2016_2017版高中生物第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.docx

第三节基因与性状1理解基因、蛋白质和性状之间的关系。(重难点)2概述基因突变的类型和特点。(重点)3结合实例，分析基因突变的原因。(重难点)基 因 与 性 状 的 关 系1基因与性状(1)基因通过控制蛋白质的分子结构来控制性状，如镰刀型细胞贫血症。(2)基因通过控制酶的合成控制代谢过程，从而影响生物性状，如白化病。2基因重组及其意义(1)概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的现象。(2)类型比较类型发生的时期发生的范围自由组合型减数第一次分裂后期非同源染色体的非等位基因交叉互换型四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间局部交叉互换(3)意义：基因重组使后代产生了许多新的基因型，从而使后代出现多种新的性状组合。3环境与性状生物的性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响。性状是基因和环境共同作用的结果。合作探讨探讨1：基因和性状间均存在一一对应的关系吗？你能否举例说明？提示：不是。基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。例如，人的身高可能是由多个基因决定的，其中每一个基因对身高都有一定的作用。同时，身高也不完全是由基因决定的，后天的营养和体育锻炼等也有重要作用。探讨2：基因与性状间的关系应如何描述？提示：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种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。探讨3：大肠杆菌通过二分裂繁殖后代时，是否会发生基因重组呢？提示：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】D2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】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108105，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。合作探讨探讨1：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？提示：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。探讨2：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？提示：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。探讨3：突变后的性状一定能满足我们的需要吗？为什么？提示：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？提示：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。思维升华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：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。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、缺失对生物的影响类型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大缺失位置前不影响，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项目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BDNA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】A2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。【答案】A1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。【答案】A2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。【答案】A3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。【答案】D4人类的正常血红蛋白(HbA)的链第63位氨基酸为组氨酸(CAU)，异常血红蛋白(HbM)的63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BCAU变成UAUC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CAUUAU，根据碱基互补配对原则，其对应的基因中碱基变化为GTAATA，即一个碱基对的改变。【答案】A5(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5558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0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()AS12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。【答案】A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【答案】D2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。【答案】B3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()基因突变基因重组染色体变异环境条件的变化染色单体互换非同源染色体上非等位基因自由组合ABC D【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】C4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mRNAB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；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。【答案】C5(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11小于1大于1A.状况一定是因为氨基酸序列没有变化B状况一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%C状况可能是因为突变导致了终止密码位置变化D状况可能是因为突变导致tRNA的种类增加【解析】某个碱基被替换，状况氨基酸的序列肯定发生了变化，状况X与Y氨基酸的数目相等，肽键数可能不变。状况X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。【答案】C6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、为非基因序列。有关叙述正确的是() 【导学号：73730066】Aa、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”。【答案】B7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。【答案】B8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()图甲图乙染色体结构变异染色体数目变异基因重组基因突变A BC D【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。【答案】B9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分别位于和上，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4条构成一组染色体外，还有下排4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。【答案】B10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BX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。【答案】A12(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【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。【答案】B13(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() 【导学号：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。【答案】C14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提取液中加入氰酸酶叶片产氰含氰产氰产氰叶片不产氰不含氰不产氰产氰叶片不产氰不含氰产氰不产氰叶片不产氰不含氰不产氰不产氰据图回答以下问题。(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)叶片的叶肉细胞中缺乏_酶，叶片可能的基因型是_。(3)从代谢的角度考虑，怎样使叶片的提取液产氰？说明理由。_。【解析】(1)细胞液是含有多种有机物和无机物的复杂的水溶液。这些物质中有的是细胞代谢产生的储存物，有的是排泄