高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因突变和基因重组教学设计

[基础对点]

知识点一　基因突变

1.产生镰状细胞贫血的根本原因是(　　)

A．血液中镰刀状的红细胞易破裂

B．血红蛋白中一个氨基酸不正常

C．mRNA中一个碱基发生了改变

D．编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变

答案　D

2．下列关于基因突变的叙述中，错误的是(　　)

A．基因突变是指基因结构中碱基的增添、缺失或替换

B．基因突变是由基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的部分改变而引起的

C．基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下发生

D．基因突变的频率是很低的，并且都是有害的

答案　D

解析　基因突变发生频率很低，而且一般是有害的，但有一些突变是中性的，还有少数是有利的，D错误。

3．下列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给子代

B．子代获得突变基因后一定会引起性状的改变

C．基因突变主要发生在细胞的分裂期

D．突变基因一定有基因结构上的改变

答案　D

解析　基因突变是指DNA分子中发生碱基的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变，D正确；发生在生殖细胞中的基因突变可能传给子代，发生在体细胞中的基因突变一般不会传给子代，A错误；基因突变不一定会引起性状的改变，B错误；基因突变主要发生在细胞分裂前的间期DNA复制过程中，即有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，C错误。

4．基因突变的随机性表现在(　　)

①生物个体发育的任何时期都可发生基因突变　②同一DNA分子的不同部位都可能发生基因突变　③基因突变一般发生在细胞的分裂间期　④DNA复制、转录、翻译都可能发生基因突变

A．①②  B．③④  C．①③  D．②③④

答案　A

解析　基因突变的随机性表现在基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在细胞内不同的DNA分子上，同一DNA分子的不同部位，①、②符合题意。

5．下列关于细胞癌变的说法，错误的是(　　)

A．原癌基因和抑癌基因是细胞中不正常的基因

B．抑癌基因表达的蛋白质可以促进细胞凋亡

C．癌细胞与正常细胞相比，遗传信息有所不同

D．原癌基因突变或过量表达或抑癌基因突变都可能引起细胞癌变

答案　A

解析　原癌基因和抑癌基因本来就存在于人和动物细胞的DNA中。

6．育种专家采用诱变育种的方法改良某些农作物的原有性状，其原因是诱变育种(　　)

A．提高了后代的出苗率

B．提高了后代的遗传稳定性

C．产生的突变大多是有利的

D．能提高突变率创造人类需要的新品种以供育种选择

答案　D

解析　诱变育种不一定能提高后代的出苗率，A错误；基因突变能使基因变为其等位基因，诱变育种获得的个体往往是杂合体，所以诱变育种不会提高后代的遗传稳定性，B错误；基因突变的特点是多害少利，产生的突变大多是不利的，C错误；基因突变具有低频性，采用人工诱变能提高突变率，以供育种选择，D正确。

知识点二　基因重组

7.下列不属于基因重组的是(　　)

A．四分体中同源染色体上等位基因随非姐妹染色单体的染色体互换而互换

B．非同源染色体上非等位基因的重组

C．精子与卵细胞中染色体上基因的组合

D．有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合

答案　C

解析　四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体发生染色体互换导致基因重组，A不符合题意；非同源染色体上非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生组合，属于基因重组，B不符合题意；精子与卵细胞在受精时染色体上基因的组合不属于基因重组，C符合题意；基因重组是进行有性生殖的生物在产生生殖细胞(精子、卵细胞)的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，D不符合题意。

8．下列关于基因重组的叙述，正确的是(　　)

A．杂交后代出现3∶1的分离比，不可能是基因重组导致的

B．联会时的染色体互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合

C．“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组

D．基因重组导致生物性状多样性，为生物进化提供了最基本的原材料

答案　C

解析　如果一对相对性状是由非同源染色体上的两对基因共同控制，则杂交后代出现3∶1的分离比，可能是基因重组导致的，A错误；同源染色体上等位基因会随着非姐妹染色单体的交换而交换，导致染色单体上的基因重组，B错误；基因突变为生物进化提供最基本的原材料，D错误。

9．关于“一母生九子，九子各不同”的解释错误的是(　　)

A．这种现象会出现在所有生物中

B．与减数分裂中的染色体互换有关

C．与精子和卵细胞结合的随机性有关

D．与减数分裂中非同源染色体的自由组合有关

答案　A

解析　“一母生九子，九子各不同”主要体现了基因的重组，这种现象一般出现在进行有性生殖的生物中，A错误。

[能力提升]

10．如图表示发生在细胞内DNA上的一种碱基改变方式，下列叙述正确的是(　　)

A．这种改变一定会引起生物性状发生改变

B．该DNA的结构一定没发生改变

C．该DNA的热稳定性一定不变

D．该细胞内一定发生了基因突变

答案　C

解析　该DNA结构的这种改变属于碱基的替换，若发生在DNA分子中没有遗传效应的片段上(基因之间的区域)，则不会发生基因突变，一定不会引起生物性状发生改变，若发生在DNA分子中的基因上，则一定会发生基因突变，由于多个密码子可编码同一种氨基酸，则不一定会引起生物性状发生改变，A、B、D错误，DNA的热稳定性与氢键数目有关，该DNA结构的这种改变，没有改变氢键的数目，所以该DNA的热稳定性一定不变，C正确。

