2024届人教版高中生物一轮复习基因突变和基因重组学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习基因突变和基因重组学案（不定项），共26页。

第1讲　基因突变和基因重组
课标解读
核心素养
1.举例基因重组及其意义
2.举例基因突变的特征和原因
生命观念
基因突变、基因重组改变生物的性状,建立起进化与适应的观点
科学思维
比较与分类可遗传的变异

考点一　基因突变与细胞的癌变

1.变异类型的概述。

提醒　某变异是否遗传关键看遗传物质是否改变。
2.基因突变。
(1)基因突变的实例——镰状细胞贫血。


(2)概念: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。
提醒　①RNA病毒的遗传物质为RNA,病毒RNA上碱基序列的改变也称为基因突变。
②若碱基的改变发生在DNA的非基因片段,则不属于基因突变。
(3)发生时期:主要发生于有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期。
(4)
提醒　有无外界影响因素都可能发生基因突变,有外界因素的影响可提高突变率。
(5)
(6)结果:产生一个以上的等位基因。
提醒　等位基因是基因突变的结果,基因突变不一定会产生等位基因。
(7)
提醒　只有基因突变产生新基因,产生新性状。
3.细胞的癌变。
(1)癌变的原因。

提醒　①原癌基因和抑癌基因都是一类基因,而不是一个基因。
②不是只有癌细胞中才存在原癌基因和抑癌基因,正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。
③原癌基因和抑癌基因共同对细胞的生长和增殖起调节作用。
④并不是一个基因发生突变就会引发细胞癌变。
(2)癌细胞的特征。

正误判断
(1)基因突变的方向是由生物生存的环境决定的。(×)
(2)染色体DNA分子中碱基序列发生改变一定会引起基因突变。(×)
(3)突变基因控制合成的蛋白质中的氨基酸排列顺序不一定发生改变。(√)
(4)癌细胞表面糖蛋白减少,使得细胞容易扩散并无限增殖。(×)
(5)与癌变有关的基因只存在于癌细胞中。(×)
(6)病毒、大肠杆菌及动物和植物都可发生基因突变。(√)
(7)基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因。(×)
教材微点
1.(必修2 P83“正文信息”)基因突变是否非害即利?
提示　不是,有些基因突变是中性的,即无害也无利。
2.(必修2 P82“思考·讨论”)(1)从基因角度看,结肠癌发生的原因是相关基因(包括抑癌基因Ⅰ、原癌基因、抑癌基因Ⅱ、抑癌基因Ⅲ)发生了突变。
(2)根据图示推测,癌细胞与正常细胞相比,具有哪些明显的特点:呈球形、增殖快、容易发生转移等。
长句突破
1.(科学思维)用γ射线照射花蕾期的某植株后,植株叶芽细胞和生殖细胞均发生了突变,但在自然条件下,叶芽细胞突变对子代的性状几乎无影响,其原因是突变发生在体细胞中,一般不能遗传给后代。
2.(科学思维)端粒酶是延长端粒的一种酶,是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体,属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板,合成DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,从而稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因:癌细胞能激活端粒酶活性,合成DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,从而稳定染色体的结构。
3.(科学探究)某植物为严格自花传粉植物,在野生型窄叶种群中偶见几株阔叶幼苗。已知该性状是通过基因突变产生的,若要判断该突变是显性突变还是隐性突变,应选择的实验方案是让阔叶植株与窄叶植株杂交。
(1)若后代全为窄叶,说明该突变为隐性突变;
(2)若后代出现阔叶,说明该突变为显性突变。

1.对基因突变概念的理解。
(1)“DNA分子结构改变”不一定是基因突变。

(2)“基因改变”不一定是基因突变。

2.基因结构中碱基的替换、增添、缺失对氨基酸序列的影响。

3.基因突变对生物性状的影响。

4.常和基因突变联系的“热点”。

长句突破
1.(事实概述)[2020·全国卷Ⅰ,T32(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交换,导致染色单体上的基因重组。
2.(科学探究)某植株的一条常染色体发生如图所示变异,含有该变异染色体的花粉不育,变异染色体上具有红色显性基因B,正常染色体上具有白色隐性基因b。以该植株为父本可以进行测交实验。

