1、第三、四节 基因与性状转基因生物和转基因食品考纲要求三年考情基因与性状的关系 2011广东,2011海南,2011天津,2010山东,2010海南,2010广东,2010安徽基因重组及其意义2012江苏,2011江苏基因突变的特征和原因2012广东,2012新课标全国卷,2012浙江,2011广东,2011安徽,2010福建,2010江苏转基因食品的安全 2012江苏,2011安徽,2010福建,2010江苏一、基因与性状的关系1.基因控制性状(1)通过控制_来控制性状,如镰刀型细胞贫血症。(2)通过控制_控制_,从而影响生物性状,如白化病。蛋白质的分子结构酶的合成代谢过程2.基因重组下图a、
2、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像,其中均发生了基因重组。(1)发生时间:写出相应细胞所处的时期:a_;b减数_。四分体时期第一次分裂后期(2)类型:a:同源染色体上_之间交叉互换;b:非同源染色体上的_之间自由组合。(3)意义:形成_的重要原因。生物变异的来源之一,有利于_。非姐妹染色单体非等位基因生物多样性生物进化二、基因突变1.概念基因_的改变,包括碱基对的_。2.实例镰刀型细胞贫血症症状红细胞呈_状,易破裂,使人患溶血性贫血病因血红蛋白多肽链上一个谷氨酸被_替换根本原因血红蛋白基因(DNA)上_被替换,即由_ 结构增添、缺失或改变镰刀缬氨酸一对碱基对3.时间、原因、特征、结果及意义(
3、1)时间:主要发生在_。_：如射线、电离辐射等(2)原因_：如亚硝酸、碱基类似物等生物因素：_等有丝分裂间期或减数分裂间期物理因素病毒、某些细菌化学因素普遍性：各种生物中都可能发生低频性：自然状况下，基因突变的频率_可逆性：一种基因突变产生的基因可以_为(3)特征该基因多方向性：一个基因可以向多个方向突变随机性：发生在个体发育的_和_中很低再突变任何时期任何细胞(4)结果：一个基因变成了它的_，可能引起性状改变。对_具有重要意义(5)意义形成_的重要原因之一等位基因生物进化生物多样性三、转基因生物和转基因食品1.重组DNA技术(1)概念:指利用_和_的手段,将某种生物的基因转移到_中,使其出现
4、原物种不具有的_的技术。又称为_。分子生物学基因工程其他生物物种新性状转基因技术(2)实施过程:利用_从目的基因所在生物的获取目的基因体细胞中直接提取利用mRNA通过_法人工合成目的基因需要通过恰当的_才能导入受体细胞获取目的基因载体：常用的载体有细菌的_或_方法：将外源DNA_，使两种DNA分子连接起来限制性内切酶逆转录载体质粒病毒DNA插入载体重组DNA分子导入受体细胞：利用_等方法将重组DNA分子导入受体细胞内筛选和鉴定：通过一定的手段筛选和鉴定出能够表达所需_或_的受体细胞(3)意义：人为实现了_遗传物质的转移。显微注射遗传性状所需产物种间2.转基因生物和转基因食品(1)转基因生物:由
5、于_的导入,引起原有_组成改变的生物。(2)转基因食品:用_生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂等。(3)转基因生物的风险:转基因生物可能会影响或威胁到_、生态环境和人类健康。目的基因遗传物质转基因生物生物多样性1.(2011江苏T22B)有丝分裂和减数分裂过程中均可以发生非同源染色体之间自由组合，导致基因重组。()【分析】基因重组只发生在减数分裂过程中。2.(2010江苏T6C)观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置。()【分析】基因突变属于分子水平的变异，在显微镜下观察不到。3.基因突变是由于DNA分子的增添、缺失或改变引起的结构的变异。()【分析】基因突变是指基因结构
6、的改变，包括碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。4.基因突变一定引起基因结构的改变，但不一定会引起生物性状的改变。()【分析】突变后转录出的密码子改变，由于密码子具有简并性，决定的氨基酸的种类不一定改变，如转录出的密码子由GAUGAC，但两种密码子都决定天冬氨酸。5.病毒、大肠杆菌及动植物都可能发生基因突变。()【分析】基因突变具有普遍性，只要有基因的生物都可发生基因突变。6.一对等位基因不存在基因重组，一对同源染色体存在基因重组。()【分析】基因重组至少需要两对等位基因，一对等位基因体现了基因分离规律。一对同源染色体可以通过交叉互换进行基因重组。7.减数分裂四分体时期，姐妹染色单
