第講基因突變、基因重組

1、PAGE PAGE 11第四部分 遺傳與進化第 31講 基因突變、基因重組一、考點內(nèi)容全解（一）本講講考點是是什么1.基因重重組（1）減數(shù)數(shù)分裂過過程中的的基因重重組有兩兩種：四分體期期的交換換重組(非自由由組合)，如下下左圖：減數(shù)分裂裂第一次次分裂過過程中的的非等位位基因的的自由組組合，如如上右圖圖： （22）通過過基因工工程使基基國轉(zhuǎn)移移而實現(xiàn)現(xiàn)基因重重組2.基因突突變 (1)概念：基因分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)的改變變，包括括DNAA堿基對對的增添添、缺失失和改變變(2)特點點：普遍遍性、低低頻性、不不定向性性(多向向性)、可可逆性、多多害少利利性(3)類型型：自然然突變、誘誘發(fā)突變變(4)原因因和結(jié)

2、果果突變原因外因DNA損傷傷如宇宙宙射線、化化學(xué)試劑劑、溫度度劇變內(nèi)因復(fù)制差錯結(jié)果DNA堿基對改變變，可形形成等位位基因mRNA局部密碼子子改變或或移碼突突變蛋白質(zhì)異常蛋白(性狀改改變)3.人工誘誘變在育育種中的的應(yīng)用 (1)原原理：利利用物理理或化學(xué)學(xué)因素處處理生物物，使它它發(fā)生基基因突變變(2)方法法：物理理方法：輻射誘誘變、激激光誘變變化學(xué)方法：用秋水水仙素、硫硫酸二乙乙酯、亞亞硝酸等等處理(3)意義義：創(chuàng)造造動物、植植物和微微生物新新品種(4)特點點：提高高變異頻頻率，使使后代性性狀較快快穩(wěn)定；大幅度度改變某某些性狀狀；誘發(fā)發(fā)產(chǎn)生的的有利個個體并不不多，需需處理大大量的供供試材料料。（

3、二）考點點例析例1(20002年上上海高考考題)下下列高科科技成果果中，根根據(jù)基因因，重組組原理進進行的是是 我國科科學(xué)家袁袁隆平利利用雜交交技術(shù)培培育出超超級水稻稻；我國科科學(xué)家將將蘇云金金桿菌的的某些基基因轉(zhuǎn)入入棉花體體內(nèi)，培培育出抗抗蟲棉；我國科科學(xué)家通通過返回回式衛(wèi)星星搭載種種子培育育出太空空椒；我國科科學(xué)家通通過體細細胞克隆隆技術(shù)培培養(yǎng)出克克隆牛 A B CC DD 解析本題主主要考查查基因重重組的概概念，測測試學(xué)生生對一些些高科技技成果所所蘊舍的的生ICC學(xué)原理理的分析析。雜交交育種所所依據(jù)的的是基于于減數(shù)分分裂的基基因重組組；轉(zhuǎn)基基因抗蟲蟲棉是通通過基因因工程轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)人抗蟲蟲基因到到

4、棉花細細胞染色色體上而而形成重重組DNNA；太太空育種種是利用用基因交交變的原原理；克克隆牛的的誕生是是依據(jù)無無性繁殖殖的原理理。 答案llB例2關(guān)關(guān)于基因因突變的的下列敘敘述中，錯錯誤的是是 ( ) AA基因因突變是是指基因因結(jié)構(gòu)中中堿基對對的增添添、缺失失或改變變 BB基因因突變是是由于基基因中脫脫氧核苷苷酸的種種類、數(shù)數(shù)量和排排列順序序的部分分改變而而發(fā)生的的 CC基因因突變可可以在一一定的外外界環(huán)境境條件或或生物內(nèi)內(nèi)部因素素的作用用下引起起的 DD基因因突變的的頻率是是很低的的，并且且都是有有害的 解析本題主主要考查查對基因因突變的的全面理理解。AA項說明明了基因因的本質(zhì)質(zhì)，B項項闡明

