高中生物必修二第五章-基因突变及其他变异(知识点+习题).pdf

1第五章 基因突变及其他变异第一节 基因突变和基因重组一、基因突变的实例1、镰刀型细胞贫血症症状病因 基因中的碱基替换直接原因：血红蛋白分子结构的改变根本原因：控制血红蛋白分子合成的基因结构的改变2、基因突变概念：DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变 二、基因突变的原因和特点1、基因突变的原因 有内因和外因物理因素：如紫外线、X 射线诱发突变（外因）化学因素：如亚硝酸、碱基类似物生物因素：如某些病毒自然突变（内因）2、基因突变的特点普遍性随机性不定向性低频性多害少利性3、基因突变的时间 有丝分裂或减数第一次分裂间期4.基因突变的意义：是新基因产生的途径；生物变异的根本来源；是进化的原始材料三、基因重组1、基因重组的概念随机重组（减数第一次分裂后期）2、基因重组的类型交换重组（四分体时期）3.时间：减数第一次分裂过程中（减数第一次分裂后期和四分体时期）基因重组的意义四、基因突变与基因重组的区别基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变，产生了新基因，也可以产生新基因型，出现了新的性状。不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。2发生时间及原因细胞分裂间期 DNA 分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合；四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。意义生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。发生可能突变频率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。第二节 染色体变异一、染色体结构的变异（猫叫综合征）1、概念缺失2、变异类型 重复 倒位 易位二、染色体数目的变异 1.染色体组的概念及特点 2.常见的一些关于单倍体与多倍体的问题一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？（一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。）二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？3（答：对，因为在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。）如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗？（答：不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体。）（4）单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？（答：对，如果本物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体，则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。）3.染色体组数目的判断（1）细胞中同种形态的染色体有几条，细胞内就含有几个染色体组。问：图一中细胞含有几个染色体组？（2）根据基因型判断细胞中的染色体数目，根据细胞的基本型确定控制每一性状的基因出现的次数，该次数就等于染色体组数。问：图二中细胞含有几个染色体组？（3）根据染色体数目和染色体形态数确定染色体数目。染色体组数=细胞内染色体数目/染色体形态数果蝇的体细胞中含有 8 条染色体，4 对同源染色体，即染色体形态数为4（X、Y 视为同种形态染色体），染色体组数目为 2。人类体细胞中含有 46条染色体，共 23 对同源染色体，即染色体形态数是 23，细胞内含有 2 个染色体组。第五章第五章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异1.生物的变异生物的变异（2013福建卷）福建卷）5.某男子表现型正常，但其一条14 号和一条21 号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是A.图甲所示的变异属于基因重组B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C.如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8 种4D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代【答案】D【解析】图甲看出，一条14 号和一条21 号染色体相互连接时，还丢失了一小段染色体，明显是染色体结构变异，A 错误；观察染色体的最佳时期是中期，B 错误；减数分裂时同源染色体发生分离，应该产生13 和2 和1 和23 和12 和3 六种精子，C 错误；该男子减数分裂时能产生正常的精子13，自然可以产生正常的后代，D 正确。