专题14 基因突变及其他变异(解析版) - 2020年和2021年新高考地区高考题分类汇编.docx
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1、专题14变异、育种1. (20216浙江月选考)c(-珠蛋白与a-珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成,其中第138 个氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的。 该实例不能说明()A.该变异属于基因突变B.基因能指导蛋白质的合成C. DNA片段的缺失导致变异D.该变异导致终止密码子后移【答案】c【解析】【分析】基因突变1、概念:基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换,这会导致基因结构的改变,进而产生新基因。 2、特点:(1)普遍性:基因突变是普遍存在的;在生物个体发育的不同阶段、不同个体的任何细胞内均 可发生;(2)多方向性:染
2、色体某一位置上的基因可以向不同的方向突变成它的等位基因;(3)稀有性:对于一个基因来说,在自然状态下,基因突变的频率是很低的;(4)有害性:大多数突变是有害的;(5)可逆性:基因突变可以自我回复(频率低)。【详解】A、该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的,故属于基因突变,A不符合 题意;B、基因结构的改变导致了相应蛋白质的改变,说明基因能指导蛋白质的合成,B不符合题意;C、分析题意可知,该变异发生了一个碱基对的缺失,而非DNA片段的缺失,C符合题意;D、珠蛋白与珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成,说明变异后形成的蛋白质中氨基酸 数目增多,可推测该变异导致终止密
3、码子后移,D不符合题意。应选Co2. (2021天津)8.某患者被初步诊断患有SC单基因遗传病,该基因位于常染色体上。调查其家系发现, 患者双亲各有一个SC基因发生单碱基替换突变,且突变位于该基因的不同位点。调查结果见下表。个体父亲姐姐患者表现型正常正常正常患病SC基因测序结果605G/A731A/G605G/G; 731A/A? 注:测序结果只给出基一条链(编码链)的碱基序列605G/A示两条同源染色体上SC基因编码链的第605 位碱基分别为G和A,其他类似。假设患者的姐姐两条同源染色体上SC基因编码链的第605和731位碱基可表示为以下图1,根据调查结果,推 断该患者相应位点的碱基应为()
4、AABb 高秆不抗病配子配子IAB Ab(4)AABb高秆不抗病AAbb高秆抗病AB AABB高秆不抗病Ab AABb高秆不抗病表现型高秆不抗病:高秆抗病二3 : 1【分析】分析题图信息可知:甲(高秆不抗病植株)和乙(矮秆不抗病植株)杂交、甲(高秆不抗病植株)和丙(高 秆抗病植株)杂交获得的R均为高秆不抗病,说明高杆对矮杆为显性,不抗病对抗病为显性,那么甲为显性 纯合子AABB,据此分析作答。【详解】(1)植物细胞有细胞壁,胞间层有果胶,这将导致压出的片子没有效果,应经过酶解处理,除去细胞之 间的果胶层,故酶解处理时所用酶为果胶酶;该水稻核型为2n=24,那么染色体可分为12组,每组含有2条,
5、 分析题图可知,乙的11号染色体减少一半,推测其11号染色体少了一条,故乙的核型为2nT二23。(2)结合分析可知:甲基因型为AABB,基因B (b)位于11号染色体上,乙缺失一条11号染色体,且表 现为矮秆不抗病植株,故其基因型为aaBO,那么甲(AABB)与乙(aaBO)杂交,为AaBB: AaBO=l: 1,共 2种;Fi自交,其中AaBB自交,子代核型均为224;其中AaBO (产生配子为AB、AO、aB、aO),自交子 代2n-2=22的植株(即缺失两条染色体的植株)所占比例为1/2X1/4 (4/16)二1/8。(3)假设想让乙aaBO (矮秆不抗病植株)与丙AAbb (高秆抗病植
6、株)通过杂交育种可培育纯合的矮秆抗病 水稻(aabb),可通过以下步骤实现:乙和丙杂交获得F】(AaBb),取B中高秆不抗病的植株进行自交,从 F2代中选取矮秆抗病植株(aabb),即为所选育类型。(4)甲植株基因型为AABB,丙植株基因型为AAbb,两者杂交,B基因型为AABb, F1自交获得F2的遗传图解如下:AB AABB- 而秆不抗祸 AABb 而秆不抗病AABb 而秆不抗病Ab AABb 高秆不抗川 AAbb 高秆抗祸表现型高秆不抗病:高秆抗病;3:1【点睛】此题考查染色体数目变异、生育种的应用的相关知识点,意在考查考生能识记并理解所学知识的要点,把 握知识间的内在联系的能力,分析题
