摘要:考点1.基因突变的概念.特点及意义 (1)基因突变的概念和意义:由于DNA分子中发生碱基对的增添.缺失或改变而引起的基因结构的改变叫做基因突变.人类的镰刀型细胞贫血症是由于基因突变产生的.早在20世纪初.有人发现一例严重贫血的黑人血液中.有异形红细胞.形态酷似镰刀形.把这种异常红细胞叫镰刀型红细胞.这一病症称镰刀型细胞贫血症.经研究发现.这种病是基因突变引起的.是由隐性基因控制的.红细胞的主要成分是含铁的血红蛋白.血红蛋白的功能是携载氧气.随血液循环把氧气运输到人体各组织.因此.当血红蛋白分子的结构发生改变时.它的功能就会改变.引起镰刀型细胞贫血症.基因突变是染色体的某一位点上基因的改变.基因突变使一个基因突变成它的等位基因.并且通常引起一定的表现型的变化.如白化病基因突变成的.色盲基因(Xb)是由色觉正常基因(X“)突变而来的.基因突变是生物变异的根本来源.为生物进化提供了最初的原材料.这是基因突变的重要意义. 由于基因突变能使一个基因突变为另一个新的基因.而可遗传的变异的其他来源--基因重组和染色体变异都不能产生新的基因.所以基因突变是生物变异的根本来源.如果生物没有变异.生物一代代都是复制品.不可能发生物种的进化.所以变异是生物进化的基础,又由于基因突变是生物变异的根本来源.所以基因突变能为生物进化提供原始材料.是生物进化的重要因素之一. (2)基因突变的特点:①基因突变在生物界普遍发生.具有普遍性.无论是低等生物.还是高等生物以及人.都可能发生基因突变.若是在自然条件下发生的基因突变.叫做自然突变.若是在人为因素诱发下产生的基因突变.叫做诱发突变,②基因突变是随机发生的.具有随机性.基因突变在发生的时间上.在发生突变的个体上.在发生突变的基因上.都是随机的.生殖细胞可以发生基因突变.体细胞 也可以发生基因突变.一般情况下.生殖细胞的基因突变.可以通过受精作用直接传递给后代,体细胞发生的基因突变.一般不能传递给后代,③基因突变的自然突变率低.即具有低频性.基因的自然突变率很低.说明了物种的稳定性,④大多数基因突变对生物有害.即具有有害性.正常的玉米细胞中含有叶绿素.能通过光合作用合成有机物.偶然见到极少数玉米苗不含叶绿素.所以在长到了3-4片真叶时就会死亡.这就是玉米白化苗.玉米白化苗的形成可表示为:绿株绿株.基因型为CC的白化苗不能形成叶绿素.不能进行光合作用制造有机物.最终导致死亡.这是玉米的正常基因发生突变的结果,⑤基因突变是不定向的.即具有多方向性.一个基因可以向多个方向发生突变.形成一个以上等位基因.例如基因A可突变为a1(或a2或a3--).A.a1.a2.a3--之间也可以相互突变.突变形成的基因之间都可以互称等位基因.这种同一位点上的许多等位基因.称为复等位基因. (3)基因突变的类型:①碱基替换突变:即DNA分子中一对碱基被另一对碱基取代而引起的基因突变.如果一个嘌呤被另一个嘌呤代替或一个嘧啶被另一个嘧啶代替.这种碱基替换称为转换,而一个嘧啶被一个嘌呤代替或一个嘌呤被一个嘧啶代替.这种碱基替换称为颠换.例如:镰刀型贫血症的突变为颠换.而异常血红蛋白贫血症的突变为转换.如图6-22-1所示,②移码突变:指基因内部DNA的碱基序列中.丢失或插人1个或几个碱基时.从而使基因中碱基对的排列顺序发生改变而引起的突变.如图6 22 2所示. 案例剖析 旁征博引 举一反三 考题1 以下关于基因突变的有关内容错误的是( ) A.基因突变是生物变异的一个重要来源 B.基因突变使一个基因变成它的等位基因 C.果蝇的白眼和家鸽羽毛的灰红色都是突变性状 D.基因突变是通过有性生殖过程实现的 考题1点拨,本题重在考查基因突变的相关基础知识.基因突变的本质是基因碱基的改变.是等位基因产生的根本原因.基因突变实质上就是基因发生差错.而发生差错的时期多位于DNA分子复制时.DNA分子的复制可发生在减数分裂.也可发生于有丝分裂过程中.答案:D. 总结提示:基因突变实质上就是基因中碱基的改变.碱基的改变.一定能使基因改变.但并不一定能使生物的性状发生改变.主要原因是密码子与蛋白质中的氨基酸种类是多对-的关系. 