5、了了基因突突變的原原因，CC項指出出了引起起基因突突變的因因素，所所以都是是正確的的。D項項錯誤，基基因突變變發(fā)生頻頻率很低低，而且且一般是是有害的的，但有有一些突突變是中中性的，還還有少數(shù)數(shù)是有利利的，這這正是誘誘變育種種的依據(jù)據(jù)。 答案D 同類變變式一基因AA與a11、a2、a3的關(guān)系系如圖，該該圖不能能說明的的是 ( )A基因突突變是不不定向的的 B等位基基因的出出現(xiàn)是基基因突變變的結(jié)果果C正?；蚺c致致病基因因可以通通過突變變而轉(zhuǎn)化化D這這些基因因的轉(zhuǎn)化化遵循自自由組合合定律 解析本例主主要考查查基因突突變的不不定向性性和可逆逆性，以以及基因因突變的的結(jié)果。圖圖示表明明通過基基因突變

6、變產(chǎn)生等等位基因因，而突突變的不不定向性性導(dǎo)致產(chǎn)產(chǎn)生復(fù)等等位基，它它們之間間可相互互轉(zhuǎn)變。由由于是等等位之間間的變化化情況，所所以本圖圖與基因因的自由由組合定定律無關(guān)關(guān)。 答案D 例3將生物物隨飛船船帶人太太空，可可進行多多項科學(xué)學(xué)研究，如如植物種種子經(jīng)太太空返回回地面后后種植往往往能得得到新的的變異性性。這種種變異的的來源主主要是植植物種子子經(jīng)太空空中的 輻射射后，其其 發(fā)生變變異，現(xiàn)現(xiàn)把這種種育種方方式稱為為 ，其其優(yōu)點有有 解析本本題綜合合考查人人工誘變變育種的的原理、方方法和優(yōu)優(yōu)點，問問題立意意新，考考生必須須要將所所學(xué)學(xué)科科知識與與具體問問題情景景結(jié)合起起來。太太空育種種主要利利用空

7、間間輻射和和微重力力，誘發(fā)發(fā)種子細細胞DNNA基因因突變。答案宇宇宙射線線；遺傳傳物質(zhì)(或基因因或DNNA)；誘變育育種；提提高突變變頻率，加加快育種種進程同類變式式昆蟲蟲學(xué)家用用人工誘誘變的方方法使昆昆蟲產(chǎn)生生基因突突變，導(dǎo)導(dǎo)致酯酶酶活性升升高，該該酶可催催化分解解有機磷磷農(nóng)藥。近近年來已已將控制制酯酶合合成的基基因分離離出來，通通過生物物工程技技術(shù)將控控制酯酶酶合成的的基因分分離出采采，通過過生物工工程技術(shù)術(shù)將它導(dǎo)導(dǎo)入細菌菌體內(nèi)，并并與細菌菌的DNNA分子子結(jié)合起起來。經(jīng)經(jīng)過這樣樣處理的的細菌仍仍能分裂裂繁殖。請請根據(jù)上上述資料料回答：(1)人工工誘變在在生產(chǎn)實實踐中已已得到廣廣泛應(yīng)用用，

8、因為為它能提提 高 ，通過過人工選選擇獲得得 (2)酯酶酶的化學(xué)學(xué)本質(zhì)是是 ，基因因控制酶酶酯合成成要經(jīng)過過 和 兩個個過程。(3)通過過生物工工程產(chǎn)生生的細菌菌，其后后代同樣樣能分沁沁酯酶，這這是由于于 (4)請你你具體說說出一項項上述科科研成果果的實際際應(yīng)用。解析本本題是例3的拓展展，不僅僅考查誘誘文育種種的優(yōu)點點，更結(jié)結(jié)合了誘誘變育種種及轉(zhuǎn)基基因育種種在實踐踐上的應(yīng)應(yīng)用，突突出了考考生創(chuàng)新新能力的的考查力力度。 答案(1)基因突突變的頻頻率；人人們所需需要的突突變性狀狀 (2)蛋蛋白質(zhì)；轉(zhuǎn)錄；翻譯 (33)控制制酯酶合合成的基基因隨細細菌DNNA分子子復(fù)制，并并在后代代中表達達 (4)將

