2021版浙江新高考选考生物一轮复习教师用书:第19讲 生物的变异 .doc
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1、第19讲生物的变异知识内容考试要求知识内容考试要求1基因重组a5.杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用b2基因突变b6.转基因技术a3染色体畸变a7.生物变异在生产上的应用c4杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种a8.转基因生物和转基因食品的安全性b生物变异的来源1基因重组(1)概念范围:具有不同遗传性状的雌、雄个体进行有性生殖。结果:控制不同性状的基因重新组合,导致后代不同于亲本类型的现象或过程。(2)类型减数分裂形成配子时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。减数分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生染色体片段的交换。(3)结果:产生新的基因型,出现新性状。(4)意义导致生物
2、性状的多样性。为动植物育种和生物进化提供丰富的物质基础。2基因突变概念基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。包括DNA分子上碱基对的缺失、增加、替换类型形态突变:影响生物的形态结构,如果蝇红眼突变为白眼;生化突变:影响生物的代谢过程,导致特定生化功能改变或丧失,如人类的苯丙酮尿症;致死突变:导致个体活力下降,甚至死亡,如人类镰刀形细胞贫血症特点普遍性;多方向性;稀有性;可逆性;有害性诱发因素物理因素、化学因素和生物因素意义基因突变是生物变异的根本来源,对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义3.染色体结构变异类型影响使位于染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变,大多数染色体结
3、构变异对生物体是不利的,甚至导致生物体的死亡4.染色体数目变异(1)类型(2)染色体组:一般二倍体生物的一个配子中的全部染色体称为染色体组。其中包含了该种生物的一整套遗传物质。(3)一倍体:只有一个染色体组的细胞或体细胞中含单个染色体组的个体。(4)二倍体:具有两个染色体组的细胞或体细胞中含两个染色体组的个体。(5)多倍体:体细胞中所含染色体组数超过两个的生物。(6)单倍体:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(1)基因是具有遗传效应的DNA片段,HIV的遗传物质是RNA,不能发生基因改变()(2)若没有外界因素的影响,基因就不会发生突变,基因突变的方向是由环境决定的()(3)由基因B1突
4、变的等位基因B2可能是由于碱基对替换、缺失或插入造成的()(4)为了确定在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现的一株红花豌豆是否是基因突变的结果,应检测和比较红花植株与白花植株中花色基因的DNA序列()(5)基因突变产生的新基因不一定传递给后代()(6)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()(7)A基因可突变为a基因,a基因也可再突变为A基因()(8)诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向()(9)受精过程中可进行基因重组()(10)Aa自交,因基因重组导致子代发生性状分离()(11)植物根尖分生区细胞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()(12)体
5、细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体,含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体()(必修2 P78图43改编)图甲表示人类镰刀形细胞贫血症的病因,图乙是一个家族该病的遗传系谱图(控制基因为B与b),请据图回答下列问题:(已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG)(1)图甲中表示的遗传信息流动过程分别是:_;_。(2)链碱基组成为_,链碱基组成为_。(3)镰刀形细胞贫血症的致病基因位于_染色体上,属于_性遗传病。(4)6的基因型是_,6和7婚配后生一患病女孩的概率是_,要保证9婚配后子代不患此病,从理论上说,其配偶的基因型必须为_。(5)镰刀形细胞贫血症是由_产生的一种遗传病,从变异的种类来看,这种变
6、异属于_。该病十分少见,严重缺氧时会导致个体死亡,这表明基因突变的特点是_和_。解析:(1)图甲中分别表示DNA复制和转录。(2)根据碱基互补配对原则,DNA的一条链为GTA,因此链碱基组成为CAT,链为链转录形成的mRNA,因此其碱基组成为GUA。(3)图乙中,表现正常的3和4生出患病的9,因此该病为隐性遗传病,由于“隐性看女病,女病男正非伴性”,由此确定镰刀形细胞贫血症的致病基因位于常染色体上,属于隐性遗传病。(4)由于6和7已经生了一个患病孩子,因此他们的基因型均为Bb,因此再生一个患病女孩的概率为(1/2)(1/4)1/8。要保证9(bb)婚配后子代不患此病,其配偶的基因型必须为BB。
7、(5)镰刀形细胞贫血症产生的根本原因是基因中的碱基对的种类发生了改变,即发生了基因突变,基因突变属于可遗传的变异。该病十分少见,严重缺氧时会导致个体死亡,这表明基因突变的特点是低频性和多害少利性。答案:(1)DNA复制转录(2)CATGUA(3)常隐(4)Bb1/8BB(5)基因突变可遗传的变异低频性多害少利性 考法1基因重组类型比较重组类型同源染色体上非等位基因的重组非同源染色体上非等位基因的重组DNA分子重组技术发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期体外与载体重组和导入细胞内的目的基因与细胞内基因重组发生机制同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源
