高中生物3单元遗传与变异的分子基础第2章基因对性状的控制第3节基因与性状学案中图版Word格式文档下载.docx

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大肠杆菌通过二分裂繁殖后代时，是否会发生基因重组呢？

不会，因为基因重组只发生在有性生殖过程中，大肠杆菌的二分裂方式属无性繁殖，不发生基因重组。

[思维升华]

1．基因对性状控制的两种途径

2．基因与性状的对应关系如图解

3．交叉互换与染色体易位的区别

项目

交叉互换

染色体易位

图解

区别

发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

发生于同源染色体之间

属于基因重组

属于染色体结构的变异

在显微镜下观察不到

在显微镜下可观察到

4.与基因重组有关其他知识点

（1）自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。

（2）基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。

（3）基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，产生了新的表现型（或新品种）。

1．黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。

下列选项正确的是（　　）

A．环境因子不影响生物体的表现型

B．不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同

C．黄曲霉毒素致癌是表现型

D．黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型

【解析】　依据题干“黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响”可知，A项是错误的；

由于是多个基因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型有多种，B项错误；

依据表现型的概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型，故C项错误，D项正确。

【答案】　D

2．如图为神经递质合成酶基因复制、表达的有关过程。

下列相关分析中错误的是（　　）

A．①过程需要模板、原料、酶和能量四个条件

B．若要提取该基因的mRNA，则可以选择口腔上皮细胞作实验材料

C．图中①②③过程一定发生碱基互补配对

D．镰刀型细胞贫血症体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状

【解析】　①过程为DNA复制过程，该过程需要DNA的两条链为模板，四种游离的脱氧核苷酸为原料，并且需要能量（ATP）和DNA聚合酶；

基因进行选择性表达，口腔上皮细胞中并不转录形成控制合成神经递质合成酶的mRNA；

DNA复制、转录及翻译过程均发生碱基的互补配对；

镰刀型细胞贫血症是由于基因突变而导致红细胞的血红蛋白分子结构发生改变，这体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。

【答案】　B

基因突变

1．概念

基因突变指基因结构的改变，包括碱基对的替换、插入或缺失。

2．原因

3．特点

（1）普遍性：

植物、动物以及微生物都可以发生基因突变。

（2）低频性：

自然状况下，高等生物的突变率约为10－8～10－5，微生物的突变率明显降低。

（3）可逆性：

基因突变是可逆的。

（4）多方向性：

一个基因可以向多个方向突变，但总是限定在一定范围内。

（5）随机性：

可发生在个体发育的任何时期和任何细胞中。

4．结果：

基因突变的结果使一个基因变成了它的等位基因，可能会引起性状的改变。

5．应用：

诱变育种

（1）原理：

基因突变。

（2）方法：

用物理或化学因素诱发基因突变，称为人工诱变。

（3）优点：

提高突变率，增加变异来源。

6．可遗传的变异

（1）分类：

包括基因突变、基因重组和染色体变异。

（2）意义：

对于生物进化具有重要的意义，也是形成生物多样性的重要原因之一。

基因突变的实质是什么？

它是否改变了基因在DNA分子或染色体上的位置？

基因突变是一个基因内部发生的碱基对的变化。

它只改变了基因中碱基的排列顺序，并未改变基因在DNA分子和染色体上的位置。

当基因突变发生了碱基对替换，与碱基对增添和缺失相比，通常情况下哪一个对肽链合成的影响大，为什么？

通常情况下碱基对的增添和缺失影响大，发生碱基对替换时，通常只改变一个氨基酸或不变（因多个密码子可能对应同一种氨基酸），而增添和缺失碱基对时，可能从此位置以后所有氨基酸均变。

