1、第七单元生物的变异、育种与进化教师用书第1讲基因突变和基因重组知识体系定内容核心素养定能力生命观念通过基因突变和基因重组的基本原理，建立起进化与适应的观点理性思维通过基因突变与生物性状的关系、基因突变和基因重组的比较，提高归纳与概括能力考点一基因突变1基因突变的实例：镰刀型细胞贫血症。(1)图示中a、b、c过程分别代表DNA复制、转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。(2)患者贫血的直接原因是血红蛋白异常，根本原因是发生了基因突变，碱基对由突变成。2基因突变的概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失基因结构的改变。3发生时间主要发生于有丝分裂间期或减数第一次分裂的间期。4诱发基因突变的
2、因素连线提示：CAB5基因突变的特点(1)普遍性：所有生物均可发生基因突变。(2)随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和DNA分子的任何部位。(3)低频性：自然状态下，突变频率很低。(4)不定向性：一个基因可以向不同方向发生突变产生复等位基因，还可能发生回复突变。(如图所示)(5)多害少利性：突变性状大多数有害，少数有利。6基因突变的结果：产生一个以上的等位基因。7基因突变的意义(1)新基因产生的途径。(2)生物变异的根本来源。(3)生物进化的原始材料。1判断下列叙述的正误(1)A基因可突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因()(2)人类镰刀型细胞贫血症发生的根本原因是基因突变(
3、)(3)基因突变通常发生在DNARNA的过程中()(4)基因是具有遗传效应的DNA片段，HIV的遗传物质是RNA，不能发生基因突变()(5)病毒、大肠杆菌及动植物都可以发生基因突变()(6)基因突变产生的新基因不一定能传递给后代()2连线基因突变的特点答案：fb、c、daeg3长句应答突破简答题下图为具有两对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个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)上述两个基因发生突变的原因是_。(2)乙植株发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，其原因是_。可用什么方法
4、让其后代表现出突变性状？_。答案：(1)一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变)(2)该突变为隐性突变，且基因突变发生在乙植株的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现出突变性状1(人教版必修2 P81“学科交叉”)具有一个镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合子)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力，镰刀型细胞贫血症主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。请根据这一事实探讨突变基因对当地人生存的影响。_2(人教版必修2 P82“批判性思维”)基因突变频率很低
5、，而且大多数基因突变对生物体是有害的，但为何它仍可为生物进化提供原材料？_答案：1.镰刀型细胞贫血症致病基因携带者对疟疾具有较强的抵抗力，这说明在易患疟疾的地区，镰刀型细胞的突变具有有利于当地人生存的一面。 虽然这个突变体的纯合子对生存不利，但其杂合子却有利于当地人的生存。2对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的，但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。 因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。题组一基因突变的实质1辐射易使人体细胞发生基因突变，从而对人体造成伤害。下列有关叙述错误的是
6、()A辐射引发的基因突变不一定会引起基因所携带遗传信息的改变B基因中一个碱基对发生替换，不一定会引起生物性状的改变C辐射所引发的变异可能为可遗传变异D基因突变不会造成某个基因的缺失A基因所携带的遗传信息是指碱基对的排列顺序，基因突变一定会引起碱基对排列顺序的改变；基因突变是指DNA分子中发生的碱基对的替换、增添和缺失，基因的缺失属于染色体变异。2(2020黑龙江双鸭山月考)下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是()A处插入碱基对GCB处碱基对AT替换为GCC处缺失碱基对ATD处碱基
7、对GC替换为ATB由赖氨酸的密码子分析，转录模板碱基序列为TTC，确定赖氨酸的密码子为AAG，处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变，处碱基对替换后密码子为AAA，还是赖氨酸，处碱基对替换后密码子为GAG，对应谷氨酸。题组二基因突变的特点及意义3(2019山西运城期末)下列有关基因突变的叙述，正确的是()A环境因素可诱导某基因朝某一方向突变B基因突变后遗传信息不一定改变，但生物的性状一定改变C自然界中所有等位基因产生的根本来源都是基因突变D基因突变产生的性状往往对个体的生存是不利的，所以会阻止生物的进化C基因突变是不定向的，环境因素可对生物的性状进行定向选择；基因突变是基因结构的改
