内容正文:
暑假作业十 基因突变和基因重组
摘要:
1.举例说明基因突变的特征和原因。
2.举例说出基因重组及其意义。
1.DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。
2.基因突变是否会引起基因结构的改变,是否
会引起生物性状的改变?
3.谚语“一母生九子,连母十个样”,请分析主要
原因是什么?
4.基因重组能产生新的基因吗?
【例】 在一个蜂群中,少数幼虫一直取食蜂王
浆而发育成蜂王,但大多数幼虫以花粉和花
蜜 为 食 发 育 成 工 蜂。DNMT3 蛋 白 是
DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移
酶,其能使DNA某些区域添加甲基基团(如
图所示)。敲除 DNMT3 基因后,蜜蜂幼虫
将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效
果。下列有关叙述错误的是 ( )
A.甲基化的 DNA片段中遗传信息发生了
改变
B.DNA甲基化可能影响生物的某些表型
C.DNA 甲基化后可能干扰了重要基因的
表达
D.5'甲基胞嘧啶在 DNA 分子中与鸟嘌呤
配对
【解析】 甲基化的DNA片段中碱基序列保
持不变,故其遗传信息没有发生改变,A错
误;DNA的甲基化可以影响基因的表达,使
表型发生改变,B、C正确;由图可判断,5'甲
基胞嘧啶仍然与鸟嘌呤配对,D正确。
【答案】 A
【规律方法】 基因突变与基因重组
(1)若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细
胞、受精卵等),则只能是基因突变造成的。
(2)若为减数分裂,则原因是基因突变(间期)
或基因重组(减数第一次分裂)。
(3)若题目中问造成B、b不同的根本原因,应
考虑可遗传变异中的最根本来源———基因
突变。
(4)若题目中有“××分裂××时期”提示,如
减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换,间期造成
的则考虑基因突变。
一、单项选择题
1.某个婴儿不能消化乳类,经检查发现他的乳
糖酶分子有一个氨基酸改变而导致乳糖酶失
32
活,发生这种现象的根本原因是 ( )
A.缺乏吸收某种氨基酸的能力
B.不能摄取足够的乳糖酶
C.乳糖酶基因有一个碱基被替换了
D.乳糖酶基因有一个碱基缺失了
2.研究人员利用60Co-γ射线处理某品种花
生,获得了高油酸花生突变体。研究发现,该
突变与花生细胞中的M基因有关,含有MA 基
因的花生油酸含量与原花生品种无显著差异,
含有MB基因的花生油酸含量较高,从而获得
了高油酸型突变体(如图所示)。下列分析错误
的是 ( )
M基因 ➝
MA 基因
(第448位碱基对
由“G-C”对替换为
“A-T”)
➝
MB基因
(第442位碱基对
位置插入了一个
“A-T”)
A.利用60Co-γ射线处理花生的方法属于人
工诱变,具有可在短时间内提高突变率等
优点
B.MA 基因和 MB基因都是通过基因突变形
成的,两基因中的嘧啶碱基所占比例相同
C.MB基因中“A-T”碱基对的插入使基因
结构发生改变,可能导致具有活性的某种
蛋白质无法合成
D.若直接在M基因的第442位插入一个“A-
T”碱基对,则也可获得高油酸型突变体
3.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,判断不正确的是 ( )
状况
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 1
小于1大于1
A.状况①中氨基酸序列不一定发生了变化
