1、19届高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种和进化第21讲基因突变和基因重组备考一体学案苏教版第21讲基因突变和基因重组考纲要求1.基因重组及其意义()。2.基因突变的特征和原因()。3.转基因食品的安全()。考点一基因突变1.基因突变的实例镰刀型细胞贫血症(1)图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。(2)患者贫血的直接原因是血红蛋白异常，根本原因是发生了基因突变，碱基对由TA替换为AT。(3)概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。2.基因突变的原因、特点与意义(1)发生时期：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂间
2、期。(2)诱发因素(连线)(3)突变特点普遍性：所有生物均可发生基因突变。随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和DNA分子的任何部位。低频性：自然条件下，突变频率很低。不定向性：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。(4)突变的意义新基因产生的途径。生物变异的根本来源。生物进化的原始材料。(1)基因突变通常发生在DNARNA的过程中()(2)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()(3)有丝分裂前期不会发生基因突变()(4)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()(5)在没有外界不良因素的影响下，生物不会发生基因突变()(6)A
3、基因可突变为a基因，a基因也可再突变为A基因()(7)基因突变产生的新基因不一定传递给后代()(8)诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向()据图分析基因突变机理(1)分别表示引起基因突变的什么因素？提示物理、生物、化学。(2)分别表示什么类型的基因突变？提示增添、替换、缺失。(3)为什么在细胞分裂的间期易发生基因突变？提示细胞分裂的间期进行DNA复制，DNA复制时需要解旋成单链，单链DNA容易受到内、外因素的影响而发生碱基的改变。(4)基因突变都能遗传给有性生殖的后代吗？为什么？提示不一定；基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中时，可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代；基因突
4、变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中时，可通过有性生殖传给后代。(5)基因突变一定产生等位基因吗？为什么？提示不一定；真核生物基因突变一般可产生它的等位基因，而病毒和原核细胞中不存在等位基因，其基因突变产生的是一个新基因。命题点一透过图像考查基因突变的原理和特点1.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基因发生了一种突变，导致1 169位的赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A.处插入碱基对GCB.处碱基对AT替换为GCC.处缺失碱基对ATD.处碱基对GC替换为AT答案B解析根据图中1 168位的甘氨酸的密码子GGG可知，WNK4基因是以其D
5、NA分子下方的一条脱氧核糖核苷酸链为模板转录形成mRNA，那么1 169位的赖氨酸的密码子是AAG，因此取代赖氨酸的谷氨酸的密码子最可能是GAG，由此可推知，该基因发生的突变是处碱基对AT替换为GC。2.(经典易错题)如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是()A.图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因B.结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果C.图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的D.上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体答案B解析等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因，故图示中与结肠癌有关的基因不能称为等位基因，A
6、项错误；由图可知，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果，B项正确；基因突变具有随机性和不定向性，C项错误；图示中的基因突变发生在体细胞中，不可能传给下一代个体，D项错误。命题点二变异类型的判断3.经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花的植株，下列叙述错误的是()A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存B.X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异C.通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变D.观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传的变异答案A解析白花植株的出现是由于X射线照射引起的基因突变，不一定有利于生存，A项错误；X射线可引起基因突变和染色