8、变，而生物的性状不一定改变；基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源；生物与环境的适应是长期自然选择的结果，当发生基因突变后，出现新的生物性状往往与环境是不相适应的，突变对生物的生存往往是有害的，但是有的基因突变对生物的生存是有利的，因此有利于生物的进化。4下图表示基因突变的一种情况，其中a、b是核酸链，c是肽链。下列说法正确的是()Aabc表示基因的复制和转录B图中由于氨基酸没有改变，所以没有发生基因突变C图中氨基酸没有改变的原因是密码子具有简并性D除图示情况外，基因突变还包括染色体片段的缺失和增添C由图可知，abc表示基因的转录和翻译；只要基因中碱基对发生改变，该基因就发生了基因突变；图
9、中氨基酸没有发生改变，是由于密码子具有简并性；染色体片段缺失和增添属于染色体结构的变异。基因突变与生物性状的关系(1)基因突变引起生物性状的改变：某些碱基对增添、缺失和替换后会引起遗传信息改变，使蛋白质的氨基酸序列发生改变，蛋白质的结构和功能随之改变，从而引起生物性状的改变。(如下表)碱基对影响范围对氨基酸的影响替换小只改变1个氨基酸或不改变增添大不影响插入位置前的氨基酸序列，只影响插入位置后的氨基酸序列缺失大不影响缺失位置前的氨基酸序列，只影响缺失位置后的氨基酸序列(2)基因突变可改变生物性状的4大成因：基因突变可能导致肽链不能合成；基因突变可能导致肽链延长(终止密码子推后出现)；基因突变可
10、能导致肽链缩短(终止密码子提前出现)；基因突变可能导致肽链中氨基酸种类改变。以上改变会引发蛋白质的结构和功能改变，进而引发生物性状的改变。(3)基因突变未引起生物性状改变的原因：突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。密码子简并性：基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中的一个A突变为a，此时性状也不改变。 题组三基因突变类型的判断5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，下列叙述错误的是 ()A白花植株的出现是对环境
11、主动适应的结果，有利于香豌豆的生存BX射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异C通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变D观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异的AA项，白花植株的出现是由于X射线照射引起的基因突变，不一定有利于生存；B项，X射线可引起基因突变和染色体变异；C项，应用杂交实验，通过观察其后代的表现型及比例，可以确定是显性突变还是隐性突变；D项，白花植株自交后代若有白花后代，可确定为可遗传的变异，否则为不可遗传的变异。6某生物小组种植的纯种高茎豌豆，自然状态下却出现了矮茎后代。小组成员有的认为是基因突变的结果，有的认为是环境引起的。为检验是何种原因导致矮茎豌豆出
12、现的，该小组成员设计了如下几种实验方案，其中最简便的方案是()A分析种子中基因序列B将矮茎种子在良好的环境条件下种植(让它们自交)，再观察后代的性状表现C将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交，观察后代的性状表现D以上方案都不合理B对于植物鉴定的最简单方法是自交，如果在良好环境条件下，自交后代中有矮茎的出现说明矮茎是基因突变引起的，如果后代全是高茎说明矮茎是环境引起的，故选B。1.探究某一变异性状是否为可遗传变异的方法(1)两类变异的本质区别是遗传物质是否改变，改变则能遗传给后代，环境引起性状改变但遗传物质未变则不能遗传。是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点，新性状能否遗传是实验设计的出发点
13、。(2)实验设计的方法：与原来类型在特定的相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传变异，反之则为不可遗传变异。某些情况下也可以通过自交观察后代是否发生性状分离。2基因突变的类型与判断方法(1)类型显性突变：如aA，该突变一旦发生即可表现出相应性状。隐性突变：如Aa，突变性状一旦在生物个体中表现出来，即可稳定遗传。(2)判定方法方法一：选取突变体与其他已知未突变体(即野生型)杂交，据子代性状表现进行判断。方法二：让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。 7一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果(控制毛
14、色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)；二是隐性基因携带者之间交配的结果(只涉及亲本常染色体上一对等位基因)。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。(1)如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为_，则可推测毛色异常是_性基因突变为_性基因的直接结果，因为_。(2)如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为_，另一种是同一窝子代全部表现为_鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。解
15、析：如果毛色异常雄鼠是基因突变的结果(由于基因突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)，则毛色正常鼠是隐性纯合子，毛色异常雄鼠是杂合子。将毛色异常雄鼠与其同窝的多只雌鼠交配(相当于测交)，每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为11。如果毛色异常雄鼠是隐性基因携带者之间交配的结果，则毛色异常鼠是隐性纯合子，同窝的毛色正常雌鼠有一部分是杂合子，有一部分是显性纯合子，将毛色异常雄鼠与其同窝的多只雌鼠交配有两种情况：一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为11，另一种是同一窝子代全部表现为毛色正常。答案：(1)11隐显只有两个隐性纯合亲本中一个亲本的一个隐性基因突变为显性基因