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
子的位置变化
D.状况④的突变不会导致tRNA 的种类
增加
4.在细胞分裂过程中出现了甲、乙2种变异(甲
图中英文字母表示染色体片段)。下列有关
叙述正确的是 ( )
①甲图中发生了染色体结构变异,增加了生
物变异的多样性
②乙图中出现的这种变异属于染色体变异
③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分
裂中
④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜
观察检验
A.①②③ B.②③④
C.①②④ D.①③④
二、不定项选择题
5.分析下列关于基因突变和基因重组的叙述,
不正确的是 ( )
A.基因突变只能改变基因型,而基因重组能
产生新基因
B.基因突变和基因重组均可导致基因的碱
基序列发生改变
C.自然条件下,基因突变和基因重组均会改
变一条染色体上基因的数量
D.基因突变能为生物进化提供原材料
6.我国科学家发现一种被称为“卵子死亡”的新
型单基因遗传病,其病因为细胞中PANX1
基因发生突变,导致如图所示PANX1通道
蛋白异常活跃,从而加速了卵子内部ATP的
释放,导 致 卵 子 出 现 萎 缩、退 化。已 知
42
PANX1 基因在男性个体中不表达。下列叙
述正确的是 ( )
A.PANX1通道蛋白上突变点所示的核苷酸
序列与正常蛋白不同
B.“卵子死亡”的直接原因是卵子内能量供
应异常
C.“卵子死亡”患者的致病基因不能来自
父方
D.“卵子死亡”为隐性基因控制的遗传病
三、非选择题
7.下面左图表示人类镰状细胞贫血的病因,右
图是一个家族中该病的遗传系谱图(Hba代
表致病基因,HbA 代表正常的等位基因),请
据图回答(已知谷氨酸的密码子是 GAA、
GAG)
(1)图中①过程发生的时间主要是
,②过程表示
。
(2)α链碱基组成为 ,β链
碱基组成为 。
(3)镰状细胞贫血的致病基因位于 染
色体上,属于 性遗传病。
(4)Ⅱ8 基因型是 ,Ⅱ6 和Ⅱ7 再生
一个患病男孩的概率为 ,要保证Ⅱ9
婚配后子代不患此病,从理论上说其配偶的
基因型必须为 。
(5)若图中正 常 基 因 片 段 中 CTT 突 变 为
CTC,由此控制的生物性状是否可能发生改
变? 。为什么? 。
小香猪背部皮毛颜色是由位于两对常染色体
上的两对等位基因(A、a和B、b)共同控制
的,共有 四 种 表 现 型:黑 色(A_B_)、褐 色
(aaB_)、棕色(A_bb)和白色(aabb)。
(1)如图为一只黑色小香猪(AaBb)产生的一
个初级精母细胞,1位点为A基因,2位点为
a基因,某同学认为该现象出现的原因可能
是基因突变或交叉互换。
①若是发生交叉互换,则该初级精母细胞产
生的配子的基因型是 。
②若是发生基因突变,且为隐性突变,该初级
精母细胞产生的配子的基因型是 或
。
(2)某同学欲对上面的假设进行验证并预测
实验结果,设计了如下实验:
实验方案:用该黑色小香猪(AaBb)与基因型为
的雌性个体进行交配,观察子代的表
现型。
结果预测:①如果子代
,则为发生了交叉互换。
②如果子代 ,则
为基因发生了隐性突变。
52
(2)③为tRNA,通过转录形成,合成物质③时,所 需 要 的
ATP、核糖核 苷 酸、酶 等 物 质 需 要 从 细 胞 质 进 入 细 胞 核。
密码子是指物质②mRNA上决定一个氨基酸的相邻的三
个碱基。
(3)结构⑤是核糖体,由蛋白质和rRNA组成,根据翻译的
肽链的长短 可 知,图 示 过 程 中 核 糖 体 移 动 的 方 向 是 从 右
向左。
(4)由于一种氨基酸可能对应多种密码子,所以若物质②
中某个碱基发生改变,翻译形成的物质④可能不变。