7、体的局部交换可导致基因重组。()【分析】交叉互换发生在同源染色体上非姐妹染色单体之间。8.基因工程定向改造生物性状，能够定向地引起基因突变。()【分析】基因工程能定向改造生物性状，这属于基因重组，不属于基因突变。考点 一基因重组1.概念理解(1)范围：真核生物有性生殖。(2)实质：控制不同性状的非等位基因重组。(3)发生过程：减数分裂过程中。(4)广义基因重组：还包括通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程及人工作用下R型菌转化为S型菌。2.类型(1)分子水平的基因重组：如通过对 DNA 的剪切、拼接而实施的基因工程。特点：可克服远源杂交不亲和的障碍。(2)染色体水平的基因重组：减数分裂过程中
8、同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源染色体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组。特点：难以突破远源杂交不亲和的障碍，可产生新的基因型、表现型，但不能产生新的基因。(3)细胞水平的基因重组：如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组。特点：可克服远源杂交不亲和的障碍。3.易位与交叉互换的区别染色体易位交叉互换图解区别位置发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间原理染色体结构变异基因重组观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到【高考警示】(1)交叉互换基因重组。如果交叉互换发生在同源染色体之间叫基因重组；如果发生在非同源染色体之间叫易位，属于染色体结
9、构变异。(2)精卵结合并没有发生基因重组。来自父方、母方的染色体为同源染色体，每一对同源染色体上都有控制相同性状的基因。(3)基因重组在人工操作下也可以实现，如基因工程、肺炎双球菌转化中都发生了基因重组。【典例1】(2013扬州模拟)下图是某种高等动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体,字母代表染色体上带有的基因)。图中不可能反映的是()A.图甲细胞表明该动物发生了基因重组B.图乙细胞由于完成DNA复制解开双螺旋容易发生基因突变C.图丙细胞中1与2的片段部分交换属于基因重组D.图丙细胞表示发生自由组合【解析】选A。根据题干知，图甲、图乙、图丙分别是同一种动物的细胞分裂示意图。图甲细胞中着丝粒
10、已分开，而且有同源染色体，是有丝分裂；造成相同两条染色体上基因不同是基因突变。图乙细胞处于分裂间期；图丙细胞中同源染色体正在分开，是减数第一次分裂。基因重组通常发生在减数分裂过程中，所以甲不能进行基因重组；1与2的片段部分交换，属于同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换，属于基因重组；图丙细胞中同源染色体分离，非同源染色体自由组合。【互动探究】(1)图丙细胞中1与4发生片段交换，属于什么变异？提示：染色体结构变异。1与4属于非同源染色体。(2)若图甲与图丙都发生基因突变，遗传给后代的可能性哪个大？提示：图丙细胞遗传给后代的可能性大。图甲细胞产生的是体细胞，不遗传给后代。【变式训练】依据基因重
11、组概念的发展，判断下列图示过程中没有发生基因重组的是()【解析】选A。基因重组有三种类型，自由组合重组、交叉互换重组、通过基因工程实现的人工重组；A选项属于诱变育种，利用的原理是基因突变。考点 二基因突变1.基因突变概念图解2.基因突变原因分析3.类型(1)显性突变:如aA,该突变一旦发生即可表现出相应性状。(2)隐性突变:如Aa,突变性状一旦在生物个体中表现出来,该性状即可稳定遗传。4.基因突变与性状的关系(1)基因突变引起生物性状的改变:类型影响程度对氨基酸的影响(不考虑终止密码子)改变小只改变1个(或不改变)氨基酸增添大插入位置前不影响,影响插入位置后的序列缺失大缺失位置前不影响,影响缺
12、失位置后的序列(2)基因突变未引起生物性状改变的原因:突变发生在基因的非编码区域。根据密码子的简并性,有可能翻译出相同的氨基酸。由纯合体的显性基因突变成杂合体中的隐性基因。5.基因突变对子代的影响(1)基因突变发生在有丝分裂过程中,一般不遗传,但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。(2)如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。6.染色体结构变异与基因突变的区别(1)从图形上区别:(2)从是否产生新基因上来区别:染色体结构变异使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变,从而导致性状的变异。基因突变是基因结构的改变,包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。基因突变导致新基因的产生,染色体