8、染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因的重组目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组图像示意三种方法判断基因改变的原因(1)据亲子代基因型判断如果亲代基因型为BB或bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为Bb,则引起姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。(2)据细胞分裂方式判断如果是有丝分裂中染色单体上基因不同,则为基因突变的结果。 如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同,可能发生了基因突变或交叉互换。(3)据细胞分裂图判断如果是有丝分裂后期图像,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果,如图甲
9、。如果是减数第二次分裂后期图像,两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同,则为基因突变的结果,如图乙。如果是减数第二次分裂后期图像,两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同,则为交叉互换(基因重组)的结果,如图丙。 题组冲关1下列关于基因重组的说法,正确的是()A基因重组导致杂合子Aa自交后代出现性状分离,产生新的基因型B基因重组可产生新基因型,但不一定出现新性状组合C发生基因重组的非等位基因都一定位于非同源染色体上D有丝分裂中细胞内非同源染色体之间交叉互换可实现基因重组解析:选B。基因重组发生在两对及两对以上等位基因之间,减数分裂过程中等位基因分离导致杂合子Aa自交后代出现性状分离,产生新的
10、基因型,A错误;基因重组可产生新基因型,但不一定出现新性状组合,B正确;发生基因重组的非等位基因不一定位于非同源染色体上,也可以是同源染色体上的非等位基因,如四分体时期非姐妹染色单体之间的交叉互换可实现同源染色体上非等位基因的重组,C错误;非同源染色体之间的交叉互换引起的变异属于染色体结构变异(易位),D错误。2下图表示减数分裂过程中的染色体的部分行为变化。下列叙述错误的是()A图示的变异类型为基因重组B甲图中的姐妹染色单体完成了片段的交换C甲图两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBbD乙图表示产生的重组型配子是aB、Ab解析:选B。根据试题分析,甲图发生的变异类型为基因重组,A正确;甲图
11、中的非姐妹染色单体发生互换,而不是姐妹染色单体之间发生交换,B错误;甲图发生了同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换,互换后两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBb,C正确;由题图可知,乙图产生的重组型配子是aB、Ab,D正确。 考法2基因突变的机理易错点1基因突变就是“DNA中碱基对的增加、缺失和替换”点拨基因突变DNA中碱基对的增加、缺失和替换。(1)基因是有遗传效应的DNA片段,不具有遗传效应的DNA片段也可发生碱基对的改变。(2)有些病毒(如SARS病毒)的遗传物质是RNA,RNA中碱基的增加、缺失和替换引起病毒性状变异,广义上也称为基因突变。易错点2基因突变只发生在分裂间期点拨引起基
12、因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部因素对DNA的损伤不仅发生在间期,而是在各个时期都有;另外,外部因素还可直接损伤DNA分子或改变碱基序列,并不是通过DNA的复制来改变碱基对,所以基因突变不只发生在间期。易错点3将基因突变的结果“产生新基因”与“产生等位基因”混淆点拨不同生物的基因组组成不同,病毒和原核细胞的基因组成结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 题组冲关3(2017浙江11月选考)人类的镰刀形细胞贫血症是由于血红蛋白基因中一个碱基对AT替换成了TA,引起血红蛋白结构改变所
13、致。该实例不能说明的是()A该变异属于致死突变 B基因突变是可逆的C碱基对替换会导致遗传信息改变D基因控制生物性状答案:B4(2020浙江名校考前押宝)DNA聚合酶是细胞复制DNA的重要作用酶,DNA聚合酶保证了复制的准确性,某些突变的DNA聚合酶(突变酶)比正常的DNA聚合酶精确度更高,从而减少了基因突变的产生。下列有关叙述正确的是()A这些突变酶大大提高了DNA复制的速度B翻译这些突变酶的mRNA序列不一定发生改变C这些突变酶作用的底物是四种核糖核苷酸D这些突变酶的产生不利于生物的进化解析:选D。这些突变酶只是使DNA复制的精确度更高,并不能提高DNA复制的速度,A项错误;既然发生基因突变
14、,故翻译突变酶的mRNA序列必然会发生改变,B项错误;突变酶催化的是DNA的复制,其作用底物为四种脱氧核苷酸,C项错误;突变酶减少了基因突变的发生,因此不利于生物的进化,D项正确。 考法3基因突变对性状的影响(1)基因突变对蛋白质的影响碱基对影响范围对氨基酸序列的一般情况影响替换小只改变1个氨基酸或不改变增添大不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列缺失大不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列(2)基因突变不一定导致生物性状改变突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。基因突变后对应的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。基因突变若为隐性突变,如AAAa,不会导致性状的改变。(3)基因
