课时质量评价20基因突变和基因重组---2024版高考生物一轮总复习

二十　基因突变和基因重组

(建议用时：40分钟)

一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。

1．(2023·重庆调研)下列有关基因突变和基因重组的叙述正确的是(　　)

A．获得高产青霉素菌株的原理是基因突变

B．非同源染色体间的部分片段移接属于基因重组

C．同源染色体上只能发生可遗传变异中的染色体变异和基因突变

D．发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代

2．绵羊的一条常染色体上a基因发生显性突变，使野生型变为“美臀羊”。“美臀羊”臀部及后腿中肌肉含量显著增多，肉质更加鲜美。研究发现，只有杂合子且突变基因来自父本的个体才出现美臀。为获得更多“美臀羊”，应优先选择的亲本组合为(　　)

A．美臀公羊(Aa)×野生型母羊(aa)

B．野生型公羊(aa)×美臀母羊(Aa)

C．野生型公羊(aa)×野生型母羊(aa)

D．美臀公羊(Aa)×美臀母羊(Aa)

3．位于19号染色体上的XRCC1基因，其编码的蛋白质在DNA发生损伤时常与之结合，并联合DNA聚合酶、DNA连接酶等对受损的DNA进行修复。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．突变后的XRCC1基因编码的蛋白质，可能也可以修复受损的DNA

B．若XRCC1基因发生突变，则机体内的肿瘤细胞可能增多

C．癌细胞中，XRCC1基因往往会过量表达

D．XRCC1基因突变后，嘌呤和嘧啶碱基所占比例会改变

4．(2022·山东青岛二中开学考)乳草产生的强心甾能使动物细胞的钠­钾泵丧失功能，但某种蝶类因钠­钾泵第119与122位氨基酸发生改变而能以乳草为食。进一步的研究发现，利用基因编辑技术修改果蝇钠­钾泵基因，第122位氨基酸发生改变的果蝇获得强心甾抗性的同时出现“瘫痪”，第119位氨基酸的改变能消除因第122位氨基酸改变导致的“瘫痪”。以下有关分析正确的是(　　)

A．钠­钾泵中单个氨基酸的置换不影响其生理功能

B．不同种类动物的钠­钾泵在结构上具有高度的相似性

C．若果蝇只发生钠­钾泵第122位氨基酸的改变，生存能力会增强

D．若该蝶不取食乳草，其祖先的钠­钾泵基因就不会发生突变

5．胰蛋白酶能将血红蛋白水解成若干个多肽，比较镰状细胞贫血患者和正常人的血红蛋白酶解产物，可发现两者间只存在某个多肽首个氨基酸为缬氨酸或谷氨酸的差异，下列分析正确的是(　　)

A．患者血红蛋白空间结构正常但运输氧气能力下降

B．胰蛋白酶能水解血红蛋白任意两个氨基酸间的肽键

C．血红蛋白经胰蛋白酶水解的产物加入双缩脲试剂仍能呈现紫色

D．患者血红蛋白基因发生碱基替换导致mRNA提前出现终止密码子

6．豌豆第4号染色体上的基因D能编码赤霉素3­氧化酶，该酶催化无活性的赤霉素前体(GA20)转变为有活性的赤霉素(GA1)。该基因突变后，赤霉素3­氧化酶第229位的丙氨酸被替换为苏氨酸而导致活性降低。下列叙述不正确的是(　　)

A．该突变是由于基因D中相应位点上的碱基对发生替换而导致

B．突变后的基因编码赤霉素3­氧化酶时，所需tRNA种类一定增多

C．若突变杂合子赤霉素3­氧化酶活性仍很高，则突变为隐性突变

D．若发生隐性突变，豌豆突变纯合子植株应表现为矮茎

7．土黄牛的养殖在我国有着悠久的历史，多数是役用。随着机械化时代的到来，土黄牛的养殖就越来越少了。西门塔尔杂交牛是西门塔尔公牛与本地土黄牛杂交后代的总称，杂交后代向乳肉兼用型方向发展。下列关于F1(西门塔尔杂交牛)选育过程中有关叙述错误的是(　　)

