高中人教版 (2019)第1节 基因突变和基因重组第2课时导学案

这是一份高中人教版 (2019)第1节 基因突变和基因重组第2课时导学案，共12页。

一、细胞的癌变
1．原癌基因和抑癌基因
2．癌细胞的特征
能够无限增殖，形态结构发生显著变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移，等等。
判断正误
(1)正常人细胞中不存在原癌基因和抑癌基因( )
(2)只要一个原癌基因或抑癌基因发生了基因突变，就一定产生了癌细胞( )
答案 (1)× (2)×
解析 (1)正常人细胞中本来就存在原癌基因和抑癌基因。
(2)细胞的癌变往往是多个基因突变累积的结果。
任务一：细胞癌变的原因及癌细胞的特征
请结合教材“思考·讨论：结肠癌发生的原因”，回答下列问题：
1．从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？
提示 从基因角度分析，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．健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？
提示 存在。
3．与正常细胞相比，癌细胞具有哪些明显的特点？
提示 与正常细胞相比，癌细胞具有的特点是呈球形、增殖快、容易发生转移等。
4．在日常生活中，我们应当怎样预防癌症？
提示 远离致癌因子，选择健康的生活方式。
1．原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。
2．癌症多发生在老年人中，这是因为癌症往往是多个基因突变的结果，癌变是一个逐渐积累的过程。
3．细胞癌变是细胞异常分化的结果。
1．(2023·江苏连云港高一期末)下列关于细胞癌变的叙述，不正确的是( )
A．癌变后的细胞在适宜条件下可无限增殖
B．同一个体的癌细胞与非癌细胞遗传物质相同
C．癌细胞具有细胞增殖失控的特点
D．若用化学药物抑制癌细胞的DNA复制，则会使细胞停留在分裂间期
答案 B
解析 癌细胞遗传物质发生了改变，癌细胞与非癌细胞遗传物质不相同，B错误。
2．(2023·山西大同高一期末)结肠癌是常见的消化道恶性肿瘤，如图是解释结肠癌发生的示意图。下列相关叙述错误的是( )
A．原癌基因是结肠癌发病的致病基因
B．抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖
C．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
D．癌细胞具有无限增殖、容易分散和转移等特点
答案 A
解析 原癌基因是正常基因，存在于所有的细胞中，原癌基因发生基因突变才是结肠癌发病的致病基因，A错误；抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，B正确；结合图示可以看出，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果，C正确；癌细胞细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，因而容易分散和转移，D正确。
二、基因重组
1．概念：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．类型
(1)互换型
在减数分裂过程中的四分体时期(减数分裂Ⅰ前期)，位于同源染色体上的等位基因有时会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)自由组合型
生物体通过减数分裂形成配子时(减数分裂Ⅰ后期)，随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。
3．意义
有性生殖过程中的基因重组能够使产生的配子种类多样化，进而产生基因组合多样化的子代，也是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。
判断正误
(1)基因型为Aa的个体自交后代出现性状分离与基因重组有关( )
(2)一对同源染色体可能存在基因重组( )
(3)基因重组一定会产生新的性状( )
(4)有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
解析 (1)基因型为Aa的个体自交后代出现性状分离与等位基因的分离有关。
(3)基因重组可以产生新的性状组合，但不能产生新的性状。
(4)非同源染色体之间的自由组合发生在减数分裂过程中，不发生在有丝分裂过程中。
任务二：辨析基因重组和基因突变
1．如图分别代表基因重组的两种类型，请分析回答下列问题：
(1)图1中发生互换的是同源染色体上的等位基因，发生重组的是同源染色体上的非等位基因。
(2)图2中发生重组的是非同源染色体上的非等位基因。
(3)从配子的角度分析，上述两种类型的基因重组有什么共同点？
提示 都能使产生的配子种类多样化。
