优化探究(新课标)高考生物一轮复习 5.1基因突变和基因重组随堂训练 新人教版必修2

5.1基因突变和基因重组
题组一、基因突变
1．(2014年高考江苏卷)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是( )
出发菌株――→X 射线处理 挑取200个单细胞菌株――→初筛 选出50株 ――→复筛 选出5株――→
X 射线处理 多轮重复筛选
A ．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株
B ．X 射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异
C ．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程
D ．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高
解析：X 射线既可改变基因的碱基序列引起基因突变，也能造成染色体片段损伤导致染色体变异；图中是高产糖化酶菌株的人工定向选择过程。

通过此筛选过程获得的高产菌株的其他性状未必符合生产要求，故不一定能直接用于生产；诱变可提高基因的突变率，但每轮诱变相关基因的突变率不一定都会明显提高。

答案：D
2．(2014年高考浙江卷)除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。

下列叙述正确的是( )
A ．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B ．突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C ．突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D ．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链 解析：突变体若为1条染色体的片段缺失所致，缺失后表现为抗性突变体，则可推测出除草剂敏感型的大豆是杂合子，缺失片段中含有显性基因，缺失后即表现了隐性基因控制的性状；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则此基因不存在了，不能恢复为敏感型；基因突变是不定向的，再经诱变仍有可能恢复为敏感型；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，有可能氨基酸序列不变或只有一个氨基酸改变或不能编码肽链或肽链合成到此终止。

所以A 正确。

答案：A
3．(2013年高考海南卷)某二倍体植物染色体上的基因B 2是由其等位基因B 1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是( )
A ．该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的
B ．基因B 1和B 2编码的蛋白质可以相同，也可以不同
C ．基因B 1和B 2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码
D．基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中
解析：基因突变是由碱基对的增添、缺失或改变引起的，A正确；突变后的密码子可能与原密码子决定同一种氨基酸，故基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同，B正确；自然界所有生物共用一套遗传密码，C正确；正常情况下，减数分裂产生配子时，同源染色体上的等位基因会随着同源染色体的分离而分离，B1和B2基因不可能同时存在于同一个配子中，D错误。

答案：D
4．(2014年高考北京卷)拟南芥的A基因位于1号染色体上，影响减数分裂时染色体交换频率，a基因无此功能；B基因位于5号染色体上，使来自同一个花粉母细胞的四个花粉粒分离，b基因无此功能。

用植株甲(AaBB)与植株乙(AAbb)作为亲本进行杂交实验，在F2中获得了所需的植株丙(aabb)。

(1)花粉母细胞减数分裂时，联会形成的________经________染色体分离、姐妹染色单体分开，最终复制后的遗传物质被平均分配到四个花粉粒中。

(2)a基因是通过将T­DNA插入到A基因中获得的，用PCR法确定T­DNA插入位置时，应从图1中选择的引物组合是________。

(3)就上述两对等位基因而言，F1中有________种基因型的植株。

F2中表现型为花粉粒不分离的植株所占比例应为________。

(4)杂交前，乙的1号染色体上整合了荧光蛋白基因C、R。

两代后，丙获得C、R基因(图2)。

带有C、R基因的花粉粒能分别呈现出蓝色、红色荧光。

①丙获得了C、R基因是由于它的亲代中的________在减数分裂形成配子时发生了染色体交换。

②丙的花粉母细胞进行减数分裂时，若染色体在C和R基因位点间只发生一次交换，则产生的四个花粉粒呈现出的颜色分别是______________________________________。

③本实验选用b基因纯合突变体是因为：利用花粉粒不分离的性状，便于判断染色体在C和R基因位点间________________________________，进而计算出交换频率。

通过比较丙和________的交换频率，可确定A基因的功能。

解析：(1)在花粉母细胞减数分裂过程中，通过同源染色体联会、分离及着丝点断裂导
致的姐妹染色单体分开，最终复制后的遗传物质被平均分配到四个花粉粒中。

(2)确定T­DNA 插入位置时，根据子链延伸方向是5′→3′，只有用引物Ⅱ、Ⅲ组合扩增该DNA分子，才能得到两条链均作为模板的扩增产物，且产物中同时有A基因片段和T­DNA片段，从而用于T­DNA插入位置的确定。

