课时作业12：基因突变和基因重组

基因突变和基因重组
一、选择题
1．下列有关生物变异来源图解的叙述，正确的是()
A．产生镰刀型细胞贫血症的直接原因是图中④的改变
B．图中⑤过程是交叉互换，发生在减数第二次分裂时期
C．图中的①、②可分别表示为突变和基因重组
D．③一定会造成生物性状的改变
答案 A
解析交叉互换发生于四分体时期，碱基对的增添、缺失和替换未必会造成生物性状的改变，图中①表示基因突变，不能直接用“突变”表示。

2．(2018·江苏，15)下列过程不涉及基因突变的是()
A．经紫外线照射后，获得红色素产量更高的红酵母
B．运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基
C．黄瓜开花阶段用2,4－D诱导产生更多雌花，提高产量
D．香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换，增加患癌风险
答案 C
解析基因突变是指由DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变。

紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA，从而引起基因突变，A不符合；运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基能引起基因结构的改变，属于基因突变，B不符合；2,4－D属于生长素类似物，其促进黄瓜产生更多雌花不涉及基因突变，C符合；香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换，导致抑癌基因的结构发生改变，属于基因突变，D不符合。

3．(2018·辽宁实验中学模拟)豌豆的圆粒和皱粒是由R、r基因控制的一对相对性状，当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因。

豌豆种子圆粒性状的产生机制如下图所示。

下列分析正确的是()
A．R基因插入一段800个碱基对的DNA片段属于基因重组
B．豌豆淀粉含量高、吸水涨大、呈圆粒是表现型
C．在b过程中能发生A—T、C—G的碱基互补配对
D．参与b过程的tRNA种类有20种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
答案 B
解析由“当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因”可知，此过程产生了新基因，属于基因突变，A项错误；表现型是指生物表现出的性状，B项正确；b过程表示翻译，该过程中能发生A—U、C—G的碱基互补配对，C项错误；tRNA的种类有61种，D项错误。

4．(2018·昌江区校级期中)在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生交换。

实验表明，交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现象称为有丝分裂交换。

下图为某雄性个体的一突变基因杂合的细胞在分裂时出现了交叉互换。

下列相关叙述错误的是()
A．若发生在减数分裂过程中，产生含正常基因和突变基因的配子比例为1∶1
B．若发生在有丝分裂过程中，可能产生同时含有正常基因和突变基因的子细胞
C．若发生在有丝分裂过程中，可能产生正常基因纯合和突变基因纯合的子细胞
D．交叉互换发生在有丝分裂中为染色体结构变异，在减数分裂中为基因重组
答案 D
解析若图示交叉互换发生在减数分裂过程中，则减数分裂形成的4个子细胞中有2个含有正常基因，还有2个含有突变基因，即产生含正常基因和突变基因的配子比例为1∶1，A正确；若图示交叉互换发生在有丝分裂过程中，由于姐妹染色单体分开后随机移向细胞两极，因此可能产生同时含有正常基因和突变基因的子细胞，也可能产生正常基因纯合和突变基因纯合的子细胞，B、C正确；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间为基因重组，交叉互换发生在非同源染色体之间为染色体结构变异(易位)，D错误。

5．如图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。

下列有关叙述正确的是()
A．基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有普遍性
B．Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换，但不属于基因突变
C．一个细胞周期中，间期基因突变频率较高，主要是由于间期时间相对较长
D．在减数分裂的四分体时期，b、c之间可发生交叉互换
答案 B
解析对a、b、c等不同基因而言，基因突变均可能发生，这体现了基因突变的随机性，A 项错误；Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换，但没有改变基因的结构，因而不属于基因突变，B项正确；一个细胞周期中，间期基因突变频率较高，主要是由于间期进行DNA 复制，此时DNA的双螺旋结构已经打开，很容易发生基因突变，C项错误；在减数分裂的四分体时期，只有同源染色体的非姐妹染色单体间才可发生交叉互换，D项错误。

6．二倍体水毛茛黄花基因q1中丢失3个相邻碱基对后形成基因q2，导致其编码的蛋白质中氨基酸序列发生了改变。

下列叙述错误的是()
A．正常情况下，q1和q2可存在于同一个配子中
B．光学显微镜下无法观测到q2的长度较q1短
C．突变后翻译时碱基互补配对原则未发生改变
D．突变后水毛茛的花色性状不一定发生改变
答案 A
解析水毛茛黄花基因突变后产生的是它的等位基因，等位基因在减数第一次分裂后期分离，故正常情况下，q1和q2不能存在于同一个配子中；基因突变在光学显微镜下看不到；基因突变不影响碱基互补配对的原则；如果发生的是隐性突变或基因突变发生在叶片或根细胞中，花色性状是不会发生改变的。