考点2基因重组及其相关内容 (1)基因重组的概念和类型:基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中.控制不同性状的基因的重新组合.从而出现了不同性状的新组合.在减数分裂的四分体时期.由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生局部交换.这些染色单体上的基因重新组合.是另一种类型的基因重组. (2)基因重组的过程和意义:基因重组是通过有性生殖过程实现的.在有性生殖的配子形成过程中.位于不同对同源染色体上的非等位基因的自由组合.位于同一对同源染色体上的基因间的连锁与交换.使生物形成很多种类型的配子.由这些含有不同基因的配子自由组合.形成种类繁多的后代类型.在有性生殖过程中.父本与母本的杂合性越高.二者的遗传物质基础差别越大.产生的生殖细胞的种类越多.基因重组产生不同于亲本的可能性越大.从前面学习的基因的自由组合定律得知.若有n对等位基因位于n对同源染色体上.两个这样的亲本杂交时.其F!可能出现的表现型是2 种.如果把同源染色体的非姐妹染色单体交换引起的基因重组也考虑在内.其F!的重组后代类型还要多. 近年来人们利用重组’DNA技术.把一种生物的基因转移到另一种生物细胞内.并使基因正确表达.产生人们需要的蛋白质和生物新类型.这种方法也属于基因重组.基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源.是形成生物多样性的原因之一.对于生物进化具有十分重要的意义. 考题2 分)为了研究用基因重组的方法所生产的于扰素对癌症的治疗效果.有人计划进行如下实验: (1)从癌症患者身上取得癌细胞.并培养此种细胞,(2)给培养中的癌细胞添加干扰素,(3)观察干扰素是否对癌细胞的生长带来变化.上述的实验计划中存在不足.下列可供选择的改进方法中.正确的是( ) ①将培养的癌细胞分成两组.一组添加干扰素.一组不添加干扰素.分别观察生长情况②直接给癌症患者注射干扰素.进行临床实验 ③设置一系列不同质量分数的干扰素.分别添加给培养中的癌细胞.观察生长情况 A.① B.①② C.①③ D.①②③ 考题2点拨:本题以考查基因重组为知识载体.考查实验设计.实验分析及综合应用能力.通过题干分析可知.实验缺少对照组.设置对照组的一般原则是条件唯一性不同.而其他条件应完全相同.在进行实验设计时.不应在人体上直接进行实验.答案:C.总结提示:基因重组实现的是基因的重新组合搭配.并未能产生新的基因.基因重组可发生在有性生殖和基因工程过程中. 考点3.染色体变异及其他相关知识 (1)染色体结构的变异:染色体在细胞中是相当稳定的.从而保证了物种的稳定性.但在自然条件或人为因素的影响下.染色体会发生结构变异又叫染色体畸变.一般包括4类:染色体某一片段的缺失.增加.位置颠倒了180.和移接到另一非同源染色体上.这些染色体结构的改变.都会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变.从而导致性状的改变.①缺失:是一个正常染色体断裂后失去了一个片段.这个片段所载的基因也随之失去,②增添:是染色体在断裂和差错接合中多出了某一片段,③颠倒:也叫倒位.是指染色体断裂后倒转180o重新差错地接合起来.造成这段染色体上的基因位置顺序颠倒.包括臂内倒位和臂间倒位,④易位:又叫做转座.是指染色体在断裂后在非同源染色体之间差错接合.更换位置.如果只是一条染色体上的片段差错接合到另一非同源染色体上.叫单向易位,如果两条非同源染色体相互交换了染色体片段.叫相互易位. (2)染色体数目的变异:染色体数目的变异可分两大类:一类是细胞中的染色体组成倍地增加或减少,另一类是细胞内个别染色体增加或减少.在生产实践中.染色体组成倍增加或减少应用广泛. (3)自然界中的多倍体植物.形成的主要原因是环境条件的剧烈变化.例如:在某些高山或沙漠地区.温度.湿度等自然条件的变化非常剧烈.当植物进行有丝分裂时.染色体已经复制了.由于这些自然条件剧烈变化的影响.有丝分裂的过程受到了阻碍.于是细胞核内的染色体加倍了.这种染色体加倍的细胞.继续进行正常的有丝分裂.并且通过减数分裂.形成染色体数目也相应加倍的生殖细胞.