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專題21 基因突變和基因重組 1.基因重組及其意義(Ⅱ)。 2.基因突變的特征和原因(Ⅱ)。 熱點(diǎn)題型一 基因突變 例1、（2018天津卷，4）果蠅的生物鐘基因位于X染色體上，有節(jié)律（XB）對(duì)無節(jié)律（Xb）為顯性；體色基因位于常染色體上，灰身（A）對(duì)黑身（a）為顯性。在基因型為AaXBY的雄蠅減數(shù)分裂過程中，若出現(xiàn)一個(gè)AAXBXb類型的變異組胞，有關(guān)分析正確的是（　　） A．該細(xì)胞是初級(jí)精母細(xì)胞 B．該細(xì)胞的核DNA數(shù)是體細(xì)胞的一半 C．形成該細(xì)胞過程中，A和a隨姐妹染色單體分開發(fā)生了分離 D．形成該細(xì)胞過程中，有節(jié)律基因發(fā)生了突變 【答案】D 【變式探究】下圖為結(jié)腸癌發(fā)病過程中細(xì)胞形態(tài)和部分染色體上基因的變化。下列表述正確的是 (　　) A．圖示中與結(jié)腸癌有關(guān)的基因互為等位基因 B．結(jié)腸癌的發(fā)生是多個(gè)基因突變累積的結(jié)果 C．圖中染色體上的基因變化說明基因突變是隨機(jī)和定向的 D．上述基因突變一定可以傳給子代個(gè)體 【答案】B 【提分秘籍】由基因突變可聯(lián)系的知識(shí) (1)聯(lián)系細(xì)胞分裂：在細(xì)胞分裂間期，DNA復(fù)制時(shí)，DNA分子雙鏈打開，脫氧核苷酸鏈極其不穩(wěn)定，容易發(fā)生堿基對(duì)的變化。 (2)聯(lián)系細(xì)胞癌變：癌細(xì)胞就是原癌基因和抑癌基因發(fā)生基因突變所致。 (3)聯(lián)系生物育種：誘變育種就是利用基因突變的原理進(jìn)行的。 (4)聯(lián)系生物進(jìn)化：基因突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供原始材料。 【方法技巧】理解基因突變的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)誘變因素可以提高突變頻率，但不能決定基因突變的方向。 (2)基因突變是DNA分子水平上基因內(nèi)部堿基對(duì)種類和數(shù)目的改變，基因的數(shù)目和位置并未改變。 (3)基因突變一定會(huì)導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，但卻不一定引起生物性狀的改變。 (4)基因突變的利害性取決于生物生存的環(huán)境條件。例如，昆蟲突變產(chǎn)生的殘翅性狀，若在陸地上則為不利變異，而在多風(fēng)的島嶼上則為有利變異。 【舉一反三】 如果一個(gè)基因的中部缺失了1個(gè)核苷酸對(duì)，不可能的后果是 (　　) A．沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物 B．翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止 C．控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸 D．翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化 【答案】A 【解析】對(duì)于基因中能編碼蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列，若在其中部缺失一個(gè)核苷酸對(duì)，經(jīng)轉(zhuǎn)錄后，在信使RNA上可能提前形成終止密碼子，使翻譯過程在基因缺失位置終止，使相應(yīng)控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸?；蛘咭蚧虻闹胁咳笔?個(gè)核苷酸對(duì)，使相應(yīng)信使RNA上從缺失部分開始向后的密碼子都發(fā)生改變，從而使合成的蛋白質(zhì)中，在缺失部位以后的氨基酸序列都發(fā)生變化。 熱點(diǎn)題型二 基因重組 例2、（2018海南卷，14）雜合體雌果蠅在形成配子時(shí)，同源染色體的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對(duì)等交換，導(dǎo)致新的配子類型出現(xiàn)，其原因是在配子形成過程中發(fā)生了（　?。? A．