15、突变对后代性状的影响基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,突变可通过无性生殖传给后代,但不会通过有性生殖传给后代。基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中,突变可能通过有性生殖传给后代。生殖细胞的突变率一般比体细胞的高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。分裂旺盛的细胞的突变率大于停止分裂的细胞,原因是基因突变常发生在间期。题组冲关5用人工诱变方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化:CCGCTAACGCCGCGAACG,那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子:天冬氨酸GAU、GAC;丙氨酸GCA、GCU、GCC、GCG)()A基因突变,
16、性状改变B基因突变,性状没有改变C染色体结构缺失,性状没有改变D染色体数目改变,性状改变解析:选A。对比题中该基因的部分序列可知,基因中CTA转变成CGA,mRNA中相应的密码子由GAU转变成GCU,多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸转变成丙氨酸。因此,黄色短杆菌发生了基因突变,性状也发生了改变。由于只是部分碱基的改变,而且细菌无染色体结构所以不会导致染色体结构缺失和数目的变化。6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。下表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况。下列对这四种状况出现原因的判断,正确的是()比较指标酶Y活性/酶X活性100%50%10%150%酶Y氨基酸数目/酶X氨基
17、酸数目11小于1大于1A.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50%C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的种类增加解析:选C。基因突变引起氨基酸种类替换后,蛋白质的功能不一定发生变化;蛋白质功能取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构,状况中酶Y与酶X的氨基酸数目相同,所以肽键数不变;状况氨基酸数目减少,最可能的原因是突变导致了终止密码位置提前;基因突变不会导致tRNA种类改变。 考法4显性突变和隐性突变的判断方法(1)理论依据(2)判定方法:选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交,根据子代性状表现判断。
18、a若后代全为野生型,则突变性状为隐性。b若后代全为突变型,则突变性状为显性。c若后代既有突变型又有野生型,则突变性状为显性性状。让突变体自交,观察后代有无性状分离而判断。题组冲关7某植物为严格自花传粉植物,在野生型窄叶种群中偶见几株阔叶幼苗。回答下列问题:(1)判断该变异性状是否能够遗传,最为简便的方法是_。(2)有人对阔叶幼苗的出现进行分析,认为可能有两种原因:一是基因突变,二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶幼苗出现的原因。_。(3)已知该性状是通过基因突变产生的,若要判断该突变是显性突变还是隐性突变,应选择的实验方案是_。若后代_,说明该突变为隐性突变;若后代_,说明该
19、突变为显性突变。解析:(1)某植物为严格自花传粉植物,判断变异性状是否可以遗传,最简便的方法是让阔叶植株自交,观察后代是否出现阔叶性状。(2)染色体变异在显微镜下可观察到,基因突变在显微镜下观察不到。因此,区分染色体变异与基因突变的最简单的方法是取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片,用显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目,若观察到阔叶植株的染色体加倍,则说明是染色体变异的结果,否则为基因突变。(3)为判断该突变是显性突变还是隐性突变,实际就是判断阔叶性状的显隐性,应让阔叶植株与窄叶植株杂交,由于野生型窄叶植株为纯合子,若后代全为窄叶,则说明阔叶为隐性性状,该突变为隐性突变;若后代出现阔
20、叶,则说明阔叶为显性性状,该突变为显性突变。答案:(1)待该阔叶幼苗长大成熟后,让其自交,观察后代是否出现阔叶性状(2)取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片,用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目,若观察到阔叶植株的染色体加倍,则说明是染色体加倍的结果,否则为基因突变(3)阔叶植株与窄叶植株杂交全为窄叶出现阔叶 考法5图解染色体行为变化及染色体畸变类型图示变化过程(A、A代表一对同源染色体)结果染色体结构改变缺失基因的数目、排序改变重复易位倒位互换重组染色体结构不变基因数目、排序不变染色体数目改变单体(2n1)基因数目改变三体(2n1)基因数目改变 (1)三种方法确定染色体组数量染色
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