(4)精子与卵细胞随机结合过程中进行基因重组吗？受精作用的意义是什么？
提示 不进行。重组性状要在后代中表现出来，一般要通过精子与卵细胞的结合后产生的新个体来实现。
2．如图是基因型为AaBb的某高等动物的细胞分裂示意图，据图回答问题：
(1)图1细胞处于什么时期？图中形成B、b现象的原因是什么？
提示 图1细胞处于有丝分裂后期；图中形成B、b现象的原因是基因突变。
(2)图2细胞的名称是什么？图中形成B、b现象的原因可能是什么？
提示 图2细胞的名称是次级精母细胞或极体；图中形成B、b现象的原因是基因突变或基因重组。
(3)若该动物的基因型为AaBB，则产生图2现象的原因又是什么？
提示 基因突变。
3．某哺乳动物的一个初级精母细胞的染色体示意图如图所示，图中A/a、B/b表示染色体上的两对等位基因。下列叙述错误的是( )
A．该细胞发生的染色体行为是精子多样性形成的原因之一
B．图中非姐妹染色单体发生交换，基因A和基因B发生了重组
C．等位基因的分离可发生在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ
D．该细胞减数分裂完成后产生AB、aB、Ab、ab四种基因型的精细胞
答案 B
解析 图中同源染色体中的非姐妹染色单体发生交换，基因A和基因b、基因a和基因B发生了重组，B错误。
4．如图是某动物(基因型为AABb)的几个细胞分裂示意图。据图判断，下列叙述不正确的是( )
A．图甲表明该动物发生了基因突变
B．图乙表明该动物细胞可能在减数分裂前的间期发生了基因突变
C．图丙表明该动物在减数分裂Ⅰ时发生染色体互换
D．图甲、乙、丙所产生的变异都能传给后代
答案 D
解析 甲表示有丝分裂后期，染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果，A正确；乙表示减数分裂Ⅱ后期，其染色体上基因A与a不同，该个体的基因中没有a，a的存在只能是基因突变的结果，B正确；图丙表示减数分裂Ⅱ后期，基因B与b所在的染色体颜色不一致，则染色体上基因B与b的不同是染色体互换造成的，C正确；图甲进行的是有丝分裂，可能产生体细胞，体细胞产生的变异一般不遗传给后代，D错误。
题组一 细胞的癌变
1．癌症是严重威胁人类健康的疾病之一。下列关于结肠癌及其成因的叙述，最不合理的是( )
A．人体正常结肠细胞的DNA上本来就有与癌变相关的基因
B．结肠细胞的原癌基因一旦突变或者过量表达，就可能引起细胞癌变
C．结肠细胞的抑癌基因一旦突变，也可能引起癌变
D．癌细胞细胞膜上的糖蛋白增多，细胞之间的黏着性显著增强
答案 D
2．检测癌细胞有多种方法，切取一块组织鉴定其是否发生癌变，可用光学显微镜观察( )
A．细胞中染色体数目是否改变
B．细胞原癌基因是否发生突变
C．细胞的形态是否改变
D．细胞膜上的糖蛋白是否减少
答案 C
解析 细胞癌变不会导致染色体数目的改变，而是原癌基因或抑癌基因发生突变，基因突变在光学显微镜下观察不到，A、B错误；癌细胞的主要特征之一是形态结构发生显著变化，例如，正常的成纤维细胞呈扁平梭形，其癌变后变成球形，可用光学显微镜观察，C正确；癌细胞细胞膜上的糖蛋白减少，但糖蛋白在光学显微镜下观察不到，D错误。
3．(2023·山西朔州高一期中)宫颈癌是女性中最常见的恶性肿瘤之一，人乳头瘤病毒(HPV)是宫颈癌的主要致病因子，癌细胞将不受机体控制，可以连续进行分裂。下列相关说法错误的是( )
A．癌细胞的细胞周期中，分裂间期比分裂期长
B．癌细胞能够连续进行分裂可能与端粒酶活性强有关
C．癌细胞是外界因素导致的，与遗传物质无关
D．癌细胞的分裂期可以分为前期、中期、后期、末期
答案 C
解析 端粒是真核生物染色体末端的一种特殊结构，主要由特定的DNA序列与蛋白质构成，其主要生物学功能是保证染色体末端完整复制，使染色体结构保持稳定，癌细胞能够连续进行分裂可能与端粒酶活性强有关，B正确；在致癌因子的作用下，抑癌基因和原癌基因发生突变，使细胞发生转化而引起癌变，C错误。
4．(2022·广东，11)为研究人原癌基因Myc和Ras的功能，科学家构建了三组转基因小鼠(Myc、Ras及Myc＋Ras，基因均大量表达)，发现这些小鼠随时间进程体内会出现肿瘤(如图)。下列叙述正确的是( )
A．原癌基因的作用是阻止细胞正常增殖
B．三组小鼠的肿瘤细胞均没有无限增殖的能力
C．两种基因在人体细胞内编码功能异常的蛋白质
D．两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应
答案 D
解析 抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，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，A错误；肿瘤细胞可无限增殖，B错误；原癌基因的正常表达对于细胞正常的生长和分裂是必需的，原癌基因Myc和Ras在人体细胞内编码功能正常的蛋白质，C错误；据图分析，同时转入Myc和Ras的小鼠中，肿瘤小鼠的比例大于只转入Myc或Ras的小鼠，说明两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应，D正确。