(1)图示变异类型是　　　　　　。
(2)如果没有其他变异,则测交后代性状应为　　　　,推测依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)如果测交后代中部分个体表现为另类性状,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)染色体变异
(2)白色　染色体缺失的花粉不育,则正常情况下,该植物作父本只产生含b基因的配子,因此测交后代均表现为白色
(3)父本产生的部分配子含有B基因,这表明同源染色体的非姐妹染色单体间可能发生了互换,导致产生了含B基因的配子,从而导致部分子代个体出现红色性状

角度一 围绕基因突变的原理和特点,考查理解能力
1.(2020·江苏卷)某膜蛋白基因在其编码区的5'端含有重复序列CTCTTCTCTTCTCTT,下列叙述正确的是(　　)
A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变
B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例
C.若CTCTT重复6次,则重复序列之后编码的氨基酸序列不变
D.CTCTT重复次数越多,该基因编码的蛋白质相对分子质量越大
解析　DNA中碱基的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变,都属于基因突变,基因编码区的重复序列属于基因结构的组成部分,其重复次数改变会引起基因突变,A项错误;由于碱基互补配对原则,嘌呤数=嘧啶数,所以该基因中嘧啶碱基的比例仍为1/2,B项错误;碱基序列CTCTT重复6次,正好是30个碱基对,对应10个密码子,重复序列之后的碱基序列没有发生变化,对应的密码子数量也没有发生变化,并且重复6次的碱基序列中没有出现终止密码子,因此重复序列之后编码的氨基酸序列不变,C项正确;CTCTT重复次数增多,可能会影响该基因的功能,该基因编码的蛋白质相对分子质量可能变大,也可能变小,D项错误。
答案　C
2.(不定项)(2023·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,可能产生的结果是(　　)
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
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两项正确;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项正确;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项错误。
答案　ABC
角度二 围绕基因突变与生物性状的关系,考查解决问题能力
3.豌豆的高茎对矮茎为显性,受一对等位基因M/m控制。M基因控制合成的酶能促进赤霉素的合成,与此酶相比,m基因控制合成的酶在第229位由丙氨酸(GCU、GCC、GCA、GCG)变为苏氨酸(ACU、ACC、ACA、ACG),使其失去了原有的酶活性。下列叙述正确的是(　　)
A.M基因突变为m基因是因为G—C替换为A—T
B.M基因突变为m基因后导致三个密码子发生改变
C.赤霉素是M基因的表达产物,能促进豌豆茎的生长
D.在杂合体Mm中,M基因表达,m基因不表达
解析　根据“第229位由丙氨酸(GCU、GCC、GCA、GCG)变为苏氨酸(ACU、ACC、ACA、ACG)”,说明M基因突变为m基因是因为G—C替换为A—T,A项正确;由A项分析可知,M基因突变为m基因后导致一个密码子发生改变,B项错误;M基因控制合成的酶能促进赤霉素的合成,故赤霉素不是M基因的表达产物,C项错误;在杂合体Mm中,M基因表达,m基因也表达,只是表达的酶失去了原有的酶活性,D项错误。
答案　A
4.(不定项)(2023·晋中模拟)科学研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。将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雌雄个体交配,所得F2中圆眼果蝇有450只、棒眼果蝇有30只。下列说法正确的是(　　)
突变基因
Ⅰ
Ⅱ
碱基变化
G→T
CTT→C
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.野生型果蝇控制眼形的基因中只有一个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体的性状
D.F2圆眼果蝇中纯合子所占的比例为1/5
解析　分析表中数据可知,基因Ⅰ发生的是一个碱基被另一个碱基替换,属于碱基的替换;基因Ⅱ发生的是3个碱基变成1个碱基,属于碱基的缺失,A项错误。由F2果蝇中圆眼∶棒眼=450∶30=15∶1,可知基因Ⅰ、Ⅱ分别位于两对同源染色体上,遵循自由组合定律,且只有为隐性纯合子时才能表现为棒眼,故只有一个基因发生突变对性状无影响,B项正确。从表中分析可得,基因Ⅰ突变将导致蛋白质中一个氨基酸发生改变,基因Ⅱ突变导致蛋白质中肽链变长,但二者都无法判断这种蛋白质是酶还是与眼形相关的结构蛋白,C项错误。F2圆眼果蝇中纯合子所占的比例为3/15=1/5,D项正确。
答案　BD
角度三 围绕细胞癌变的原理、特点及防治,考查社会责任
5.图中的①②过程分别表示细胞癌变发生的两种机制,下列相关叙述正确的是(　　)