7、意、解决问题的能力。14. (2021辽宁)25.水稻为二倍体雌雄同株植物,花为两性花。现有四个水稻浅绿叶突变体W、X、Y、Z, 这些突变体的浅绿叶性状均为单基因隐性突变(显性基因突变为隐性基因)导致。回答以下问题:(1)进行水稻杂交实验时,应首先除去 未成熟花的全部,并套上纸袋。假设将W与野生型纯合绿叶水稻杂交,R自交,F2的表现型及比例为 o(2)为判断这四个突变体所含的浅绿叶基因之间的位置关系,育种人员进行了杂交实验,杂交组合及件 叶色见下表。实验分组母本父本Fi叶色第1组WX浅绿第2组WY绿第3组WZ绿第4组XY绿第5组XZ绿第6组YZ绿实验结果说明,W的浅绿叶基因与突变体 的浅绿叶基
8、因属于非等位基因。为进一步判断X、Y、Z的浅绿叶基因是否在同一对染色体上,育种人员将第4、5、6三组实验的E自交,观察并统计F2的表现 型及比例。不考虑基因突变、染色体变异和互换,预测如下两种情况将出现的结果:假设突变体X、Y、Z的浅绿叶基因均在同一对染色体上,结果为 o假设突变体X、Y的浅绿叶基因在同一对染色体上,Z的浅绿叶基因在另外一对染色体上,结果为 o(3)叶绿素a加氧酶的功能是催化叶绿素a转化为叶绿素b。研究发现,突变体W的叶绿素a加氧醐基因 OsCAOl某位点发生碱基对的替换,造成mRNA上对应位点碱基发生改变,导致翻译出的肽链变短。据此推 测,与正常基因转录出的mRNA相比,突变
9、基因转录出的mRNA中可能发生的变化是。【答案】(1).母本.雄蕊 .绿叶:浅绿叶二3: 1(2).Y、Z .三组均为绿叶:浅绿叶二1: 1.第4组绿叶:浅绿叶二1: 1;第5组和第6组绿叶:浅绿叶二9: 7(3)终止密码提前出现【解析】【分析】基因自由组合定律的实质:位于非同源染色体上的非等位基因的别离或组合是互不干扰的;在减 数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此别离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。【小问1详解】水稻为雌雄同株两性花,利用水稻进行杂交时,应先除去母本未成熟花的全部雄蕊(防止自花受粉),并 套袋,防止外来花粉干扰。假设将浅绿叶W (隐性纯合)与野生型纯合绿叶水稻
10、杂交,以为杂合子,自交后 代F2的表现型及比例为绿叶:浅绿叶二3: 1。【小问2详解】分析表格:W、X、Y、Z均为单基因隐性突变形成的浅绿叶突变体,第1组W、X杂交,吟仍为浅绿叶,说 明W和X为相同隐性基因控制;第2组W、Y杂交,第3组W、Z杂交,B均表现绿叶,说明W的浅绿叶基 因与Y、Z不是同一基因,即属于非等位基因。设W (X)的浅绿叶基因为a, Y的浅绿叶基因为b, Z的浅 绿叶基因为c,当任何一对隐性基因纯合时就表现为浅绿叶。假设突变体X、Y、Z的浅绿叶基因均在同一对染色体上,那么第4组为X (aaBBCC) XY (AAbbCC),用基因 型为AaBbCC, 以产生的配子为aBC、A
11、bC,自交后代F2为1 aaBBCC (浅绿叶)、lAAbbCC (浅绿叶)、2AaBbCC (绿叶),即绿叶:浅绿叶二1: 1;同理第5组和第6组的结果也是绿叶:浅绿叶二1: lo假设突变体X、Y的浅绿叶基因在同一对染色体上,Z的浅绿叶基因在另外一对染色体上,那么第4组为X (aaBBCC) XY (AAbbCC),结果与上一小问X、Y、Z的浅绿叶基因均在同一对染色体上时相同,即绿叶:浅绿叶二1: 1;第5组为X (aaBBCC) XZ (AABBcc), E基因型为AaBBCc, F1产生配子时,A、a和C、c可 以进行自由组合,产生4种配子,自交后代F2符合9: 3: 3: 1,由于何一
12、对隐性基因纯合时就表现为浅绿 叶,那么Fz的表现型为绿叶:浅绿叶二9: 7;第6组为Y (AAbbCC) XZ (AABBcc), E基因型为AABbCc, E 产生配子时,B、b和C、c可以进行自由组合,F2结果与第5组相同,即绿叶:浅绿叶二9: 7o【小问3详解】分析题意可知,OsCAOl基因某位点发生碱基对的替换,造成mRNA上对应位点碱基发生改变,有可能使终 止密码提前出现,导致翻译出的肽链变短。【点睛】此题结合可遗传变异,考查基因的别离定律和基因的自由组合定律的相关知识,解题此题关键是 根据杂交实验的表格获取到基因类型和所在位置,再结合所学知识解决问题。15. (2021北京)20.