突变后的性状一定能满足我们的需要吗？

为什么？

不一定。

因为基因突变的方向不确定。

探讨4：

基因突变产生的性状对生物有害时，对人类也有害，对生物有利时，对人类也有利，对吗？

不对。

基因突变产生的性状对生物有害时可能对人类有利，反之亦然，如由于基因突变导致某些害虫雄性不育，这对害虫不利，但却对农业生产有利。

1．基因突变的分子机制

2．基因突变类型的实质图解及对子代影响

3．显性突变和隐性突变的判定

（1）类型

（2）判定方法：

①选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。

②让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。

4．基因结构中碱基对的替换、增添、缺失对生物的影响

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

插入位置前不影响，影响插入位置后的序列

缺失

缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列

5.基因突变未引起生物性状改变的原因

（1）从基因突变在DNA分子上发生的部位分析：

基因突变发生在不编码蛋白质的DNA片段中。

（2）从密码子与氨基酸的对应关系分析：

密码子具有简并性，有可能翻译出相同的氨基酸。

（3）从基因型与表现型的关系分析：

由纯合体的显性基因突变成杂合体中的隐性基因。

6．基因突变其他知识点

（1）无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。

（2）基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。

（3）基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。

（4）基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。

如昆虫突变产生的残翅性状若在陆地上则为不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异。

（5）基因突变可以发生在个体发育的任何时期和任何细胞中。

（6）体细胞的突变可在当代表现，生殖细胞的突变在当代不表现。

7．基因突变与基因重组的区别和联系

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改变、增添和缺失，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

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

产生新的基因型，出现重组性状

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

1．果蝇某染色体上的DNA分子中一个脱氧核苷酸发生了改变，其结果是（　　）

A．所属基因变成其等位基因

B．DNA内部的碱基配对原则改变

C．此染色体的结构发生改变

D．此染色体上基因数目和排列顺序改变

【答案】　A

2．如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，下列后果中不可能出现的是（　　）

A．没有蛋白质产物

B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止

C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸

D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化

【解析】　基因的中部若缺少1个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物（蛋白质）的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：

翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。

1．基因突变常发生在细胞周期的（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．分裂间期B．前期

C．后期D．分裂期的各个时期

【解析】　基因突变常发生在DNA分子结构最不稳定的时期，DNA在细胞分裂间期解螺旋，结构最不稳定，易发生基因突变。

2．关于基因重组的叙述，下列哪一项是正确的（　　）

A．有性生殖可导致基因重组

B．等位基因的分离可导致基因重组

C．细菌分裂时发生基因重组

D．无性生殖可导致基因重组

【解析】　基因重组是指生物体在有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合，具体包括非同源染色体上的非等位基因的自由组合及同源染色体上等位基因交叉互换导致染色单体上的非等位基因重组。

3．下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是（　　）

【导学号：

73730065】

A．一对相对性状可由多对基因控制

B．基因可通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制生物的性状

C．隐性基因控制的性状不一定得到表现

D．基因型相同，表现型就相同

【解析】　基因与性状的关系是基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。

4．人类的正常血红蛋白（HbA）的β链第63位氨基酸为组氨酸（CAU），异常血红蛋白（HbM）的β63为酪氨酸（UAU），这种变异的原因在于基因中（　　）

A．某碱基对发生改变

B．CAU变成UAU

C．缺失一个碱基对

D．增添了一个碱基对

【解析】　本题考查基因突变的实质，同时考查考生分析问题的能力。

由题可知，密码子由CAU→UAU，根据碱基互补配对原则，其对应的基因中碱基变化为GTA→ATA，即一个碱基对的改变。

5．（2016·

天津高考）枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：

枯草杆菌

核糖体S12蛋白第55－58位的氨基酸序列

链霉素与核糖体的结合

在含链霉素培养基中的存活率（%）

野生型

…PKKP…

能

突变型

…PRKP…

不能

100

注：

P：

脯氨酸；

K：

赖氨酸；

R：

精氨酸。

下列叙述正确的是（　　）

A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性

B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能

C．突变型的产生是由于碱基对的缺失所致

D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变

【解析】　根据表中信息可知，链霉素通过与野生型枯草杆菌的核糖体的结合，抑制翻译过程，进而起到杀菌作用，突变型枯草杆菌中核糖体S12蛋白氨基酸序列改变，使链霉素不能与核糖体结合，从而对链霉素产生抗性，A选项正确、B选项错误；

突变型与野生型相比只是一个氨基酸的不同，因此是碱基对的替换造成的，而非缺失，C选项错误；

基因突变具有不定向性，链霉素只是对突变体起筛选作用，D选项错误。

学业分层测评（十六）

（建议用时：

45分钟）

[学业达标]