由这些生殖细胞结合的合子进一步发育成的植物.就是多倍体.在我国的帕米尔高原.就有65%的高原植物是多倍体. (4)人工诱导形成同源多倍体.最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗.我们知道.细胞在进行有丝分裂时.染色体首先在分裂间期复制.复制的每条染色体包括两条姐妹染色单体.由一个着丝点相连.到分裂期.由于纺锤丝的牵引.使着丝点一分为二.两条姐妹染色单体分开.成为两条染色体.分到两个子细胞中去.秋水仙素的作用就是抑制纺锤体的形成.导致染色体复制后不分离.从而引起细胞内染色体数目加倍. (5)同源多倍体与异源多倍体的形成过程:①同源多倍体的形成过程.如三倍体无子西瓜的形成过程. ②异源多倍体的形成过程如图6-22 4表示六倍体小麦的形成过程. 考题3-1 用二倍体西瓜为亲本.培育“三倍体无子西瓜 过程中.下列说法正确的是( ) A.第一年的植株中.染色体组数可存在2.3.4个染色体组 B.第二年的植株中没有同源染色体 C.第一年结的西瓜其种皮.胚.胚乳的染色体组数不同.均是当年杂交的结果 D.第二年的植株中用三倍体做母本.与二倍体的父本产生的精子受精后.得不育的三倍体西瓜 考题3-2 分)研究表明:温度骤变以及秋水仙素等理化因素会使植物细胞染色体数目加倍.某同学为验证低温能诱导洋葱根尖细胞染色体数目加倍.开展了相关研究.请分析回答: (1)实验原理:低温处理根尖细胞.能够抑制 期的形成.以致染色体不能被拉向两极.细胞也不分裂. (2)材料用具:洋葱.冰箱 .解离液和碱性染料等. (3)方法步骤:①培养洋葱根尖.待不定根长至lcm左右时.在冰箱4℃下诱导培养36h.②制作装片:解离一一染色一制作.③显微观察并绘图:该同学用低倍镜能清楚观察到细胞.但不能顺利换上高倍镜.最可能的原因是 . (4)计数:若常温下的装片中.分裂期细胞占细胞总数的10%.细胞周期总时间为20h.则分裂间期经历 h,该实验中处于分裂中期的细胞含有 条染色体. 考题3-1点拨:本题重在考查三倍体无子西瓜的培育过程.由此过程可知.第一年育种阶段西瓜可为二倍体.三倍体.四倍体.故含 有染色体组的数目可为2.3.4,在三倍体植株中存在同源染色体.无子的原因是在减数分裂过程中发生了联会紊乱现象,在获得三倍体西瓜种子的同时.果皮种皮中含有染色体组的数目为4.胚乳细胞的染色体数目为5.答案:A.考题3-2点拨:低温能够抑制纺锤体在有丝分裂前期生成.导致染色体不能被拉向两极.在观察植物细胞染色体时.应用到显微镜.盖玻片.载玻片.要经过解离一漂洗一染色一制片过程.问期占细胞总数90%.所以间期经历20×90%-18小时.因为有的细胞染色体加倍.有的仍没有加倍.故中期染色体为16或32.答案:(1)有丝分裂前,纺锤体 (2)显微镜.盖玻片.载玻片②漂洗,③将装片的盖玻片放在了下面 (4)18,16或32总结提示:染色体变异体现的是染色体结构或染色体数的变化.局限在染色体共同的变化.没有新基因的产生.在光学显微镜下观察清楚.染色体有同源染色体.非同源染色体.姐妹染色单体.性染色体.常染色体等众多概念.对此应多加重视. 考点4.染色体组.单倍体.二倍体及多倍体的概念1.染色体组是指细胞中形态和功能各不相同.但是携带着控制一种生物生长发育.遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体.要构成一个染色体组应具备以下几条:①一个染色体组中不含同源染色体.②一个染色体组中所含的染色体形态.大小和功能各不相同.③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因.但不能重复.要确定某生物体 细胞中染色体组的数目.可从以下几个方面考虑:a.细胞内形态相同的染色体有几条.则含有几个染色体组.如图6-22-5的细胞中相同的染色体有四条.此细胞中有4个染色体组-b.根据基因型来判断.在细胞或生物体的基因型中.控制同一性状的基因出现几次.则有几个染色体组.如基因型为AAaa BBbb的细胞或生物体含有4个染色体组,C根据染色体的数目和染色体的形态来推算.

