2024高考生物一轮复习学案第6单元第25讲基因突变和基因重组(人教版新教材).docx
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1、第六单元 生物的变异、育种与进化第25讲基因突变和基因重组课标内容(1)概述碱基的替换、增添或缺失会引发基因中碱基序列的改变。(2)阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化,甚至带来致命的后果。(3)描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下,基因突变频率可能提高,而某些基因突变能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变。(4)阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异。考点一基因突变1.基因突变提醒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,碱基对被替换成。用光学显微镜能观察
2、到红细胞形状的变化,不能观察到基因的变化。(1)“DNA分子结构改变”不一定是基因突变基因片段中发生碱基序列的改变,属于基因突变,如图中基因1、2、3。非基因片段中发生碱基序列的改变,不属于基因突变,如图中a、b。(2)“基因改变”不一定是基因突变基因数量的改变不属于基因突变,而是属于染色体变异。基因突变一定会使基因中碱基改变,一定引起基因碱基序列的改变。病毒和原核细胞的基因一般是单个存在的,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。2.细胞的癌变(1)机理(2)主要特征【考点速览诊断】(1)某膜蛋白基因CTCTT重复次数改变不会引起
3、基因突变。(2020江苏卷,9A)()提示CTCTT重复次数不同,基因碱基序列不同,会引起基因突变。(2)高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中。(2019海南卷,11A)()提示可发生在体细胞或生殖细胞中。(3)基因突变使DNA序列发生的变化,都能引起生物性状变异。(2019江苏卷,4B)()提示由于密码子的简并性等原因,基因突变不一定会引起生物性状变异。(4)癌细胞中可能发生单一基因突变,细胞间黏着性增加。(2018全国卷,6A)()提示癌细胞的产生是多基因累积突变的结果,且细胞间黏着性降低。(5)红叶杨染色体上的基因突变位点可用普通光学显微镜观察识别。(2019天津卷,4A)()提示光学显
4、微镜下看不到分子水平的变化。(6)有害突变不能成为生物进化的原材料。(2018江苏卷,4B)()提示环境改变后,有害突变可能成为有利突变,被选择出来。【情境推理探究】 1.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近,再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小?阐述理由。置换单个碱基对缺失3个碱基对缺失4个碱基对增加4个碱基对提示。因为在原核生物中某一基因的编码区插入一个碱基对,再在插入位点的附近缺失4个碱基对,只能导致蛋白质中缺少一个氨基酸,而在情况下,可能导致多个氨基酸发生变化。2.在豌豆的野生高茎种群中发现一株矮茎幼苗,判断该变异性状是否能够遗传,最为简便
5、的方法是_。提示待该矮茎幼苗长大成熟后,让其自交,观察后代是否出现矮茎性状【重点难点透析】1.基因突变与生物性状的关系(1)基因突变引起生物性状的改变碱基影响范围对氨基酸序列的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列增添大不影响增添位置前的序列而影响增添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)基因突变可改变生物性状的4大原因与未改变生物性状的4大原因2.常和基因突变联系的“热点”考向1结合基因突变的特点及原因,考查科学思维1.(2022辽宁1月适应性测试)吖啶橙是一种诱变剂,能够使DNA分子的某一位置上增加或减少一对或几对碱基。若使用吖啶橙诱变基因,不可能产生的