(3)由植株甲(AaBB)、乙(AAbb)二者杂交，F1代为AaBb、AABb两种基因型可知F2中花粉粒不分离的bb占1/4。

(4)①由图2可以看出，A与C，A与R连锁在一起，而丙是由a、C连锁的配子和a、R连锁的配子结合形成的，这两种雌雄配子的产生都是亲本在减数分裂过程中发生交叉互换的结果；②丙的花粉母细胞在进行减数分裂时，若染色体在C和R基因位点间只发生一次交换，则可产生aC、aR、a、aCR四种花粉粒，呈现出的颜色分别是蓝色、红色、无色、蓝和红叠加色。

③bb隐性纯合突变体使来自同一个花粉母细胞的四个花粉粒不分离，把每4个不分离的花粉粒看作一组，通过观察不同花粉母细胞产生的四个花粉粒是否出现无色或叠加色，以及出现此类花粉粒的组数，即通过观察四个花粉粒中是否出现无色、蓝和红叠加色及出现无色、蓝和红叠加色的组数，可以判断染色体在C和R基因位点间是否交换和交换次数，通过比较乙和丙的交换频率可确定基因A的功能。

答案：(1)四分体同源(2)Ⅱ和Ⅲ(3)2 25% (4)①父本和母本②蓝色、红色、蓝和红叠加色、无色③交换与否和交换次数乙
题组二、基因重组
5．(2012年高考江苏卷)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(见图)。

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B
B．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
解析：从题中信息可知，突变植株为父本，减数分裂产生的雄配子为和，后者不育。

正常情况下，测交后代表现型应都为白色性状，而题中已知测交后代中部分为红色性状，推知父本减数分裂过程中产生了含B基因的正常染色体的可育花粉，而产生这种花粉最可能的原因是减Ⅰ同源染色体联会时非姐妹染色单体之间发生交叉互换，故D最符合题意。

答案：D
6．(多选)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是( )
A．DNA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
解析：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Ⅰ过程中；有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期DNA复制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。

答案：ACD
7．真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代( )
A．增加发生基因突变的概率
B．继承双亲全部的遗传性状
C．从双亲各获得一半的DNA
D．产生不同于双亲的基因组合
解析：基因突变概率的高低与生物的生殖类型无关，有性生殖过程中的变异主要来自于基因重组，故有性生殖的后代具有更大的变异性；后代的核DNA从双亲中各获得一半，而质DNA几乎全部来自于母体，即来自母体的DNA大于1/2。

答案：D
一、选择题
1．下列都属于基因重组的选项是( )
①同源染色体的非姐妹染色单体交换片段②染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上③DNA碱基对的增添、缺失④非同源染色体上非等位基因自由组合⑤大肠杆菌细胞中导入了外源基因
A．①③⑤B．①②④
C．①④⑤ D．②④⑤
解析：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上属于染色体结构变异，DNA碱基对的增添、缺失属于基因突变。

答案：C
2．(2015年滨州模拟)下列有关基因突变和基因重组的叙述正确的是( )
A．获得能产生人胰岛素的大肠杆菌原理是基因突变
B．非同源染色体片段之间局部交换可导致基因重组
C．同源染色体上的基因也可能发生基因重组
D．发生在水稻根尖内的基因重组比发生在花药中的更容易遗传给后代
解析：获得能产生人胰岛素的大肠杆菌的过程是基因工程，依据的原理是基因重组，A 错误；非同源染色体片段之间局部交换属于染色体结构变异中的易位，不是基因重组，B错
误；在减Ⅰ四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换属于基因重组，C正确；发生在水稻花药中的变异比发生在根尖内的变异更容易遗传给后代，基因重组只发生在减数分裂中，水稻根尖内不能发生基因重组，D错误。

答案：C
3．(2015年南京模拟)下列图示过程存在基因重组的是( )
解析：A图所示的AaBb在进行减数分裂产生配子的过程中，会发生非同源染色体上非等位基因的自由组合，因此符合要求。