7、体变异，B项正确；应用杂交实验，通过观察其后代的表现型及比例，可以确定是显性突变还是隐性突变，C项正确；白花植株自交后代若有白花后代，可确定为可遗传变异，否则为不可遗传变异，D项正确。4.除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是()A.突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因B.突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型C.突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链答案A解析A项，突变体若为1条染色体的片段
8、缺失所致，缺失后表现为抗性突变体，则可推测出除草剂敏感型的大豆是杂合子，缺失片段中含有显性基因，缺失后即表现了隐性基因控制的性状。B项，突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则会导致控制该性状的一对基因都丢失，经诱变后不可能使基因从无到有。C项，突变体若为基因突变所致，由于基因突变具有不定向性，所以经诱变仍可能恢复为敏感型。D项，抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，若该碱基对不在基因的前端(对应起始密码)就能编码肽链，肽链的长短变化需要根据突变后对应的密码子是否为终止密码子来判断。命题点三突变基因位置的判断5.一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)
9、变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为()A.显性突变B.隐性突变C.Y染色体上的基因突变D.X染色体上的基因突变答案A解析由于这只野生型雄鼠为纯合子，而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变，F1的雌、雄鼠中出现性状分离，所以该突变基因为显性基因，即该突变为显性突变，突变基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上。6.果蝇的某个基因若发生突变，会出现纯合致死效应(胚胎致死)，请分析下列说法错误的是()A.如果是常染色体上的隐性突变，与多对野生型果蝇杂交，后代不会出现突变型个体B.如果是常染色体上的显性突变，一对突变型果蝇杂交后代性
10、状分离比为21C.如果是X染色体上的隐性突变，为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变，可选野生型雌果蝇与之杂交，通过后代雌雄比来推测D.如果是X染色体上的隐性突变，为了探究一只雌果蝇在受到致变因素后是否发生该突变，可选野生型雄果蝇与之杂交，通过后代雌雄比来推测答案C解析如果是常染色体上的隐性突变(相应的基因用a表示)，与多对野生型果蝇(AA)杂交，后代不会出现突变型个体(aa)，A项正确；如果是常染色体上的显性突变(相应的基因用A表示)，一对突变型果蝇杂交(AaAa)，后代基因型及比例为AA(胚胎致死)Aaaa121，因此后代性状分离比为21，B项正确；如果是X染色体上的隐性突变(相
11、应的基因用a表示)，为了探究一只雄果蝇在受到致变因素后是否发生该突变，若选野生型雌果蝇(XAXA)与之杂交，无论该雄果蝇是否发生基因突变，后代雌雄比均为11，因此不能通过后代雌雄比来推测，C项错误；如果是X染色体上的隐性突变(相应的基因用a表示)，为了探究一只雌果蝇在受到致变因素后是否发生该突变，可选野生型雄果蝇(XAY)与之杂交，若该雌果蝇未发生基因突变，即XAXAXAY，则后代雌雄比为11，若该雌果蝇发生基因突变，即XAXaXAY，则后代雌雄比为21，因此可通过后代雌雄比来推测，D项正确。考点二基因重组和基因工程1.基因重组(1)概念：基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状
12、的基因重新组合。(2)类型自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。人工重组型：转基因技术，即基因工程。(3)结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。(4)意义形成生物多样性的重要原因之一。是生物进化的源泉。2.基因工程及应用(1)一般过程(2)应用用于生产某些特殊蛋白质。按照人们的意愿定向地改造生物。知识归纳基因突变与基因重组的比较项目基因突变基因重组变异本质基因分子结构发生改变原有基因的重新组合发生时间通常在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期适用范围所有生物(包括病毒)进行有性生殖的真核生物和
13、基因工程中的原核生物结果产生新基因(等位基因)，控制新性状产生新基因型，不产生新基因意义是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料生物变异的重要来源，有利于生物进化应用人工诱变育种杂交育种、基因工程育种联系基因突变产生新基因，为基因重组提供了自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础(1)受精过程中可进行基因重组()(2)Aa自交，因基因重组导致子代发生性状分离()(3)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合，导致基因重组()(4)下述生理过程中发生了基因重组()R型菌S型菌(5)下面两图均表示发生了基因重组()(6)一对表现型正常的夫妇生下了一个既患白化又患色盲的儿子的原因
14、最可能是基因重组()(7)基因重组为生物进化提供了最根本的原材料()如图a、b为某二倍体生物细胞分裂不同时期的细胞图像，请分析：(1)图a细胞处于什么时期？细胞中的1、2号染色体发生了什么变异？提示图a细胞处于四分体时期。细胞中1、2号染色体因交叉互换发生了基因重组。(2)图b细胞处于什么时期？该细胞名称是什么？在该时期细胞中可发生哪种变异？提示图b细胞处于减数第一次分裂后期。该细胞名称为初级精母细胞。该时期细胞可发生非同源染色体上的非等位基因自由组合，即基因重组。命题点一透过细胞图像辨析基因突变和基因重组1.下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，根据图像判定每个细胞发生的变异类型，正确