9、將轉(zhuǎn)入酯酯酶基因因的細菌菌釋放到到農(nóng)田中中，用于于降解污污水中的的有機磷磷農(nóng)藥，以以保護環(huán)環(huán)境二、方法技技巧規(guī)律律高考題以選選擇題為為主，考考查內(nèi)容容集中在在：基因因突變的的概念、原原理及誘誘文育種種等。近近年來，隨隨著納米米技術(shù)、基基因治療療研究的的深入，高高考題的的時代氣氣息也越越來越濃濃。1從遺傳傳信息的的傳遞(中心法法則)角角度理解解基因突突變本質(zhì)質(zhì)2正確區(qū)區(qū)分三種種可遺傳傳的變異異，列表表比較如如下：變異種類本質(zhì)結(jié)果基因重組基因的重新新組合產(chǎn)生新的基基因型基因突變堿基對的改改變(點點突變)產(chǎn)生等位基基因染色體變異結(jié)構(gòu)變異DNA分子子部分區(qū)區(qū)段改變變(重復(fù)復(fù)、缺失失、倒位位、易位位)基

10、因重復(fù)或或缺失數(shù)目變異整個DNAA分子缺缺失或加加倍(顯顯微鏡可可觀察到到變化)例4若若某基因因原有3303對對堿基，現(xiàn)現(xiàn)經(jīng)過突突變，成成為3000對堿堿基，它它合成的的蛋白質(zhì)質(zhì)分子與與原來基基因合成成的蛋白白質(zhì)分子子相比較較，差異異可能為為A只相差差一個氨氨基酸，其其它順序序不變B長度相相差一個個氨基酸酸外，其其它順序序也有改改變C長度不不變，但但順序改改變DA、BB都有可可能解析解解題關(guān)鍵鍵是對中中心陸則則，以及及基國突突變本質(zhì)質(zhì)的正確確理解。在在不考慮慮轉(zhuǎn)最后后加工的的酋提下下，DNNA3003個堿堿基對可可轉(zhuǎn)錄為為mRNNA共1101個個密碼子子，除去去終止密密碼子可可編碼1100個個

11、氨基酸酸。同理理，突變變后的基基因可編編碼999個，即即減少了了一個氨氨基酸。由由于缺少少的三對對堿基可可能是相相鄰的三三個堿基基對，并并且處于于第13或第第466或第779位置置，則除除少1個個氨基酸酸外，其其它氨基基酸順序序不變。但但如果缺缺少的是是起始密密碼子，則則該基因因不會表表達，而而其他情情況，則則整個密密碼子全全部打亂亂，但數(shù)數(shù)目僅減減少1個個。答案DD特別提示示由于于AUGG既是甲甲硫氨酸酸密碼，又又是起始始密碼，所所以肽鏈鏈合成的的第一個個氨基酸酸總是甲甲硫氨酸酸。同類變式式一一一個堿基基對可加加到DNNA分子子或從DDNA分分子上除除去，這這種生物物DNAA堿基順順序的變變

12、化是 ( )A基因重重組 BB染色色體變異異C基因突突變 DD不遺遺傳的變變異解析基基因突變變是個別別堿基對對的改變變?nèi)缛笔?、增添添或增加加?dǎo)致基基因遺傳傳信息的的改變。解解答本題題一定要要與染色色體結(jié)構(gòu)構(gòu)變異相相區(qū)分開開來。答案CC同類變式式二科科學(xué)家運運動基因因工程刪刪除了豬豬細胞中中的對人人產(chǎn)生排排斥的基基因，培培育成可可以用于于人類進進行器官官如心臟臟移植的的“敲除基基因豬”。從變變異的角角度來看看，這種種變異是是 ( )A基因重重組 BB染色色體變異異C基因突突變 DD不遺遺傳變異異解析本本題要求求從基閣閣的角度度理解玉玉奧可遺遺傳變異異的實質(zhì)質(zhì)。由于于這種變變異涉及及基因(具遺傳

