2013届高考生物一轮复习学案：第7单元 基因突变和基因重组.doc

第七单元 生物变异、育种和进化 学案 基因突变和基因重组 考纲要求 1.基因重组及其意义 Ⅱ 2.基因突变的特征和原因 Ⅱ 复习要求： 1.基因突变的原因、特点、意义 2.基因重组在杂交育种和基因治疗上的应用 基础自查 一、变异的概念 二、变异的类型 1.可遗传的变异： 不遗传的变异： 三.基因突变 1.概念： 2.实例：镰刀型细胞贫血症 3.原因 (1)外因： 内因： 4.诱变因素 5.特点： 6.意义： 四、基因重组 1.概念： 2.类型 实现途径： 4.意义 课堂深化探究 一.试总结生物界中各生物类群的可遗传的变异 二.基因突变和基因重组 （一）观察图解理解引起基因突变的因素及其作用机理回答问题： 1.基因突变对生物的影响 碱基对 影响范围 对氨基酸的影响 替换 增 添 缺 失 2.类型 3.基因突变不一定导致生物性状改变的原因 4.基因突变多害少利 特别提醒　 1.基因突变可发生在生物个体发育的任何时间，但对于细胞分裂过程来说，一般发生在细胞分裂(无丝分裂、有丝分裂、减数分裂、原核生物的二分裂)的DNA分子复制的过程中。同样，病毒DNA复制时均可突变。 2.基因突变引起基因“质”的改变，产生原基因的等位基因，改变了基因的表现形式，但并未改变染色体上基因的数量和位置。基因突变是生物变异的根本来源。 3.以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核糖核苷酸序列发生变化，也称为基因突变，且RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。 4.基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而产生新基因。 （二）三种基因重组机制比较 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间的重组 DNA分子重组技术 发生时间 发生机制 图像示意 特别提醒　①基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。 ②基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，只是产生了新的表现型(或新品种)。 ③自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。 （三）基因突变和基因重组的区别和联系 项 目 基因突变 基因重组 区 别 本 质 原 因 时 期 条 件   意 义   应 用 通过诱变育种培养新品种 通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种 发生的可能性 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生的变异类型多 适用范围 联 系 （注：①基因突变是生物变异的根本原因；基因重组是亲代与子代及子代个体之间差异的主要原因。②广义的基因重组还包括DNA重组技术。③进行有性生殖的生物产生变异的主要来源是基因重组。④基因重组不产生新的基因，只产生新的基因型） 对应训练 1.下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是(　　)。 ①长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高　②流感病毒有几百个变种，且新亚种不断产生　③“R型活菌＋加热杀死的S型菌”后代产生S型活菌　④果蝇的白眼　⑤豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒　⑥人类的红绿色盲　⑦人类的镰刀型细胞贫血症　⑧猫叫综合征　⑨高山草甸多倍体植物居多 A.②③⑥⑦ B.①③⑥⑦⑧ C.②④⑥⑦ D.⑤⑧⑨ 2下面关于基因突变的叙述中，正确的是(　　) A.亲代的突变基因一定能传递给子代 B.子代获得突变基因一定能改变性状 C.突变基因一定由物理、化学或生物因素诱发 D.突变基因一定有基因结构上的改变 3下列关于基因重组的说法不正确的是(　　) A.生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合属于基因重组 B.减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，导致基因重组 C.减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组 D.一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能 4以下有关基因重组的叙述，错误的是(　　) A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B.非姐妹染色单体的交换可引起基因重组 C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离 D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关 5某正常人无致病基因，甲、乙、丙三人均表现正常。该四人7号和12号染色体上相关基因对应部分的碱基排列顺序如表所示。请分析回答下面的问题。 正常人 甲 乙 丙 7号染色体 CTT CAT CTT CAT 12号染色体 ATT ATT GTT ATT (1)表中所示甲的7号染色体上，该部位碱基排列顺序变为CAT的根本原因是________的结果。 (2)甲、乙、丙三人表现正常的原因可能有(至少写出两点)： ________________________________________________________________________。 (3)若表中标明碱基的那条链为非模板链，请写出乙个体第12号染色体上该基因片段转录成的密码子为________。 (4)如果某人7号染色体上的部分基因转移到了12号染色体上，则这种变异类型最可能是________。 实验探究 玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎、矮茎之分。请回答下列问题： (1)种皮的颜色是由细胞中的色素决定的，已知该色素不是蛋白质，那么基因控制种皮的颜色是通过控制 来实现的。 (2)矮茎玉米幼苗经适宜浓度的生长素类似物处理，可以长成高茎植株。为了探究该变异性状是否能稳定遗传，生物科技小组设计实验方案如下。请你写出实验预期及相关结论，并回答问题。 ①实验步骤： a.在这株变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分别用纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间传粉。 b.雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。 c.雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。 ②实验预期及相关结论： a. 。 b. 。 ③问题： a.预期最可能的结果： 。 b.对上述预期结果的解释： 限时训练 题组一　基因突变 1.下列细胞或生物中可以发生基因突变的是(　　) ①洋葱根尖生长点细胞　②洋葱表皮细胞　③硝化细菌　④T2噬菌体　⑤人的神经细胞　⑥人的骨髓细胞　⑦蓝藻　⑧人的精原细胞 A.①②③⑤⑥⑦　　　　　　 B.①③④⑥⑦⑧ C.①③④⑤⑥⑧ D.①②④⑤⑧ 2.棉花某基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变，不会出现的情况是(　　) A.该基因转录出的mRNA上的部分密码子的排列顺序发生了改变 B.该基因控制合成的蛋白质的结构发生了改变 C.该细胞中tRNA的种类发生了改变 D.该基因控制合成的蛋白质的结构没有发生改变 3.(2012·宝鸡模拟)某生物基因型为AaBb，经减数分裂能产生四种数量相等的配子，如图为其体内的某个细胞，则(　　) A.若图中基因位点1的基因为A，而位点2和4为B与b，则该细胞有可能发生了交叉互换 B.该图表示时期有4个染色体组 C.该状态下的细胞发生了基因重组 D.该细胞中位点2与4所在染色体为同源染色体，位点2与4上的基因遵循分离定律 4.(2011·淮安质检)如果细菌控制产生某种“毒蛋白”的基因发生了突变，突变造成的结果使其决定的蛋白质的部分氨基酸变化如下： 基因突变前：甘氨酸 谷氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 基因突变后：甘氨酸 谷氨酸 天冬氨酸 亮氨酸 赖氨酸 根据上述氨基酸序列确定突变基因DNA分子的改变是(　　) A.突变基因为一个碱基腺嘌呤替换为鸟嘌呤 B.突变基因为一个碱基胞嘧啶替换为胸腺嘧啶 C.突变基因为一个碱基鸟嘌呤替换为腺嘌呤 D.突变基因为一个碱基的增减 5.某婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子中有一个氨基酸发生了改变，导致乳糖酶失活，其根本原因是(　　) A.缺乏吸收某种氨基酸的能力 B.不能摄取足够的乳糖酶 C.乳糖酶基因至少有一个碱基对改变了 D.乳糖酶基因有一个碱基对缺失了 6.如图为高等动物的细胞分裂示意图。图中可能反映的是(多选)(　　) A.可能发生了基因突变 B.发生了非姐妹染色单体间的片段互换 C.该细胞为次级卵母细胞 D.该细胞可能为次级精母细胞 题组二　基因重组 7.(2012·山西省太原市模拟)下列变异的原理属于基因重组的是(　　) A.将四倍体植株与正常二倍体植株杂交，产生三倍体植株 B.一对表现型正常的夫妇，生了一个既白化又色盲的儿子 C.组成血红蛋白的氨基酸排列顺序改变，导致血红蛋白异常的疾病 D.某人的第5号染色体丢失一个片段，导致患某种遗传病 8.下列变异的原理一般认为属于基因重组的是(　　) A.将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗 B.血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病 C.一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子 D.高产青霉素的菌株、太空椒等的培育 9.控制不同性状的基因之间进行重新组合，称为基因重组。下列各选项中能够体现基因重组的是(　　) A.利用人工诱导的方法获得青霉素高产菌株 B.利用基因工程手段培育能生产干扰素的大肠杆菌 C.在海棠枝条上嫁接苹果的芽，海棠与苹果之间实现基因重组 D.用一定浓度的生长素溶液涂抹未受粉的雌蕊柱头，以获得无子番茄 题组三　应用提升 10.甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7—乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中G－C对转换成 A－T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。 (1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为________突变。 (2)用EMS浸泡种子是为了提高______________，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有__________。 (3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的__________不变。 (4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有________、______________________________。 (5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为________________________。 11.刺毛鼠(2n＝16)背上有硬棘毛，体浅灰色或沙色，张教授在一封闭饲养的刺毛鼠繁殖群中，偶然发现一只无刺雄鼠(浅灰色)，全身无棘毛，并终身保留无刺状态。张教授为了研究无刺小鼠的遗传特性，让这只无刺雄鼠与雌性刺毛鼠交配，结果F1全是刺毛鼠；再让F1刺毛鼠雌雄交配，产出8只无刺小鼠和25只有刺小鼠，其中无刺小鼠全为雄性。 (1)张教授初步判断： ①该雄鼠无刺的原因是种群中基因突变造成的，而不是营养不良或其他环境因素造成的。 ②控制无刺性状的基因位于性染色体上。 写出张教授作出上述两项判断的理由： 判断①的理由____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 判断②的理由____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若该浅灰色无刺雄鼠基因型为BbXaY(基因独立遗传)，为验证基因的自由组合定律，则可用来与该鼠进行交配的个体基因型分别为_____________________________________。 (3)若该浅灰色无刺雄鼠的某精原细胞经减数分裂产生了一个BbbXa的精子，则同时产生的另外三个精子的基因型分别为________、Y、Y，这四个精子中染色体数目依次为____________，这些精子与卵细胞结合后，会引起后代发生变异，这种变异属于________。 高考真题体验 1.（2012浙江）玉米的抗病和不抗病（基因为Ａ、ａ）、高杆和矮杆（基因为Ｂ、ｂ）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮杆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高杆玉米，进行以下实验： 取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮杆1株（乙）和不抗病高杆1株（丙）。将乙与丙杂交，Ｆ１中出现抗病高杆、抗病矮杆、不抗病高杆、不抗病矮杆。选Ｆ1中的抗病高杆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高杆植株（丁）。 另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高杆。 请回答： （1）对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常　　　　　，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有　　　　的特点，该变异类型属于　　　　　　　。 （2）上述培育抗病高杆玉米的实验运用了　　　　　　　　、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是　　　　　　　　　　。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成　　　　　获得再生植株。 （3）从基因组成看，乙与丙植株杂交的Ｆ１中抗病高杆植株能产生　　　种配子。 （4）请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到Ｆ1的过程。 2.（2012广东）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。 在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图10。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是____________。 （2）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图11。据图11推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_______和_______。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点_______的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。 （3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。 （一）培育转基因植株： Ⅰ.