生物學(xué)案：例題與探究第四章第四節(jié)基因突變和基因重組

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精典題精講例1自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如下：正?；蚓彼岜奖彼崃涟彼崽K氨酸脯氨酸突變基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因3精氨酸苯丙氨酸蘇氨酸酪氨酸丙氨酸根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是（)A.突變基因1和2為一個(gè)堿基的替換,突變基因3為一個(gè)堿基的增添B。突變基因2和3為一個(gè)堿基的替換,突變基因1為一個(gè)堿基的增添C.突變基因1為一個(gè)堿基的替換,突變基因2和3為一個(gè)堿基的增添D。突變基因2為一個(gè)堿基的替換，突變基因1和3為一個(gè)堿基的增添思路解析：基因突變是指基因結(jié)構(gòu)的改變,包括基因中堿基對(duì)的增添、缺失或改變.基因中堿基對(duì)的增添和缺失必然會(huì)引起相應(yīng)蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的改變。突變基因1與正常基因決定的蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列沒(méi)有區(qū)別，說(shuō)明發(fā)生該基因突變時(shí)只是改變了某一堿基對(duì)，而且這一變化并沒(méi)有引起相應(yīng)氨基酸種類(lèi)的變化，因?yàn)闆Q定一種氨基酸的密碼子可以不止一個(gè)。突變基因2決定的蛋白質(zhì)分子中僅一個(gè)氨基酸的種類(lèi)發(fā)生了變化,說(shuō)明發(fā)生該基因突變時(shí)也只是改變了某一堿基對(duì),而且這一變化使相應(yīng)的氨基酸種類(lèi)發(fā)生了變化,但對(duì)其余部分不產(chǎn)生影響?；蛲蛔?決定的蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列發(fā)生了變化，說(shuō)明基因中堿基對(duì)的數(shù)量發(fā)生了變化。答案：A綠色通道：該題主要考查對(duì)基因突變概念的理解，基因突變包括堿基對(duì)的增添、缺失或改變(替換)，替換一個(gè)堿基對(duì)只是影響一個(gè)氨基酸，甚至不會(huì)影響，因?yàn)闆Q定一種氨基酸的密碼子可以不止一個(gè).但增添或缺失一個(gè)堿基對(duì)將會(huì)使變化部位后面全部改變,因?yàn)榘被岬拿艽a子是三聯(lián)體的。變式訓(xùn)練1若某基因原有303對(duì)堿基，現(xiàn)經(jīng)過(guò)突變，成為300個(gè)堿基對(duì)，它合成的蛋白質(zhì)分子與原來(lái)基因控制合成的蛋白質(zhì)分子相比較，差異可能為（)A。只相差一個(gè)氨基酸，其他順序不變B.除長(zhǎng)度相差一個(gè)氨基酸外，其他順序也改變C.長(zhǎng)度不變，但順序改變D.A、B都有可能思路解析：據(jù)題意突變后比突變前少一個(gè)密碼子，但如果缺失發(fā)生在非編碼區(qū),則只相差一個(gè)氨基酸，其他順序不變，如果發(fā)生在編碼區(qū)則會(huì)因?yàn)闇p少一密碼子而發(fā)生密碼子錯(cuò)位，導(dǎo)致其順序改變。答案:D變式訓(xùn)練2如果基因中4種脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生改變,這一變化一定會(huì)導(dǎo)致(）A。遺傳信息改變B.遺傳性狀改變C.遺傳密碼改變D。遺傳規(guī)律改變思路解析：遺傳信息是指基因中脫氧核苷酸排列順序，若突變發(fā)生在非編碼區(qū)或內(nèi)含子區(qū)，則mRNA上的遺傳密碼可以不改變，遺傳性狀也就不會(huì)發(fā)生改變。任何基因在遺傳時(shí)都要遵循三大遺傳定律，因此遺傳規(guī)律不會(huì)發(fā)生變化。答案：A變式訓(xùn)練3長(zhǎng)期接觸X射線的人群產(chǎn)生的后代中遺傳病發(fā)病率明顯提高，主要是該人群生殖細(xì)胞發(fā)生…（）A.基因重組B.基因分離C。基因互換D。基因突變思路解析:X射線屬于物理誘變因素.答案：D例2基因重組主要發(fā)生在（）A。減數(shù)分裂形成配子的過(guò)程中B.受精作用形成受精卵的過(guò)程中C.有絲分裂形成子細(xì)胞的過(guò)程中D.通過(guò)嫁接，砧木和接穗愈合的過(guò)程中思路解析:基因重組主要有兩種類(lèi)型：一是發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期的自由重組,即非同源染色體上非等位基因自由組合；二是發(fā)生在減數(shù)分裂四分體時(shí)期的，同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換重組。答案：A綠色通道:基因重組從本質(zhì)上講，就是打破原有的基因順序，實(shí)現(xiàn)基因與基因之間的重新組合，其主要來(lái)源有:非同源染色體上非等位基因的自由組合，四分體的非姐妹染色單體的交叉互換產(chǎn)生互換重組，不同基因型的雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合，以及DNA重組技術(shù)中的目的基因和受體細(xì)胞DNA之間的重組。變式訓(xùn)練1一對(duì)夫婦所生子女中，也有很大差異，這種差異主要來(lái)自（)A。基因突變B。基因重組C。環(huán)境影響D.染色體變異思路解析：因?yàn)榘l(fā)生在有性生殖過(guò)程中的非等位基因的自由組合，導(dǎo)致同一父母所生子女性狀有別。答案：B變式訓(xùn)練2為了培育高產(chǎn)節(jié)水品種，科學(xué)家將大麥中與抗旱節(jié)水有關(guān)的基因?qū)胄←?