11．下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，请根据图像判定每个细胞发生的变异类型(　　)

A．①基因突变　②基因突变　③基因突变

B．①基因突变或基因重组　②基因突变　③基因重组

C．①基因突变　②基因突变　③基因突变或基因重组

D．①基因突变或基因重组　②基因突变或基因重组　③基因重组

答案　C

解析　图中①②分别属于有丝分裂的中期和后期，由于染色体互换只发生在减数分裂过程中，所以图中①②的变异只能属于基因突变；③属于减数分裂Ⅱ的后期，由于减数分裂过程中可能发生染色体互换，所以不能确定A与a的不同是基因突变还是基因重组的结果。

12．下图表示人类镰状细胞贫血的病因，据图回答：

(1)①过程是________，发生的场所是________；②过程是________，发生的场所是__________________；③过程是____________。

(2)④表示的碱基序列是________，这是决定缬氨酸的一个________，转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是________。

(3)比较HbS与HbA的区别，HbS基因中碱基序列为________，而在HbA基因中为________。

(4)镰状细胞贫血症是由于__________产生的一种遗传病。该病十分罕见，严重缺氧时会导致个体死亡，这表明基因突变的特点是________和______________________。

答案　(1)转录　细胞核　翻译　细胞质中的核糖体上　基因突变

(2)GUG　密码子　CAC

(3)　

(4)基因突变　低频性　多害少利性

解析　(1)③是基因突变，一般发生在DNA复制过程中，①是转录过程，发生在细胞核中；②是翻译过程，发生在细胞质中的核糖体上。

(2)根据谷氨酸的密码子可知转录的模板链是DNA上面的这条链，再根据碱基互补配对原则可知，缬氨酸的密码子是GUG，转运缬氨酸的转运RNA一端的三个碱基是CAC。

(4)镰状细胞贫血是由基因突变产生的常染色体隐性遗传病，该变异是由DNA分子碱基序列的改变所引起的，由题中“该病十分罕见，严重缺氧时会导致个体死亡”可知，基因突变具有低频性和多害少利性的特点。

13．已知某植物2号染色体上有一对等位基因S、s控制某相对性状。

(1)图1是基因S的片段示意图，请在两条链中都分别框出DNA的基本骨架(虚线)和基本单位(实线)。

(2)基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图2所示。已知起始密码子为AUG或GUG，基因S中作为模板链的是图中的________链。若箭头所指碱基对G/C缺失，则该处对应的密码子将变为________。

(3)该植物2号染色体上还有另外一对基因M、m，控制另一对相对性状。某基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现了4种表型，在此过程中出现的变异的类型属于____________，其原因是在减数分裂过程中______________________________________之间发生了______________。上述每一对等位基因的遗传遵循______________定律。

答案　(1)

(2)b　CUU

(3)基因重组　同源染色体的非姐妹染色单体　染色体互换　基因的分离

解析　(1)DNA(基因)的基本骨架由位于外侧的脱氧核糖和磷酸交替连接构成；DNA(基因)的基本组成单位是脱氧核苷酸，1分子脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基构成，磷酸基团和含氮碱基分别连在脱氧核糖的5′－C和1′－C上。

(2)据图2可知，因为起始密码子为AUG或GUG，故其对应的模板链碱基为TAC或CAC，因为b链中有TAC序列，故为模板链。基因S的b链中箭头所指处原碱基序列为GAG，若碱基对G/C缺失，则碱基序列为GAA，故该处对应的密码子将由CUC变为CUU。

(3)根据题意知，基因S、s和M、m各控制一对相对性状，且同位于2号染色体上，因此两对等位基因的遗传不遵循自由组合定律，如果基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现4种表型，说明减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生染色体互换，这种变异属于基因重组。

14．下图为某植物种群(雌雄同花，自花受粉)中甲植株的A基因和乙植株的B基因发生突变的过程。已知A基因和B基因是独立遗传的，请分析该过程，回答下列问题：

(1)简述上述两个基因发生突变的过程：_______________________。

(2)突变产生的a基因与A基因、a基因与B基因分别是什么关系？__________________________。

(3)若a基因和b基因分别控制两种优良性状，则A基因发生突变的甲植株基因型为________，B基因发生突变的乙植株基因型为________。

(4)甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？可用什么方法让其后代表现出突变性状。

____________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案　(1)甲中C替换为G，导致C∥G变为G∥C，乙中C替换为A，导致C∥G变为A∥T

(2)等位基因、非等位基因　(3)AaBB　AABb

(4)该突变均为隐性突变，且基因突变均发生在甲和乙的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现突变性状

解析　(1)甲、乙中基因突变都是双链解旋后，一条单链上某个碱基改变，在接下来的复制中发生改变的单链会形成一个发生改变的双链形成新的基因。

(2)基因突变产生等位基因，A与a为等位基因，a与B为非等位基因。

(3)由题干可知，基因a和b都是突变而来的，原亲本为纯合子，因此突变后的甲植株基因型为AaBB，乙植株基因型为AABb。

(4)甲、乙植株虽已突变但由于A对a的显性作用，B对b的显性作用，在植株上并不能表现出突变性状。当突变发生于体细胞时，突变基因不能通过有性生殖传给子代；要想让子代表现出突变性状，可对突变部位的组织细胞进行组织培养，而后让其自交，后代中即可出现突变性状。