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1945年8月,美国在日本的长崎和广岛分别投放了原子弹。原子弹的爆炸,给日本军国主义以致命的打击,同时也给当地造成了巨大的人员伤亡和财产损失。核辐射持续的时间很长,导致生物的基因突变率大幅度提高。请回答以下问题:

(1)基因突变的实质是遗传信息发生了改变,在生物体内,                           就代表着遗传信息。

(2)原子弹爆炸后,最初的一个遗传学研究就是调查受过核辐射的人体,了解他们的子女的性别比例情况。如果是x染色体上的隐性突变,并且是致死的(若该性状能表现出来,人体就会死亡),则后代男、女性别之比的变化趋势是           ;如果是x染色体上的显性突变,并且是致死的,则后代男、女性别之比的趋势是                 。

(3)数年后的某一家族,发现有的成员患甲种遗传病(设显性基因为A,隐性基因为a),有的成员患乙种遗传病(设显性基因为B,隐性基因为b)。上图为其遗传系谱图。现已查明,II6不携带致病基因,则甲种遗传病的致病基因位于           染色体上,乙种遗传病的致病基因位于             染色体上。若III8和III9婚配,他们生一个同时患甲、乙两种遗传病的女儿的概率是              。

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Ⅰ、科学家选用萌发的普通甜椒的种子搭载“神舟”飞船,应用在微重力和宇宙射线等各种因素作用下生物易发生基因突变的原理,从太空返回后种植得到的植株中选择果实较大的个体,培育出大果实“太空甜椒”。假设果实大小是一对相对性状,且由单基因(D、d)控制的完全显性遗传,现有大果实太空甜椒和纯种小果实普通甜椒为实验材料,设计一个方案,以鉴别太空甜椒大果实这一性状的基因型。
①你的实验设计原理是遵循遗传的___________________规律。
②请你根据需要在下表中完成你的实验设计方案,并预测实验结果和得出相应的结论(结果和结论要对应,否则不得分)。  

选择的亲本及交配方式
预测的实验结果
(子代果实性状)
结 论
(太空甜椒基因型)
 
         
 
 
            
 
 
③在不同地块栽培纯种的大果实太空甜椒时,发现有的地里长出的甜椒都是小果实,这说明生物的性状是                                         的结果。
④假设普通甜椒的果皮颜色绿色(A)对红色(a)是显性,子叶厚(B)对子叶薄(b)是显性,现将基因型为AaBb 的植株连续自交两代,所结果实的表现型有四种:绿果皮子叶厚、绿果皮子叶薄、红果皮子叶厚、红果皮子叶薄,其分离比是                   
Ⅱ.棉花的棉纤维大多数为白色,天然彩色棉很受大众喜爱,棉纤维的白色(B)对红纤维(b)是一对性状,育种专家对深红棉作了如下图(Ⅰ和Ⅱ为常染色体)所示过程的技术处理,得到了基因型为ⅡbⅡ的粉红棉新品种,请回答下列问题:
(1)利用深红棉花粉培养出的植株,一般不结棉花的原因是              
(2)图中培育新品种的处理过程发生了染色体           变异,该粉红色新品种自交后代发生性状分离出现了另一种白色棉,用该白色棉和粉色棉杂交后代表现型及比例为
                   。
(3)用该粉红棉新品种自交所结种子不能大面积推广。欲得到能大面积推广的粉红棉种子,请你设计一种最简单的育种方法                                          。(写明材料和育种方法即可)
(4)图中某基因A、a分别控制抗旱与不抗旱性状。则图中的新品种自交产生的子代,抗旱粉红棉的概率是              