【试题点评】通过染色体变异和精子形成过程图例的分析，考察了学生对染色体变异和基因重组的区别、减数分裂过程、非同源染色体自由组合等知识的理解和应用能力。(2013 四川卷四川卷)5 大豆植株的体细胞含 40 条染色体。用放射性60Co 处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株 X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是（）A.用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性B.单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有 20 条染色体C.植株 X 连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低D.放射性60Co 诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向【答案】A【命题思路】本题借“物理因素诱发基因突变”创设情境，实际考查分子与细胞和遗传与进化两大模块基础知识的理解推理能力、获取信息的能力和综合应用能力，属于能力立意题。【解析】植物细胞具有全能性，与它是否为单倍体无关，只需要其细胞具有该生物体的全套遗传信息即可，A 正确；有丝后期着丝点断裂，细胞内染色体加倍，应为 40 条染色体，B 选项错；由题可知该突变植株为杂合子，但是表现抗病，所以该突变为显性突变，那么连续自交后，纯合抗病植株比例会逐代升高，显性纯合子所占比例无限趋近于 50%，故选项 C 错误；决定进化方向的不是变异本身，而是自然选择，选项 D 错。(2013 安徽卷安徽卷)4.下列现象中，与减数分裂同源染色体联会行为均有关的是人类的 47，XYY 综合征个体的形成线粒体 DNA 突变会导致在培养大菌落酵母菌时出现少数小菌落三倍体西瓜植株的高度不育一对等位基因杂合子的自交后代出现 3：1 的性状分离比卵裂时个别细胞染色体异常分离，可形成人类的 21 三体综合征个体A B.C D【答案】C【解析】人类的 47，XYY 综合征个体的形成是减数第一次分裂或减数第二次分裂异常有关，卵细胞不可能提供 Y 染色体，所以 YY 染色体来自于精子，减 II 姐妹染色单体没有分离，与同源染色体联会行为无关；线粒体 DNA 不与蛋白质结合不形成染色体，和同源染色体联会无联系。三倍体西瓜植株的高度不育正是由于同源染色体不能正常联会的结果，所以选项中必有此小项。故选 C。一对等位基因杂合子的自交后代出现 3：1 的性状分离比是基因分离定律的本质，在于联会后的同源染色体的分离。卵裂时个别细胞染色体异常分离，可形成人类的 21-三体综合征个体，是指有丝分裂过程，与同源染色体联会无关。5【试题点评】本题主要考查减数分裂与变异之间的联系，重点考察了学生对减数分裂过程的理解，难度适中。（2013 海南卷）海南卷）22.某二倍体植物染色体上的基因 B2是由其等位基因 B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是A.该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的B.基因 B1和 B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同C.基因 B1和 B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码D.基因 B1和 B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中【答案】D【解析】据基因突变的含义可知，基因突变是由于 DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变，故 A 正确。由于密码子具有兼并性，不同基因编码的蛋白质有可能相同或不同，故 B 正确。生物起源于共同的原始祖先，生物体蛋白质的合成中都共用同一套遗传密码，故 C 正确。由题可知 B1 与 B2 正常情况下应为一对同源染色体上的一对等位基因，当其在减数分裂形成配子时，通常应随同源染色体的彼此分开，而相应的等位基因的也随之彼此分离。故 B1 与 B2 不可能同时存在于同一个配子中，D 错误。【试题点评】本题将基因突变，蛋白质合成及减数分裂相关知识综合一起对学生进行考试考查。难度较小。（2013 上海卷）上海卷）14 若不考虑基因突变，遗传信息一定相同的是A来自同一只红眼雄果蝇的精子 B来自同一株紫花豌豆的花粉C来自同一株落地生根的不定芽 D来自同一个玉米果穗的籽粒【答案】C（2013 上海卷）上海卷）17编码酶 X 的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶 Y。