6、结果是()A.突变基因表达的肽链延长B.突变基因表达的肽链缩短C.突变基因转录产生的mRNA碱基序列发生改变D.突变基因所在染色体上增加或减少了一个染色体片段答案D解析基因突变时,碱基的增添、缺失和替换都有可能导致终止密码子提前或者滞后出现,从而导致肽链缩短或延长,A、B正确;转录是指以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,突变基因碱基序列的改变会导致mRNA碱基序列发生改变,C正确;染色体上增加或减少一个染色体片段属于染色体变异,不属于基因突变,D错误。2.(2023山东泰安期末)下图为果蝇体细胞中一个DNA分子上a、b、c三个基因的分布状况,图中、为无遗传效应的序列。下列有关叙述正确的是(
7、)A.、也可能发生碱基的增添、缺失和替换,但不属于基因突变B.基因a、b、c均可能发生基因突变,体现了基因突变具有普遍性C.一个细胞周期中,间期基因突变频率较高,主要是由于间期时间相对较长D.若b、c分别控制果蝇的白眼、红宝石眼,则b、c为等位基因答案A解析、为非基因片段,也可能发生碱基的增添、缺失和替换,但不属于基因突变,A正确;基因突变具有普遍性是指基因突变普遍存在于各种生物中,基因a、b、c 均可能发生基因突变,体现了基因突变的随机性,B错误;一个细胞周期中,间期基因突变频率较高,主要是由于间期发生DNA复制,C错误;题图中控制白眼与红宝石眼的基因是同一条染色体上的基因,不是等位基因,D
8、错误。考向2结合基因突变与性状之间的关系,考查科学思维3.(2023华师一附中调研)某二倍体生物的基因A可编码一条含63个氨基酸的肽链,在紫外线照射下,该基因内部插入了三个连续的碱基对,突变成基因a。下列相关叙述错误的是 ()A.基因A转录而来的mRNA上至少有64个密码子B.基因A突变成基因a后,不一定会改变生物的性状C.基因A突变成基因a时,基因的热稳定性升高D.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同答案D解析若基因内部插入了三个连续的碱基对,致使mRNA上的终止密码子提前出现,则突变点后的氨基酸序列都消失,突变前后编码的肽链可能差异显著,D错误。4.(2023南阳五中质检)科学家研
9、究发现突变型棒眼果蝇的出现与常染色体上的两个基因发生突变有关,突变情况如表所示。让突变型棒眼果蝇与野生型圆眼果蝇杂交,F1均为圆眼果蝇,F1雌雄交配,测得F2中圆眼果蝇有450只,棒眼果蝇有30只。下列叙述正确的是()突变基因碱基变化CTCTTC蛋白质变化有一个氨基酸与野生型果蝇的不同多肽链长度比野生型果蝇的长A.棒眼果蝇的出现是由于控制眼形的基因发生了碱基的替换和增添B.控制眼形的基因、中的一个基因发生突变对性状无影响C.棒眼果蝇的出现说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状D.F2圆眼果蝇中纯合子所占的比例为3/16答案B解析基因中发生了碱基的替换,基因中发生了碱基的缺失,A错误;由
10、F2中圆眼棒眼45030151可知基因、分别位于两对同源染色体上,其遗传遵循基因的自由组合定律,且只有隐性纯合子才表现为棒眼,故基因、中的一个基因发生突变不会使性状发生变化,B正确;突变基因表达的蛋白质中有一个氨基酸与野生型果蝇的不同,突变基因表达的蛋白质中多肽链长度比野生型果蝇的长,据此无法得出基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,C错误;F2中圆眼棒眼151,说明果蝇眼形受两对独立遗传的等位基因控制,F2圆眼果蝇中纯合子所占的比例为3/15(即1/5),D错误。考向3结合细胞癌变,考查社会责任5.(2023广东东莞调研)2020年世界无烟日的主题为“保护青少年,远离传统烟草产品和电子
11、烟”。烟草燃烧所产生的烟雾中含有多种致癌物质,下图表示癌变的细胞中某种基因突变前后编码蛋白质的情况以及对细胞分裂的影响。下列相关叙述错误的是()A.癌症的发生并不是单一基因突变的结果B.正常健康人体细胞的染色体上也存在着与癌有关的基因C.图中的A基因为原癌基因D.烟草中的致癌物质可能引起A基因突变使细胞分裂失控答案C解析癌症的发生并不是单一基因突变的结果,而是多个基因突变累积的结果,A正确;原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,正常健康人体细胞的染色体上也存在着与癌有关的基因,B正确;图中A基因的正常表达的蛋白质可以控制细胞的分裂;当A