13、玉米是我国重要的农作物,研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种具有 重要作用。(1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米,其自交后的果穗上 出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒,这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循 孟德尔的 定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株,自交后,有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒,这些植株所占比例约为 o(2)为说明籽粒干瘪性状的遗传基础,研究者克隆出候选基因A/a。将A基因导入到甲品系中,获得了转 入单个A基因的转基因玉米。假定转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上,请从下表中 选择一种实验方案及
14、对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因o实验方案预期结果I.转基因玉米义野生型玉米II .转基因玉米义甲品系III .转基因玉米自交IV .野生型玉米义甲品系正常籽粒:干瘪籽粒-1: 1正常籽粒:干瘪籽粒-3: 1正常籽粒:干瘪籽粒-7: 1正常籽粒:干瘪籽粒-15: 1(3)现已确认A基因突变是导致籽粒干瘪的原因,序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA (见图1),使A基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后,取其植株叶片,用图1中的引物1、2进行PCR扩增,假设出现目标扩增条带那么可知相应植株的基因型为 o引物1f _引物2图1(4)为确定A基因在玉米染色体上的位置,
15、借助位置的M/m基因进行分析。用基因型为mm且籽粒正 常的纯合子P与基因型为MM的甲品系杂交得件,B自交得F2。用M m基因的特异性引物,对F1植株果穗 上干瘪籽粒(F2)胚组织的DNA进行PCR扩增,扩增结果有1、2、3三种类型,如图2所示。甲 12 3P图2统计干瘪籽粒(F2)的数量,发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因【答案】(1).别离 .2/3(2) III (4)/11 (3) Aa (4)基因Aa与Mm在一对同源染色体上(且距离近),其中a和M在同一条染色体上;在减 数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致产生同时含有a和m的重
16、组型配子 数量很少;类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此,类型3干瘪籽粒数量极 少。【解析】【分析】1、基因别离定律的实质:进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时,等位基因随同源染 色体别离而别离,分别进入不同的配子中,随配子独立遗传给后代;位于性染色体上的基因控制的性状的 遗传总是和性别相关联,叫伴性遗传,伴性遗传也遵循别离定律。2、基因突变:(1) DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因碱基序列的改变,叫作基因突 变。(2)基因突变的特点:普遍性、随机性、不定向性、多害少利性等。【小问1详解】分析题干信息:“甲品系玉米,其自交后的果穗上出现严重干瘪
17、且无发芽能力的籽粒,这种异常籽粒约占 1/4”,即甲品系籽粒正常,其自交后代出现性状别离,且籽粒正常:干瘪二3 : 1,可知籽粒正常和干瘪这 一对相对性状的遗传遵循孟德尔的别离定律。假设籽粒正常和干瘪这一对相对性状由基因A/a控制,那么甲 品系基因型为Aa。上述果穗上的正常籽粒基因型为1/3AA或2/3Aa,均发育为植株,自交后,有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒,这些植株基因型为Aa,所占比例约为2/3。【小问2详解】分析题意可知,假定A基因突变是导致籽粒干瘪的原因,由于转入的单个A基因已插入a基因所在染色体 的非同源染色体上,那么甲品系玉米基因型为Aa,野生型玉米的基因型为OOAA (0表示