13、结构变异未形成新的基因。(3)通过光学显微镜区别:染色体变异可借助光学显微镜观察;基因突变、基因重组用光学显微镜观察不到。7.基因突变与基因重组的比较项目基因突变基因重组发生时间有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂发生原因在一定外界或内部因素作用下,DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,引起基因结构的改变减数第一次分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换,或非同源染色体上非等位基因的自由组合项目基因突变基因重组适用范围 所有生物都可以发生只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传应用 通过诱变育种培育新品种通过杂交育种使性状重组,可培育优良品种结果 产生新基因,控制新性状产生新
14、的基因型,不产生新的基因意义是生物变异的根本来源,生物进化的原始材料生物变异的重要来源,有利于生物进化联系 通过基因突变产生新基因,为基因重组提供自由组合的新基因,基因突变是基因重组的基础【思维拓展】由基因突变可联系的知识(1)联系细胞分裂:在细胞分裂间期,DNA复制时,DNA分子双链打开,脱氧核苷酸链极其不稳定,容易发生碱基对的变化。(2)联系细胞癌变:癌细胞就是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致。(3)联系生物育种:诱变育种就是利用基因突变的原理进行的。(4)联系生物进化:基因突变为生物进化提供原始材料。【典例2】下表是苋菜抗“莠去净”(一种除草剂)突变品系和敏感品系的部分DNA碱基和氨基
15、酸所在的位置。请分析选择正确说法()抗性品系CGT丙氨酸GGT脯氨酸AAG苯丙氨酸TTA天冬酰胺敏感品系CGA丙氨酸AGT丝氨酸AAG苯丙氨酸TTA天冬酰胺氨基酸位置227228229230A.基因中碱基的改变,一定能引起蛋白质中氨基酸的改变B.其抗性的产生是由于基因上的密码子发生了改变C.其抗性产生的根本原因是DNA模板链上决定第228位氨基酸的有关碱基中的A被G代替D.突变品系不能再突变为敏感品系【解析】选C。基因中碱基的改变,不一定能引起蛋白质中氨基酸的改变,因一种氨基酸可能有多种密码子;苋菜产生抗性是由于基因上的碱基改变最终引起蛋白质结构的改变而产生的;基因突变是不定向的,突变品系也可
16、能突变为敏感品系。【互动探究】(1)抗性品系与敏感品系根本的区别是什么?提示:DNA序列不同。控制抗性品系与敏感品系的基因是一对等位基因,其DNA中碱基的排列顺序不同。(2)苋菜产生抗性品系,如何评价其利害关系?提示:产生抗性基因可以抗除草剂,对苋菜本身是有利的,对人类来说是不利的。【变式训练】由于基因突变,细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基(位置)上发生了变化。已知赖氨酸的密码子为AAA或AAG;天冬氨酸的密码子为GAU或GAC;甲硫氨酸的密码子为AUG。根据已知条件,你认为基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是()选项ABCD基因模板链上突变后的脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸胸腺
17、嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸替代赖氨酸的氨基酸天冬氨酸天冬氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸【解析】选D。通过观察,AAG与AUG相差一个碱基,最有可能发生突变。基因模板链上的赖氨酸碱基为TTC,赖氨酸的密码子为AAG,突变后变为甲硫氨酸AUG,反推可知mRNA的AUG是由DNA的TAC转录而来,即由TTC突变为TAC。考点 三基因工程的操作工具及基本步骤1.基因工程操作工具(1)限制性内切酶:分布:主要在微生物体内。特性:一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。实例:EcoR限制性内切酶能专一识别GAATTC序列,并在G和A之间将这段序列切开(如图