B图表示的是雌雄配子的随机结合，不存在基因重组。

C图表示减数第二次分裂的后期，该时期不存在基因重组。

D图中只有一对等位基因，不会发生基因重组。

答案：A
4．下列可遗传变异的来源属于基因突变的是( )
A．将四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，产生三倍体无子西瓜
B．某人由于血红蛋白氨基酸发生改变，导致镰刀型细胞贫血症
C．艾弗里的肺炎双球菌转化实验中S型菌的DNA和R型菌混合培养出现S型菌
D．黄色圆粒豌豆自交后代不但有黄色圆粒，还出现了黄色皱粒、绿色圆粒和绿色皱粒解析：A为染色体变异，C、D为基因重组。

答案：B
5．甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤变成7­乙基鸟嘌呤，后者不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对。

为获得更多的水稻变异类型，育种专家常用适宜浓度的EMS溶液浸泡种子后再进行大田种植。

下列叙述正确的是( )
A．EMS的处理可使种子基因重组的频率提高
B．EMS的处理可使DNA分子的热稳定性提高
C．获得的变异植株其细胞核DNA的嘌呤含量高于嘧啶
D．EMS的处理可使种子的基因型发生改变
解析：自然状态下，基因突变具有低频性，人工使用EMS浸泡种子能使鸟嘌呤变成7­乙基鸟嘌呤，DNA序列中的G—C转换成A—T，能提高基因突变的频率，A错误；A—T对增
多，使氢键数目减少，DNA分子的热稳定性降低，B错误；水稻的DNA中嘌呤碱基与嘧啶碱基含量相等，C错误；使用EMS浸泡种子能使鸟嘌呤变成7­乙基鸟嘌呤，即碱基对的替换，属于基因突变，D项正确。

答案：D
6.用玉米的花药进行组织培养，单倍体幼苗期经秋水仙素处理后形成二倍体植株(该过程不考虑基因突变)。

在该过程中某时段细胞核DNA含量变化如图所示。

下列叙述正确的是( )
A．e～f过程中细胞内可能发生基因重组
B．与c～d过程相比，d～e过程中细胞内发生了染色体数目的加倍
C．秋水仙素作用于c点之前导致染色体数目加倍
D．e点后细胞内染色体组最多时有4个，且各染色体组基因组成相同
解析：基因重组发生在有性生殖过程中，e～f过程只是有丝分裂的前、中、后期，不能发生基因重组，A项错误；d～e段是有丝分裂间期，DNA完成了复制使数目增加，着丝点并没有分开，染色体数目没有增加，B项错误；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，因此秋水仙素的作用点是d点，C项错误；玉米花药中的花粉只有一个染色体组，经秋水仙素处理后有两个染色体组，又因为在有丝分裂的后期，着丝点分开，e点后细胞内染色体组最多时有4个，且各染色体组基因组成相同，D项正确。

答案：D
7．医学界认为抗生素的滥用是“超级细菌”产生的罪魁祸首，超级细菌因含有一种叫NDM­1的基因，使这种细菌对现有的绝大多数抗生素都“刀枪不入”。

下列有关“超级细菌”的叙述，正确的是( )
A．NDM­1基因的产生是该细菌发生染色体变异的结果
B．滥用抗生素诱导细菌发生基因突变产生NDM­1基因
C．细菌耐药性增强的过程中NDM­1基因频率不断增大
D．NDM­1基因的产生标志着新的细菌(物种)已经产生
解析：选项A，“超级细菌”为原核生物，无染色体，不能发生染色体变异；选项B，抗生素只是起选择作用，而不是诱导细菌发生基因突变；选项C，由于抗生素的选择作用，耐药基因NDM­1的基因频率不断增大；选项D，新物种产生的标志是生殖隔离，而不是出现新的基因。

答案：C
8．某生物小组种植的纯种高茎豌豆，自然状态下却出现了矮茎后代。

小组成员有的认为是基因突变的结果，有的认为是环境引起的。

为检验是何种原因导致矮茎豌豆出现，该小组成员设计了如下几种实验方案，其中最简便的方案是( )
A．分析种子中基因序列
B．将矮茎种子在良好的环境条件下种植(让它们自交)，再观察后代的性状表现
C．将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交，观察后代的性状表现
D．以上方案都不合理
解析：对于植物鉴定的方法最简单的是自交，如果在良好环境条件下，自交后代中有矮茎的出现说明是基因突变引起的，如果后代全是高茎说明是环境引起的不可遗传的变异，故选B。