16、时，才能得到每窝毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为11的结果(2)11毛色正常考点二基因重组1范围：主要是真核生物的有性生殖过程中。2实质：控制不同性状的基因的重新组合。3类型(1)自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生重组(如下图)。(2)交叉互换型：位于同源染色体上的非等位基因随四分体的非姐妹染色单体的交叉互换而发生重组。4基因重组的结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。5基因重组的意义：形成生物多样性的重要原因；是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。1判断下列叙述的正误：(1)非同源染色体自由组合，导致在减数分裂过程中发生基因重组()(2)同源染
17、色体的非姐妹染色单体的交叉互换可引起基因重组()(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)减数分裂过程中，非同源染色体的染色单体间发生片段交换不属于基因重组()2下列关于基因重组的叙述错误的是()A基因重组通常发生在有性生殖过程中B基因重组产生的变异能为生物进化提供原材料C同源染色体上的基因可以发生重组D非同源染色体上的非等位基因不可以发生重组D同源染色体上的基因可以通过非姐妹染色单体的交叉互换发生重组，非同源染色体上的非等位基因可通过非同源染色体的自由组合发生重组。3下列图示过程存在基因重组的是()AA图所示的AaBb个体在进行减数分裂产生配子的过程中，会发生非
18、同源染色体上非等位基因的自由组合，因此符合要求。B中表示的是雌雄配子的随机结合，不存在基因重组。C图表示减数第二次分裂的后期，该时期不存在基因重组。D图中只有一对等位基因，不会发生基因重组。题组一基因重组1以下各项属于基因重组的是()A基因型为Aa的个体自交，后代发生性状分离B雌、雄配子随机结合，产生不同类型的子代个体CYyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型D同卵双生姐妹间性状出现差异C基因重组的来源有减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合、减数分裂四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换和基因工程中的DNA重组，YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型是基因自由组合
19、的结果，属于基因重组。2下列育种或生理过程中，没有发生基因重组的是()B将抗虫基因导入棉花获得抗虫棉是通过基因工程实现的，基因工程所利用的原理是基因重组；花药离体培养获得单倍体植株过程中发生的是染色体数目变异；肺炎双球菌的转化属于基因重组；初级精母细胞经过减数第一次分裂形成次级精母细胞，在减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，在减数第一次分裂的后期会出现非同源染色体上的非等位基因的自由组合，都属于基因重组。谨记基因重组的三点提醒(1)多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式，导致后代性状多种多样，但不属于基因重组。(2)具有一对等位基因的杂合子自交，后代发生性
20、状分离，根本原因是等位基因的分离，而不是基因重组。(3)“肺炎双球菌的转化实验”、DNA重组技术等属于广义的基因重组。 题组二基因重组与基因突变3(2019枣庄四校联考)下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是()A获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的原理是基因突变B非同源染色体片段之间局部交换可导致基因重组C同源染色体上的基因也可能发生基因重组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C获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的过程是基因工程，依据的原理是基因重组；非同源染色体片段之间局部交换属于染色体结构变异中的易位，不是基因重组；在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单
21、体之间发生的交叉互换属于基因重组；发生在水稻花药中的变异比发生在根尖内的变异更容易遗传给后代，基因重组只发生在减数分裂过程中，水稻根尖内不能发生基因重组。4某动物的初级卵母细胞中，由一个着丝点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发生过交叉互换C染色体结构变异 D发生了自由组合D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、四分体时期发生过交叉互换或染色体结构变异。 自由组合只发生在非同源染色体间。5下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，根据图像判定每个细胞发生的变异类型，正确的是()A基因突变基因突变基因突变B基因突变或基因重组基因突变基因重组C基因突变基因突变基因突变或基因重组D基因突变或基因重组基因突变或基因重组基因重组答案：C“三看法”判断基因突变与基因重组