13、傳效應(yīng)的的DNAA片段)的缺失失，應(yīng)屬屬染色體體變異。答案BB例5(廣東高高考題)人類的的正常血血紅蛋白白(HbbA)鏈第663位氨氨基酸是是組氨酸酸，其密密碼于為為CAUU或CAAC。當當鏈第663位組組氨酸被被酪氨酸酸(UAAU或UUAC)替代后后，出現(xiàn)現(xiàn)異常出出紅蛋白白(HbbM)，導(dǎo)導(dǎo)致一種種貧血癥癥；鏈第663位氨氨基酸被被精氨酸酸(CGGU或CCGC)所替代代而產(chǎn)生生的異常常血紅蛋蛋白(HHbZ)將引起起另一種種貧血癥癥。(1)寫出出正常血血紅蛋白白基因中中，決定定鏈第663WEE位組氨氨酸密碼碼子的堿堿基對組組成。(2)在決決定鏈第663位組組氨酸密密碼子的的DNAA三個堿堿基對

14、中中，任意意一個堿堿基對發(fā)發(fā)生變化化都將產(chǎn)產(chǎn)生異常常的血紅紅蛋白嗎嗎?為什什么?解析本本題以中中心陸則則，基因因突變(中性突突變)為為知識載載體，主主要測試試考生獲獲取知識識能力、理理解能力力和分析析綜合能能力。血血紅蛋白白異常，歸歸根到底底是由于于基因中中堿基對對的排列列順序改改變(基基因突變變)引起起的。由由于組成成蛋白質(zhì)質(zhì)的氨基基酸只有有20種種，而遺遺傳密碼碼于有661種，故故一種密密碼子決決定一種種氨基酸酸，而一一種氨基基酸可由由幾種密密碼子決決定。答案(1) (2)不一定定。當或或中的第第三對堿堿基發(fā)生生ATTGCC或GCATT變化后后，產(chǎn)生生的密碼碼子為CCAC 或CAAU，仍仍

15、然是組組氨酸的的密碼子子，因而而不影響響產(chǎn)生正正常血紅紅蛋白。三、基礎(chǔ)能能力測試試1在一塊塊栽種紅紅果番茄茄的田地地里，農(nóng)農(nóng)民發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有一株株番茄結(jié)結(jié)的是黃黃色的，這這是因為為該株番番茄 ( )A發(fā)生基基因突變變 B發(fā)生染染色體畸畸變 CC發(fā)生生基因重重組 DD生長長環(huán)境發(fā)發(fā)生變化化2分析如如右圖遺遺傳病系系譜推知知5號個個體的致致病基因因采源于于 ( ) A基基因突變變 B22號 C11號或22號 DD1號號和2號號3一種開開粉紅花花的植物物，其基基因組為為Cc,被種植植在一個個島上，它它是一年年生的自自花傳粉粉植物，每每年產(chǎn)生生四粒種種子，假假使在它它后代中中出現(xiàn)了了開白花花的植株株，那么么