答案：B
9．下表中各项都正确的一组是( )
解析：A项错误，病毒无染色体，因此无染色体变异；B项错误，因为根瘤菌的遗传物质为DNA，DNA的核苷酸只有4种；C项错误，因为酵母菌的代谢类型为异养兼性厌氧型。

答案：D
10．(2015年崇文模拟)已知家鸡的无尾(A)对有尾(a)是显性。

现用有尾鸡(甲群体)自交产生的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状(乙群体)。

为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，可行性方案是( ) A．甲群体×甲群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
B．乙群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素
C．甲群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素
D．甲群体×乙群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
解析：在孵化早期，向有尾鸡群体卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状，无尾性状的产生可能有两个原因，一是胰岛素诱导基因突变(a→A)，二是胰岛素影响了
发育进程。

要探究小鸡无尾性状产生的原因，可以让乙群体与甲群体(aa)杂交，在孵化早期不向卵内注射胰岛素，观察孵化出的小鸡的性状，如果全为有尾鸡，则为胰岛素影响了发育进程，即是不可遗传的变异，如果还有无尾性状产生，则为基因突变。

答案：D
11．如图曲线a表示使用诱变剂前青霉菌菌株数和青霉素产量之间的关系，曲线b、c、d表示使用诱变剂后菌株数和产量之间的关系。

下列说法正确的是( )
①由a变为b、c、d体现了基因突变的不定向性②诱变剂决定了青霉菌的变异方向，加快了变异频率③d是符合人们生产要求的变异类型④青霉菌在诱变剂作用下发生的变异可能有基因突变、基因重组和染色体变异
A．③④B．①③
C．②④ D．②③④
解析：基因重组发生在减数分裂过程中，且不需要诱变剂的作用；基因突变的方向是不定向的，诱变剂不能决定变异方向；d代表的高产类型是最符合人们生产要求的变异类型。

答案：B
12．自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：
根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是( )
A．突变基因1和2为一个碱基对的替换，突变基因3为一个碱基对的增添
B．突变基因2和3为一个碱基对的替换，突变基因1为一个碱基对的增添
C．突变基因1为一个碱基对的替换，突变基因2和3为一个碱基对的增添
D．突变基因2为一个碱基对的替换，突变基因1和3为一个碱基对的增添
解析：突变基因1是基因中某个碱基对改变，但没有引起信使RNA上密码子编码的氨基酸种类发生变化，这是由于一种氨基酸有多个密码子与之对应。

突变基因2是基因中某个碱
基对改变，使信使RNA上苯丙氨酸的密码子变成了亮氨酸的密码子。

突变基因3是基因中增添了某个碱基对，使信使RNA上从苯丙氨酸以后的密码子对应的氨基酸种类都发生了变化。

答案：A
二、非选择题
13．已知人类多种先天性贫血是由于红细胞本身的遗传缺陷引起的。

请回答：
(1)某人常出现紫绀，经医生检查其血红蛋白的β链上第67位氨基酸为谷氨酸(密码子为GAA或GAG)，而正常人是缬氨酸(密码子为GUU或GUC、GUA、GUG)，该病在医学上称为先天性高铁血红蛋白血症Ⅱ型。

①该病的根本原因是患者有关的基因在转录中起模板作用的一条链上的一个脱氧核苷酸发生改变，即_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②基因中控制血红蛋白β链上第67位氨基酸的碱基若发生改变，是否一定会引发该遗传病？请举例说明。

___________________________________________________ ________________，_________________________________________________。

(2)人类有一种非球形红细胞性贫血(Ⅱ型)，经查为糖代谢过程某个环节发生障碍所致。

本病有红细胞自溶现象，如加入三磷酸腺苷后，自溶现象可明显降低。

①以下为成熟红细胞糖代谢途径中与ATP变化有关的过程简图：
研究人员根据代谢过程，在红细胞的细胞质基质中加入各种代谢中间产物(除丙酮酸外)，均无法得到丙酮酸，则该病最可能是由于缺乏________，从而不能生成ATP所引起的。

