人教版 (2019)第1节 基因突变和基因重组学案及答案

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第5章　基因突变及其他变异第1节　基因突变和基因重组 [课程标准要求][核心素养目标]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，基因突变概率可能提高，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交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异。1.生命观念：运用基因在染色体上呈线性排列的知识，利用结构与功能观，理解碱基对的增添、缺失和替换只有发生在基因内部，才会引起基因结构的改变，才称为基因突变。2．生命观念：基于减数分裂的过程，利用结构与功能观，分析非同源染色体的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换分别导致非等位基因的自由重组和交换重组，进一步造成有性生殖后代遗传物质组成的多样性。3．社会责任：描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。研习1　基因突变[梳理教材]1．实例——镰状细胞贫血2．概念DNA分子中发生________________________________，而引起的基因________的改变。3．原因4．特点5．意义6．应用答案：1．缬氨酸　T—A　A—T　碱基2．碱基的替换、增添或缺失　碱基序列3．紫外线、X射线以及其他辐射　亚硝酸盐、碱基类似物　DNA4．等位基因　很低5．新基因　根本来源　原材料6．紫外线、X射线　亚硝酸盐　突变率　生物新品种　辐射[延伸思考](1)DNA分子上发生了碱基的增添、缺失或替换，是否一定属于基因突变？为什么？提示：不一定。一个DNA分子上基因与基因之间的区域，属于基因间区；若碱基的改变发生在基因内部，则属于基因突变；若发生在基因间区，则不属于基因突变。(2)基因突变是否一定会引起相关基因所编码蛋白质的改变？试举例说明。提示：不一定。一般情况下，基因突变会引起相关基因所编码蛋白质的改变；但下列情况下不会：①密码子具有简并性，突变前相应的密码子与突变后相应的密码子可能编码同一种氨基酸；②显性纯合子(完全显性)中的一个显性基因发生了隐性突变；③基因突变发生在内含子上；④细胞中不进行表达的基因发生了突变，如胰岛细胞中的血红蛋白基因发生了突变等。(3)亲本生物体基因突变产生的新基因是否一定能通过有性生殖遗传给子代生物体？试举例说明。提示：不一定。例如：①亲本体细胞中基因突变产生的新基因，由于不会影响到生殖细胞，所以不能通过有性生殖遗传给后代；②若为父方的细胞质基因发生基因突变，一般也不会通过有性生殖遗传给后代等。[拓展提升]1．基因突变的类型与结果2．基因突变与生物性状的关系3．基因突变的不定向性图示分析图中基因A可以突变成a1、a2、a3，它们之间也可以相互突变，并互称为等位基因。基因突变的类型和影响提醒：增添或缺失的位置不同，影响结果也不一样：最前端会造成氨基酸序列全部改变或不能表达(形成终止密码子)；在中间某个位置会造成肽链提前中断(形成终止密码子)或插入点后氨基酸序列改变；在该序列最后则不影响表达或使肽链延长。[即时练习]1．判断(1)DNA分子中发生的碱基的替换、增添或缺失，称为基因突变。(　　)(2)基因突变在光学显微镜下是不可见的。(　　)(3)诱变育种的原理是基因突变。(　　)答案：(1)×　DNA分子中发生的碱基的替换、增添或缺失，只有引起了基因碱基序列的改变，才叫基因突变。(2)√　(3)√2．如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对。下列后果中不可能出现的是(　　)A．没有蛋白质产物B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化答案：A　解析：基因的中部若缺少1个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物(蛋白质)的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。研习2　细胞癌变[梳理教材]答案：原癌　抑癌　抑制细胞的生长和增殖　化学　病毒　抑癌　致癌因子　原癌　突变　无限增殖　形态结构　减少　降低[即时练习]1．