基因重組　　 B．染色體重復(fù) C．染色體易位 D．染色體倒位 【答案】A 【變式探究】列育種或生理過程中，沒有發(fā)生基因重組的是 (　　) 【答案】B 【解析】B項(xiàng)中單倍體育種是將離體的花藥通過植物組織培養(yǎng)形成單倍體幼苗，然后再用秋水仙素處理單倍體幼苗，使染色體加倍，整個(gè)過程中沒有發(fā)生基因重組。 【提分秘籍】 (1)交叉互換≠基因重組。如果交叉互換發(fā)生在同源染色體之間叫基因重組；如果發(fā)生在非同源染色體之間叫易位，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。 (2)精卵結(jié)合并沒有發(fā)生基因重組。來自父方、母方的染色體為同源染色體，每一對(duì)同源染色體上都有控制同一性狀的基因。 (3)基因重組在人工操作下也可以實(shí)現(xiàn)，如基因工程、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化中都發(fā)生了基因重組。 【方法技巧】基因突變判斷方法 (1)判斷變異是否屬于基因突變的方法 ①基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化——是基因突變。 ②基因數(shù)目發(fā)生變化——不是基因突變。 ③基因位置發(fā)生改變——不是基因突變。 ④光學(xué)顯微鏡可觀察到——不是基因突變。 ⑤產(chǎn)生新基因——是基因突變。 【舉一反三】 某植株的一條染色體發(fā)生缺失突變，獲得該缺失染色體的花粉不育，缺失染色體上具有紅色顯性基因B，正常染色體上具有白色隱性基因b(見右圖)。如以該植株為父本，測交后代中部分表現(xiàn)為紅色性狀。下列解釋最合理的是 (　　) A．減數(shù)分裂時(shí)染色單體1或2上的基因b突變?yōu)锽 B．減數(shù)第二次分裂時(shí)姐妹染色單體3與4自由分離 C．減數(shù)第二次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間自由組合 D．減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體之間交叉互換 【答案】D 1．（2018浙江卷，19）下列關(guān)于基因和染色體的敘述，錯(cuò)誤的是（　　） A．體細(xì)胞中成對(duì)的等位基因或同源染色體在雜交過程中保持獨(dú)立性 B．受精卵中成對(duì)的等位基因或同源染色體一半來自母方，另一半來自父方 C．減數(shù)分裂時(shí)，成對(duì)的等位基因或同源染色體彼此分離分別進(jìn)入不同配子 D．雌雄配子結(jié)合形成合子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合 【答案】D 2．（2018江蘇卷，25）下圖為一只果蠅兩條染色體上部分基因分布示意圖，下列敘述正確的是（　?。? A．朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl為一對(duì)等位基因 B．在有絲分裂中期，X染色體和常染色體的著絲點(diǎn)都排列在赤道板上 C．在有絲分裂后期，基因cn、cl、v、w會(huì)出現(xiàn)在細(xì)胞的同一極 D．在減數(shù)第二次分裂后期，基因cn、cl、v、w可出現(xiàn)在細(xì)胞的同一極 【答案】BCD 【解析】據(jù)圖分析，朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl位于同一條常染色體上，辰砂眼基因v和白眼基因w都位于X染色體上。根據(jù)以上分析已知，朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl位于同一條常染色體上，而等位基因應(yīng)該位于同源染色體上，A錯(cuò)誤；在有絲分裂中期，所有染色體的著絲點(diǎn)都排列在赤道板上，B正確；在有絲分裂后期，著絲點(diǎn)分裂、姐妹染色單體分離，分別移向細(xì)胞的兩極，兩極都含有與親本相同的遺傳物質(zhì)，因此兩極都含有基因cn、cl、v、w，C正確；在減數(shù)第二次分裂后期， X染色體與常染色體可以同時(shí)出現(xiàn)在細(xì)胞的同一極，因此基因cn、cl、v、w可出現(xiàn)在細(xì)胞的同一極，D正確。 3．