②在无该病史的家族中出现了一个患病的孩子，引起孩子致病的可能原因是________。

③一个患病的女孩的父母及叔叔均正常，但其祖父和婶婶是患者。

那么她的婶婶生出一个正常男孩的概率为________。

为避免生出有病的孩子，该家族应采取的措施有(写出两条你认为可行的措施)_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)上述类型的遗传病都能导致贫血，影响氧气的运输，将直接影响人体细胞中什么细胞器的正常工作？________________________________________________________。

解析：(1)根据密码子可知mRNA中碱基由U变为A，推测其DNA模板链中腺嘌呤脱氧核苷酸变为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

由于密码子的简并性，基因突变不一定引起性状改变。

(2)在红细胞的细胞质基质中加入各种代谢中间产物(除丙酮酸外)，均无法得到丙酮酸，则该病最可能是由于缺乏丙酮酸激酶。

无该病史的家族中出现了一个患病的孩子，最可能的原因是基因突变。

患病女孩的父母均正常，说明该病是常染色体隐性遗传，由于其祖父是患者，所
以其叔叔是携带者，其婶婶是患者，所以她的婶婶生出一个正常男孩的概率为1/2×1/2＝1/4。

为避免生出有病的孩子，该家族应采取的措施有避免近亲结婚，进行遗传咨询，产前诊断。

(3)O2在线粒体被利用。

答案：(1)①腺嘌呤脱氧核苷酸变为胸腺嘧啶脱氧核苷酸②不一定如不会改变氨基酸的种类(2)①丙酮酸激酶②基因突变(或隐性遗传) ③1/4避免近亲结婚；进行遗传咨询；产前诊断(3)线粒体
14．(2015年昆明质检)请回答下列与基因突变有关的问题：
(1)基因突变在没有外来因素影响时，也可在细胞分裂的间期由于________发生错误而自发产生。

(2)基因突变不一定导致性状发生改变，原因之一是密码子具有________现象。

(3)若基因突变导致蛋白质分子结构改变，但氨基酸数目不变，则引起该突变的原因最可能是DNA分子中发生了________。

(4)为探究突变基因结构发生改变的原因，某科研小组利用DNA分子杂交技术(如图所示)进行了以下实验：
步骤①：用放射性同位素标记原基因，突变后的基因不作标记；
步骤②：加热上述两种基因的DNA片段使之成为单链，然后进行DNA分子杂交；
步骤③：制片、染色，用电镜观察由一条标记链和一条未标记链组成的杂交DNA分子。

请预测结果及结论：
预测一：___________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

预测二：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

预测三：______________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)在没有外来因素影响时，基因突变是在DNA复制时发生，随着复制的进行，子链碱基不断插入，可能会有错误的碱基(不配对的碱基)插入，导致子代DNA分子发生基因突变。

(2)性状是由蛋白质决定的，不同的密码子可以控制同一种氨基酸，即密码子的简并性。

(3)氨基酸数目不变说明碱基数目不变，而蛋白质分子结构改变，故很可能为碱基对替
换引起氨基酸种类发生了改变。

(4)用DNA分子杂交技术检测，用放射性同位素标记的原基因与待测基因杂交，观察出现游离单链区的情况，若单链区出现在原基因，说明原基因片段更长及待测基因片段有所缺失(或碱基对缺失)；若单链区出现在待测基因说明待测基因片段更长及待测基因片段有所增添(或碱基对增添)；若待测基因和原基因都有游离单链区出现，说明杂交中有部分片段没有相互配对，故为碱基对替换引起的。

答案：(1)DNA分子复制(2)简并(3)碱基对的替换(4)预测一：若杂交DNA分子在标记链和未标记链中均出现游离的单链区，则该基因结构的改变是由碱基对的替换引起的预测二：若杂交DNA分子只在标记链中出现游离的单链区，则该基因结构的改变是由碱基对的缺失引起的预测三：若杂交DNA分子只在未标记链中出现游离的单链区，则该基因结构的改变是由碱基对的增添引起的
15．由于基因突变，导致蛋白质中的一个赖氨酸发生了改变。

根据下表和图回答问题：
(1)图中Ⅰ过程发生的场所是__________，Ⅱ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②链与⑤链只有一个碱基不同，那么⑤链不同于②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)Ⅰ过程为翻译，在细胞质的核糖体上进行。

Ⅱ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的对比可知：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，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：②链与⑤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。