判断(1)细胞癌变的根本原因是致癌因子的作用。(　　)(2)癌细胞细胞膜上的糖蛋白等物质减少，导致其容易扩散和转移。(　　)(3)正常人细胞中是不会存在原癌基因的。(　　)答案：(1)×　细胞癌变的根本原因是细胞中的原癌基因和抑癌基因发生突变。(2)√(3)×　正常细胞中本来就存在着与癌变有关的基因，即原癌基因和抑癌基因。2．Cancer cell杂志最近刊文，过度刺激癌细胞，会导致癌细胞在应激边缘“不堪重负”而死。下列有关癌细胞的说法，不正确的是(　　)A．致癌因子引起相关基因发生突变导致细胞癌变B．癌细胞表面发生改变，糖蛋白减少，细胞黏着性降低C．癌变细胞的细胞周期变长D．使用过度刺激癌细胞生长的药物或将作为治疗癌症的新方法答案：C　解析：原癌基因与抑癌基因在致癌因子的作用下，发生基因突变，导致细胞癌变，A项正确。癌细胞易扩散的原因是癌细胞表面发生改变，糖蛋白减少，细胞黏着性降低，B项正确。癌细胞能够无限增殖，细胞周期变短，C项错误。通过题干信息可知D项所述方法是可行的，D项正确。研习3　基因重组[梳理教材]1．概念2．类型类型发生时期成因本质图示自由重组____________非同源染色体的自由组合非同源染色体上的非等位基因自由组合交换重组____________同源染色体上的非姐妹染色单体的互换未交换的染色体片段上的基因与交换来的片段上的基因重新组合交换的片段上至少含有1个基因 3.意义4．应用：人工杂交培育金鱼新品种。答案：1．不同性状2．减数分裂Ⅰ后期　减数分裂Ⅰ四分体时期3．生物变异　生物的进化[拓展提升]1．基因重组的类型2．“三看法”判断基因突变与基因重组(1)一看亲子代基因型①如果亲代基因型为BB或bb，而后代中出现b或B的原因是基因突变。②如果亲代细胞的基因型为Bb，而次级精母(卵母)细胞中出现Bb的原因是基因突变或交叉互换。(2)二看细胞分裂方式①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。(3)三看染色体①如果在有丝分裂中期，图中两条姐妹染色单体上的两基因不同，则为基因突变的结果(如图甲)②如果在减数分裂Ⅰ中期，图中两条姐妹染色单体上的两基因(同白或同黑)不同，则为基因突变的结果(如图甲)③如果在减数分裂Ⅱ中期，图中两条姐妹染色单体上的两基因(颜色不一致)不同，则为交叉互换(基因重组)的结果(如图乙)基因突变、基因重组并不都能产生新基因(1)基因突变产生新基因，进而产生新性状。(2)基因重组不能产生新基因，只能重组出新的基因型，进而产生新的表型(性状组合)。[即时练习]1．判断(1)基因重组发生在减数分裂的过程中。(　　)(2)基因重组产生的新基因型不一定会表达为新表型。(　　)(3)一对同源染色体不可能发生基因重组。(　　)答案：(1)√　(2)√(3)×　一对同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会因互换而发生基因重组。【互动探究】基因重组和性状分离是不是一回事？原因是什么？答案：不是；基因重组指控制不同性状的基因的重新组合，而性状分离指杂种后代同时出现显性和隐性性状的现象，显性与隐性表示的是同一性状。2．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．与减数分裂过程中的交叉互换有关C．与精子和卵细胞结合的随机性有关D．与减数分裂过程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”体现了变异的现象，一般出现在进行有性生殖的生物中，A错误；亲本在减数分裂过程中发生了交叉互换，产生了不同的配子，导致了后代的不同，B正确；亲本产生了不同的配子，受精时，雌雄配子的结合是随机的，导致后代不同，C正确；亲本减数分裂过程中发生了非同源染色体的自由组合，导致后代不同，D正确。 网络构建要语必背1.基因突变是指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。2．基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供原材料。3．基因重组是指在生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。4．基因重组来源于生物体通过减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因的自由组合及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交换。