A．F1个体在有性生殖过程中可发生基因重组

B．F1个体将继承西门塔尔牛与本地土黄牛全部优良性状

C．F1个体在减数分裂过程中非同源染色体上的非等位基因可发生基因重组

D．F1个体产生配子时可能发生同源染色体非姐妹染色单体的互换

8．(2023·广东广州模拟)白花蛇舌草是常见的中草药，研究人员提取其有效成分2­羟基­3­甲基蒽醌(HMA)，发现其能明显抑制人肝癌细胞的增殖，进一步研究表明HMA还能下调抗凋亡基因BCL­2的表达。下列有关细胞凋亡和癌变的说法正确的是(　　)

A．癌细胞表面糖蛋白减少使其易无限增殖

B．癌细胞内BCL­2基因的表达产物含量较低

C．该研究可为白花蛇舌草临床抗肝癌提供理论依据

D．正在增殖的细胞与正在凋亡的细胞中的核酸完全相同

9．某生物的a基因突变为A基因，其转录的mRNA如下图所示，下列叙述正确的是(　　)

mRNA　…UUA　GUU　ACG　ACG…

a基因模板链　…AAT　CAA　TGC　TGC…

mRNA　…UUA　GGU　ACG　ACG…

A基因模板链　…AAT　CCA　TGC　TGC…

A．A基因的形成是a基因的碱基增添、缺失或替换造成的

B．基因的复制、转录和翻译完整地体现了中心法则的信息传递过程

C．基因的复制、转录遵循碱基互补配对原则，而翻译不遵循

D．若将A基因通过质粒导入细菌并表达，这种变异属于基因重组

10．重组新型冠状病毒疫苗，是将新冠病毒S蛋白基因插入人5型腺病毒载体(Ad5)基因组，获得人复制缺陷型(不能复制但保留其侵染人体细胞的能力)毒种，将其接种在HEK293SF­3F6细胞扩增纯化得到病毒活疫苗。人体接种后，Ad5载体携带的S蛋白基因在人体细胞中表达S蛋白，刺激机体产生免疫力。下列说法正确的是(　　)

A．S蛋白基因插入人5型腺病毒载体(Ad5)基因组获得人复制缺陷型毒种，原理是基因突变

B．S蛋白基因在人体细胞中表达出的S蛋白属于抗体

C．接种疫苗使人获得免疫力属于主动免疫

D．接种新冠灭活疫苗后不会受到各种冠状病毒的感染

二、非选择题

11．(2023·河北石家庄月考)大豆原产中国，通称黄豆，现广泛栽培于世界各地，是重要的粮食作物之一。已知大豆是雌雄同株植物，野生型大豆雌蕊与雄蕊育性正常。

(1)大豆的紫花和红花是由一对等位基因控制的相对性状，具有相对性状的两个亲本杂交，F1再自交，F2中紫花∶红花＝3∶5，据此可判断________是显性性状。

(2)科学家用射线对大豆种群进行诱变处理，并从大豆种群中分离出两株雄性不育个体甲和乙，均为单基因隐性突变体。

①诱变可以使同一基因往不同的方向突变，也可使不同的基因突变，这体现了基因突变具有________________的特点。

②请设计一种杂交方案，探究上述两株突变体是同一基因突变还是不同基因突变所致。(要求写出杂交方案、结果预期与结论)

12．(2022·山东济宁一模)大白菜(2n)原产于中国，为两年生草本植物，第一年以营养生长为主，第二年春季抽薹开花，是重要的蔬菜作物。研究大白菜抽薹的调控机制可为育种提供理论依据。

(1)两种早抽薹突变体甲和乙均由野生型大白菜的一对基因突变产生。将两种早抽薹突变体甲和乙分别与野生型大白菜杂交，子代均为野生型，说明甲和乙的突变性状均由________基因控制。