【答案】 (1)双螺旋 磷酸和脱氧核糖交替连接 碱基的
排列顺序
(2)ATP、核糖核苷酸、(RNA聚合)酶 相邻的三个
(3)蛋白质和rRNA 右→左
(4)一种氨基酸可能对应多种密码子
个性飞扬·培素养
【解析】 (1)从原料和模板可以判断对应生理过程,甲中
模板是DNA,原料是核糖核苷酸,对应转录过程;乙中模板
是RNA,原料是氨基酸,对应翻译过程。
(2)翻译过程发生在核糖体,需要tRNA运输氨基酸。
(3)分析实验时注意单一变量是抗生素的有无,不加抗生
素要加入等量蒸馏水。A、B试管是探究抗生素能否阻断
细菌DNA的转录过程,C、D试管是探究抗生素能否阻断
人体DNA的转录过程。
【答案】 (1)转录 翻译
(2)tRNA 核糖体
(3)实验步骤:
第二步:等量的蒸馏水 等量相同的细菌DNA 抗生素水
溶液
第三步:4支试管中有无RNA的生成
预期实验结果并得出实验结论:
4 A试管中无RNA生成,B试管中有RNA生成,C、D试
管中均有RNA生成
暑假作业九
有问必答·固双基
1.提示:大多数生物的遗传物质是DNA,所以有DNA流向
DNA、DNA流向RNA、RNA流向蛋白质。
2.提示:
3.提示:不是,生物的绝大多数性状受单个基因控制,有些性
状由多个基因决定,比如人的身高,也有的一个基因控制多
个性状。
4.提示:①不一定,若环境不同,则表现型可能不同。
②可能相同。
厚积薄发·勤演练
1.B ①和②、②和③实验中,都只有一个变量,可以得出结
论。而①和③实验中温度和基因型都不同,所以不能判断
表型是由温 度 还 是 由 基 因 型 决 定 的,或 是 由 它 们 共 同 决
定的。
2.A 图中①②③④⑤分别表示DNA的复制、转录、逆转录、
RNA的复制、翻译过程。人体成熟的白细胞和小麦细胞的
遗传 物 质 都 是 DNA;人 体 成 熟 的 白 细 胞 不 再 分 裂,没 有
DNA的复制,可以进行转录、翻译过程;小麦细胞内可发生
①②⑤过程。
3.D 基因除了通过控制蛋白质的结构直接控制 生 物 体 的
性状外,还可以通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而
控制生物体的性状,A错误;生物的性状由基因和环境条
件共同决定,故基因的碱基排列顺序相同,基因所决定的
性状不一定相同,B错误;基因与性状并不是简单的一一
对应关系,且与环境有关,C错误;基因与基因、基因与基
因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,形
成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状,
D正确。
4.D 据题干信息可知,精氨酸是某细菌生长繁殖必需的物
质,突变细菌因为控制酶b合成的基因发生突变,无法合成
精氨酸。故可以向普通培养基中加入精氨酸,突变细菌能
成活,A正确;据题干信息可知,精氨酸是某细菌生长繁殖
必需的物质,突变细菌因为控制酶b合成的基因发生突变,
无法合成精氨酸。故可以向普通培养基中加入瓜氨酸,突
变细菌利用瓜氨酸合成精氨酸,突变细菌能成活,B正确;
向普通培养基中加入鸟氨酸,突变细菌因为控制酶b合成
的基因发生突变,无法利用鸟氨酸合成精氨酸,突变细菌
不能成活,C正确;突变细菌的出现体现了基因能通过控制
酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物性状,D错误。
5.ABC 正常基因编码的血红蛋白组成的红细胞结构是正常
的,而异常基因编码的血红蛋白组成的红细胞结构异常,
说明基因通过控制血红蛋白的结构直接控制生物性状;缺
乏酪氨酸酶会导致黑色素无法合成,说明基因通过控制酶
的合成进而控制代谢活动。