植株甲：用含有空载体的农杆菌感染________的细胞，培育并获得纯合植株。 Ⅱ.植株乙：________，培育并获得含有目的基因的纯合植株。 （二）预测转基因植株的表现型： 植株甲：________维持“常绿”；植株乙：________。 （三）推测结论：________。 3(2011·江苏卷)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(多选)(　　)。 A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变 B.非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 C.非同源染色体之间变换一部分片段，导致染色体结构变异 D.着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异 4(2011·北京理综，31)TDNA可随机插入植物基因组内，导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突变体的过程如下：种植野生型拟南芥，待植株形成花蕾时，将地上部分浸入农杆菌(其中的T­DNA上带有抗除草剂基因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养，收获种子(称为T1代)。 (1)为促进植株侧枝发育以形成更多的花蕾，需要去除____________________________， 因为后者产生的________会抑制侧芽的生长。 (2)为筛选出已转化的个体，需将T1代播种在含________的培养基上生长，成熟后自交，收获种子(称为T2代)。 (3)为筛选出具有抗盐性状的突变体，需将T2代播种在含________的培养基上，获得所需个体。 (4)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体。为确定抗盐性状是否由单基因突变引起，需将该突变体与________植株进行杂交，再自交________代后统计性状分离比。 A、B、C、D表示能与相应T­DNA 链互补、长度相等的单链DNA片段；箭头指示DNA合成方向。 (5)若上述T­DNA的插入造成了基因功能丧失，从该突变体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性________。 (6)根据TDNA的已知序列，利用PCR技术可以扩增出被插入的基因片段。其过程是：提取________植株的DNA，用限制酶处理后，再用________将获得的DNA片段连接成环(如右图)，以此为模板，从图中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取________作为引物进行扩增，得到的片段将用于获取该基因的全序列信息。 5.(2010·新课标)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中(　　)。 A.花色基因的碱基组成 B.花色基因的DNA序列 C.细胞的DNA含量 D.细胞的RNA含量 6.(2011·安徽卷)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接(　　)。 A.插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变 B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变 C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异 D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代 7.(2011·广东卷)最近，可以抵抗多数抗生素的“超级细菌”引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因NDM1，该基因编码金属β内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是(多选)(　　)。 A.定向突变 B.抗生素滥用 C. 金属β内酰胺酶使许多抗菌药物失活 D.通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因 8.(2010·福建卷)下图为人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基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　)。 A.①处插入碱基对G－C B.②处碱基对A－T替换为G－C C.③处缺失碱基对A－T D.④处碱基对G－C替换为A－T 9.(2008·宁夏理综，5)以下有关基因重组的叙述，错误的是(　　)。 A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B.非姐妹染色体的交换可引起基因重组 C .纯合体自交因基因重组导致子代性状分离 D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关 学案 基因突变和基因重组 答案与解析 基础自查 一、指生物体子代与亲代之间以及子代不同个体之间出现性状差异的现象。 二、 1.由于生殖细胞内的遗传物质改变而引起的变异，来源为基因突变、基因重组和染色体变异。 2.