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1、课时分层作业(十三) 基因突变和基因重组(建议用时：45分钟)学业达标练1下列情况引起的变异属于基因重组的是()非同源染色体上的非等位基因的自由组合基因型为DD的豌豆，种植在土壤贫瘠的地方而出现矮茎性状，下一代种植在水肥充足的地方，全表现为高茎同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部交换DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失ABC DC基因重组有两种情况：一是在减数第一次分裂的四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，二是减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合。2下列有关生物变异的叙述，不合理的是()A基因突变会导致遗传信息的改变B染色体变异在光学显微镜下可观察
2、到C可遗传的变异可为生物进化提供原材料D非同源染色体上的非等位基因才能重组D减数第一次分裂前期，同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换也能导致基因重组。3人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接() 【导学号：01632165】A插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变B替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变C造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代C131I作为放射性物质，可以诱导生物变异，但不能插入或替换DNA的碱基
3、，从而使基因发生突变。大剂量的放射性同位素131I积聚在甲状腺滤泡上皮细胞可诱发其发生基因突变，但因突变发生在体细胞而不是生殖细胞，故不能遗传给下一代；大剂量131I可能造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异，故C正确。4下列哪项不是有丝分裂或减数分裂过程中均可发生的变异()ADNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异D着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组仅发生在减过程中；有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期DNA复制
4、过程中均可发生基因突变；C、D中导致的染色体结构、数目变异在有丝分裂和减数分裂过程中均可发生。5下列有关基因突变和基因重组的叙述正确的是()ADNA分子缺失一个基因属于基因突变B发生在体细胞的突变一定不能遗传给后代C非同源染色体之间交换部分片段属于基因重组D基因突变和基因重组都能改变生物的基因型D基因突变指DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起基因结构的改变，DNA分子缺失一个基因不属于基因突变，A错误；植物的体细胞发生的突变，可以通过无性繁殖传递给后代，B错误；非同源染色体之间交换部分片段属于染色体结构变异中的易位，C错误。6用人工诱变方法使黄色短杆菌的质粒中脱氧核苷酸序列发生如下
5、变化：CCGCTAACGCCGCGAACG，那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是() 【导学号：01632166】(可能相关的密码子为：脯氨酸：CCG，CCA；甘氨酸：GGC，GGU；天冬氨酸：GAU，GAC；丙氨酸：GCA，GCU，GCC，GCG；半胱氨酸：UGU，UGC)A基因突变，性状改变B基因突变，性状没有改变C基因和性状均没有改变D基因没变，性状改变A从基因突变的情况可看出：基因片段中的T突变为G，对应的mRNA上的密码子由GAU变成GCU，编码的氨基酸由天冬氨酸变为丙氨酸，氨基酸的改变引起生物性状的改变。7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
6、同的等位基因BX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GC被碱基对AT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B基因突变具有不定向性，A项正确；物理因素如X射线等可提高突变率，B项错误；基因中碱基对的替换、增添或缺失均可引起基因突变，C项、D项正确。8如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是 ()ADNA连接酶和解旋酶BDNA聚合酶和限制性核酸内切酶C限制性核酸内切酶和DNA连接酶DDNA聚合酶和RNA聚合酶C目的基因和运载体结合需要基因剪刀限制性核酸内切酶和基因针线DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA
7、聚合酶和解旋酶。9下图为DNA分子的某一片段，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()ADNA连接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、DNA连接酶C解旋酶、限制酶、DNA连接酶D限制酶、DNA连接酶、解旋酶C图中处是氢键，可由解旋酶破坏；处是磷酸二酯键，可由限制酶破坏；处是限制酶切口，可由DNA连接酶催化连接。10由于基因突变，导致蛋白质中的一个赖氨酸发生了改变。根据图和下表回答问题： 【导学号：01632167】第一个字母第二个字母第三个字母UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAG(1)图中过程发
8、生的场所是_，过程叫_。(2)除赖氨酸以外，图解中X是密码子表中哪一种氨基酸的可能性最小？_。原因是_。(3)若图中X是甲硫氨酸，且链与链(模板链)只有一个碱基不同，那么链不同于链上的那个碱基是_。(4)从表中可看出密码子具有_的特点，它对生物体生存和发展的意义是_。解析(1)过程为翻译，在细胞质的核糖体上进行。过程为转录，在细胞核中进行。(2)由赖氨酸与表格中其他氨基酸的密码子对比可知，赖氨酸与异亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、精氨酸的密码子相比，都只有一个碱基的差别，而赖氨酸与丝氨酸的密码子有两个碱基的差别，故图解中X是丝氨酸的可能性最小。(3)由表格中甲硫氨酸与赖氨酸的密码子可知，链
9、与链的碱基序列分别为TTC与TAC，差别的碱基是A。(4)从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码这种氨基酸，可以保证翻译的速度。答案(1)核糖体转录(2)丝氨酸丝氨酸与赖氨酸有两个碱基的差别(3)A(4)简并性增强了密码容错性，保证了翻译的速度11酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：(1)该技术定向改变了酵母菌
10、的性状，这在可遗传的变异的来源中属于_。(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是_。(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用_进行切割。(4)切割完成后，利用_将运载体与LTP1基因连接。解析(1)基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理为基因重组。(2)运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的“剪刀”为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。答案(1)基因重组(2)质粒(3)同一种限制酶(4)DNA连接酶12下图为具有2对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(
11、纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下列问题。(1)上述两个基因发生突变是由于_引起的。(2)右图为甲植株发生了基因突变的细胞，它的基因型为_，表现型是_，请在图中标明基因与染色体的关系。(3)甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？可用什么方法让其后代表现出突变性状。_。(4)a基因和b基因分别控制两种优良性状。请利用已表现出突变性状的植株为实验材料，设计实验，培育出同时具有两种优良性状的植株(用遗传图解表示)。解析(1)由图可知甲植株和乙植株都发生了碱基的替换。(2)因为A基因和B基因是
12、独立遗传的，所以这两对基因应该分别位于图中的两对同源染色体上。又由于甲植株(纯种)的一个A基因发生突变，所以该细胞的基因型应该是AaBB，性状是扁茎缺刻叶。(3)植株虽已突变但由于A对a的显性作用，B对b的显性作用，在植株上并不能表现出突变性状。当突变发生于体细胞时，突变基因不能通过有性生殖传给子代；要想让子代表现出突变性状，可对突变部位的组织细胞进行组织培养，而后让其自交，后代中即可出现突变性状。(4)杂交育种和单倍体育种两种方法都能取得不错的效果。答案(1)一个碱基的替换(2)AaBB(写Aa不行)扁茎缺刻叶(写扁茎不得分)表示出两对基因分别位于两对同源染色体上即可(3)该突变均为隐性突变
13、，且基因突变均发生在甲和乙的体细胞中，不能通过有性生殖传递给子代。取发生基因突变部位的组织细胞，通过组织培养技术获得试管苗，让其自交，其子代即可表现突变性状(4)冲A挑战练13如图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG，据图分析正确的是() 【导学号：01632168】A转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是CAUB过程是以链作模板，以脱氧核苷酸为原料，由ATP供能，在有关酶的催化作用下完成的C控制血红蛋白的基因中任意一个碱基对发生改变都会引起镰刀型细胞贫血症D人发生此贫血症的根本原因在于血红蛋白中的一个谷氨酸被缬氨酸取代A由于运输氨基酸的tRNA一端的三个碱基是与m