18、)。切割结果:产生两个带有黏性末端的DNA片段。作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的DNA切断,对自己的DNA无损害。(2)DNA连接酶:催化对象:两个具有相同黏性末端的DNA片段。催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的缺口。催化结果:形成重组DNA。(3)常用的载体质粒:本质:小型环状DNA分子。作用:a.作为运载工具,将目的基因运送到受体细胞中去;b.用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。条件:a.能在受体细胞内稳定保存并大量复制;b.有多个限制性内切酶切点;c.有标记基因。2.基因工程操作步骤图解对基因工程步骤的五点说明:(1)限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间的磷酸
19、二酯键,只是前者切开,后者连接。(2)要想从DNA上切下某个基因,应切2个切口,产生4个黏性末端。(3)获取目的基因、切割载体需要用同一种限制性内切酶,目的是产生相同的黏性末端。(4)将目的基因导入受体细胞,没有涉及碱基互补配对。(5)动物一般用受精卵作为受体细胞;植物一般用体细胞作为受体细胞,再通过植物组织培养方式形成新个体;微生物常用不致病的大肠杆菌作为受体细胞。【思维拓展】与DNA有关酶的作用(1)DNA酶:即DNA水解酶,可以将DNA水解成脱氧核苷酸。(2)DNA聚合酶:在DNA复制的过程中,连接单个游离的脱氧核苷酸到DNA片段上,需要模板。(3)DNA连接酶:连接两个DNA片段,形成
20、磷酸二酯键,不需要模板。(4)解旋酶:在DNA复制时,破坏氢键,使DNA双链打开。(5)限制性内切酶:破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。【典例3】如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请据图作答。(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”:_;_;_;_。(2)能否利用人的皮肤细胞来完成过程?_,为什么?_。(3)过程必需的酶是_酶,过程必需的酶是_酶。(4)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,若过程连续进行4次,至少需提供胸腺嘧啶个。(5)在利用A、B获得C的过程中,常用切割A和B,使它们产生,再加入,才可形成C。【解析】(2)图中过程是从细胞中获取相应的mRNA,由于
21、基因的选择性表达,人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录,不表达,因此不能形成胰岛素mRNA。(3)从mRNADNA是逆转录的过程,需要逆转录酶。DNA分子的扩增需用解旋酶将双链DNA解旋为单链。(4)一个DNA分子中的鸟嘌呤(b个)和胸腺嘧啶之和占碱基总数(2a个)的一半,所以一个DNA分子片段中胸腺嘧啶数为(a-b)个。连续复制4次,共产生DNA分子24=16个,由于复制方式为半保留复制,故需要提供的胸腺嘧啶数量为(a-b)(16-1)=15(a-b)。(5)构建基因表达载体时目的基因与载体需用同一种限制性内切酶切割,产生相同的黏性末端,才可以在DNA连接酶的作用下连接形成基因表达载体。答案:(
22、1)提取目的基因 目的基因与载体结合将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定(2)不能 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录),不能形成胰岛素mRNA(3)逆转录 解旋(4)15(a-b)(5)同一种限制性内切酶 相同的黏性末端DNA连接酶【互动探究】(1)图中是什么过程?提示:DNA分子扩增,获得大量目的基因。(2)图中从大肠杆菌获得的B结构,其作用是什么?提示:B是质粒,作为载体,其作用是与目的基因结合,将目的基因导入受体细胞。【变式训练】人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是:甲种生物的蛋白质mRNA 目的基因与质粒DNA重组导入乙种生物的细胞中
23、获得甲种生物的蛋白质。下列说法正确的是()A.过程需要的酶是逆转录酶,原料是A、U、G、CB.过程要用限制性内切酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起C.如果受体细胞是细菌,可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等D.过程中用的原料不含A、U、G、C【解析】选B。过程是逆转录,利用逆转录酶合成DNA片段,需要的原料是A、T、G、C;过程是目的基因与质粒DNA重组,需要限制性内切酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起;将重组质粒导入受体细胞时,如果受体细胞是细菌,则不应该用致病菌,而炭疽杆菌是致病菌;过程是基因的表达过程,涉及转录和翻译,原料中含有A、U、G、C四