仅仅是由于环境因素的影响而引起的变异，不涉及遗传物质的改变。 三.基因突变 1.由于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。 3.(1)①某些外界环境条件(如温度骤变、各种射线、污染等)。 ②生物体内部因素(如异常代谢产物)等作用。 (2)DNA复制过程中，基因内部脱氧核苷酸的种类、数量或排列顺序发生局部的改变，从而改变了遗传信息。 4.(1)物理因素：例如，紫外线、X射线、γ射线、激光等。 (2)化学因素：例如，亚硝酸、碱基类似物、秋水仙素等。 (3)生物因素：例如，某些病毒和细菌等。 5.(1)普遍性；(2)随机性；(3)低频性；(4)多害少利性；(5)不定向性。 6.基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。 四、基因重组 1.基因重组是指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。 2.(1)自由组合(非同源染色体上的非等位基因自由组合)。 (2)交叉互换(同源染色体非姐妹染色单体交叉互换，导致染色单体上的基因重组)。 3.有性生殖(减数分裂)。 4.基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。 课堂深化探究 一． 所有生物都可通过基因突变产生新基因，使本物种基因库增加“原始材料”，促进生物进化发展；基因重组和染色体变异是真核生物特有的。 二.基因突变和基因重组 （一）1.基因突变对生物的影响 碱基对 影响范围 对氨基酸的影响 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，只影响插入位置后的序列 缺 失 大 不影响缺失位置前的序列，只影响缺失位置后的序列 2.类型 显性突变：aa―→Aa(当代表现) 隐性突变：AA―→Aa(当代不表现，一旦表现即为纯合体) 3.(1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 (2)基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 (3)基因突变若为隐性突变，如AA―→Aa，也不会导致性状的改变。 4.基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，所以一般有害；但有少数基因突变也可能使生物产生新的性状，适应改变的环境，获得新的生存空间。 （二）三种基因重组机制比较 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间的重组 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 发生机制 同源染色体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间的重新组合 目的基因经载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组 图像示意 （三）基因突变和基因重组的区别和联系 项 目 基因突变 基因重组 区 别 本 质 基因分子结构发生改变，产生了新基因，改变基因的“质”，出现了新性状，但未改变基因的“量” 原有基因的重新组合，产生了新的基因型，使性状重新组合。但未改变基因的“质”和“量” 原 因 在一定的外界或内部因素作用下，由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，使基因结构发生改变 减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间的自由组合 时 期  有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂后期 条 件  外界条件剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用 意 义  是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料  是生物产生变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一 应 用 通过诱变育种培养新品种 通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种 发生的可能性 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生的变异类型多 适用范围 所有生物均可发生(包括病毒)，具有普遍性 只适用于真核生物的有性生殖，是细胞核遗传 联 系 （1）都使生物产生可遗传的变异 （2）在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础 （3）二者均产生新的基因型，可能产生新的表现型 对应训练 1解析　①是光照、CO2供应等差异引起不可遗传的变异；②、④、⑥、⑦的成因为基因突变；③类似于转基因技术，是广义的基因重组；⑤是基因重组；⑧、⑨依次是染色体结构变异和数目变异，根据题干要求，只有基因突变属于生物界各种生物都可以发生的可遗传的变异。 答案　C 2D　[基因突变若发生在体细胞中则一般不传递给子代。由于不同密码子可能决定相同氨基酸，所以子代获得突变基因不一定能改变性状。基因突变可以自发产生，也可以诱发产生。