12、基因突变以后,其表达的蛋白质不起作用,导致细胞分裂失控,所以A基因属于抑癌基因,C错误,D正确。考点二基因重组2.类型3.结果产生新的基因型,导致重组性状出现。4.意义及应用(1)基因重组一般发生于有性生殖过程中,无性生殖的生物不发生,有性生殖的个体的体细胞增殖时也不发生。(2)多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式,导致后代性状多种多样,但不属于基因重组。(3)一对等位基因的杂合子自交后代发生性状分离,根本原因是等位基因的分离,而不是基因重组。【考点速览诊断】(1)基因重组只是基因间的重新组合,不会导致生物性状变异。(2019江苏卷,4A)()提示基因重组会导致出现新表型,导致生物性状变异。
13、(2)杂合子雌果蝇在形成配子时,同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换,这种变异属于基因重组。(2018海南卷,14A)()(3)同源染色体中非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异。(2017天津卷,4D改编)()提示属于基因重组。【情境推理探究】 1.2020全国卷,32(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中,在不发生染色体结构变异的情况下,产生基因重新组合的途径有两条,分别是_。提示在减数分裂过程中,随着非同源染色体的自由组合,非等位基因自由组合;位于同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体之间的互换而发生互换,导致染色单体上的基因重组2.下图为某动物体内的两个细胞,乙细
14、胞由甲细胞分裂形成。尝试回答乙细胞的形成原因。提示在减数第一次分裂前期A与a发生了染色体互换(A或a发生了基因突变)和减数第一次分裂后期B、B所在的一对同源染色体未分离3.如图为某哺乳动物(基因型为AaBbDd)体内一个细胞的分裂示意图,尝试分析该细胞形成过程中发生变异的类型。提示由于该细胞经过了减数分裂,在减数分裂的后期发生了非同源染色体上的非等位基因自由组合,即基因重组;由于细胞中A、a所在的同源染色体移向一极,因此发生了染色体数目变异;由于B基因所在的染色体的一段移接到A所在的非同源染色体上,因此发生了染色体结构变异中的易位。考向1结合基因重组的特点,考查科学思维能力1.(2023湖南长
15、沙长郡中学模拟)基因重组是生物变异的重要来源之一,下列关于基因重组的实例,正确的是()A.高茎豌豆自交,后代出现矮茎豌豆是基因重组的结果B.S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养,出现S型活细菌是基因突变的结果C.圆粒豌豆的DNA上插入一小段外来DNA序列,出现皱粒豌豆是基因重组的结果D.“一母生九子,九子各不同”是基因重组的结果答案D解析高茎豌豆自交,后代出现矮茎豌豆是等位基因分离导致的,A错误;S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养,出现S型活细菌是由于S型细菌的DNA与R型细菌的DNA发生了基因重组,B错误;圆粒豌豆的DNA上插入一小段外来DNA序列出现皱粒豌豆是基因突变的结果,C错误;“一
16、母生九子,九子各不同”是因为双亲减数分裂形成配子的过程中发生了基因重组,D正确。2.(2023辽宁沈阳调研)下列关于高等动、植物体内基因重组的叙述中,错误的是()A.基因重组发生在减数分裂过程中B.同胞兄妹之间遗传上的差异主要是基因重组造成的C.基因型Aa的个体自交,因为基因重组而出现AA、Aa、aa的后代D.同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的互换属于基因重组答案C解析高等动、植物体内基因重组包括互换和自由组合,分别发生在减数分裂前期和减数分裂后期,A、D正确;同胞兄妹之间遗传上的差异主要是基因的自由组合造成的,B正确;基因型Aa的个体自交,出现AA、Aa、aa的后代,是因为等位基因的分离以
