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考试研究丨高三生物复习知识点汇总(四) 生物的变异及其应用

作者:皖智研究院  时间:2023/5/9 17:13:16  点击量:825

[考点分解]

考点一:基因突变的特征和原因


[重点、难点解析与整合]

1.镰刀型细胞贫血症:
镰刀型细胞贫血症的根木原因是控制血红蛋白合成的基因中一个碱基对发生了改变(由CCT→CAT),其直接原因是血红蛋白的一条肽链上的一个氨基酸由谷氨酸改变为缬氨酸。

2.基因突变的本质:
DNA分子复制时,因外部因素或者自身内部因素,导致了基因结构的改变,包括基因中碱基对的增添、缺失和改变,进而引起基因中碱基对排列顺序的改变。基因突变使一个基因变成它的等位基因,并且通常会引起一定的表型变化。突变一般是一个“无中生有”、“ 偶然出现”的过程。

3.特征:

(1)普遍性:所有生物都可能发生基因突变。

(2)随机性:可以发生在生物个体发育的任何时期;可以发生在细胞内不同的DNA分子上;同一DNA分子的不同部位。

(3)低频性:在自然状态下,基因突变的频率是很低的。

(4)多害少利性:大多数基因突变对生物本身是有害的;少数基因突变对生物本身是有利的;还有些基因突变既无害也无益。

(5)不定向性:一个基因可以向不同的方向发生突变,产生一个以上的等位基因。

4.时期:

DNA分子复制时(细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂间期)
[特别提醒]

(1)只有进行分裂的细胞才可能发生基因突变,生物体中成熟、分化了的细胞不再发生基因突变。

(2)基因突变是DNA分子水平上某一个基因内部碱基对种类和数目的变化,基因的数目和位置并未改变。

5.基因突变对性状的影响——基因突变并不一定使生物的性状改变

(1)改变性状:

突变可间接引起密码子改变,最终表现为蛋白质功能改变,使得生物性状改变。如:镰刀型细胞贫血症。

(2)不改变性状:

①一种氨基酸可以有多种密码子决定,当突变后的基因转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时,这种突变不会引起生物性状的改变。

②突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。

6.基因突变对子代的影响
(1)基因突变发生在有丝分裂过程中,一般不遗传,但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。

(2)如果发生在减数分裂过程中,可以通过配子传递给后代。


[例题讲解]

[例题1] 自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:
正常基因  精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因2 精氮酸 亮氮酸 亮氮酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸
根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是(   )
A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添
B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添
C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添
D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添
[解析]突变基因1所翻译的氨基酸的种类和数目都未发生改变。可能是基因的非编码区的碱基发生了替换,不影响编码区的转录和翻译,结果与原来一样。或者是编码区上的某碱基发生了替换,改变了遗传信息,但其转录所形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸, 结果也与原来一样。突变基因2中有一个氨基酸的种类发生了改变。即苯丙氨酸变为亮氨酸,其他对应位置的氨基酸没有发生变化,最可能是基因上决定苯丙氨酸的碱基组成发生了替换。突变基因3中从第三个氨基酸往后的氨基酸的种类都发生了改变。最可能是原基因中决定亮氨酸的三个碱基对中增添或缺失了一个碱基对,这样转录形成mRNA后,使得决定苯丙氨酸以后的所有密码子都发生了改变,决定了不同的氨基酸。
[答案] A


[例题2] DNA分子经过诱变,某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次,得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G,推测“P”可能是(   )
A.胸腺嘧啶     

B.腺嘌呤      

C.胸腺嘧啶或腺嘌呤     

D.胞嘧啶

[解析]根据半保留复制的特点,DNA分子经过两次复制后,突变链形成的两个DNA 分子中含有U—A、A—T碱基对,而另一条正常,正常链形成的两个DNA分子中含有G—C、 C—G碱基对,因此被替换的可能是G,也可能是C
[答案] D


[例题3] 如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对,可能的后果是(   )(多选)
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]从题干信息看,基因的中部缺失了一个核苷酸对,可以知道,其中部以前的核苷酸序列没变,仍可控制合成某蛋白质,只是与突变前合成的蛋白质不同而已;中部缺失一个核苷酸对后,可能引起以下后果:(1)缺失部位转录时成为终止密码,使得翻译为蛋白质时在缺失位置终止(2)缺失后转录时终止密码提前,使得所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸(3)缺失部位以后转录的mRNA核苷酸改变,使得翻译的蛋白质中,缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。
[答案] BCD


[例题4]拟南芥P基因的突变体表现为花发育异常。用生长素极性运输抑制剂处理正常拟南芥,也会造成相似的花异常。下列推测错误的是(   )

A.生长素与花的发育有关
B.生长素极性运输与花的发育有关
C.P基因可能与生长素极性运输有关
D.生长素极性运输抑制剂诱发了P基因突变
[解析]用生长素极性运输抑制剂处理拟南芥,出现类P基因突变体的性状,可推测出要么是生长素与花的发育有关(A),要么是生长素的极性运输与之有关(B),P基因可能与生长素极性运输有关(C)。而由于基因突变的不定向性,故特定的因素不可能诱发特定的基因突变,故D选项错误。
[答案] D



考点二:基因重组及其意义

[重点、难点解析与整合]