题组二 基因重组
5．如图所示，下列遗传图解中可以发生基因重组的过程是( )
A．①②④⑤ B．①②③
C．④⑤ D．③⑥
答案 C
解析 基因重组发生在减数分裂Ⅰ四分体时期和减数分裂Ⅰ后期，且发生在至少两对等位基因之间，符合要求的为图中的④⑤。
6．(2023·陕西咸阳高一期末)如图表示细胞分裂中染色体互换形成不同配子类型的过程。下列有关该过程的叙述中，错误的是( )
A．属于基因重组，可能会使子代出现变异
B．发生在形成配子的过程中
C．发生在同源染色体上的非姐妹染色单体之间
D．导致染色单体上的等位基因重组
答案 D
解析 图中染色体为同源染色体，发生了互换，属于基因重组，可能会使子代出现变异，A正确；互换发生在形成配子的过程中，即减数分裂Ⅰ前期，B正确；互换导致染色单体上的非等位基因重组，D错误。
7．(2023·江苏南京高一调研)下列有关基因重组的说法，不正确的是( )
A．基因重组是生物产生变异的根本来源
B．基因重组能够产生多种基因型
C．有性生殖过程中可以发生基因重组
D．基因重组的实质是控制不同性状的基因的重新组合
答案 A
解析 基因重组不产生新的基因，基因突变能产生新的基因，所以基因突变是生物变异的根本来源，A错误；基因重组能使产生的配子种类多样化，产生新的基因型，出现新的性状组合，B正确；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，C、D正确。
8．(2023·四川绵阳高一月考)下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是( )
A．基因突变和基因重组都能产生新的基因
B．有丝分裂和减数分裂过程中都可以发生基因突变、基因重组
C．S型细菌的DNA与R型细菌混合培养，出现S型细菌是基因突变的结果
D．基因突变和基因重组都能为生物的进化提供原材料
答案 D
解析 基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源。基因突变能产生新基因和新的基因型，基因重组能产生新的基因型，不能产生新基因，A错误；有丝分裂可以发生基因突变，但不能发生基因重组，B错误；肺炎链球菌的转化是基因重组的结果，C错误。
9．基因突变和基因重组都能使生物产生可遗传的变异，对生物的进化起重要作用。下列叙述正确的是( )
A．自然状态下，基因突变和基因重组一般仅存在于进行有性生殖的生物中
B．基因突变使基因的碱基序列发生改变，而基因重组是不同基因的重新组合
C．基因突变和基因重组都是生物变异的根本来源
D．基因突变和基因重组都能产生新的基因型，从而形成新的表型
答案 B
解析 自然状态下，基因重组一般只发生于进行有性生殖的生物中，而基因突变在生物界是普遍存在的，不只发生于进行有性生殖的生物中，A错误；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，而基因重组是不同基因的重新组合，B正确；基因突变是生物变异的根本来源，C错误；基因突变和基因重组都可以产生新的基因型，但不一定形成新的表型，D错误。
10．细胞癌变与基因突变有关，为鉴定造成结肠癌的突变基因，科学家检测了213例结肠癌病人样品的基因突变，发现每个样品都涉及了多种突变基因，其中抑癌基因和原癌基因发生突变的频率最大，结果如表所示。下列叙述正确的是( )
A.某一个抑癌基因发生突变则会导致细胞癌变
B．原癌基因和抑癌基因在正常细胞内不表达
C．根据表中突变基因活性变化情况推测被检基因A为抑癌基因
D．引发原癌基因突变的因素可能是X射线、亚硝酸盐或者某些病毒
答案 D
解析 癌症的发生并不是单一基因突变的结果，往往是多个基因突变累积的结果，A错误；原癌基因和抑癌基因在正常细胞内也表达，当原癌基因突变或过量表达会导致相应蛋白质活性过强，或抑癌基因突变导致相应蛋白质活性减弱或失去活性时，可能引起细胞癌变，B错误；据表分析，A→AV突变后，突变基因活性增强，判断A基因是原癌基因；B→BW突变后，突变基因失去活性，判断B基因是抑癌基因，C错误。
11．如图a、b、c、d表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列相关说法正确的是( )
A．只有过程a能发生基因突变
B．基因重组主要是通过过程c和过程d来实现的
C．过程b和过程a的主要差异之一是同源染色体的联会
D．过程d和过程b的主要差异之一是两条姐妹染色单体的分离
答案 C
解析 过程a表示有丝分裂，过程b表示减数分裂，过程c表示受精作用，过程d表示个体发育过程(细胞分裂和分化)。基因突变可以发生在个体发育的任何时期，但主要集中在细胞分裂前的间期，A错误；基因重组发生在减数分裂过程中，B错误；减数分裂和有丝分裂的主要差异在于减数分裂过程发生同源染色体的联会、分离及其非姐妹染色单体之间的互换，C正确，D错误。
12．图甲表示果蝇卵原细胞中的一对同源染色体，图乙表示该卵原细胞形成的卵细胞中的一条染色体，图中字母表示基因。下列叙述错误的是( )
