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第五单元生物的变异第1节基因突变和基因重组课标解读通过典型实例分析说明基因突变的特征和原因；举例说明基因重组及其意义；举例说明基因突变和基因重组在育种上的应用。知识网络体系概念DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变引起的基因结构的改变。基因突变外因：由于某些外界环境条件（如温度骤变、各种射线等）或者生物内部因素（如异常代谢产物等）等作用。原因内因：DNA复制过程中，基因内部脱氧核苷酸的种类、数量或排列顺序发生局部的改变，从而改变了遗传信息。特点普遍性、随机性、不定向性、稀有性、多害少利性。实例镰刀型细胞贫血症应用诱变育种利用物理或化学的因素来处理生物，使其发生基因突变。意义是生物变异的根本来源;为生物进化提供了最初的原材料。基因重组概念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自由组合型减分Ⅰ后期，非同源染色体自由组合，非等位基因随之自由组合。类型交换型减数分裂四分体时期，同源染色体上的等位基因有时会随非姐妹染色单体的交换而交换，导致染色单体上的基因重新组合。应用杂交育种是将两个和多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。意义是生物变异的来源，对生物的进化具有重要的意义。重难点归纳重点基因突变的概念和特点;基因重组的概念。难点基因突变的概念。复习策略将基因突变与基因重组知识进行归纳与比较，增加知识的系统性、逻辑性、条理性便于理解与记忆；结合重难点选择典型的综合题，以强化对重难点知识的理解与认识。经典例题解析例题1如果基因中4种脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，这一变化一定导致（）A．遗传性状改变B．遗传密码改变C．遗传信息改变D．遗传规律改变解析基因中4种脱氧核苷酸的排列顺序发生改变有3种情况：碱基对的增添、缺失或改变。如果在基因中增添或缺失一个碱基，必然会在增添或缺失点的后边脱氧核普酸的排列顺序发生改变，从而在转录。翻译成蛋白质时，后半部分的氨基酸的种类的排列顺序全部发生改变。但如果是改变一个碱基，由于遗传密码具有简并性(即一个氨基酸不一定是一个密码子，有些氨基酸有几个密码子，如亮氨酸有6个密码子)。改变一个碱基，密码子发生了改变，由一个密码子换成了另一个密码子，但经转录翻译成的蛋白质中，氨基酸没有变化。改变了一个碱基，并未引起蛋白质的改变，那么这个碱基的改变也就不能算引起遗传信息的变化。选项中的遗传密码是指mRNA上的碱基排列顺序，不能理解为遗传密码表上的3个碱基决定一个氨基酸的规则，这个规则是不能改变的。基因突变是不可能改变遗传规律的，基因突变引起的性状改变按照遗传规律一代一代传递下去。答案B例题2进行有性生殖的生物，下代和上代间总是存在着一定差异的主要原因是（）A．基因重组B．基因突变C．可遗传的变异D．染色体变异解析进行有性生殖的生物，上下代之间发生差异可以是由于基因重组，基因突变和染色体变异引起，但后两者只要外部环境条件和内部生理过程不发生剧变，一般均不会发生，表现出低频性。而基因重组却是进行有性生殖的必然过程，生物的染色体数越多，其上携带的等位基因越多，后代中产生基因重组的变异种类也越多。答案：A例题3下列关于基因突变的叙述中，正确的是（）A．生物随环境改变而产生适应性的突变B．由于细菌的数量多、繁殖周期短，因此其基因突变率很高C．基因突变在自然界的物种中广泛存在D．自然状态下的突变是不定向的，而人工诱发的突变是定向的解析生物的突变具有随机性和不定向性，因此产生的适应性突变不是随环境改变而产生的，而是由于环境的选择而保留下来的。A为错误答案。细菌的数量多，只能说明突变的机会多，而不能说明突变频率大。因此B错。人工诱发的突变，需要再经人工的选择，才能得到人们所需的优良品种，而在此过程中，大批不利变异都被淘汰了，所以突变的过程还是不定向的。因此D错。