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水稻是重要的农作物,科学育种能改良水稻性状,提高产量。甲硫磺酸乙酯(EMS )能使鸟嘌呤(G)变为7 - 乙基鸟嘌呤,这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对,从而使DNA 序列中G-C 对转换成G-T对。育种专家为获得更多的变异水稻类型,常先将水稻种子用EMS 溶液浸泡,再在大田种植,通过选育可获得株高、抗病、穗形、叶色等性状变异的多种植株。

(1)下图表示水稻一个基因片段的部分碱基序列。若用EMS溶液浸泡处理水稻种子后,该DNA序列中所有鸟嘌呤(G)均变为7 -乙基鸟嘌呤。请在答题卡相应方框的空白处,绘出该基因片段经复制后所形成的两个DNA分子(片段)的碱基序列。

 

 

(2)用EMS浸泡种子是为了提高基因突变的频率,某一性状出现多种变异类型,说明变异具有    ▲    。水稻矮秆是一种优良性状,某纯种高秆水稻种子经EMS 溶液浸泡处理,种植后植株仍表现为高秆,但其自交后代中出现了一定数量的矮秆植株。请简述该矮秆植株形成的原因     ▲     

(3)已知水稻的抗病(B)对不抗病(b)为显性,假定现有三个水稻纯合品种:矮秆易染病、高秆易染病、高秆抗病(控制水稻株高的基因用A、a表示)。请你选用其中的亲本在较短时间内选育出矮秆抗病的新品种,用遗传图解表示选育过程,并作简要说明。

(4)如果你选育的矮秆抗病的新品种在生产上使用多年后,有少数植株表现为高秆,另有少数植株表现为不抗病,你应采取何种方法,去除这两种类型的植株,使后代一致表现矮秆抗病的特征?

 

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(20分)在群体中,位于某同源染色体同一位置上的两个以上、决定同一性状的基因,称为复等位基因。如控制人类ABO血型的基因。已知紫色企鹅的常染色体上也有一系

列决定羽毛颜色的复等位基因:G、gch、gh、g。该基因系列在决定羽毛颜色时,表现型与基因型的关系如下表:

羽毛颜色表现型

基因型

深紫色

G___

中紫色

Gch­

浅紫色

gh

白色

gg

请回答下列问题:

   (1)以上复等位基因的出现体现了基因突变的         特点,企鹅羽毛颜色的基因型共有              种。

   (2)若一只深紫色企鹅和一只浅紫色企鹅多次交配后,生下的小企鹅羽毛颜色为深紫  色:中紫色=1:1,则两只亲本企鹅的基因型分别为             

   (3)若中紫色雌雄企鹅交配后,后代出现中紫色和白色企鹅,现让子代中的中紫色与浅

       紫色杂合体交配,请在答题纸相应部位用柱状图表示后代的表现型及比例。

   (4)基因型Gg的个体是深紫色的,研究发现由于臭氧层出现“空洞”,近年来在紫外线  的辐射增强的地区,某些基因型Gg个体的背部也会长出白色羽毛,产生这种变异

        的原因可能是某些细胞在有丝分裂的        期发生了基因中       序列的改变;也可能是染色体结构发生            变异。

   (5)现有一只浅紫色雄企鹅和多只其他各色的雌企鹅,如何利用杂交方法检测出该雄企

        鹅的基因型?(写出实验思路和预期实验结果即可)。             

 

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