6.C 根据 题 意,将 某 实 验 动 物 的 第5号 染 色 体 上 的 一 段
DNA敲除,结果发现培育出的实验动物甘油三酯极高,具
有动脉硬化的倾向,并可以遗传给后代,该实验表明敲除
DNA片段后,生物的性状发生改变,说明敲除的 DNA片
段具有遗传效应,A正确;根据题意,将某实验动物的第5
号染色体上的一段DNA敲除,结果发现培育出的实验动
物甘油三酯极高,具有动脉硬化的倾向,该实验表明敲除
DNA片段后,生物的性状发生改变,并且这种变异可以遗
传给后代,说明该变异是一种可遗传的变异,因此动脉硬
化的产生可能与生物变异有关,B正确;上述信息只能表明
敲除的DNA片段与甘油三酯代谢有关,不能表明控制甘
油三酯合成的基因就位于第5号染色体上,C错误;由题干
信息可知,利用DNA片段的敲除技术可以研究相关基因
功能,D正确。
7.【解析】 (1)过程①是以致病基因的一 条 链 为 模 板 合 成
mRNA的过程,属于转录。转录所需要的原料是核糖核苷
酸,合成RNA需要RNA聚合酶的催化。(2)图中显示致
病基因指导异常蛋白质的合成,从而导致患病,这体现了
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。根
据两个反密码子AGA、CUU可以推知mRNA上相应的两
个密码子为 UCU、GAA,则DNA中模板链的碱基序列为
—AGACTT—。(3)致病基因是由正常基因发生突变形成
的,二者互为等位基因。在一分子mRNA上可以相继结合
多个核糖体,能相继合成多条多肽链,从而提高了翻译的
效率。
【答案】 (1)转录 核糖核苷酸 RNA聚合酶
(2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
—AGACTT—
(3)等位基因 一个 mRNA分子可相继结合多个核糖体,
同时合成多条多肽链
个性飞扬·培素养
【解析】 (1)分析题图可知,该图的遗传信息的流向是从
DNA传递到RNA,即转录过程;该过程中DNA分子先解
旋形成单链,然后再螺旋恢复双螺旋结构;对于图中杂交
链而言,则是先螺旋再解旋释放RNA分子。
(2)图中是转录过程,需要的原料是四种游离的核糖核苷
酸,四 种 游 离 的 核 糖 核 苷 酸 在 RNA 聚 合 酶 的 作 用 下 从
RNA的3'端连接到RNA链上。
(3)中心 法 则 完 善 后 的 内 容 包 括 遗 传 信 息 从 DNA 流 向
DNA,进而流向 mRNA和 蛋 白 质,从 RNA流 向 RNA和
DNA,图解是
。
(4)人体内成熟红细胞没有细胞核及各种细胞器,所以中
心法则内的遗传信息流动均不能发生。
【答案】 (1)转录 先螺旋后解旋
(2)核糖核苷酸 3'
(3)
(4)成熟红
暑假作业十
有问必答·固双基
1.提示:DNA分子复制时,DNA双链要解旋,此时结构不稳
定,易导致碱基对的数量或排列顺序改变,从而使遗传信
息发生改变。
14
2.提示:(1)遗传信息一定改变。基因突变是指基因中碱基的
增添、缺失和替换,基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传
信息。发生基因突变后,遗传信息会发生改变。(2)生物性
状不一定发生改变。发生碱基的改变时,由于密码子的简并
性,可能并不改变蛋白质中的氨基酸序列,不改变生物的性
状;发生隐性突变时,生物的性状也不一定改变。
3.提示:生物的亲子代之间的性状差异主要是由基因重组造
成的。
4.提示:基因重组是原有基因的重新组合,只产生新的基因
型,不产生新基因,所以不会产生新性状,只出现原有性状
的重新组合。
厚积薄发·勤演练
1.C 根据题中“乳糖酶分子有一个氨基酸改变”,可判断是
乳糖酶基因中有一个碱基被替换了;若乳糖酶基因有一个