答案：C例题4用紫外线照射红色细菌的培养液，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌落转移培养，长出的菌落全是白色的，这种变异是（）A、染色体变异B、基因重组C、人工诱变D、自然突变解析细菌属于原核生物，细胞核区中无染色体，因而细菌产生的变异不可能是染色体变异，又由于细菌的繁殖属于二分裂，因而产生后代时不会进行基因重组，基因突变又包括自然突变和人工诱变，自然突变是发生在自然条件下。答案：C例题5（2000上海）昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。近年来已将控制酯酶活性合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌内的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。根据上述资料回答：（1）人工诱变在生产实践中已取得广泛应用，因为它能提高———，通过人工选择获得————。（2）酯酶的化学本质是—————，基因控制酯酶的合成要经过—————和—————两个过程。（3）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于——————，（4）请你说出一项上述科研成果的实际应用—————。解析本题综合了人工诱变育种及其在生产实践中的应用，通过基因工程生产能保护环境的细菌以及基因控制性状的过程等生物学知识，以此引导学生关注生物科技新成就。（1）诱变可以提高突变频率（另外还能大幅度改良性状、缩短育种年限等），通过人工选择获得人们所需要的突变性状，因而在生产实践中得到广泛应用。（2）当产生了高酯酶活性有关的基因后，就可控制酯酶合成的基因随着细菌DNA的复制而复制，并在后代中得以基因表达。酯酶的化学本质是蛋白质，基因控制蛋白质的合成需转录和翻译两个连续的过程。（3）由于该科研成果的应用前景应紧扣题干信息强调保护环境，因此可降解污水中的有机农药，其带来的间接后果是避免了有机磷农药的污染，保护了环境。特别点评：用生物学基本原理来分析研究现代生命科学前沿课题是新高考的方向。其解题思路一般为：阅读情景材料→理解：材料筛选→思维整合：确定概念原理→联系材料：组织答案。答案：（1）基因突变频率人们所需要的突变性状（2）蛋白质转录翻译（3）控制酯酶合成的基因随着细菌DNA分子复制而复制，并在后代中表达。（4）用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境。例题6小麦抗锈病(T)对易染病(t)为显性，易倒伏(D)对抗倒伏(d)为显性。Tt位于一对同源染色体上，Dd位于另一对同源染色体上。现用抗病但易倒伏纯种和易染病抗倒伏的纯种品种杂交，来培育既抗病又抗倒伏的高产品种。请回答：(1)F2代中，选种的数量大约占F2的（）A.169B.163C.161D.164(2)抗病又抗倒伏个体中，理想基因型是（）A.DTB．DtC．ddTTD．Ddtt(3)F2代中理想基因型应占（）A.31B.32C.161D.162(4)F2代选种后，下一步应（）A．杂交B.测交C．自交D．回交解析先画出遗传图：根据上述遗传图解答：(1)选种是指选育符合要求的表现型抗倒伏抗锈病，选种的数量大约占F2的3／16。(2)在F2中抗倒伏又抗锈病的基因型有2种:ddTT和ddTt。符合生产要求的应是纯合体，因为纯合体自交后代不发生性状分离，基因型是ddTT。(3)在F2中抗倒伏又抗锈病的基因型有2种：ddTT和ddTt。其中ddTT占1／3，ddTt占2／3。(4)由于F2中表现型为抗倒伏又抗锈病的类型中既有纯合体又有杂合体，所以应让其连续自交若干代，不断选种、观察，直到不发生性状分离为止。所以选种后应是自交。答案（1）B（2）C（3）C(4)C基础试题训练一、选择题（每小题2分共50分）1．（2003综）人类16号染色体上有一段DNA序列，决定血红蛋白的氨基酸组成。这个DNA序列的某一对碱基发生改变而引起镰刀型细胞贫血症。这种改变属于A.基因突变B.基因重组C.染色体结构的变化D.染色体数目的变化2．(1999上海)在一块栽种红果番茄的田地里，农民发现有一株番茄结的果是黄色的，这是因为该株番茄（）A．发生基因突变B．发生染色体畸变C．发生基因重组D．生长环境发生变化3．肺炎双球菌抗药性可遗传的变异来源是（）A．基因重组B．基因突变C．染色体变异D．A、B、C都有可能4．