1．一种果蝇的突变体在21℃的气温下，生活能力很差，但是当气温上升到25.5℃时，其生活能力大大提高了，这说明（　　）

A．生物的突变常常是有利的

B．环境条件的变化对突变体是有利的

C．突变体的体质增强

D．突变的有利或有害取决于环境条件

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】　基因突变会导致DNA碱基对的增添、缺失或改变。

分析花色基因是否突变，可比较花色基因的DNA序列。

突变基因和正常基因的碱基组成相同，都只含有A、T、C、G四种含氮碱基。

3．变异是生物的基本特征之一，下列不属于细菌产生的可遗传变异有（　　）

①基因突变　②基因重组　③染色体变异　④环境条件的变化　⑤染色单体互换　⑥非同源染色体上非等位基因自由组合

A．①②③　　　　　B．④⑤⑥

C．②③④⑤⑥D．①②③④

【解析】　细菌属于原核生物，没有染色体，进行无性生殖，因此细菌产生的可遗传变异只有基因突变，没有其他类型。

【答案】　C

4．下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。

正确的选项是（　　）

A．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板，四种核苷酸为原料合成mRNA

B．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成

C．人的镰刀型细胞贫血症是基因通过控制蛋白质的结构而直接控制性状

D．某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变

【解析】　转录时以DNA的一条链为模板，A错误；

②过程是翻译，翻译需要模板、原料、能量、酶，同时需要适宜的条件，B错误；

基因突变导致形成的密码子发生改变，不同的密码子也可以决定同一个氨基酸，因此形成的蛋白质不一定改变，D错误。

5．（2013·

上海高考）编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。

下表显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因判断正确的是（　　）

比较指标

①

②

③

④

酶Y活性/酶X活性

100%

50%

10%

150%

酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数目

1

小于1

大于1

A.状况①一定是因为氨基酸序列没有变化

B．状况②一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%

C．状况③可能是因为突变导致了终止密码位置变化

D．状况④可能是因为突变导致tRNA的种类增加

【解析】　某个碱基被替换，状况①氨基酸的序列肯定发生了变化，状况②X与Y氨基酸的数目相等，肽键数可能不变。

状况③X与Y的氨基酸数目小于1，编码的氨基酸的数量减少，可能是因为突变导致了终止密码位置变化。

突变不会导致tRNA的种类增加。

6．下图为某哺乳动物某个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，其中Ⅰ、Ⅱ为非基因序列。

有关叙述正确的是（　　）

73730066】

A．a、b、c中任意一个基因发生突变，都会影响其他两个基因的表达

B．提高突变频率的因素可分为物理因素、化学因素和生物因素

C．在减数分裂四分体时期，a、b之间可发生互换

D．若某DNA分子中b、c基因位置互换，则发生了染色体易位

【解析】　a、b、c中基因突变不影响其他基因的表达；

减数分裂四分体时期a或b可与其等位基因互换；

若b、c互换位置则属“倒位”而非“易位”。

7．央视一则报道称，孕妇防辐射服不仅不能防辐射，反而会聚集辐射。

辐射对人体危害很大，可能导致基因突变。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．碱基对的替换、增添和缺失都是由辐射引起的