A.原癌基因的作用主要是阻止细胞不正常的增殖
B.只要原癌基因表达产生了正常蛋白质,细胞就不会癌变
C.原癌基因和癌基因的基因结构不同
D.抑制癌细胞DNA的解旋不会影响癌细胞的增殖
解析　原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,A项错误;由图可知,原癌基因如果过量表达,产生过量的正常蛋白质,也会导致细胞癌变,B项错误;癌基因是原癌基因发生突变产生的,故原癌基因和癌基因的基因结构不同,C项正确;抑制癌细胞DNA的解旋会影响癌细胞的增殖,D项错误。
答案　C
6.(2021·湖南卷) 某国家男性中不同人群肺癌死亡累积风险如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.长期吸烟的男性人群中,年龄越大,肺癌死亡累积风险越高
B.烟草中含有多种化学致癌因子,不吸烟或越早戒烟,肺癌死亡累积风险越低
C.肺部细胞中原癌基因执行生理功能时,细胞生长和分裂失控
D.肺部细胞癌变后,癌细胞彼此之间黏着性降低,易在体内分散和转移
解析　由题图可知,长期吸烟的男性人群中,随着年龄的增长,肺癌死亡累积风险越来越高,A项正确;烟草中含有尼古丁等多种化学致癌因子,根据题图可知,不吸烟或者越早戒烟,肺癌死亡累积风险率越低,B项正确;原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,因此肺部细胞中原癌基因执行生理功能时,细胞生长和分裂并未失控,C项错误;癌细胞的特征之一是由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少,使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移,D项正确。
答案　C
考点二　基因重组

1.概念。

2.类型。
(1)交换型:四分体的非姐妹染色单体的互换(发生在减数分裂Ⅰ前期的四分体时期)。

(2)自由组合型:位于非同源染色体上的非等位基因自由组合(发生在减数分裂Ⅰ后期)。

(3)肺炎链球菌转化实验:R型细菌转化为S型细菌。

(4)人工重组:转基因技术(人为条件下进行的),即基因工程。

3.结果:产生新的基因型,导致重组性状出现。
4.意义及应用。

正误判断
(1)受精过程中可进行基因重组。(×)
(2)亲子代之间的差异主要是由基因重组造成的。(√)
(3)减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组。(×)
(4)基因型为Aa的个体自交,因基因重组导致子代发生性状分离。(×)
(5)有丝分裂和减数分裂过程中非同源染色体之间均可发生自由组合,导致基因重组。(×)
(6)一对等位基因存在基因重组,一对同源染色体不存在基因重组。(×)
教材微点
(必修2 P84“与社会的联系”)在金鱼的培育过程中,利用了哪些育种方法?其依据的原理是什么?
提示　诱变育种和杂交育种;依据的原理分别是基因突变和基因重组。