有性生殖的出现直接推动了生物的进化，其原因是（）A．有性生殖是高等生物所存在的生殖方式B.有性生殖是经过两个性生殖细胞的结合C．有性生殖细胞是由减数分裂形成的D．通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物的变异性5．某基因的一个片断在解旋时，a链发生差错，C变成G，该基因复制了3次，发生突变的基因占全部基因的A．100%B．50%C．25%D．12.5%6．如果DNA分子的模板链的TAA突变成TAC，则相应的遗传密码A．由UAA突变成AUUB．由AUU突变成AUGC．由UAA突变成UACD．由AUG突变成AUU7．基因突变是生物进化的重要因素，其主要作用是为进化提供（）A、重组的基因型B、多种新基因C、更多的有利变异D、可遗传的变异8．下列实例中，能够说明突变对生物本身的利与害具有相对性的是A．玉米绿色苗中出现白化苗B．晚熟水稻中出现早熟植株C．高秆作物中出现矮秆植株D．高粱作物中出现雄性不育株9．下列关于自然突变的叙述错误的是A．自然突变的频率低B．自然突变是随机发生的C．自然突变是不定向的D．自然突变只产生在个别生物个别基因10．镰刀型细胞贫血症的病因是A．细胞形状异常B．控制合成血红蛋白分子的基因中的碱基序列发生改变C．食物中缺铁引起D．血红蛋白分子多肽链上的一个谷氨酸被缬氨酸所代替11．下面列举几种可能诱发基因突变的原因，其中哪项是不正确的A．杂交B．射线的辐射作用C．亚硝酸处理D．激光照射12．下面叙述的变异现象，可遗传的是A．割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变的第二性征B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状C．用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无籽D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花13．基因突变发生在A．DNA→RNA的过程中B．DNA→DNA的过程中C．RNA→蛋白质的过程中D．RNA→携带氨基酸的过程中14．若一对夫妇所生育子女中，性状差异甚多，这种变异主要来自A．基因突变B．基因重组C．环境影响D．染色体变异15．杂交育种依据的主要遗传学原理是A．染色体变异B．基因分离C．基因自由组合D．基因突变16．下列不容易发生基因突变的细胞是（）A．神经细胞B．正在无丝分裂的蛙的红细胞C．蛙原肠胚细胞D．正进行减数分裂的精原细胞17．科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离开来，将单个细胞放在配制的培养基上进行培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（）A．彼此性状极相似B．变异频率较高C．都是单倍体D．都是纯合体18．（2004江苏）将纯种小麦播种于生产田，发现边际和灌水沟两侧的植株总体上比中间的长得好。产生这种现象的原因是A.基因重组引起性状分离B．环境引起性状变异C．隐性基因突变成为显性基因D．染色体结构和数目发生了变化19．果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，一个大约有109只果蝇的种群，每一代出现的基因突变数是A．2×１09B．2×１08C．2×１07D．１0820、原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小A.置换单个碱基对B.增加4个碱基对C.缺失3个碱基对D.缺失4个碱基对21、2000年8月12日，俄罗斯“库尔斯克”号多功能核动力潜艇在巴伦支海域沉入海底，泄漏的核物质有放射性极易导致海洋生物发生变异，这种变异属于A．细胞灼伤B．基因突变C．基因互换D．基因重组22、（2002上海）下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛A．①B．①②C．①②③D．②③④23、中国返回卫星搭载水稻种子，返回后经地面种植，培养出的水稻穗多粒大，营养成分高，这种育种属于A．杂交育种B．诱变育种C．单倍体育种D．多倍体育种24、水稻