17、及雌雄配子的随机结合,C错误。考向2结合基因突变和基因重组辨析,考查科学思维3.(2023东北育才中学调研)已知某DNA片段上有基因A、无效片段和基因B,其分布如图所示,现将某外来DNA片段(m)插入位点a或b,下列关于变异类型的说法正确的是()A.若m只含几个碱基对且插入位点a,则发生了基因突变B.若m只含几个碱基对且插入位点b,则发生了染色体变异C.若m为有效片段且插入位点a,则发生了基因重组D.若m为有效片段且插入位点b,则基因m也无法表达答案C解析若在位点a插入只含几个碱基对的m,由于插入位点在无效片段,没有引起基因碱基序列的改变,不属于基因突变,A错误;在位点b插入的是“只含几个碱基
18、对的DNA片段”,而不是“染色体某一片段”,会导致基因B碱基序列发生改变,这种变化属于基因突变,不属于染色体变异,B错误;若在位点a插入有效片段m,这种导入外来基因的操作属于基因工程范畴,借助基因拼接技术或DNA重组技术,定向改造生物的遗传性状,属于基因重组,C正确;若在位点b插入有效片段m,会改变基因B的DNA分子结构,但插入的基因m很可能会正常表达,D错误。4.(2023山东烟台质检)图1、图2表示某基因型为AaBb的二倍体动物在生殖发育过程中正在分裂的两个细胞。下列相关叙述错误的是()A.图1所示细胞中处染色体上出现a基因的原因是基因突变或染色体互换B.图2所示细胞中处染色体上出现a基因
19、的原因是染色体互换C.图1所示细胞具有的染色体组数是图2所示细胞的2倍D.选该动物的睾丸制作切片可观察到图1、图2所示细胞图像答案A解析图1所示细胞进行的是有丝分裂处染色体上出现a基因的原因是基因突变,A错误;据题图分析可知,图2细胞中染色体上出现a基因的原因是染色体互换,B正确;图1细胞中共有4个染色体组,图2细胞共有2个染色体组,C正确;该动物的生殖器官是睾丸,其中的细胞既可以进行有丝分裂,也可以进行减数分裂,故用睾丸制作切片可观察到图1、图2所示的细胞图像,D正确。重温真题经典再现1.(2021海南卷,6)已知5溴尿嘧啶(BU)可与碱基A或G配对。大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由AT转变
20、为ABU,要使该位点由ABU转变为GC,则该位点所在的DNA至少需要复制的次数是()A.1 B.2 C.3 D.4答案B解析根据题意可知,BU可以与A配对,又可以和G配对,由于大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由AT转变为ABU,所以复制一次会得到GBU,复制第二次时会得到GC,所以至少需要经过2次复制后,才能实现该位点由ABU转变为GC,B正确。2.(2021重庆卷,9)基因编辑技术可以通过在特定位置加入或减少部分基因序列,实现对基因的定点编辑。对月季色素合成酶基因进行编辑后,其表达的酶氨基酸数量减少,月季细胞内可发生改变的是()A.基因的结构与功能 B.遗传物质的类型C.DNA复制的方式 D.
21、遗传信息的流动方向答案A解析根据题干信息分析,基因编辑技术可以通过在基因特定位置加入或减少部分碱基序列,实现对基因的定点编辑,说明该技术可改变月季细胞内基因的结构,对月季色素合成酶基因进行编辑后,该酶氨基酸的数量减少,说明该技术可改变月季细胞内基因的功能,A正确;月季细胞内的遗传物质的类型不变,仍然是DNA,B错误;月季细胞内的DNA复制的方式不变,C错误;月季细胞内遗传信息的流动方向不变,D错误。3.(2022湖南卷,5)关于癌症,下列叙述错误的是()A.成纤维细胞癌变后变成球形,其结构和功能会发生相应改变B.癌症发生的频率不是很高,大多数癌症的发生是多个基因突变的累积效应C.正常细胞生长和
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- 2024 高考 生物 一轮 复习 学案第 单元 25 基因突变 基因 重组 人教版 新教材
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