24、种碱基。一、判断基因突变、基因重组的方法【典例1】下图是某个二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图。据图判断不正确的是()A.甲细胞表明该动物发生了基因突变B.乙细胞表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生基因突变C.丙细胞表明该动物在减数第一次分裂时发生交叉互换D.甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代【解析】选D。据题干中甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图。甲图表示有丝分裂后期,染色体上基因A与a不同,是基因突变的结果;乙图表示减数第二次分裂后期,其染色体上基因A与a不同,没有同源染色体交叉互换的特征,只能是基因突变的结果;丙细胞也属于减数第二次分裂后期图,基因B与b所在的染色体
25、颜色不一致,则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的。甲细胞分裂产生体细胞,产生的变异一般不遗传给后代。【方法归纳】关于基因突变和基因重组的判断,可以归纳为以下三种方法:(1)根据亲代基因型判定:如果亲代基因型为BB或bb,则引起B与b不同的原因是基因突变。如果亲代基因型为Bb,则引起B与b不同的原因是基因突变或交叉互换。(2)根据细胞分裂方式判定:如果是有丝分裂中染色体上基因不同,则为基因突变的结果。如果是减数分裂过程中染色体上基因不同,可能是基因突变或交叉互换。(3)根据染色体图示判定:如果是有丝分裂后期图中,两条子染色体上的两基因不同,则为基因突变的结果。如果是减数第二次分裂后期图中,两
26、条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同,则为基因突变的结果。如果是减数第二次分裂后期图中,两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同,则为交叉互换(基因重组)的结果。【易错提醒】有丝分裂过程中发生基因突变,但不会发生基因重组;减数第一次分裂前的间期可能发生基因突变;减数第一次分裂过程会发生基因重组,而减数第二次分裂过程不会发生基因重组。二、判断显性突变和隐性突变的方法【典例2】育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株,经鉴定该变异是由基因突变引起的。下列叙述正确的是()A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C.观察细胞有丝分裂中期染色体
27、形态可判断基因突变发生的位置D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系【解析】选B。A项,基因突变往往只改变一个基因,由显性基因突变成隐性基因属于隐性突变,一般不改变表现型,由此判断A项错误;B项,连续自交属于杂交育种中的核心过程,其目的是获得能够稳定遗传的个体(纯合体),由此判断B项正确;C项,观察细胞有丝分裂中期图像只能观察到染色体,不能观察到基因,由此判断C项错误;D项,该过程属于单倍体育种,花粉离体培养后获得的是单倍体,再经秋水仙素(或低温)处理才可获得稳定遗传的高产品系,由此判断D项错误。【方法归纳】显性突变和隐性突变的判断可以从以下两个角度判断:(1)根据突变性状是否
28、在当代表现出来判断:若当代表现出突变性状,则为显性突变,即aaAa。若当代未表现出突变性状,则为隐性突变,即AAAa。(2)根据突变体与未突变体杂交结果判断:让突变体与已知未突变体杂交,若子代发生性状分离,则为显性突变。若子代不发生性状分离,则为隐性突变。【易错提醒】隐性突变在当代没有表现出变异性状,但有研究的价值。让突变体自交,会出现纯合的突变体。1.科学家研究发现,将含有特定基因的外源DNA片段嵌入到细菌基因组的特定区域,可使这些细菌产生某种蛋白质。这种技术所依据的原理是()A.基因突变B.基因重组C.染色体变异D.DNA分子杂交【解析】选B。将外源DNA导入细菌,这是基因工程的操作,其依