1.基因重组适用的范围:除了基因工程以外,通常考虑适用于进行有性生殖的过程。

2.基因重组的本质:原有基因的重新组合,产生了新的基因型,使性状重新组合,产生了新的表型,但未改变基因的“质”和“量”,所以没有产生新基因,也就没有产生新性状。
3.基因重组所包含的内容:基因的自由组合、基因的连锁互换、重组DNA技术、转基因、基因导入以及肺炎双球菌的转化等都属于基因重组。
4.基因重组发生的时期和原因:有性生殖的生物在减数第一次分裂的四分体时期(同源染色体上等位基因的交换)或减数第一次分裂的后期(非同源染色体上非等位基因的自由组合)。
5.基因重组的意义:基因重组能够产生多样化的基因组合的后代。子代中就有可能出现适应多变环境的个体,从而在多变的环境中繁衍下去。所以说,基因重组也是生物变异的来源之一,对生物的进化也具有重要的意义。

[特别提醒](1)对有性生殖的生物来说,可遗传变异的主要来源是基因重组,如:一母生九子,连母十个样。
(2)基因重组中染色体的互换是指同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换;如果是非同源染色体片段的互换,则属于染色体结构的变异。


[例题讲解]

[例题1] 以下有关基因重组的叙述,错误的是(   )
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组

A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组B.非姐妹染色单体的交换可起基因重组
C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离D.同胞兄妹的遗传差异与父母基因重组有关
[解析]基因重组发生的时期和原因:有性生殖的生物在减数第一次分裂的四分体时期(同源染色体上非姐妹染色单体的交换引起)或减数第一次分裂的后期(非同源染色体上非等位基因的自由组合)。对有性生殖的生物来说,可遗传变异的主要来源是基因重组,如:一母生九子,连母十个样。纯合子自交不发生基因重组,子代也不发生性状分离。

[答案] C


[例题2]基因重组发生在有性生殖过程中控制不同性状的基因的自由组合时,下列有关基因重组的说法正确的是(   )
A.有细胞结构的生物都能够进行基因重组
B.基因突变、基因重组都能够改变基因的结构
C.基因重组发生在初级精(卵)母细胞形成次级精(卵)母细胞过程中
D.在减数分裂四分体时期,非同源染色体的互换也是基因重组
[解析]由题干获取的信息有:①基因重组发生在有性生殖过程中;②基因重组是基因的自由组合。解答此题需明确生物分为细胞结构和无细胞结构的生物,有细胞结构的生物包括原核生物和真核生物,原核细胞只能进行二分裂不能进行减数分裂;基因重组的本质是原有基因的重新组合,但未改变基因的“质”和“量”,所以没有产生新基因;基因重组中染色体的互换是指同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换;如果是非同源染色体片段的互换,则属于染色体结构的变异;基因重组发生的时期和原因:有性生殖的生物在减数第一次分裂的四分体时期(同源染色体上等位基因的交换)或减数第一次分裂的后期(非同源染色体上非等位基因的自由组合)。
[答案] C


[例题3]已知某植物的胚乳非糯(H)对糯(h)为显性,植株抗病(R)对感病(r)为显性。某同学以纯合的非糯感病品种为母本,纯合的糯性抗病品种为父本进行杂交实验,在母本植株上获得的F1种子都表现为非糯。在无相应病原体的生长环境中,播种所有的F1种子,长出许多F1植株,然后严格自交得到F2种子,以株为单位保存F2种子,发现绝大多数F1植株所结的F2种子都出现糯与非糯的分离,而只有一株F1植株(A)所结的F2种子全部表现为非糯,可见,这株F1植株(A)控制非糯的基因是纯合的。请回答
(1)从理论上说,在考虑两对相对性状的情况下,上述绝大多数 F1正常自交得

(1)从理论上说,在考虑两对相对性状的情况下,上述绝大多数 F1正常自交得到的F2植株的基因型有      种,表型有       种。(2)据分析,导致A植株非糯基因纯合的原因有两个:一是母本自交, 二是父本的一对等位基因中有一个基因发生突变。为了确定是哪一种原因,可以分析F2植株的抗病性状,因此需要对F2植株进行处理,这种处理是       如果是由于母本自交,F2植株的表型为       其基因型是      ;如果是由于父本控制糯的一对等位基因中有一个基因发生突变,F2植株的表型为      其基因型是       (3)如果该同学以纯合的糯抗病品种为母本,纯合的非糯感病品种为父本,进行同样的实验,出现同样的结果,即F1中有一株植株所结的F2种子全部表现为非糯,则这株植株非糯基因纯合的原因是       其最可能的基因型为      

[解析]F1植株A,如果是母本自交,那么A的基因型是HHrr(非糯感病),则A自交得到的F2植株全部也是非糯感病(HHrr);如果是父发生基因突变,那么A植株基因型是HHRr(非糯抗病),则A自交得到的F2植株有HHRR(非糯抗病)、HHRr(非糯抗病)、HHrr(非糯感病),出现性状分离现象。可通过接种相应的病原体来确定原因。如果该同学以纯合的糯抗病品种为母本,纯合的非糯感病品种为父本,进行同样的实验,出现同样的结果。由于母本基因型为hhRR, 自交不可能出现A植株(HHrr)

[答案] (1)9        4
(2)接种相应的病原体     全部感病(或非糯感病)     HHrr

 抗病和感病(或非糯抗病和非糯感病)     HHRR、HHRr、HHrr

(3)基因突变       HHRr

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