(2)欲探究甲、乙的突变基因在染色体上的位置关系，请设计一种实验方案并预期实验结果和结论(不考虑互换)。

实验方案：__________________________________________________________

____________________________________________________________________。

预期实验结果和结论：________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

(3)研究发现突变体甲与一种甲基转移酶基因突变有关，其表达产物可通过催化染色体中组蛋白的甲基化来影响F基因的表达，F基因是开花的主要抑制基因。

①分别测定突变基因和野生型基因表达出的甲基转移酶的分子量，发现突变基因表达出的甲基转移酶的分子量较小。基因突变导致甲基转移酶的分子量变小的原因是____________________________________________________________

____________________________________________________________________。

②染色体中组蛋白甲基化影响F基因表达的现象称为________。研究者进一步对野生型和突变体甲的F基因表达相对水平进行了检测，结果如图。

据图以箭头和文字形式解释早抽薹表型出现的原因是______________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

二十　基因突变和基因重组

1．A　解析：选育青霉素高产菌株时，可用一定剂量的X射线处理青霉素菌株，使其发生基因突变，从而获得高产菌株，A正确；非同源染色体间的部分片段移接属于染色体结构变异，B错误；同源染色体上可以发生可遗传变异中的染色体变异、基因突变和基因重组，C错误；根尖中的细胞只能进行有丝分裂，不能发生基因重组，而且发生在生殖细胞中的变异更容易遗传给后代，花药中的细胞能进行减数分裂，发生基因重组形成精子，精子中的遗传物质能遗传给后代，D错误。

2．A　解析：美臀公羊(Aa)×野生型母羊(aa)，父本产生两种精子，A∶a＝1∶1，母本产生一种卵细胞a，子代中Aa∶aa＝1∶1，Aa占1/2，A基因来自父本，Aa均为美臀羊，故其子代中美臀羊占1/2；野生型公羊(aa)×美臀母羊(Aa)，父本产生1种精子a，母本产生2种卵细胞，A∶a＝1∶1，子代中Aa占50%，但A基因来自母本，不是美臀羊，故其子代中无美臀羊；野生型公羊(aa)×野生型母羊(aa)，子代全为aa，没有美臀羊；美臀公羊(Aa)×美臀母羊(Aa)，父本产生两种精子，A∶a＝1∶1，母本产生2种卵细胞，A∶a＝1∶1，子代中AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，但由父本提供A基因的杂合子Aa只占1/4，故其子代中美臀羊占1/4。综上分析可知，子代美臀羊概率最高的是A选项，A符合题意。

3．D　解析：由于密码子的简并、基因突变可能发生在非编码区等原因，突变后的XRCC1基因编码的蛋白质，可能没有改变，即可能也可以修复受损的DNA，A正确。XRCC1基因编码的蛋白质在DNA发生损伤时常与之结合，并联合DNA聚合酶、DNA连接酶等酶修复组件对受损的DNA进行修复。若XRCC1基因发生突变，则可能编码的蛋白质无法对突变的DNA进行修复，机体内的肿瘤细胞可能增多，B正确。癌细胞中，突变的基因增加，故需要及时修复，因此XRCC1基因往往会过量表达，C正确。不管XRCC1基因突变与否，嘌呤和嘧啶碱基所占比例均为1/2，D错误。

4．B　解析：钠­钾泵中单个氨基酸的置换会影响其生理功能，如第122位氨基酸的替换，A错误；由题中蝶类和果蝇两例可见，钠­钾泵在生物进化中具有高度的保守性，不同种类动物的钠­钾泵在结构上是基本相同的，B正确；钠­钾泵只发生第122位氨基酸改变，果蝇虽具有强心甾抗性，但因“瘫痪”生存能力减弱，C错误；乳草中强心甾的作用可能会诱发基因突变，但缺乏外因的情况下，基因也可自发突变，D错误。