15、的是()A.基因突变基因突变基因突变B.基因突变或基因重组基因突变基因重组C.基因突变基因突变基因突变或基因重组D.基因突变或基因重组基因突变或基因重组基因重组答案C解析图中分别处于有丝分裂的中期和后期，A与a所在的DNA分子是由一个DNA分子经过复制而得到的，图中的变异只能是基因突变；处于减数第二次分裂的后期，A与a的不同可能来自于基因突变或减数第一次分裂前期的交叉互换(基因重组)，所以本题答案为C。2.下图是某二倍体动物细胞的分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断下列正确的是()A.此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子B.此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDdC.此细胞发生的一定是显性
16、突变D.此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组答案D解析图示细胞有2个染色体组，8个DNA分子；该细胞正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合，即基因重组；题图中有一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因分别是D和d，其对应的同源染色体上的基因是d、d，可推知发生了基因突变，但不能确定是显性突变，还是隐性突变；此动物体细胞的基因型可能是AaBbCcDd或AaBbCcdd。命题点二基因重组与减数分裂的综合辨析3.(2018济南一中月考)观察甲、乙图示，下列相关说法正确的是()A.图甲所示细胞减数分裂时只能形成2种子细胞B.正常情况下，图乙所示的一个细胞经减数分裂能够产生4种子细
17、胞C.若图甲所示个体自交，不考虑基因突变和交叉互换，所得F1的基因型有4种D.若图乙所示个体测交，后代基因型的比例是1111答案D解析若图甲所示细胞发生交叉互换，可形成4种子细胞，A项错误；图乙所示的一个细胞经减数分裂可产生1种或2种子细胞，B项错误；图甲所示个体自交，所得F1的基因型有bbCC、BbCc、BBcc，C项错误；图乙个体经减数分裂形成bC、bc、BC、Bc 4种配子，与配子bc结合后，后代基因型的比例是1111，D项正确。4.下图是一个基因型为AaBb的动物细胞在完成一次细胞分裂后产生的子细胞图像。下列相关叙述正确的是()A.甲、乙两细胞均有2对同源染色体，2个染色体组B.甲、乙
18、两细胞均处于减数第一次分裂后期C.甲细胞变异来自基因突变，乙细胞将出现染色体变异D.甲、乙细胞通过基因重组产生4种不同基因型的精细胞答案C解析甲、乙两细胞处于减数第二次分裂后期，细胞中无同源染色体，A、B项错误；由乙细胞的基因组成可知，甲细胞的基因组成应为AABB，由此可判定甲细胞变异来自基因突变，乙细胞继续分裂形成的子细胞中染色体数目分别为3条、1条，会发生染色体数目变异，C项正确；基因重组发生在减数第一次分裂过程中，而甲、乙细胞处于减数第二次分裂，因此不可能发生基因重组，D项错误。矫正易错强记长句1.基因突变不只是发生在间期：基因突变通常发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂间期，也能发生在
19、其他各时期，只是突变率更低。2.诱变因素不能决定基因突变的方向：诱变因素可提高基因突变的频率，但不会决定基因突变的方向，基因突变具有不定向性的特点。3.基因突变时碱基对的改变可多可少：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，只要是基因分子结构内的变化，1个碱基对的改变叫基因突变，多个碱基对的改变也叫基因突变。4.基因突变不会改变DNA上基因的数目和位置：基因突变发生在基因内部，只是产生了新的等位基因，并没有改变DNA上基因的数目和位置。5.基因突变的利与害取决于环境或研究对象的不同，如小麦的高秆对小麦本身有利，但对增产不利。6.如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为
20、基因突变的结果。7.如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则是基因突变或交叉互换的结果。8.自然条件下，原核生物一般不能进行基因重组。但是特殊情况下可以，如肺炎双球菌的转化。9.基因重组只产生新的性状组合，不产生新性状。1.下图为具有2对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下列问题：(1)上述两个基因发生突变是由于一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变)引起的。(2)乙植株发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，其原因是该突变为隐性突变，且基因突变发生在
21、乙植株的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。可用什么方法让其后代表现出突变性状？取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现出突变性状。(3)该种植物野生型都为矮茎，现在野生种群中发现生长着少数高茎植株。若已证明高茎为基因突变所致，有两种可能：一是显性突变，二是隐性突变，请设计一个简单的实验方案加以判定。选用多株突变型植株自花传粉，若后代出现野生型，则为显性突变所致；若后代全为突变型，则为隐性突变所致。2.基因重组的准确描述是在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。3.同无性生殖相比，有性生殖产生的后代具有更大的变异性，其根本原因是产