表 l 显示了与酶 X 相比，酶 Y 可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因判断正确的是A状况一定是因为氨基酸序列没有变化B状况一定是因为氨基酸间的肽键数减少了 50C状况可能是因为突变导致了终止密码位置变化D状况可能是因为突变导致 tRNA 的种类增加【答案】C（2013 山山东东卷）卷）27.（14 分）某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，高茎6（H）对矮茎（h）为显性，红花（R）对白花（r）为显性。基因 M、m 与基因 R、r 在 2号染色体上，基因 H、h 在 4 号染色体上。（1）基因 M、R 编码各自蛋白质前 3 个氨基酸的 DNA 序列如上图，起始密码子均为AUG。若基因 M 的 b 链中箭头所指碱基 C 突变为 A，其对应的密码子由 变为 。正常情况下，基因 R 在细胞中最多有 个,其转录时的模板位于 （填“a”或“b”）链中。（2）用基因型为 MMHH 和 mmhh 的植株为亲本杂交获得 F1，F1 自交获得 F2，F2 中自交性状不分离植株所占的比例为 ，用隐性亲本与 F2 中宽叶高茎植株测交，后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比例为 。（3）基因型为 Hh 的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数第二次分裂中期的 Hh型细胞，最可能的原因是 。缺失一条 4 号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现一个 HH 型配子，最可能的原因是 。（4）现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。（注：各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡）实验步骤：观察、统计后代表现性及比例结果预测：若 ，则为图甲所示的基因组成；若 ，则为图乙所示的基因组成；若 ，则为图丙所示的基因组成。【答案】（1）GUC UUC 4 a（2）1/4 4:1 （3）（减数第一次分裂时）交叉互换 减数第二次分裂时染色体未分离（4）答案一用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交I.宽叶红花与宽叶白花植株的比为 1:1II.宽叶红花与宽叶白花植株的比为=2:1III.宽叶红花与窄叶白花植株的比为 1:0【解析】（1）由起始密码子（mRNA 上）为 AUG 可知，基因 M 和基因 R 转录的模板分别7为 b 链和 a 链。对 M 基因来说，箭头处 C 突变为 A，对应的 mRNA 上的即是 G 变成 U，所以密码子由 GUC 变成 UUC；正常情况下，基因成对出现，若此植株的基因为 RR，则DNA 复制后，R 基因最多可以有 4 个。（2）F1 为双杂合子，这两对基因又在非同源染色体上，所以符合孟德尔自由组合定律，F2 中自交后性状不分离的指的是纯合子，F2 中的四种表现各有一种纯合子，且比例各占F2 中的 1/16，故四种纯合子所占 F2 的比例为(1/16)*4=1/4；F2 中宽叶高茎植株有四种基因型 MMHH：MmHH：MMHh：MmHh=1：2：2：4，他们分别与 mmhh 测交，后代宽叶高茎：窄叶矮茎=4:1。（3）减数分裂第二次分裂应是姐妹染色单体的分离，而现在出现了 Hh，说明最可能的原因是基因型为 Hh 的个体减数分裂过程联会时同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换，形成了基因型为 Hh 的次级性母细胞；配子为中应只能含一个基因 H，且在 4 号只有一条染色体的情况下，说明错误是发生在减数第二次分裂时着丝点没有分开造成的。第 5 章 基因突变及其他变异一、选择题1人类发生镰刀型贫血症情况的根本原因在于基因突变，突变的方式是基因内（）A碱基发生替换 B增添或缺失某个碱基对C增添一小段 DNA D缺少一小段 DNA2若一对夫妇所生的子女中，性状上差异甚多，这种差异主要来自于（）A基因突变 B基因重组C环境影响 D染色体变异3现有三种玉米籽粒，第一种是红的，第二种是白的，第三种也是白的，但如果在成熟时期暴露于阳光下籽粒变成红的。第三种玉米的颜色是由哪种因素决定的（）A基因 B环境 C基因和环境 D既不是基因也不是环境4下列不属于多倍体特点的是（）A茎秆、叶、果实、种子都较大 B发育迟缓C营养物质含量增多 D高度不育5人工诱导多倍体最常用的有效方法是（）A杂交实验 B射线或激光照射萌发的种子或幼苗C秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 D花药离体培养86遗传病是指（）A具有家族史的疾病B生下来就呈现的疾病C由于遗传物质发生了变化而引起的疾病 D由于环境因素影响而引起的疾病721 三体综合征属于（）A基因病中的显性遗传病 B单基因病中的隐性遗传病C常染色体遗传病 D性染色体遗传病8无子西瓜之所以无子，是因为三倍体植株在减数分裂过程中染色体的（）A数目增加，因而不能形成正常的卵细胞B数目减少，因而不能形成正常的卵细胞C联会紊乱，因而不能形成正常的卵细胞D结构改变，因而不能形成正常的卵细胞9人类基因组是指人类 DNA 分子所携带的全部遗传信息。