5．C　解析：与正常人的血红蛋白酶解产物相比，患者血红蛋白酶解产物中某个多肽首个氨基酸改变，血红蛋白空间结构异常，A错误；胰蛋白酶能将血红蛋白水解成多肽，说明其不能水解血红蛋白任意两个氨基酸间的肽键，B错误；血红蛋白经胰蛋白酶作用后的水解产物有多肽，多肽中仍含有肽键，加入双缩脲试剂仍能呈现紫色，C正确；两种血红蛋白之间只存在某个多肽首个氨基酸为缬氨酸或谷氨酸的差异，说明患者血红蛋白基因发生碱基替换并未导致mRNA提前出现终止密码子，而是改变了特定位置上氨基酸的种类，D错误。

6．B　解析：据题干中信息可知，该基因突变后，只是229位的丙氨酸被替换为苏氨酸，故该突变是由于基因D中相应位点上的碱基对发生替换而导致的，A正确；与突变前相比，突变后的mRNA翻译时，需要的tRNA种类不一定改变，因为突变后形成的密码子原来可能就存在，B错误；若突变杂合子赤霉素3­氧化酶活性仍很高，则突变为隐性突变，没有影响到性状，C正确；据题干信息可知，具有D基因的豌豆表现为高茎，若发生隐性突变，即D基因突变为d基因，则豌豆突变纯合子植株应表现为矮茎，D正确。

7．B　解析：F1个体有性生殖过程中，在减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上非等位基因自由组合和减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间互换均可发生基因重组，A正确；F1个体不一定继承西门塔尔牛与本地土黄牛全部优良性状，基因的遗传是随机的，B错误；F1个体在减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因可以自由组合，C正确；F1个体产生配子时在减数分裂Ⅰ的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体可以发生互换，D正确。

8．C　解析：癌细胞表面糖蛋白减少使其易扩散转移，而不是易于增殖，A错误；白花蛇舌草中的有效成分HMA能抑制人肝癌细胞的增殖，还能下调抗凋亡基因BCL­2的表达，促使细胞凋亡，说明癌细胞内BCL­2基因的表达产物含量较高，该研究可为白花蛇舌草临床抗肝癌提供理论依据，B错误，C正确；正在增殖的细胞DNA分子发生了复制，相关的基因选择性表达，正在凋亡的细胞中相关的基因选择性表达，二者DNA的数目不同，RNA的种类不完全相同，D错误。

9．D　解析：A和a基因互为等位基因，据图可知，a基因模板链的碱基序列为AATCAATGCTGC，而A基因模板链的碱基序列为AATCCATGCTGC，故A基因的形成是a基因的碱基替换造成的，A错误；中心法则包括DNA的复制、转录、翻译以及RNA的复制和逆转录等过程，故基因的复制、转录和翻译不能完整体现中心法则的信息传递过程，B错误；DNA复制、转录过程遵循碱基互补配对原则，翻译过程中mRNA和tRNA也遵循碱基互补配对原则，C错误；若将A基因通过质粒导入细菌并表达，可以实现A基因与细菌DNA的重组，这种变异属于基因重组，D正确。

10．C　解析：S蛋白基因插入人5型腺病毒载体(Ad5)基因组获得人复制缺陷型毒种，原理是基因重组，A错误；S蛋白基因在人体细胞中表达出的S蛋白属于抗原，B错误；接种疫苗刺激机体产生抗体和记忆细胞，通过这种方式获得免疫力属于主动免疫，C正确；抗体具有特异性，接种新冠灭活疫苗后也会受到各种冠状病毒的感染，D错误。

11．解析：(1)由题意具有相对性状的两个亲本杂交，F1再自交，F2中紫花∶红花＝3∶5，可推知，亲本为Aa×aa类型，F1为1/2Aa、1/2aa，进而可知紫花为显性性状。(2)①诱变可以使同一基因往不同的方向突变，这体现了基因突变的不定向性，也可使不同的基因突变，这体现了基因突变的随机性。②将突变体甲与野生型大豆杂交获得F1，再将F1与突变体乙杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例，即可得出结论。(或将突变体甲、突变体乙分别与野生型大豆杂交获得F甲1、F乙1，再将F甲1与F乙1杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与不育的比例，即可得出结论。)