（2018天津卷，4）果蠅的生物鐘基因位于X染色體上，有節(jié)律（XB）對(duì)無節(jié)律（Xb）為顯性；體色基因位于常染色體上，灰身（A）對(duì)黑身（a）為顯性。在基因型為AaXBY的雄蠅減數(shù)分裂過程中，若出現(xiàn)一個(gè)AAXBXb類型的變異組胞，有關(guān)分析正確的是（　?。? A．該細(xì)胞是初級(jí)精母細(xì)胞 B．該細(xì)胞的核DNA數(shù)是體細(xì)胞的一半 C．形成該細(xì)胞過程中，A和a隨姐妹染色單體分開發(fā)生了分離 D．形成該細(xì)胞過程中，有節(jié)律基因發(fā)生了突變 【答案】D 4．（2018海南卷，14）雜合體雌果蠅在形成配子時(shí)，同源染色體的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對(duì)等交換，導(dǎo)致新的配子類型出現(xiàn)，其原因是在配子形成過程中發(fā)生了（　　） A．基因重組　　 B．染色體重復(fù) C．染色體易位 D．染色體倒位 【答案】A 【解析】生物體在形成配子時(shí)，同源染色體的非姐妹染色單體間的相應(yīng)片段發(fā)生對(duì)等交換，導(dǎo)致位于非姐妹染色單體上的非等位基因進(jìn)行了重組，其變異屬于基因重組，A正確。 5．（2018全國Ⅰ卷，6）某大腸桿菌能在基本培養(yǎng)基上生長，其突變體M和N均不能在基本培養(yǎng)基上生長，但M可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長，N可在添加了氨基酸乙的基本培養(yǎng)基上生長，將M和N在同時(shí)添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時(shí)間后，再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上，發(fā)現(xiàn)長出了大腸桿菌（X）的菌落。據(jù)此判斷，下列說法不合理的是（　?。? A．突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失 B．突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來的 C．突變體M的RNA與突變體N混合培養(yǎng)能得到X D．突變體M和N在混合培養(yǎng)期間發(fā)生了DNA轉(zhuǎn)移 【答案】C 【解析】突變體M需添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上才能生長，可以說明突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能喪失，從而不能自身合成氨基酸甲，而導(dǎo)致必須添加氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上才能生長，A正確；大腸桿菌屬于原核生物，突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來，B正確；M和N的混合培養(yǎng)，致使兩者間發(fā)生了DNA的轉(zhuǎn)移，即發(fā)生了基因重組，因此突變體M與突變體N混合培養(yǎng)能得到X是由于細(xì)菌間DNA的轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的，而不是突變體M的RNA，C錯(cuò)誤，D正確。 1．（2017年江蘇卷，27）研究人員在柑橘中發(fā)現(xiàn)一棵具有明顯早熟特性的變異株，決定以此為基礎(chǔ)培育早熟柑橘新品種。 請(qǐng)回答下列問題: 　　　　　　　　　　 （1）要判斷該變異株的育種價(jià)值，首先要確定它的_______________物質(zhì)是否發(fā)生了變化。 （2）在選擇育種方法時(shí)，需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個(gè)別基因的突變體，則可采用育種方法①，使早熟基因逐漸_______________，培育成新品種1。為了加快這一進(jìn)程，還可以采集變異株的_______________進(jìn)行處理，獲得高度純合的后代，選育成新品種2，這種方法稱為_______________育種。 （3）如果該早熟植株屬于染色體組變異株，可以推測該變異株減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式，由此造成不規(guī)則的_______________，產(chǎn)生染色體數(shù)目不等、生活力很低的______________，因而得不到足量的種子。