A．基因突变具有不定向性，图甲中A/a基因可能突变成D/d或E/e基因
B．图乙染色体上的d基因可来自基因突变或基因重组
C．图甲中的非等位基因在减数分裂过程中不能发生自由组合
D．基因D、d的本质区别是碱基的排列顺序不同
答案 A
解析 基因突变具有不定向性，但结果是产生新的等位基因，故A/a基因不可能突变成D/d或E/e基因，A错误；图甲中的非等位基因为同源染色体上的非等位基因，不能发生自由组合，C正确。
13．(2023·江苏苏州高一统考)专家指出，肿瘤对我国人口健康的危害很大，需要大众提高防控意识。请回答下列问题：
(1)癌细胞是指正常细胞受到致癌因子的作用，细胞中__________或__________发生突变，导致细胞连续进行分裂成为恶性增殖细胞。癌细胞易在人体内分散和转移，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如图甲表示原癌基因转变为癌基因的3种途径：
①推测图中所示蛋白质的功能是___________________________________________________。
②由图可知，此蛋白质的__________增强或__________增加与细胞癌变有关。
③如图乙为结肠癌发生的遗传学原理：
癌症的发生一般需要很长时间，据图推测这是因为细胞癌变是______________________的结果。
答案 (1)原癌基因 抑癌基因 细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低
(2)①促进细胞有丝分裂 ②活性 数量 ③多个基因突变累积
解析 (1)癌细胞是指正常细胞受到致癌因子的作用，细胞中原癌基因、抑癌基因发生突变所致；癌细胞易在体内扩散和转移，是因为细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低。(2)①分析图甲可知，原癌基因通过3种途径转变为癌基因后，通过控制合成常量的超活性蛋白或过量的正常蛋白，使细胞恶性增殖，因此可推测图中所示蛋白质的功能是促进细胞有丝分裂。②此蛋白质的活性增强或数量增加与细胞癌变有关。③由图乙可知，细胞内的这4条染色体都发生了突变，推测细胞癌变是多条染色体上的多个基因突变累积的结果。
14.已知小香猪背部皮毛颜色是由位于两对常染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)共同控制的，共有四种表型：黑色(A_B_)、褐色(aaB_)、棕色(A_bb)和白色(aabb)。请回答下列问题：
(1)如图为一只黑色小香猪(AaBb)产生的一个初级精母细胞，1位点为A基因，2位点为a基因，某同学认为该现象出现的原因可能是基因突变或同源染色体非姐妹染色单体间的互换。
①若是发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，则该初级精母细胞产生的配子的基因型是____________________________________。
②若是发生基因突变，且为隐性突变，该初级精母细胞产生的配子的基因型是__________________或______________。
(2)某同学欲对上面的假设进行验证并预测实验结果，设计了如下实验：
实验方案：用该初级精母细胞产生的精子与基因型为________的雌性个体产生的卵细胞进行体外受精，经胚胎移植获得子代，观察子代的表型。
结果预测：①如果子代______________________________________________，则为发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换。
②如果子代______________________________________________________________________
________________________________________________________________________，则为基因发生了隐性突变。
答案 (1)①AB、Ab、aB、ab ②AB、aB、ab Ab、ab、aB (2)aabb ①出现黑色、褐色、棕色和白色四种表型 ②出现黑色、褐色和白色或棕色、白色和褐色三种表型
解析 题图中1与2为姐妹染色单体，在正常情况下，姐妹染色单体上对应位点的基因是相同的，若不相同，则可能是发生了基因突变或同源染色体非姐妹染色单体间的互换，若是发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，则该初级精母细胞可产生AB、Ab、aB、ab 4种基因型的配子，与基因型为ab的卵细胞结合，子代出现黑色、褐色、棕色和白色四种表型；若是基因发生隐性突变，即A→a，则该初级精母细胞可产生AB、aB、ab或Ab、ab、aB三种基因型的配子，与基因型为ab的卵细胞结合，子代可出现黑色、褐色和白色或棕色、白色和褐色三种表型。被检基因
检出突变的样品数量
突变基因形式
突变基因活性
A
93
AV
活性增强
B
28
BW
失去活性