基因突变是由于DNA分子中碱基对发生替换、增添或缺失，所以一定有基因结构上的改变。 3B　真核生物的基因重组有两种类型，一种是位于非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合，另一种是发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，这两种基因重组都发生在减数分裂过程中。同源染色体的姐妹单体上的基因相同，局部交换不属于基因重组。 4C　基因重组是指非等位基因间的重新组合，能产生大量的变异类型，但只产生新的基因型，不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数第一次分裂，同源染色体彼此分离时，非同源染色体之间的自由组合和四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。 5答案　(1)基因突变　(2)①突变后的基因为隐性基因；②突变后的基因控制合成的蛋白质不变；③突变发生在该基因的非编码区；④突变发生在该基因编码区的内含子(至少写出两点)　(3)GUU　(4)染色体变异(或染色体结构的变异、染色体易位) 实验探究 【解析】基因对性状的控制有两条途径，一是通过控制蛋白质的合成来直接控制生物性状；另外一条途径是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物性状。因为色素不是蛋白质，显然基因不能直接控制，只能通过酶间接控制。如果高茎变异是环境引起的变异，遗传物质没有改变，则自交后代的植株都是矮茎；如果遗传物质发生了改变，则自交后代仍然会出现高茎。 (1) 有关酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状 。 (2) a.子代玉米苗有高茎植株，说明生长素类似物引起的变异能够遗传。 b.子代玉米苗全部是矮茎植株，说明生长素类似物引起的变异不能遗传。 ③ a.子代玉米植株全是矮茎。 b.适宜浓度的生长素类似物能促进细胞的伸长生长，但不能改变细胞的遗传物质 限时训练 题组一　基因突变 1.答案：　B 2.答案：　C 3.解析：　由题干信息可判断该生物为二倍体，图示细胞处于有丝分裂后期。位点2和4所在的染色体是姐妹染色单体分开后形成的，正常情况下其基因组成是相同的，其上的基因不遵循分离定律。位点2和4为B与b，最可能的原因是发生了基因突变。一般认为有丝分裂过程中不发生交叉互换、基因重组。 答案：　B 4.D　 基因突变前与基因突变后的氨基酸序列从第三个开始，其后的氨基酸序列都发生变化。若发生一个碱基的替换，最多只可能使一个氨基酸改变，不可能使后面的多个氨基酸序列都发生变化。 5.C　 乳糖酶的本质是蛋白质，由乳糖酶基因控制合成，故导致乳糖酶失活的根本原因是乳糖酶基因发生突变，排除A、B两选项。又因乳糖酶分子中只是一个氨基酸发生了改变，其他氨基酸的数目和顺序都未变，故不可能是乳糖酶基因有一个碱基对缺失，因为若缺失一个碱基对，则从此部分往后的氨基酸都会发生改变，排除D选项。 6.ABD　 题中所给图因无同源染色体，为减数分裂第二次分裂的后期图；又因为细胞质均等分裂，故此细胞为次级精母细胞或极体。姐妹染色单体形成的两条染色体上的基因若不相同，只有两种可能，一是基因突变，二是染色体片断的互换。 题组二　基因重组 7答案：　B 8.C　 A项属于染色体变异，B项属于基因突变，D项属于基因突变。C项是非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重组。 拓展提升　辨析基因突变与基因重组 通过基因突变会产生新的基因和基因型。基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因，要增加基因重组的内涵只有通过基因突变，所以基因突变是生物变异的根本来源。但是由于基因突变的多害性和低频性，所以生物变异的主要来源是基因重组，而非基因突变。 9.B　 广义的基因重组除了减数分裂过程中的交叉互换与非同源染色体上的非等位基因自由组合外，还包括不同生物之间的基因的重新组合。 题组三　应用提升 10.(1)显性 (2)基因突变频率　不定向性 (3)结构和数目 (4)自交　花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体 (5)该水稻植株体细胞基因型相同 解析　(1)该题主要涉及自交后代表现型的类型判断，如果后代只有一种表现型，则为隐性突变，否则为显性突变。(2)用EMS溶液浸泡种子，属于人工诱变育种，可以提高种子的基因突变频率；当有多种类型出现时，说明EMS诱导出了多种性状，说明基因突变的不定向性。(3)由题意可知EMS主要与碱基发生改变有关，而与染色体变异所涉及的结构与数目无关。(4)该题主要涉及生物学技术，将有害基因通过表现型表达出来，从而进行判断。 (5)一株植物体上全部体细胞的基因型几乎是相同的，从而进行判断。 11.(1)①因为无刺的性状可遗传给后代，是可遗传的变异，种群中常见种为刺毛鼠，出现无刺性状最可能是基因突变的结果 ②因为F1刺毛鼠雌雄交配后代无刺性状和性别相关联，故该基因位于性染色体上 (2)bbXaXa、BbXAXa、bbXAXa、BbXaXa (3)BXa　10、8、7、7　染色体变异 解析　(1)可遗传的变异与不可遗传的变异的区别在于这种变异是否能够遗传。若性状与性别无关，则该性状是常染色体基因控制的。若性状与性别相关联，则该性状由性染色体基因控制。(2)验证基因自由组合定律可以用基因型相同的双杂合个体交配，也可以通过测交或者选择一对亲本满足一对基因为杂合子自交型，另一对基因为测交型的个体间交配，如：BbXaY×bbXAXa、BbXaY×BbXaXa。