角度一 结合基因重组特点及判断,考查理解能力
1.(2023·湖北宜昌模拟)如图表示三种基因重组,下列相关叙述正确的是(　　)
　
甲 乙

丙
A.图甲所示细胞产生的次级精(卵)母细胞内不含有等位基因
B.图甲和图乙两种类型的基因重组都发生在同源染色体之间
C.R型细菌转化为S型细菌的基因重组与图丙中的基因重组相似
D.孟德尔两对相对性状杂交实验,F2出现新表型的原因和图甲相似
解析　图甲所示细胞发生了染色体互换,其产生的次级精(卵)母细胞内含有等位基因B、b,图乙发生了非同源染色体的自由组合,A、B两项错误;R型细菌转化为S型细菌是由于S型细菌的部分基因整合到R型细菌上,与图丙相似,C项正确;孟德尔两对相对性状杂交实验,F2出现新表型的原因和图乙相似,D项错误。
答案　C
2.(2023·重庆南开中学调研)下列有关基因突变和基因重组及其应用的叙述,正确的是(　　)
A.受精过程中发生了基因重组
B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦
C.减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部互换可导致基因重组
D.用射线照射大豆使其基因碱基序列发生改变,就能获得种子性状发生变异的大豆
解析　基因重组可发生在减数分裂过程中,而不是受精过程中,A项错误;抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦,该育种方法属于杂交育种,B项正确;减数分裂四分体时期,同源染色体上的非姐妹染色单体的局部互换可导致基因重组,C项错误;用射线照射大豆使其基因碱基序列发生改变,即发生基因突变,但由于密码子具有简并性等原因,基因突变不一定会改变生物的性状,因此不一定能获得种子性状发生变异的大豆,D项错误。
答案　B
角度二 围绕基因重组与基因突变的判断,考查科学思维能力
3.(2023·大连模拟)某动物的初级卵母细胞中,由一个着丝粒相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同,其原因一定不是(　　)
A.发生基因突变 B.发生过互换
C.染色体结构变异 D.发生了自由组合
解析　两条姐妹染色单体所携带的基因不完全相同的原因有三种可能:间期发生了基因突变、四分体时期发生了互换或染色体结构变异,A、B、C三项不符合题意;自由组合只发生在非同源染色体间,D项符合题意。
答案　D
4.(2023·哈工大附中模拟)基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的某二倍体生物有以下几种细胞分裂图像,下列说法正确的是(　　)

A.甲图中基因a最可能来源于染色体的互换
B.乙图中基因a不可能来源于基因突变
C.丙产生的子细胞发生的变异属于染色体结构变异
D.丁图中基因a的出现最可能与基因重组有关
解析　甲图是有丝分裂后期图像,图像中基因a出现的原因是基因突变,A项错误;乙图是减数分裂Ⅱ图像,图像中基因a出现的原因可能是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,也可能是基因突变,B项错误;丙细胞产生的2个子细胞中,一个多一条染色体,一个少一条染色体,属于染色体数目变异,且a出现的原因可能是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,也可能是基因突变,C项错误;丁图是减数分裂Ⅱ后期图像,图像中基因a出现的原因可能是染色体互换,也可能是基因突变,基因突变的频率是很低的,最可能的原因是减数分裂Ⅰ前期的四分体时期发生了染色体互换,染色体互换会导致基因重组,因此基因a的出现最可能与基因重组有关,D项正确。
答案　D

1.经典重组　判断正误
(1)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Ⅱ,6A)(×)
(2)某二倍体植物染色体上的等位基因B1突变为B2可能是由于碱基对替换或碱基对插入造成的。(海南卷,4B)(√)
(3)等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因。(全国卷,3C)(√)
(4)经X 射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株,则通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变。(全国卷Ⅱ,5B)(√)
(5)一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞,其基因与染色体的位置关系如图。导致该结果最可能的原因是同源染色体非姐妹染色单体互换。(2020·天津卷,7)(√)