碱基缺失,则会发生一系列氨基酸的改变。
2.D 60Co-γ射线处理花生的方法属于人工诱变,其原理是
基因突变,人工诱变可在短时间内提高突变率,A正确;根
据题意可知,MA 基因和 MB 基因都是通过基因突变形成
的,双链DNA分子中,嘧啶碱基和嘌呤碱基互补配对,都
是各占一半,故两基因中的嘧啶碱基所占比例相同,B正
确;由于 MB 基因中的碱基发生了增添,基因结构发生改
变,可能会导致某蛋白质不能合成、合成的某蛋白质没有生
物活性或活性改变等情况发生,C正确;根据题干信息,MB
基因是在 MA 基因的基础上进行插入的,故不能推断出直
接在 M基因的第442位插入一个“A—T”碱基对,也可以
获得高油酸型突变体,D错误。
3.B 一个碱基被另一个碱基替换后,遗传密码一定改变,但
由于密码子具有简并性,决定的氨基酸并不一定改变,状
况①酶活性不变且氨基酸数目不变,可能是因为氨基酸序
列没有变化,也可能是氨基酸序列虽然改变但不影响两种
酶的活性,A项正确;状况②酶活性虽然改变了,但氨基酸
数目没有改变,所以氨基酸间的肽键数也不会改变,B项错
误;状况③碱基改变之后酶活性下降且氨基酸数目减少,
可能是因为突变导致了终止密码子的位置提前,C项正确;
状况④酶活性改变且氨基酸数目增加,可能是因为突变导
致了终止密码子的位置推后,基因突变不影响tRNA的种
类,D项正确。
4.C 甲图中染色体上片段d、e、f位置发生改变,发生了染色
体结构变异,属于染色体结构变异中的倒位,增加了生物变
异的多样性,①正确;乙图中发生的是着丝粒分裂后,两条
姐妹染色单体移向了一极,属于染色体变异中的个别染色
体数目的变异,②正确;乙图中的变化只会出现在有丝分裂
中,甲图中的变化可出现在减数分裂也可出现在有丝分裂,
③错误;因为在细胞分裂过程中,染色体形态可在显微镜下
观察到,所以甲、乙两图中的变异类型都可用显微镜观察检
验,④正确。
5.ABC 基因突变可以产生新基因,基因重组可以产生新的
基因型,A项错误;基因重组不会引起基因碱基序列的改
变,B项错误;自然条件下,基因突变和基因重组不会改变
基因的个数,C项错误;基因突变是生物变异的根本来源,
是生物进化的原材料,D项正确。
6.B 该遗传病“患者的卵子出现萎缩、退化的现象”,故患者
中只有女性,男性可能携带致病基因,但不会患病。图中
PANX1通道蛋白上突变位点处的氨基酸序列与正常蛋白
不同,蛋白质上有氨基酸序列,没有核苷酸序列,A错误;
PANX1通 道 蛋 白 异 常 活 跃,会 加 速 卵 子 内 部 ATP的 释
放,导致卵子内能量供应异常,造成“卵子死亡”,B正确;
“卵子死亡”女性患者因卵子出现萎缩、退化现象而不育,
因此母亲只能提供不含有致病基因的卵细胞,故患者的致
病基因应来自父方,C错误;PANX1 基因正常才可形成卵
子并产生后代,“卵子死亡”患者体内有来自母亲的正常基
因和来自父亲的致病基因,为杂合子,因此该病为显性遗
传病,D错误。
7.【解析】 (1)图中①过程表示的是复制,发生在细胞分裂
间期,图中②过程表示转录。(2)α链中与 GTA发生碱基
互补配对的碱基是CAT,转录后形成的碱基序列为GUA。
(3)由图中Ⅰ3 和Ⅰ4 正常,Ⅱ9 患病知,镰刀型细胞贫血症
的遗传方式是常染色体隐性遗传病。(4)通过图中判断出
Ⅰ3、Ⅰ4 的基因型均为 HbAHba,所以他们的后代Ⅱ8 的基
因型为 HbAHbA 或 HbAHba,由于Ⅱ6 和Ⅱ7 的基因型均
为 HbAHba,所以生出 HbaHba的概率为1/4,生出男孩的
概率为1/2,所以生出患病男孩的概率为1/8。后代呈现显
性性状的同时又不发生性状分离的条件是其中一个亲代
为显性纯合子。(5)由于两种碱基序列经转录后形成的密
码子对应同一种氨基酸,所以生物性状不可能改变。