，得到轉(zhuǎn)基因小麥，其水分利用率提高了20％。這項(xiàng)技術(shù)的遺傳學(xué)原理是…（）A.基因重組B.基因突變C.基因復(fù)制D.基因分離思路解析:轉(zhuǎn)基因技術(shù)所依據(jù)的原理屬于基因重組.答案：A例3采用基因工程的方法培育抗蟲(chóng)棉,下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是（）①將毒素蛋白注射到棉的受精卵中②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉的受精卵中③將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)④將編碼毒素蛋白的DNA序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵A。①②B.②③C.③④D。①④思路解析:按基因工程的操作步驟,在導(dǎo)入目的基因以前，首先要獲得目的基因即本題中的編碼毒素蛋白的DNA序列,然后要將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，即與細(xì)菌質(zhì)粒重組,完成上述兩步驟后才將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞即棉的體細(xì)胞或受精卵，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,可隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，所以上述③④操作是正確的。①將毒素蛋白注射到棉的受精卵中，沒(méi)有獲得目的基因；②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉的受精卵中，沒(méi)有將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，所以①②是錯(cuò)誤的操作。答案：C綠色通道：本題結(jié)合實(shí)際考查了重組DNA技術(shù)的基本步驟等有關(guān)問(wèn)題,解決的關(guān)鍵是將抽象的操作步驟同實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)。變式訓(xùn)練1在遺傳工程技術(shù)中,限制性內(nèi)切酶主要用于()A。目的基因的提取和導(dǎo)入B。目的基因的導(dǎo)入和檢測(cè)C。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合和導(dǎo)入D.目的基因的提取和與運(yùn)載體結(jié)合思路解析：用同一種限制酶切割目的基因與運(yùn)載體可以產(chǎn)生相同的黏性末端,便于連接。其他操作不需要該酶。答案：D變式訓(xùn)練2下列關(guān)于基因工程的敘述正確的是…(）A?；蚬こ坛Ｒ钥咕乜剐曰?yàn)槟康幕駼。細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體C.通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運(yùn)載體DNAD.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體思路解析：基因工程常以抗菌素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因,用同一種限制酶切割目的基因與運(yùn)載體可以產(chǎn)生相同的黏性末端，便于連接，只要細(xì)胞能提供目的基因表達(dá)的環(huán)境都可以作為受體細(xì)胞。答案：B問(wèn)題探究問(wèn)題:如何理解基因突變？導(dǎo)思：基因突變是指基因結(jié)構(gòu)的改變，包括堿基對(duì)的增添、缺失或改變?；蛲蛔兊奈恢檬侨旧w的某一位點(diǎn)上基因的改變,結(jié)果使一個(gè)基因變成了它的等位基因，其關(guān)鍵在于突變后轉(zhuǎn)錄成的mRNA上密碼子的改變.探究:由一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基取代而造成的突變叫堿基置換突變。例如在DNA分子中的GC堿基對(duì)被CG或AT或TA所代替,AT堿基對(duì)被TA或GC或CG所代替。堿基替換過(guò)程只改變被替換堿基的那個(gè)密碼子，也就是說(shuō)每一次堿基替換只改變一個(gè)密碼子，不會(huì)涉及到其他的密碼子。根據(jù)堿基置換對(duì)多肽鏈中氨基酸順序的影響,可以將突變分為同義突變、錯(cuò)義突變、無(wú)義突變和終止碼突變4種類(lèi)型。①同義突變：由于密碼子具有簡(jiǎn)并性，因此，單個(gè)堿基置換可能只改變mRNA上的特定密碼子，但不影響它所編碼的氨基酸。例如,DNA分子模板鏈中GCG的第三位G被A取代而成GCA,則mRNA中相應(yīng)的密碼子CGC就被轉(zhuǎn)錄為CGU,由于CGC和CGU都是精氨酸的密碼子,因而新形成的多肽鏈沒(méi)有氨基酸順序和數(shù)目的變化，這種突變稱(chēng)為同義突變。②錯(cuò)義突變：是指DNA分子中的堿基置換不僅改變了mRNA上特定的遺傳密碼,而且導(dǎo)致新合成的多肽鏈中一個(gè)氨基酸被另一氨基酸所取代，這種情況稱(chēng)為錯(cuò)義突變。錯(cuò)義突變往往導(dǎo)致產(chǎn)生功能異常的蛋白質(zhì)。③無(wú)義突變：當(dāng)單個(gè)堿基置換導(dǎo)致出現(xiàn)終止密碼（UAG、UAA、UGA）時(shí)，多肽鏈將提前終止合成,所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)大都失去活性或喪失正常功能，此種突變稱(chēng)為無(wú)義突變。例