22、生新基因组合的机会多。重温高考演练模拟1.(2015海南，19)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GC被碱基对AT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的突变答案B解析根据基因突变的不定向性，突变可以产生多种等位基因，A项正确；X射线属于物理诱变因子，可以提高基因突变率，B项错误；基因突变包括碱基对的替换、增添、缺失三种情况，C项属于替换，D项属于增添，C、D项正确。2.(2016天津，5)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：枯草杆菌核
23、糖体S12蛋白第5558位的氨基酸序列链霉素与核糖体的结合在含链霉素培养基中的存活率(%)野生型能0突变型不能100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答案A解析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100%存活，说明突变型具有链霉素抗性， 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
24、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；根据题意可知，枯草杆菌对链霉素的抗性突变早已存在，不是链霉素诱发的，链霉素只能作为环境因素起到选择作用，D项错误。3.(2017天津，4)基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如下。下列叙述正确的是()A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子C.B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异答案B解析由图可知，基因b所在的片段发生了交叉互换，因此等位基因
25、B和b的分离发生在初级精母细胞和次级精母细胞中，而等位基因A、a和D、d的分离只发生在初级精母细胞中，A项错误；若不发生交叉互换，该细胞将产生AbD和aBd两种精子，但由于基因b所在的片段发生了交叉互换，因此该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子，B项正确；基因B(b)与D(d)位于同一对同源染色体上，它们之间的遗传不遵循基因自由组合定律，C项错误；同源染色体的非姐妹染色单体发生交换导致了基因重组，D项错误。4.某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。若以该植株为父本，测交后代中部分表现为红
26、色性状。下列解释最合理的是()A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换答案D解析由于“缺失染色体的花粉不育”，若以该植株为父本，测交后代理论上应该全部表现为白色。若出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小，故A项不是最合理的；减数第二次分裂时，即使姐妹染色单体3与4分离，由于其缺失突变，产生的花粉也不育，因而B项不合理；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开成为染色体，分别移向细胞两极，不发生自由组合，因而C项也不合理；
27、最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期，由于四分体中的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，基因B转移到染色单体1或2上，D项最合理。5.(2015北京，30)野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛，而一只突变果蝇S的腹部却生出长刚毛。研究者对果蝇S的突变进行了系列研究。用这两种果蝇进行杂交实验的结果见下图：实验1：P：果蝇S野生型个体 腹部有长刚毛 腹部有短刚毛 (_) (_) F1：1/2腹部有长刚毛1/2腹部有短刚毛实验2：F1中腹部有长刚毛的个体F1中腹部有长刚毛的个体 后代： 1/4腹部有短刚毛3/4腹部有长刚毛其中1/3胸部无刚毛(1)根据实验结果分析，果蝇腹部的短刚毛和长刚毛是一对_性状
28、。其中长刚毛是_性性状。图中、基因型(相关基因用A和a表示)依次为_。(2)实验2结果显示：与野生型不同的表现型有_种。基因型为_，在实验2后代中该基因型的比例是_。(3)根据果蝇和果蝇S基因型的差异，解释导致前者胸部无刚毛、后者胸部有刚毛的原因：_。(4)检测发现突变基因转录的mRNA相对分子质量比野生型的小，推测相关基因发生的变化为_。(5)实验2中出现胸部无刚毛的性状不是由F1新发生突变的基因控制的。作出这一判断的理由是：虽然胸部无刚毛是一个新出现的性状，但_，说明控制这个性状的基因不是一个新突变的基因。答案(1)相对显Aa、aa(2)两AA(3)两个A基因抑制胸部长出刚毛，具有一个A基
29、因时无此效应(4)核苷酸数量减少/缺失(5)新的突变基因经过个体繁殖后传递到下一代中，不可能出现比例高达25%的该基因纯合子解析(1)一种生物同一种性状的不同表现类型叫做相对性状。由实验2中腹部有长刚毛个体交配得到后代的性状分离比为腹部有长刚毛腹部有短刚毛31，可知该性状由一对基因控制，且控制长刚毛的基因为显性基因。由上述分析可推知，F1中腹部有长刚毛的基因型应为Aa，腹部有短刚毛的基因型为aa。(2)野生型果蝇的表现型是腹部和胸部都有短刚毛，实验2后代中表现出的腹部有长刚毛和胸部无刚毛的性状都是与野生型不同的表现型。由实验2可知，腹部有长刚毛为显性且占，又因为腹部有长刚毛中胸部无刚毛，所以胸部无刚毛的基因型为AA，且在后代中的比例为。(3)由决定胸部无刚毛的基因型为AA，而果蝇S基因型为Aa，可以推测两个A基因同时存在时抑制胸部长刚毛，只有一个A基因时无此效应。(4)检测发现突变基因转录的mRNA相对分子质量比野生型的小，推测相关基因发生的变化为核苷酸数量减少或缺失。(5)实验2后代中胸部无刚毛的果蝇占1/4，明显符合基因的分离定律的比例，可见