B．环境所引发的变异可能为可遗传变异

C．辐射能导致人体遗传物质发生定向改变

D．基因突变可能造成某个基因的缺失

【解析】　引起碱基对的替换、增添和缺失的因素有物理因素、化学因素和生物因素；

如果环境引发了细胞中遗传物质的改变，就成了可遗传的变异；

辐射能导致人体遗传物质发生不定向改变；

基因突变会导致基因内部分子结构的改变，不会导致某个基因的缺失。

8．图甲显示出某种的三条染色体及其上排列着的基因（图中字母所示）。

试判断图乙中列出的

（1）、

（2）、（3）、（4）变化依次属于下列变异中的（　　）

图甲　　　　　　　　　　　　图乙

①染色体结构变异　②染色体数目变异　③基因重组　④基因突变

A．①①④③B．①③④①

C．④②④①D．②③①①

【解析】　本题考查基因突变和染色体变异的相关内容：

由图可知：

（1）染色体缺失了O、B、q三个基因，属于染色体结构变异；

（2）是一对同源染色体，与图示相比，bQ和Bq之间发生交换，所以是基因重组；

（3）是M突变为m，所以是基因突变；

（4）是两条非同源染色体之间发生片段交换，所以是染色体结构变异。

9．下图示某雄性二倍体生物正在进行分裂的细胞，叙述正确的是（　　）

A．若等位基因M和m分别位于①和⑤上，则一定是基因突变的结果

B．该细胞有2个染色体组，其中①②③④为一组

C．该细胞分裂后直接产生两个精子

D．细胞在图示分裂过程中实现了基因重组

【解析】　姐妹染色单体上基因不同，既可能由基因突变造成，也可能由交叉互换造成，A错；

图中有两个染色体组，除上排①②③④4条构成一组染色体外，还有下排⑤⑥⑦⑧4条构成一组，B正确；

图中次级精母细胞直接产生的是精细胞，需要通过变形才能形成精子，C错；

基因重组不能发生在减数第二次分裂过程中，D错。

10．如图甲是基因型为AaBB的生物细胞分裂示意图，图乙表示由于DNA中碱基改变导致蛋白质中的氨基酸发生改变的过程，图丙为部分氨基酸的密码子表。

据图回答问题。

甲　　　　　　　乙

第一个

字母

第二个字母

第三个

U

C

A

G

异亮氨酸

甲硫氨酸

苏氨酸

天冬酰胺

赖氨酸

丝氨酸

精氨酸

丙

（1）据图甲推测，此种细胞分裂过程中，出现的变异方式可能是

___________________________________________________________。

（2）在真核生物细胞中图中Ⅱ过程发生的场所是________。

（3）图丙提供了几种氨基酸的密码子。

如果图乙的碱基改变为碱基对替换，则X是图丙氨基酸中_____________________________的可能性最小，原因是___________________________________________________________。

图乙所示变异，除由碱基对替换外，还可由碱基对________导致。

（4）A与a基因的根本区别在于基因中________不同。

【答案】　

（1）基因突变或基因重组（缺一不可）

（2）细胞核、线粒体、叶绿体

（3）丝氨酸　需同时替换两个碱基　增添或缺失

（4）碱基对排列顺序（脱氧核苷酸排列顺序）

[能力提升]

11．（2015·

江苏高考）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主动适应的结果，有利于香豌豆的生存

B．X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

【解析】　A项，变异具有不定向性，不存在主动适应。

B项，X射线可导致生物体发生基因突变或染色体变异。

C项，白花植株与原紫花品种杂交，若后代都是紫花植株，则白花植株是隐性突变的结果，若后代都是白花或既有白花又有紫花，则是显性突变的结果。

D项，白花植株的自交后代中若出现白花植株，则是可遗传变异；

若全是紫花植株，则是不遗传变异。

12．（2015·

海南高考）关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是（　　）

A．等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因

B．X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率

C．基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可导致基因突变

D．在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变

【解析】　根据基因突变的不定向性，突变可以产生多种等位基因，A正确；

X射线属于物理诱变因子，可以提高基因突变率，B错误；

基因突变包括碱基对的替换、增添或缺失三种情况，C选项属于替换，D选项属于增添，C、D正确。

13．（2015·

海南高考）关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是（　　）

73730067】

A．基因突变都会导致染色体结构变异

B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变

C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变

D．基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察

【解析】　基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添或缺失，而染色体结构变异是关于染色体中某个片段的增加、缺失、倒位、易位的情况，所以基因突变不会导致染色体结构变异，A错误；

基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类，进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合体AA，突变成为Aa，个体的表现型也可能不改变，B错误；

基因突变中无论是碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的增加、缺失、倒位、易位的情况也会导致染色体中碱基序列发生改变，C正确；

基因突变是染色体的某个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，D错误。

14．在牧草中，白花三叶草有两个稳定遗传的品种，叶片内有含氰（HCN）的和不含氰的。

现已研究查明，白花三叶草的叶片内的氰是经下列生化途径产生的：

基因D、H分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成，d、h无此功能。

现有两个不产氰的品种杂交，F1全部产氰，F1自交得F2，F2中有产氰的，也有不产氰的。

用F2各表现型的叶片的提取液做实验，实验时在提取液中分别加入含氰糖苷和氰酸酶，然后观察产氰的情况，结果记录于下表：

叶片

表现型

提取液

提取液中加

入含氰糖苷

中加入

氰酸酶

叶片Ⅰ

产氰

含氰

叶片Ⅱ

不产氰

不含氰

叶片Ⅲ

叶片Ⅳ

据图回答以下问题。

（1）氰在牧草叶肉细胞的________中，由生化途径可以看出基因与生物性状的关系是__________________________________________。

（2）叶片Ⅱ的叶肉细胞中缺乏________酶，叶片Ⅲ可能的基因型是_____。