14、RNA中的碱基互补配对，所以运输缬氨酸的tRNA一端的三个碱基为CAU；过程为转录，所需的原料为核糖核苷酸；控制血红蛋白的基因中不同碱基对的改变对氨基酸的种类变化作用是不同的；性状改变的根本原因是基因中碱基对的改变。14某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。如以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是()A减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为BB减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离C减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合D减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换D
15、根据题干所知，染色体缺失花粉不育，则正常情况下，该植物做父本只产生含b的配子，测交后代不可能出现红色性状。既然测交后代中有部分个体表现为红色性状，说明父本产生的配子中有部分含有B。若发生基因突变，则后代个体只有个别个体表现为红色；若是减数第一次分裂时非姐妹染色单体发生交叉互换，因为交叉互换有一定的交换率，故父本产生的配子中可能有一部分含有B，测交后代可能会出现部分(不是个别)红色性状，D正确。基因突变具有不定向性，且突变率低，减数分裂时染色单体一旦形成，则不发生基因突变，故A错误；减数二次分裂时3与4随着丝点的分裂而分离，形成的两个花粉由于含有缺失染色体而不育，B错误；非姐妹染色单体之间自由组
16、合发生在减数与第一次分裂后期，故C错误。15据下图分析，下列有关基因工程的说法不正确的是()A为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达，应用限制酶、同时切割二者B限制酶、DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键C与启动子结合的应该是RNA聚合酶D能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中，也一定会有目的基因的表达产物D限制酶、是两种不同的限制酶，切割后形成的末端序列不同，用限制酶、同时切割质粒和目的基因，可防止质粒和目的基因任意结合而影响基因的表达，A正确；限制酶能破坏磷酸二酯键，DNA连接酶能形成磷酸二酯键，二者的作用部位相同，B正确；转录时与启动子结合的是RNA聚合酶，C正确；能够检测到标记基
17、因表达产物的受体细胞中，也一定会有目的基因，但目的基因不一定会表达，D错误。16水稻叶片宽窄受细胞数目和细胞宽度的影响，为探究水稻窄叶突变体的遗传机理，科研人员进行了实验。 【导学号：01632169】(1)科研人员利用化学诱变剂处理野生型宽叶水稻，可诱发野生型水稻的DNA分子中发生碱基对的_，导致基因突变，获得水稻窄叶突变体。(2)测定窄叶突变体和野生型宽叶水稻的叶片细胞数目和单个细胞宽度，结果如图所示。该结果说明窄叶是_所致。(3)将窄叶突变体与野生型水稻杂交，F1均为野生型，F1自交，测定F2水稻的_，统计得到野生型122株，窄叶突变体39株。据此推测窄叶性状是由_控制的。(4)研究发现
18、，窄叶突变基因位于2号染色体上。科研人员推测2号染色体上已知的三个突变基因可能与窄叶性状出现有关。这三个突变基因中碱基发生的变化如下表所示。突变基因碱基变化CCGCTCTTC蛋白质与野生型分子结构无差异与野生型有一个氨基酸不同长度比野生型明显变短由上表推测，基因的突变没有发生在_序列，该基因突变_(填“会”或“不会”)导致窄叶性状。基因突变使蛋白质长度明显变短，这是基因的突变导致_。(5)随机选择若干株F2窄叶突变体进行测序，发现基因的36次测序结果中该位点的碱基35次为T，基因的21次测序结果中该位点均为碱基TT缺失。综合上述实验结果判断，窄叶突变体是由于基因_发生了突变。(6)F2群体野生
19、型122株，窄叶突变体39株，仍符合31的性状分离比，其原因可能是_。解析(1)基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失、替换，引起基因结构的改变。(2)据图分析：突变体和野生型比较，细胞数减少，单个细胞宽度没有明显变化，故窄叶是细胞数目减少而不是单个细胞宽度变窄所致。(3)该杂交实验研究的相对性状是叶片宽窄，故应测定F2水稻的叶片宽窄；统计数据表明：野生型窄叶突变体1223931，据此推测窄叶突变体为隐性性状，由一对隐性基因控制。(4)突变基因表达的蛋白质与野生型分子结构无差异，说明密码子的数目和序列没变，故基因的突变没有发生在密码子对应的序列；基因通过控制蛋白质的合成决定性状，故该突
20、变基因不会导致窄叶性状；突变基因的碱基较野生型减少2个碱基对，但表达的蛋白质长度明显变短，原因可能是突变导致翻译提前终止。(5)根据测序结果，发现窄叶突变体中基因出现表格中的突变的概率为35/36、基因出现表格中的突变的概率为100%，故可判断窄叶突变体是由于基因、发生了突变。(6)两个窄叶突变基因均位于2号染色体上，不遵循基因的自由组合定律，F2群体野生型122株，窄叶突变体39株，仍符合31的性状分离比，说明基因、之间未发生交叉互换。答案(1)增添、缺失、替换(或填“替换、缺失”)(2)细胞数目减少而不是单个细胞宽度变窄(3)(单株)叶片宽窄一对隐性基因(4)密码子对应(或“编码”)不会翻译提前终止(5)、(同时)(6)基因、之间未发生交叉互换(或“基因、中的一个突变对性状无影响”)