即使得到少量后代，早熟性狀也很難穩(wěn)定遺傳。這種情況下，可考慮選擇育種方法③，其不足之處是需要不斷制備_______________，成本較高。 （4）新品種1與新品種3均具有早熟性狀，但其他性狀有差異，這是因?yàn)樾缕贩N1選育過程中基因發(fā)生了多次_______________，產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。 【答案】（1）遺傳 （2）純合　　花藥　　單倍體 （3）染色體分離　　配子　　組培苗 （4）重組 【解析】（1）具有育種價(jià)值的變異屬于可遺傳變異，需先確定遺傳物質(zhì)是否發(fā)生了變化。（2）變異株是個(gè)別基因的突變體，則利用雜交育種，通過連續(xù)自交、選育，使早熟基因逐漸純合，培育成新品種。加快育種進(jìn)程，縮短育種年限，則采用單倍體育種，即采集變異株的花藥進(jìn)行處理，獲得單倍體，然后用秋水仙素處理單倍體幼苗，誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，獲得純合子。（3）染色體組變異株中染色體組發(fā)生了變化，則減數(shù)分裂中染色體有多種聯(lián)會(huì)方式，染色體分離時(shí)不規(guī)則，就會(huì)形成染色體數(shù)目不等、生活力很低的配子，結(jié)果不能完成受精作用，得不到足量的種子。育種③是植物組織培養(yǎng)，需不斷制備組培苗，成本較高。（4）新品種1的形成是通過雜交育種培育形成，屬于有性生殖，是基因重組的結(jié)果，新品種3是植物組織培養(yǎng)的結(jié)果，屬于無性繁殖，基因沒有重組，所以前者產(chǎn)生的多種基因型中只有一部分保留下來，后者全部保留下來。 1.（2016江蘇卷.1）下列關(guān)于探索DNA是遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)敘述，正確的是 A.格里菲思實(shí)驗(yàn)中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因突變的結(jié)果 B.格里菲思實(shí)驗(yàn)證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì) C.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中T2噬菌體的DNA是用32P直接標(biāo)記的 D.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì) 【答案】D 2.（2016天津卷.5）枯草桿菌野生型與某一突變型的差異見下表： 枯草桿菌 核糖體S12蛋白第55-58位的氨基酸序列 鏈霉素與核糖體的結(jié)合 在含鏈霉素培養(yǎng)基中的存活率（%） 野生型 能 0 突變型 不能 100 注P:脯氨酸；K賴氨酸；R精氨酸 下列敘述正確的是 A.S12蛋白結(jié)構(gòu)改變使突變型具有鏈霉素抗性 B.鏈霉素通過與核糖體結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄功能 C.突變型的產(chǎn)生是由于堿基對(duì)的缺失所致 D.鏈霉素可以誘發(fā)枯草桿菌產(chǎn)生相應(yīng)的抗性突變 【答案】A 【解析】根據(jù)表格信息可知，枯草桿菌野生型與某一突變型的差異是由S12蛋白結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致的，突變型能在含鏈霉素的培養(yǎng)基中存活，說明突變型具有鏈霉素抗性，故A項(xiàng)正確；翻譯是在核糖體上進(jìn)行的，所以鏈霉素通過與核糖體結(jié)合抑制其翻譯功能，B項(xiàng)錯(cuò)誤；野生型和突變型的S12蛋白中只有一個(gè)氨基酸（56位氨基酸）有差異，而堿基對(duì)的缺失會(huì)導(dǎo)致缺失位置后的氨基酸序列均改變，所以突變型的產(chǎn)生是由于堿基對(duì)的替換導(dǎo)致的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；枯草桿菌對(duì)鏈霉素的抗性突變不是鏈霉素誘發(fā)的，鏈霉素只能作為環(huán)境因素起選擇作用，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 1.