29、据的原理是基因重组。2.在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现了一株开红花的豌豆植株,推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确,应检测和比较红花植株与白花植株中()A.花色基因的碱基组成B.花色基因的DNA序列C.细胞的DNA含量D.细胞的RNA含量【解析】选B。基因突变不改变花色基因的化学组成,花色基因均含有A、T、C、G四种碱基;基因突变不会改变DNA的分子数目;细胞中的RNA含量和细胞蛋白质合成功能强弱有关,和基因突变没有相关性;等位基因的产生是基因突变的结果,它们的差别在于碱基序列的不同。3.(2013淮安模拟)下列关于基因突变的叙述正确的是()A.物理、化学、生物
30、因素引起基因突变的机制有区别B.基因突变不一定会引起基因所携带的遗传信息的改变C.基因碱基对的缺失、增添、改变方式中对性状影响最小的一定是改变D.基因突变的方向与环境变化有明确的因果关系,为进化提供最初原材料【解析】选A。本题考查基因突变的本质、外因和意义等。不同物理、化学、生物因素引发突变的机制会有所不同,如紫外线阻碍碱基正常配对而引发碱基置换,化学因素因直接脱氨基而引发碱基置换等;遗传信息是DNA上特定的核苷酸序列,基因突变会引起其改变;改变引发的突变其影响一般比移码突变影响小,但不一定最小,如发生在启动子位置,将导致转录失败;基因突变是不定向的。4.以下有关基因重组的叙述,错误的是()A
31、.非同源染色体的自由组合能导致基因重组B.非姐妹染色单体的交换可引起基因重组C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关【解析】选C。纯合体可以稳定遗传,自交后代不会发生性状分离。导致基因重组的主要原因有减数第一次分裂非同源染色体的自由组合、四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,这也是同胞兄妹间遗传差异的根本原因。5.下列有关基因突变和基因重组的描述,正确的是()A.基因突变对于生物个体利多于弊B.基因突变所产生的基因都可以遗传给后代C.基因重组能产生新的基因D.基因重组是进行有性生殖的生物才具有的一种可遗传变异方式【解析】选D。基因突变大多
32、是有害的。基因突变所产生的基因不一定遗传给后代。基因重组能产生新的基因型,但不产生新的基因。基因重组发生在有性生殖的过程中,即减数分裂产生配子时,所以,自然条件下不进行有性生殖的生物,如细菌、病毒等,不能通过基因重组产生可遗传变异。6.下图是重组DNA技术的一个基本步骤,这一步骤需用到的工具是()A.DNA连接酶和解旋酶B.DNA聚合酶和限制性内切酶C.限制性内切酶和DNA连接酶D.DNA聚合酶和RNA聚合酶【解析】选C。如图所示是目的基因与载体结合的过程,需要用到的工具是限制性内切酶和DNA连接酶。7.假设A、b代表玉米的优良基因,这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种,为培
33、育出优良品种AAbb,可采用的方法如图所示。请据图回答问题:(1)由品种AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方式称为_,其原理是_。用此育种方式一般从_才能开始选育AAbb个体,是因为_。(2)若经过过程产生的子代总数为1 552株,则其中基因型为AAbb的植株在理论上有_株。基因型为Aabb的植株经过过程,子代中AAbb与aabb的数量比是_。(3)过程常采用_技术得到Ab个体。与过程的育种方法相比,过程的优势是_。(4)过程的育种方式是_,与过程比较,过程的明显优势是_。【解析】本题以图解的形式考查识图、析图能力,并且涉及相关计算。根据孟德尔自由组合规律,F2中基因型为AAbb的植
34、株占1/16,所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的数量比例为11。过程是单倍体育种,包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤,可以明显缩短育种年限。属于诱变育种,过程与过程相比,具有的明显优势是能定向地改造生物的遗传性状。答案:(1)杂交育种 基因重组 F2 从F2开始出现AAbb个体(或从F2开始出现性状分离)(2)9711(3)花药离体培养 能明显缩短育种年限(4)诱变育种 过程产生的变异是定向的(或基因工程育种转入的基因是已知的,用基因工程手段产生的变异是定向的)8.(2012江苏高考)某植株的一条染色体发生缺失突变,获得该缺失染色体的花粉不育,缺失染色体上具有红
35、色显性基因B,正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。如以该植株为父本,测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是()A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换【解析】选D。自然状态下基因突变的频率非常低,而且基因突变发生在减数分裂前的间期,所以A错误。减数第二次分裂时姐妹染色单体分离(即1与2、3与4分离),产生的含有3或4子染色体的花粉不育,那么可育花粉的基因型是b,测交子代中无红色性状的个体,所以B不合理。减数第一次分裂时1与2和3与4所在的