[巩固提升]1．下列属于可遗传变异的是(　　)A．一对正常夫妇生了个白化病女儿B．穗大粒多的植株在干旱时变得穗小粒少C．植株在水肥条件很好的环境中长势旺盛D．生活在海边的渔民皮肤变得特别黑答案：A　解析：由于环境因素导致的变异不可遗传，B、C、D项均是由环境因素导致的变异，不可遗传。2．某一基因的起始端插入了2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指导合成的蛋白质结构影响最小(　　)A．置换单个碱基对  B．增加3个碱基对C．缺失3个碱基对  D．缺失5个碱基对答案：D　解析：某基因的起始端插入2个碱基对后，在插入位点后的所有密码子均改变，导致其合成的蛋白质在插入位点后的氨基酸序列全发生改变。若此时在插入位点附近缺失2个碱基对或增加1个碱基对，变化后的碱基对数仍为3的整倍数，则可能对其控制合成的蛋白质影响较小。3．研究人员发现一种被命名为RhoGD12的基因，他们发现带有该基因的癌细胞会失去转移能力，该基因的表达产物可以阻止癌细胞扩散。对该基因的表达产物及其作用的最合理的解释可能是(　　)A．在癌细胞中表达并产生一种蛋白质，该基因使癌细胞迅速衰老死亡B．在癌细胞中表达并产生一种糖蛋白，该基因可抑制原癌基因的表达C．在癌细胞中表达并产生一种蛋白质，致使癌细胞迅速分化为其他组织、器官D．在癌细胞中表达并产生一种糖蛋白，可阻止癌细胞入侵其他组织、器官答案：D　解析：由题干中“该基因的表达产物可以阻止癌细胞的扩散”可知，该基因在癌细胞中最可能表达产生一种糖蛋白，从而阻止癌细胞的扩散，所以A、B、C不合理，D合理。4．下列有关基因重组的叙述中，正确的是(　　)A．基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状发生分离B．基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a，这属于基因重组C．基因型为YyRr的植物自交后代出现不同于亲本的新类型及肺炎链球菌的转化等过程中都发生了基因重组D．造成同卵双生姐妹间性状差异的主要原因是基因重组答案：C　解析：基因型为Aa的个体自交，只涉及一对等位基因，所以不属于基因重组，A错误；基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a，这属于基因突变，B错误；基因型为YyRr的植物自交后代出现不同于亲本的新类型及肺炎链球菌的转化等过程中都发生了基因重组，C正确；同卵双生姐妹是由同一个受精卵发育而来的，受精卵的分裂方式是有丝分裂，不可能发生基因重组，性状上差异的主要原因是基因突变、染色体变异和环境因素等，D错误。5．(不定项)RB基因与某种恶性肿瘤的发病有关。RB基因编码的蛋白质称为RB蛋白，分布于细胞核内，能抑制细胞增殖。正常人体细胞中含有一对RB基因，当两个RB基因同时突变产生突变蛋白时，会发生视网膜母细胞瘤。下列叙述正确的是(　　)A．上述RB基因发生的突变属于隐性突变B．突变蛋白可以延长细胞周期C．突变蛋白的产生是基因选择性表达的结果D．RB基因可能为抑癌基因，能抑制细胞癌变答案：AD　解析：根据题干信息“当两个RB基因同时突变产生突变蛋白时，会产生视网膜母细胞瘤”可知，RB基因发生的突变属于隐性突变，A项正确；突变产生突变蛋白时，会发生视网膜母细胞瘤，视网膜母细胞瘤连续分裂，细胞周期缩短，B项错误；突变蛋白的产生是基因突变的结果，C项错误；根据题干信息“RB基因编码的蛋白质称为RB蛋白，分布于细胞核内，能抑制细胞增殖”可知，RB基因为抑癌基因，能抑制细胞癌变，D项正确。6．如图为某植物种群(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)从基因突变类型角度分析，上述两个基因发生突变的相同点是：________________________________。(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________。答案：(1)均发生了碱基替换，均发生了隐性突变　(2)等位基因、非等位基因　(3)AaBB　AABb解析：(1)图甲中C∥G替换为G∥C，图乙中C∥G替换为A∥T，因此都是碱基替换，且均为隐性突变。(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。