（2015海南卷.19）關(guān)于等位基因B和b發(fā)生突變的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A．等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因 B．X射線的照射不會(huì)影響基因B和基因b的突變率 C．基因B中的堿基對(duì)G－C被堿基對(duì)A－T替換可導(dǎo)致基因突變 D．在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變 【答案】B （2014上海卷）10．圖2為果蠅X染色體的部分基因圖，下列對(duì)此X染色體的敘述錯(cuò)誤的是 A．若來自雄性，則經(jīng)減數(shù)分裂不能產(chǎn)生重組型配子 B．若來自雌性，則經(jīng)減數(shù)分裂能產(chǎn)生重組型配子 C．若發(fā)生交換，則發(fā)生在X和Y的非姐妹染色單體之間 D．若發(fā)生交換，圖所示四個(gè)基因中，f與w基因間交換頻率最高 【答案】C 【解析】若此X染色體來自雄性，由于XY染色體大小形態(tài)不相同，減數(shù)分裂時(shí)不能產(chǎn)生重組型配子，故A正確；若來自雌性，由于雌性有兩條X染色體，同源染色體的非姐妹染色單體之間可以產(chǎn)生重組型配子，故B正確；若發(fā)生交換，應(yīng)發(fā)生在兩條X染色體之間，X與Y雖是同源染色體，但其中有同源區(qū)與非同源區(qū)之分，非源區(qū)的片段不能交叉互換。不能發(fā)生在X和Y的非姐妹染色單體之間，故C錯(cuò)誤；若發(fā)生交換，距離越遠(yuǎn)的基因交換的頻率越高，f與w兩基因間的距離最遠(yuǎn)，發(fā)生交換頻率所以最高。故D正確。C項(xiàng)是說法不準(zhǔn)確。 （2014上海卷）13．將雜合的二倍體植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素處理，使其能正常開花結(jié)果。該幼苗發(fā)育成的植株具有的特征是 A．能穩(wěn)定遺傳 B．單倍體 C．有雜種優(yōu)勢 D．含四個(gè)染色體組 【答案】A （2014上海卷）16．圖4顯示了染色體及其部分基因，對(duì)①和②過程最恰當(dāng)?shù)谋硎龇謩e是 A．交換、缺失 B．倒位、缺失 C．倒位、易位 D．交換、易位 【答案】C 【解析】①過程中F與m位置相反，表示是染色體的倒位，②過程只有F,沒有m，但多出了一段原來沒有過的染色體片段，表示是染色體的易位，故C正確。 （2014浙江卷）6.除草劑敏感型的大豆經(jīng)輻射獲得抗性突變體，且敏感基因與抗性基因是一對(duì)等位基因。下列敘述正確的是 A.突變體若為1條染色體的片段缺失所致，則該抗性基因一定為隱性基因 B.突變體若為1對(duì)同源染色體相同位置的片段缺失所致，則再經(jīng)誘變可恢復(fù)為敏感型 C.突變體若為基因突變所致，則再經(jīng)誘變不可能恢復(fù)為敏感型 D.抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對(duì)替換所致，則該抗性基因一定不能編碼肽鏈 【答案】A 【解析】 若除草劑敏感型大豆為Aa，1條染色體上A所在片段缺失，即表現(xiàn)出a的性狀，即抗性基因?yàn)殡[性基因，故A項(xiàng)正確。染色體片段缺失不能在恢復(fù)為敏感型，而基因突變由于不定向性，可以回復(fù)突變?yōu)槊舾行停蔅項(xiàng)和C項(xiàng)錯(cuò)誤；抗性基因由于敏感基因中的單個(gè)堿基對(duì)替換所致的，則該基因表達(dá)的可能性較大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 （2014四川卷）5. 油菜物種甲（2n=20）與乙（2n=16）通過人工授粉雜交，獲得的幼胚經(jīng)離體培養(yǎng)形成幼苗丙，用秋水仙素處理丙的頂芽形成幼苗丁，待丁開花后自交獲得后代戊若干。下列敘述正確的是 A．秋水仙素通過促進(jìn)著絲點(diǎn)分裂，使染色體數(shù)目加倍 B．幼苗丁細(xì)胞分裂后期，可觀察到36或72條染色體 C．丙到丁發(fā)生的染色體變化，決定了生物進(jìn)化的方向 D．形成戊的過程未經(jīng)過地理隔離，因而戊不是新物種 【答案】B