細胞中正在發生同源染色體的分別，非同源染色體上非等位基因的自由組合，即基因重組；其中一條染色體的姐妹染色單體相同位置的基因為D和d，其對應的同源染色體上含有d和d，但不能確定的是D突變成d，還是d突變成D，故可能發生的是隱性突變，也可能發生的是顯性突變。9．下列甲、乙分裂過程中產生配子時發生的變異分別屬于()A．基因重組，不行遺傳變異 B．基因重組，基因突變C．基因突變，不行遺傳變異 D．基因突變，基因重組答案D解析甲圖中的“a”基因是從“無”到“有”，屬于基因突變；而乙圖中的A、a、B、b基因是已經存在的，只是進行了重新組合。10．下面是有關果蠅的培育記錄，通過本試驗說明()海拔高度溫度突變率(每一百萬個個體中)5000m19℃0.235000m25℃0.633000m19℃0.213000m25℃0.63A．果蠅的突變是通過影響酶的活性而引起的B．果蠅的突變率與培育地點所處的海拔高度有關C．果蠅在25℃時突變率最高D．果蠅的突變率與培育溫度有關答案D解析在相同海拔高度不同溫度條件下，突變率差異顯著。在同一溫度不同海拔高度條件下，突變率差異不顯著，說明果蠅的突變率與培育溫度有關，而與培育地點所處的海拔高度無關。11．如圖表示果蠅某正常基因片段限制合成多肽的過程。a～d表示4種基因突變。a丟失eq\f(T,A)，b由eq\f(T,A)變為eq\f(C,G)，c由eq\f(T,A)變為eq\f(G,C)，d由eq\f(G,C)變為eq\f(T,A)。假設4種突變都單獨發生，請回答：可能用到的密碼子：天冬氨酸(GAC)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，終止密碼子(UAG)。(1)圖中所示遺傳信息傳遞的場所是________________。(2)a突變后合成的多肽鏈中氨基酸依次為_________________________________，在a突變點旁邊再丟失________個堿基對對性狀影響最小。(3)圖中________突變對性狀無影響，其意義是_________________________________。(4)①過程須要的酶主要有________________。(5)在②過程中，少量mRNA就可以合成大量的蛋白質，緣由是___________________。答案(1)細胞核和細胞質(核糖體)(2)天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸2(3)b有利于維持生物遺傳性狀的相對穩定(4)RNA聚合酶(5)一個mRNA分子可以相繼結合多個核糖體，進行多條多肽鏈的合成解析(1)依據示意圖可知，①代表轉錄過程，主要發生場所為細胞核；②代表翻譯過程，發生場所為細胞質(核糖體)。(2)依據堿基互補配對原則，可以推斷DNA下面的單鏈為模板鏈，發生a突變后，mRNA上的堿基序列為：GACUAUGGUAUG，合成的多肽鏈中氨基酸的依次為天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸—甲硫氨酸；在a點旁邊再丟失2個堿基對，只影響鄰近1個氨基酸，而其他氨基酸不變，對性狀的影響最小。(3)發生b突變后，最終確定的氨基酸仍是天冬氨酸，對性狀無影響。這有利于維持生物遺傳性狀的相對穩定。(4)轉錄過程須要RNA聚合酶。(5)一個mRNA分子可以相繼結合多個核糖體，進行多條多肽鏈的合成。12．如圖甲是基因型為AaBB的生物細胞分裂示意圖，圖乙表示由于DNA中堿基變更導致蛋白質中的氨基酸發生變更的過程，圖丙為部分氨基酸的密碼子表。據圖回答下列問題：第一個字母其次個字母第三個字母UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAG丙(1)據圖甲推想，此種細胞分裂過程中，出現的變異方式可能是_________________。(2)在真核生物細胞中圖乙中Ⅱ過程發生的場所是____________________________。(3)圖丙供應了幾種氨基酸的密碼子。假如圖乙的堿基變更為堿基對替換，則X是圖丙氨基酸中________的可能性最小，緣由是__________________________。圖乙所示變異，除由堿基對替換外，還可由堿基對________________導致。(4)A與a基因的根本區分在于基因中__________________________不同。答案(1)基因突變或基因重組(缺一不行)(2)細胞核、線粒體、葉綠體(3)絲氨酸需同時替換兩個堿基增加或缺失(4)堿基對排列依次(脫氧核苷酸的排列依次)解析(1)據圖甲推想該細胞處于減數其次次分裂中期，其左側染色體單體上基因分別為A、a，則其來源既可能為基因突變，也可能發生了交叉互換。(2)圖中Ⅱ過程為轉錄，在真核細胞內，其發生場所為細胞核、線粒體或葉綠體。(3)由圖丙可知，與賴氨酸密碼子相比，絲氨酸與之相差兩個堿基，而其他氨基酸與之相差1個堿基，故X是絲氨酸的可能性最小。(4)A與a基因的根本區分在于基因中脫氧核苷酸的排列依次不同。13．血紅蛋白異樣會產生貧血癥狀，結合減數分裂過程的曲線圖和細胞分裂圖，回答下列問題：(1)血紅蛋白發生異樣變更的根本緣由是______________________