(3)精子中不存在等位基因或相同的基因，由精子BbbXa可知：在该精子形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂均不正常。减数第一次分裂产生的两个次级精母细胞基因型为BbXa和Y，次级精母细胞BbXa在减数第二次分裂时，因bb基因未分开，故得到的两个精子为BbbXa和BXa。这些精子与卵细胞结合所形成的受精卵的染色体数均不正常，这属于染色体数目变异。 高考真题体验 1【解析】（1）叶绿素是相关基因表达的结果，白化苗是由于其叶绿素相关基因发生缺失所引起的，说明该植株的叶绿素相关基因无法正常表达。植物缺乏叶绿素，无法进行光合作用，所以这种变异属于有害的变异。由于基因的部分发生缺失而产生的变异属于基因突变。 （2）这里的育种运用了射线，导致植株的基因型发生改变，这种育种方式为诱变育种；后面的花药离体培养，秋水仙素加倍，属于单倍体育种；利用不同表现型的植株杂交得到优良性状的后代为杂交育种。杂交育种是利用在形成配子的过程中基因发生重组，所以其原理为基因重组。花药离体培养所利用的技术手段是植物组织培养技术，这种技术手段的途径有二：①通过愈伤组织分化出芽和根，形成再生植株；②通过诱导分化成胚状体，获得再生植株。 （3）乙和丙杂交得到F1，F1的基因型有AaBb，Aabb，aaBb，aabb。其中抗病高杆个体的基因型有AaBb，这种基因型个体能够产生4种类型的配子。 （4）如图（注意亲代，子一代，配子，基因型和表现型，比例等） 【答案】（1）表达 有害性 基因突变 （2）诱变育种 基因重组 胚状体（3）4 （4） 2【解析】（1）根据题干所给信息“野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色”，可推测出野生型豌豆成熟后，子叶发育成的叶片中叶绿素含量降低。分析图10，B从第六天开始总叶绿素含量明显下降，因此B代表野生型豌豆，A为突变型豌豆。 （2）根据图11可以看出，突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY有3处变异，①处氨基酸由T变成S，②处氨基酸由N变成K，可以确定是基因相应的碱基对发生了替换，③处多了一个氨基酸，所以可以确定是发生了碱基对的增添；从图11中可以看出SGRY蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体，根据题意，SGRy和SGRY都能进入叶绿体，说明①、②处的变异没有改变其功能；所以突变型的SGRy蛋白功能的改变就是由③处变异引起的。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记） （3）本实验通过具体情境考查对照实验设计能力。欲通过转基因实验验证Y基因“能使子叶由绿色变为黄色”的功能，首先应培育纯合的常绿突变植株y2，然后用含有Y基因的农杆菌感染纯合的常绿突变植株y2，培育出含有目的基因的纯合植株观察其叶片颜色变化。为了排除农杆菌感染对植株的影响，应用含有空载体的农杆菌感染常绿突变植株y2作为对照。 【答案】 （1）A （2）替换 增加 ③ （3）（一）突变植株y2 用含有Y基因的农杆菌感染纯合突变植株y2 （二）能 不能维持“常绿” （三）Y基因能使子叶由绿色变为黄色 3解析　非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组只能发生在减数分裂第一次分裂，基因突变、染色体结构变异、染色体数目变异在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生，所以选ACD。 答案　ACD 4解析　(1)顶芽的存在可导致顶端优势，进而影响侧枝上花蕾的形成。(2、3)要筛选抗性植株，需将待选植株在特定的选择培养基中培养筛选。(4)单基因突变引起的变异，其遗传符合基因分离定律，就可用变异株与野生型植株杂交，而后自交，统计自交后代性状分离比进行判断。(5)由(3)中“抗盐性状的突变体”信息知：野生型基因的存在导致植物的抗盐性降低。(6)TDNA存在于诱导形成的拟南芥突变体植株的DNA中。DNA连接酶可将不同的DNA片段进行连接。因为DNA两条链反向平行，由图示环状DNA外侧链DNA合成方向可判断，DNA扩增过程所选的引物应为B、C，这样可确保被插入的基因片段得到复制。 答案　(1)顶芽　生长素　(2)(一定浓度的)除草剂 (3)(一定浓度的)盐　(4)野生型　1　(5)降低　(6)突变体　DNA连接酶　B、C 易错点评　多数基因突变并不引起生物性状的改变，原因是：①由于可有多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不会引起生物性状的改变。例如，UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子。当第三位的U和G相互置换时，不会改变密码子的功能。 ②某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的种类，但并不影响该蛋白质的功能。 ③隐性基因的突变在杂合状态下也不会引起性状的改变。 5解析　如果要检测是否是基因突变，那么就应该检测DNA的碱基序列是否发生了增添、缺失或者替换，从而导致基因结构的改变。 答案　B 6解析　考查生物变异。131I作为放射性物质，可以诱导生物变异。但不是碱基的类似物，不能插入或替换DNA的碱基而发生基因突变。放射性