18、没有相关基因),转 基因甲品系玉米的基因型为AOAa,且导入的A基因与细胞内原有的A/a基因之间遗传遵循自由组合定律, 要证实该假设正确,应可选择方案HI转基因玉米自交,依据自由组合定律可知,子代为正常籽粒(9A-A-、 3A-aa. 300A-):干瘪籽粒(100aa) 15: 1;或选择方案H转基因玉米AOAaX甲品系OOAa杂交,子代 为正常籽粒(3A0A-、lAOaa, 300A-):干瘪籽粒(OOaa) 7: 1。【小问3详解】A基因突变是导致籽粒干瘪的原因,序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA,使A基因功能 丧失,甲品系果穗上的正常籽粒发芽后,取其植株叶片,用图1中的引物1
19、、2进行PCR扩增,假设出现目 标扩增条带那么可知相应植株中含有a基因,即其基因型为Aao【小问4详解】用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P (基因型为AAmm)与基因型为MM的甲品系(基因型为AaMM)杂交得 件,基因型为l/2AAMm、l/2AaMm, F1自交得F2。用M、m基因的特异性引物,对F1植株果穗上干瘪籽粒F? 胚组织的DNA进行PCR扩增,扩增结果有1、2、3三种类型,基因型分别为aaMM、aaMm. aammo假设两对等 位基因位于两对同源染色体上,那么类型3的数量应该与类型1的数量同样多,而实际上类型3数量极少, 原因可能是:由于基因Aa与Mm在一对同源染色体上(且距离近)
20、,其中a和M在同一条染色体上;在减 数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致产生同时含有a和m的重组型配子 数量很少;类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此,类型3干瘪籽粒数量极 少。【点睛】此题结合基因工程考查基因别离定律和基因自由组合定律的应用,以及基因位置的判断的相关知 识,思维含量较大,要求学生能够理解遗传定律的实质,依据题干信息准确分析,得出结论。16.【2020年天津卷,15】小麦的面筋强度是影响面制品质量的重要因素之一,如制作优质面包需强筋面 粉,制作优质饼干需弱筋面粉等。小麦有三对等位基因(A/a, B/B2, D/D2)分别位于三对
21、同源染色体上, 控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白(HMW),从而影响面筋强度。科研人员以两种纯合小麦品种为亲 本杂交得件,F1自交得F2,以期选育不同面筋强度的小麦品种。相关信息见下表。基因基因的表达产物(HMW)亲本Ft育种目标小偃6号安农91168强筋小麦弱筋小麦A甲+Bi乙+B2丙+DiT+d2戊+注:“ + ”表示有相应表达产物;”表示无相应表达产物据表回答:(1)三对基因的表达产物对小麦面筋强度的影响表达了基因可通过控制 来控制生物体的性状。(2)在R植株上所结的F2种子中,符合强筋小麦育种目标的种子所占比例为,符合弱筋小麦育 种目标的种子所占比例为。(3)为获得纯合弱筋小麦品种,
22、可选择F2中只含 产物的种子,采用等育种手段,选育符合弱筋小麦育种目标的纯合品种。答案:(1)蛋白质的结构(2) 1/16; 0(3)甲、乙、丁;诱变、基因工程、将其与不含甲产物的小麦品种进行杂交解析:(1)由题干信息可知,小麦的三对等位基因(A/a, B1/B2, D1/D2)可控制合成不同类型的高分子量 麦谷蛋白,从而影响面筋强度,这表达了基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状。(2)由题中信息可知,小偃6号和安农91168的基因组成分别为AABzBzDD、AAB.B,D,所要选育的强筋小麦的基因组成为AAB2B2D2D2,弱筋小麦的基因组成为aaB|BQ|D; B的基因组成为.用21
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