36、同源染色体分离,因此减数第二次分裂时细胞中无非姐妹染色单体(即1与3、1与4、2与3、2与4),因此C解释不合理。Bb的父本与bb的母本测交后代部分表现为红色性状,说明父本产生了可育的B花粉,而B基因如果存在于缺失的染色体3或4中,那么这样的花粉是不育的,只有B基因位于1或2上才能形成可育的B花粉,出现这样结果的可能就是减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换,故D选项合理。9.(2012上海高考)下图为细胞内染色体状态示意图。这种染色体状态表示已发生()A.染色体易位B.基因重组C.染色体倒位D.姐妹染色单体之间的交换【解析】选B。据图可看出,此现象发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,即
37、交叉互换,属于基因重组。10.(2011广东高考)最近,可以抵抗多数抗生素的“超级细菌”引人关注,这类细菌含有超强耐药性基因NDM1,该基因编码金属内酰胺酶,此菌耐药性产生的原因是(多选)()A.定向突变B.抗生素滥用C.金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活D.通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因【解析】选B、C。抗生素的滥用是产生“超级细菌”的外因,B项正确。抗生素相当于对细菌进行自然选择,导致了超强耐药性基因NDM1在该细菌中逐代积累,从而使NDM1基因编码较多的金属内酰胺酶,由此推测金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活,故C项正确。突变是不定向的,A项错误。细菌是原核生物,没有染色体,D项错误。11
38、.(2011安徽高考)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病,但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接()A.插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代【解题指南】(1)知识储备:人体体细胞基因突变不能遗传给下一代。基因突变的本质:碱基对的改变、增添和缺失。(2)解题关键:应从碘的功能与碱基差别考虑。【解析】选C。放射性同位素131I不是碱基,不能直接插入DNA分子或替换D
39、NA分子中的某一碱基,因此A项和B项都错误;放射性同位素131I能导致染色体结构变异,因此C项正确;放射性同位素131I能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变,但由于是体细胞的基因突变,因此不能遗传给下一代,D项错误。12.(2012新课标全国卷)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(控制毛色的基因显隐性未知,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
40、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是_,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。【解析】该题以常染色体上一对等位基因控制生物的性状为出发点,结合基因突变,考查对遗传规律和生物变异知识的分析应用能力,难度较低。假设该性状由一对等位基因A、a控制。(1)若为基因突变,又只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因,要想表现毛色异常,该突变只能为显性突变,即由隐性基因变为显性基因,突变体为Aa,正常雌鼠为aa,所以后代毛色异常鼠与毛色正常鼠比例均为11。(2)若亲本为隐性基因的携带者,此毛色异常的雄鼠(基因型为aa)与同一窝的多只雌鼠(基因型为AA或Aa)交配后,不同窝的子代不同,若雌鼠为AA,后代全部为毛色正常鼠,若雌鼠为Aa,后代毛色异常鼠与毛色正常鼠比例是11。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
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