答案：(1)紫花　(2)①不定向性和随机性　②杂交方案：将突变体甲与野生型大豆杂交获得F1，再将F1与突变体乙杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例。结果预期与结论：若F2中均为雄性可育，说明这两种突变体是由不同基因突变所致；若F2中雄性可育∶雄性不育＝1∶1，说明这两种突变体是由同一基因突变所致。(或杂交方案：将突变体甲、突变体乙分别与野生型大豆杂交获得F甲1、F乙1，再将F甲1与F乙1杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例。结果预期与结论：若F2中均为雄性可育，说明这两种突变体是由不同基因突变所致；若F2中雄性可育∶雄性不育＝3∶1，说明这两种突变体是由同一基因突变所致。)

12．解析：(1)根据题意，早抽薹突变体和野生型是一对相对性状，一对相对性状的个体杂交，子代只出现野生型一种表型，说明野生型是显性性状，则突变性状是隐性性状，由隐性基因控制。(2)甲、乙的突变基因都为隐性基因，在染色体上的位置关系有以下三种可能性：①甲、乙的突变基因为等位基因；②甲、乙的突变基因为非同源染色体上的非等位基因；③甲、乙的突变基因为同源染色体上的非等位基因；设计实验方案为：将突变体甲和乙杂交得到F1，再让F1自交得到F2，观察并统计F2的表型及比例。①若甲、乙的突变基因为等位基因，F2全表现为早抽薹；②若甲、乙的突变基因为非同源染色体上的非等位基因，用a、b分别表示甲、乙的突变基因，则F1基因型为AaBb，F2中A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb＝9∶3∶3∶1，除了A_B_为野生型，其余都为早抽薹，故早抽薹个体所占比例为7/16，即野生型∶早抽薹＝9∶7；③若甲、乙的突变基因为同源染色体上的非等位基因，F1基因型为AaBb，但只能产生两种配子Ab和aB，F2中AAbb∶aaBB∶AaBb＝1∶1∶2，故F2中早抽薹个体所占比例为1/2，即野生型∶早抽薹＝1∶1。(3)①基因突变导致甲基转移酶的分子量变小的原因是：由于甲基因突变后指导合成的mRNA上的终止密码子提前出现，最终导致其表达出的甲基转移酶中氨基酸数目减少，分子量变小。②染色体中组蛋白甲基化影响F基因表达的现象称为表观遗传。分析题图，突变体F基因表达相对水平较低，但是突变体表现出早抽薹，由题知：基因B表达一种甲基转移酶，可通过催化染色体中组蛋白的甲基化来影响F基因的表达，F基因是开花的主要抑制基因，推测B基因突变→甲基转移酶结构和功能异常→染色体组蛋白甲基化水平降低→F基因表达水平下降→解除对开花的抑制→白菜提前抽薹开花。

答案：(1)隐性　(2)将突变体甲和乙杂交得到F1，再让F1自交得到F2，观察并统计F2的表型及比例　若F2全表现为早抽薹，则甲、乙的突变基因为等位基因；若F2中早抽薹个体所占比例为7/16，即野生型∶早抽薹＝9∶7，则甲、乙的突变基因为非同源染色体上的非等位基因；若F2中早抽薹个体所占比例为1/2，即野生型∶早抽薹＝1∶1，则甲、乙的突变基因为同源染色体上的非等位基因　(3)①由于甲基因突变后指导合成的mRNA上的终止密码子提前出现，最终导致其表达出的甲基转移酶中氨基酸数目减少，分子量变小　②表观遗传　基因突变→甲基转移酶结构和功能异常→染色体组蛋白甲基化水平降低→F基因表达水平下降→解除对开花的抑制→大白菜提前抽薹开花