人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。其主要内容包括绘制人类基因的遗传图、物理图、序列图和转录图。科学家应对多少条染色体进行分析（）A46 条 B23 条 C24 条 D22 条10下列关于基因突变的叙述中，正确的是（）基因突变包括自发突变和诱发突变基因突变发生在 DNA 复制时，碱基排列发生差错，从而改变了遗传信息，产生基因突变生物所发生的基因突变，一般都是有害的，但也有有利的A B C D11下列变异属于基因突变的是（）A外祖父色盲，母亲正常，儿子色盲B杂种红果番茄的后代出现黄果番茄C纯种红眼果蝇的后代出现白眼性状D用花粉直接培育的玉米植株变得弱小12减数分裂和受精作用会导致生物发生遗传物质的重组，在下列叙述中与遗传物质重组无关的是（）A联会的同源染色体发生局部的互换B卵原细胞形成初级卵母细胞时 DNA 复制9C形成配子时，非同源染色体在配子中自由组合D受精作用时，雌雄配子的遗传物质相互融合13如果将一个镰刀型细胞贫血病的患者血液，输给一个血型相同的正常人，将使正常人（）A基因产生突变，使此人患病B无基因突变，性状不遗传给此人C基因重组，将病遗传给此人D无基因重组，此人无病，其后代患病14下列属于染色体结构变异的是（）A染色体中 DNA 的一个碱基发生了改变B染色体增加了某一段C染色体中 DNA 增加了碱基对D染色体中 DNA 缺少了一个碱基15用基因型 DdTt 的个体产生的花粉粒，分别进行离体培育成幼苗，再用一定浓度的秋水仙素处理，使其成为二倍体。这些幼苗成熟后的自交后代是（）A全部是纯种B全部是杂种C1/4 的纯种D1/6 的纯种二、非选择题1放射性同位素60Co 能够产生 射线。高速运动的 射线作用于 DNA，能够产生氢键断裂、碱基替换等效应，从而有可能诱发生物产生_，使生物体出现可遗传的变异，从而选择和培育出优良品种。此外用 射线照射过的食品有利于贮藏，这是因为 射线能_、_。在进行照射生物或食品的操作时，需要注意人体防护。操作完毕后，人体_（选填“可以”或“不可以”）直接触摸射线处理过的材料。2基因突变按其发生的部位，可分为体细胞突变和生殖细胞突变两种，如果是前者，应发生在细胞_分裂的_期，如果是后者，应发生在_分裂前的_期，例如，人的癌症是在致癌因子的影响下发生的突变，它应属于上述两种突变中的_。如果突变导致突变型后代，则属于_。3在四倍体西瓜的植株花朵上，授以普通二倍体西瓜的花粉，得到的西瓜果肉细胞和种子的胚细胞的染色体组数分别是_、_。10参考答案一、选择题1.A解析：该病症的病因是控制合成血红蛋白的 DNA 上的一个碱基对发生了改变。2.B解析：基因突变的频率是很低的，而基因重组能产生相当丰富的差异。染色体变异的发生率也很低，且一旦发生个体很难存活。环境影响的不可遗传变异居次要地位。3.C解析：基因决定这种玉米在成熟时暴露于阳光下能变红，而平时是白色的；而它究竟是红色还是白色还需有无阳光决定，因此是基因与环境的共同作用。4.D解析：自然状态下许多植物，如小麦，就是多倍体，并没有高度不育的特性。5.C解析：基本知识。6.C解析：基本概念。7.C解析：三体综合征的病因是患者比常人多了一条 21 号常染色体。8.C解析：三倍体植株减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的卵细胞，因此种子不发育，变成无子西瓜。9.C解析：同源染色体上的等位基因控制同一性状，具有极大的相似性，而且等位基因之间的差异性不仅存在于一个人的同源染色体上，也存在于不同人之间，因此分析两条同源染色体没有必要。但人类的性染色体 X 与 Y 上有各自独立的基因片段，必须独立进行分析，因此一共需要分析 22+X+Y=24 条染色体。10.C解析：不一定在 DNA 复制时才产生基因突变。1111.C解析：A、B 都是基因重组，D 是染色体变异。12.B解析：A、C、D 均涉及等位基因的分离和组合，属于基因重组；DNA 的复制与此无关。13.B解析：患者的血液不改变正常人体细胞和生殖细胞的遗传物质。14.B解析：染色体的结构变异有缺失、重复、倒位、移位四种，重复和缺失都会使染色体增加一段。这种变化是能在光学显微镜中看出的。而碱基的改变、增加、缺失都是基因突变。15.A解析：花粉粒离体培养出的幼苗是单倍体，用秋水仙素处理后，细胞内染色体复制加倍，没有经历基因重组，因此全部是纯合子。二、非选择题1.基因突变 杀虫 杀菌 可以解析：高能量的 射线可以打断分子中的化学键，从而破坏有机物分子结构，如核酸、蛋白质的结构。因此它既能诱发突变，又能杀虫灭菌。经 射线照射后物体本身不会带上放射性，可以安全接触。2有丝 间 减数 间 体细胞突变 生殖细胞突变34 个 3 个解析：果肉染色体数由母本决定。