【答案】 (1)细胞分裂间期 转录 (2)CAT GUA
(3)常 隐 (4)HbAHbA 或 HbAHba 1/8 HbAHbA
(5)不可能 改变后的密码子对应的还是谷氨酸
个性飞扬·培素养
【解析】 题图中1与2为姐妹染色单体,在正常情况下,姐
妹染色单体上对应位点的基因是相同的,若不相同,则可
能是发生了基因突变或交叉互换,若是发生交叉互换,则
该初级精母细胞可产生AB、Ab、aB、ab4种基因型的配子,
与基因型为ab的卵细胞结合,子代出现黑色、褐色、棕色和
白色4种表现型;若是基因发生隐性突变,即A→a,则该初
级精母细胞可产生 AB、aB、ab或 Ab、ab、aB3种基因型的
配子,与基因型为ab的卵细胞结合,子代可出现黑色、褐色
和白色或棕色、白色和褐色3种表现型。
【答案】 (1)①AB、Ab、aB、ab ②AB、aB、ab Ab、ab、aB
(2)aabb 结果预测:①出现黑色、褐色、棕色和白色4种表
现型 ②出现黑色、褐色和白色或棕色、白色和褐色3种表
现型
暑假作业十一
有问必答·固双基
1.提示:图①过 程 发 生 在 同 源 染 色 体 的 非 姐 妹 染 色 单 体 之
间;属于基因重组。图②过程中的两条染色体是非同源染
色体;属于染色体结构变异中的易位。
2.提示:基因突变缺失的是碱基,缺失后基因数量不变;染色
体结构变异 缺 失 的 是 染 色 体 片 段,缺 失 后 基 因 数 量 发 生
改变。
3.提示:甲有三个染色体组,乙有四个染色体组。方法:形态大小
相同的染色体有几条就有几个染色体组(图甲)。控制同一性
状的基因出现几次,则有几个染色体组(图乙)。
4.提示:不一定,如由八倍体生物的配子发育而来的单倍体
含四个染色体组。
厚积薄发·勤演练
1.D 甲是交叉互换,乙是易位,丙是重复,丁是交叉互换,戊
是易位。
2.D 图甲是非姐妹染色单体之间交叉互换,在四分体时期
发生,属于基因重组;染色体易位指染色体的某一片段移
接到另一条非同源染色体上引起的变异,属于染色体结构变
异;交叉互换在显微镜下观察不到,而染色体易位在显微镜下
能观察到。
3.D 导入“杀配子染色体”后小麦的染色体组成为42W+
1A,由于染色体数目增加(1A),属于染色体数目变异,因
此发生的变异属于可遗传的变异,A正确;由图中可育配
子直接发育成的个体为单倍体,B正确;图中可育配子的染
色体组成为21W+1A,与 普 通 小 麦 配 子(染 色 体 组 成 为
21W)受精后,发育成的个体有43条染色体(42W+1A),C
正确;易位是指非同源染色体之间交换片段,与普通小麦
配子相比,易位不改变配子内基因的结构,只是使染色体
上基因的数目和排列顺序发生改变导致配子异常,D错误。
4.D 卡诺氏液可以固定细胞的形态,A正确;卡诺氏液固定
细胞形态之后,用95%的酒精冲洗,制作装片时,解离液由
质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精配制而
成,因此体积分数为95%的酒精可以用来配制解离液,也
可以用来冲洗卡诺氏液,B正确;低温处理的温度为0℃~
5℃之间,目的是抑制纺锤体的形成,C正确;间期时间更
长,经过低温处理之后,只有少数细胞中染色体数目加倍,
D错误。
5.C 使用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖,能抑制有
丝分裂过程中纺锤体的形成,使染色体数目加倍,A项正
确;果皮是由子房壁发育而来的,染色体组成与母本相同,
因此四倍体植株所结的西瓜,果皮细胞内含有四个染色体
组,B项正确;无子西瓜的果皮是由三倍体母本的子房壁发
育而来的,含有三个染色体组,C项错误;无子西瓜植株减
数分裂时联会紊乱,极少产生正常配子,D项正确。
24