2.(2021·湖南卷)血浆中胆固醇与载脂蛋白apoB-100结合形成低密度脂蛋白(LDL),LDL通过与细胞表面受体结合,将胆固醇运输到细胞内,从而降低血浆中胆固醇含量。PCSK9基因可以发生多种类型的突变,当突变使PCSK9蛋白活性增强时,会增加LDL受体在溶酶体中的降解,导致细胞表面LDL受体减少。下列叙述错误的是(　　)
A.引起LDL受体缺失的基因突变会导致血浆中胆固醇含量升高
B.PCSK9基因的有些突变可能不影响血浆中LDL的正常水平
C.引起PCSK9蛋白活性降低的基因突变会导致血浆中胆固醇含量升高
D.编码apoB-100的基因失活会导致血浆中胆固醇含量升高
解析　LDL受体缺失,则LDL不能将胆固醇运进细胞,导致血浆中的胆固醇含量升高,A项正确;由于密码子的简并性,PCSK9基因的某些突变不一定会导致PCSK9蛋白活性发生改变,则不影响血浆中LDL的正常水平,B项正确;引起PCSK9蛋白活性增强的基因突变会导致细胞表面LDL受体数量减少,使血浆中胆固醇的含量升高,C项错误;编码apoB-100的基因失活,则apoB-100蛋白减少,与血浆中胆固醇结合形成LDL减少,进而被运进细胞的胆固醇减少,使血浆中的胆固醇含量升高,D项正确。
答案　C
3.(2021·江苏卷)DNA分子中碱基上连接一个“—CH3”,称为DNA甲基化,基因甲基化可以导致其不能转录。这种变化可以在细胞间遗传。下列叙述正确的是(　　)
A.基因型相同的生物表型可能不同
B.基因甲基化引起的变异属于基因突变
C.基因甲基化一定属于不利于生物的变异
D.原癌、抑癌基因甲基化不会导致细胞癌变
解析　基因型相同的生物表型可能不同,生物的性状还受环境的影响,A项正确;基因甲基化影响的是转录过程,不属于基因突变,B项错误;若被甲基化的基因是有害的,则有害基因不能表达,基因甲基化不一定属于有害的生物变异,C项错误;原癌、抑癌基因甲基化后,则不能正常控制细胞周期,可能会导致细胞癌变,D项错误。
答案　A
4.(2020·山东卷)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长,发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时,均不会产生菌落。某同学实验过程中发现,将M、N菌株混合培养一段时间,充分稀释后再涂布到基本培养基上,培养后出现许多由单个细菌形成的菌落,将这些菌落分别接种到基本培养基上,培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析,不合理的是(　　)
A.操作过程中出现杂菌污染
B.M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸
C.混合培养过程中,菌株获得了对方的遗传物质
D.混合培养过程中,菌株中已突变的基因再次发生突变
解析　据题意可知,甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独培养时均不会在基本培养基上出现菌落,两者混合培养一段时间后,再接种在基本培养基中却出现菌落,除了操作过程中出现杂菌污染,杂菌在基本培养基上生长形成菌落的原因以外,还可能的原因是菌株获得了对方的遗传物质,或菌株中已突变的基因再次发生突变,使突变菌株能产生所需的氨基酸,而变成了非依赖型菌株,从而能在基本培养基上生长形成菌落,A、C、D三项正确;M、N菌株混合培养一段时间,稀释涂布到基本培养基上后,培养出现的菌落是由单个细菌形成的,菌落中不可能有M、N菌株同时存在而互为对方提供所缺失的氨基酸,故B项错误。
答案　B
5.(2017·天津卷)基因型为AaBbDd的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如下。下列叙述正确的是(　　)

A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中
B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子
C.B(b)与D(d)之间发生重组,遵循基因自由组合定律
D.非姐妹染色单体发生互换导致了染色体结构变异
解析　由图可知,基因B、b所在的片段发生了互换,因此等位基因B和b的分离发生在初级精母细胞和次级精母细胞中,而等位基因A、a和D、d的分离只发生在初级精母细胞中,A项错误;若不发生互换,该细胞将产生AbD和aBd两种精子,但由于基因B、b所在的片段发生了互换,因此该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子,B项正确;基因B(b)与D(d)位于同一对同源染色体上,它们之间的遗传不遵循基因自由组合定律,C项错误;同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换只是导致基因重组,染色体结构并没有发生改变,D项错误。
答案　B