16、此植株株就是 ( ) A多多倍體 B隱隱性純合合體 CC顯性性不完全全的雜合合體 DD突變變種4下列細細胞中，最最不容易易發(fā)生基基因突變變的是 ( ) A正在在分裂的的蛙紅細細胞 BB人神神經(jīng)元細細胞 C正在分分裂的精精原細胞胞 D蛙原腸腸胚細胞胞5醫(yī)院用用“”刀治療療腫瘤，其其原理是是利用了了射線 ( ) A電電離作用用，使腫腫瘤細胞胞轉(zhuǎn)陰 B穿穿透能力力，殺死死腫瘤細細胞 C熱熱效應(yīng)，減減輕病人人痛苦 D高能量量，破壞壞DNAA抑制其其增殖6產(chǎn)生鐮鐮刀型細細胞貧血血癥的根根本原因因是 ( ) A紅細細胞易變變形破裂裂 B血紅蛋蛋白中的的一個氨氨基酸不不正常 C信使使RNAA中的一一個密碼碼

17、發(fā)生了了變化 D基因中中的一個個堿基發(fā)發(fā)生了變變化7“一母母生九子子，九子子各不同同”，原因因主要是是 ( ) A基基因重組組 B基基因突變變 C染染色體變變異 D環(huán)境影影響8大雨花花的紅色色對白色色為顯性性，一株株雜合的的大麗花花植株有有許多分分枝，盛盛開眾多多紅色花花朵，其其中有一一朵花半半邊紅色色半邊白白色，原原因是 ( )A幼苗體體細胞突突變 B早期葉葉芽的體體細胞突突變 C花芽分分化時的的體細胞胞突變 DD雜合合植株產(chǎn)產(chǎn)生的生生殖細胞胞9圖為兩兩條同源源染色體體在減數(shù)數(shù)分裂時時的配對對行為，則則表明該該細胞 ( )A發(fā)生了了基因突突變 B發(fā)發(fā)生了染染色體變變異 CC不發(fā)發(fā)生基因因重組

18、 D發(fā)生堿堿基互補補配對四、潛能挑挑戰(zhàn)測試試10下圖圖縱軸表表示青霉霉菌的菌菌株數(shù)，橫橫軸表示示青霉菌菌產(chǎn)生的的青霉素素產(chǎn)量，曲曲線a表表示使用用誘變劑劑前菌株株數(shù)與產(chǎn)產(chǎn)量之間間的變化化，曲線線b、cc、d表表示使用用不同劑劑量誘變變劑后菌菌株數(shù)與與產(chǎn)量之之間的變變化。請請根據(jù)圖圖回答：(1)曲線線b和aa相比，說說明了 (2)b、cc,d三三曲線比比較，說說明了 (3)比較較b、cc、d三三條曲線線的變化化，最符符合人們們要求的的菌株是是 ，從從中我們們可得到到什么啟啟示? 11有兩兩個氨基基酸依賴賴型紅色色面包霉霉突變株株a和bb，進行行一系列列的實驗驗：培養(yǎng)基號基本成分增加氨基酸酸的種類

19、類1基本培養(yǎng)基A、B、CC、D2B、E、FF、G3C、F、HH、I4D、J、HH、I56A-J均有有實驗一：將將上述兩兩個突變變株分別別接種于于下面六六種培養(yǎng)養(yǎng)基上，兩兩種突變變株都不不能在11、3、55培養(yǎng)基基上生長長，而在在2、44、6培培養(yǎng)基上上都能生生長。培培養(yǎng)基的的成分如如下表所所示。此此外，這這些培養(yǎng)養(yǎng)基中不不含實驗驗三合成成的鳥氨氨酸和瓜瓜氨酸，則則突變株株a和bb需要 氨氨基酸才才能生長長。實驗二：突突變株aa和野生生型進行行雜交，將將生長的的子囊孢孢子一個個個分別別接種在在培養(yǎng)基基6上，長長成單倍倍體菌絲絲。以后后將各菌菌絲分別別移植于于培養(yǎng)基基1上，這這些菌絲絲中，能能生長的的和不能能生長的的之比為為1：11。突變變株b和和野生型型間進行行雜交，也也得到同同樣的結(jié)結(jié)果。請請問突變變株a和和b的氨氨基酸依依賴性，分分別由 基因因決定。1 2 3實驗三：突突變株aa和b必必需的氨氨基酸(假定為為