7．一只突变型雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后，产生的F1中野生型与突变型之比为2∶1，且雌雄个体之比也为2∶1，这个结果从遗传学角度可作出合理解释的是()
A．该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雌雄配子致死
B．该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死
C．该突变为X染色体隐性突变，且含该突变基因的雄性个体致死
D．X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死
答案 B
解析突变型雌果蝇的后代中雄性有1/2死亡，说明该雌性果蝇为杂合子，该突变可能为X 染色体显性突变，若含突变基因的雌配子致死，则子代中会出现一种表现型，且不会引起雌雄个体数量的差异；如果该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死，相关基因用D、d表示，则子代为1X D X d(突变型♀)、1X d X d(野生型♀)、1X D Y(死亡)、1X d Y(野生型♂)，B项符合题意。

若X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死，则子代中会出现一种表现型，且不会引起雌雄个体数量的差异。

8．(2018·邯郸高三一模)如图表示某动物一个精原细胞分裂时染色体配对时的一种情况，A～D 为染色体上的基因。

下列分析不正确的是()
A．该变异发生在同源染色体之间，故属于基因重组
B．该细胞减数分裂能产生3种基因型的精细胞
C．C1D2和D1C2转录翻译产物可能发生改变
D．C1D2和D1C2可能成为C、D的等位基因
答案 A
解析图示表示同源染色体的非姐妹染色单体之间非对等片段交叉互换，不属于基因重组，A错误；由于发生过交叉互换，因此该细胞减数分裂能产生ABCD、ABC1D2D和ABCD1C2 3种基因型的精细胞，B正确；由于改变了基因的排列顺序，基因本身的结构发生改变，因此C1D2和D1C2转录翻译产物可能不同，C正确；C1D2和D1C2表示基因的排列顺序改变，基因本身的结构发生改变，可能变成C、D的等位基因，D正确。

9．(2018·青岛高三质检)如图表示雄果蝇(2n＝8)进行某种细胞分裂时，处于不同阶段细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。

下列叙述正确的是()
A．能发生Ⅰ→Ⅱ或Ⅲ→Ⅳ的变化，期间易发生基因突变
B．在Ⅱ阶段的细胞内，有2对同源染色体
C．在Ⅳ阶段的细胞内，可能发生基因重组
D．在Ⅱ、Ⅳ阶段的细胞内，都可能含有两条Y染色体
答案 C
解析Ⅲ→Ⅳ可以表示减数第一次分裂前的间期到减数第一次分裂过程，所以易发生基因突变，但正常情况下没有Ⅰ→Ⅱ的变化，A错误；Ⅱ阶段可表示减数第二次分裂前、中期细胞，没有同源染色体，B错误；在Ⅳ阶段的细胞内，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，非同源染色体上的非等位基因自由组合，都可能发生基因重组，C正确；在Ⅱ阶段的细胞内，由于同源染色体的分离，可能含有一条Y染色体，也可能没有；而在Ⅳ阶段的细胞内，只含有一条Y染色体，D错误。

10.图甲表示果蝇卵原细胞中的一对同源染色体，图乙表示该卵原细胞形成的一个卵细胞中的一条染色体，两图中的字母均表示对应位置上的基因。

下列相关叙述中正确的是()
A．图甲中的同源染色体上最多只有三对等位基因
B．图乙中的卵细胞在形成过程中肯定发生了基因突变
C．图中的非等位基因在减数分裂过程中发生了自由组合
D．基因D、d的本质区别是碱基对的排列顺序不同
答案 D
解析图甲中的同源染色体上有多对等位基因，图中标出的有三对等位基因，A项错误；图乙中的卵细胞在形成过程中可能发生了基因突变或基因重组，B项错误；图中的非等位基因为同源染色体上的非等位基因，不能发生自由组合，C项错误；基因D、d的本质区别是碱基对的排列顺序不同，D项正确。

二、非选择题
11．图甲表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，图乙是一个家族该病的遗传系谱图(控制基因为B与b)，请据图回答：(已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG)
(1)图甲中①②表示的遗传信息流动过程分别是：①____________；②________。

(2)α链碱基组成为________，β链碱基组成为________。

(3)镰刀型细胞贫血症的致病基因位于________染色体上，属于________性遗传病。

(4)Ⅱ6的基因型是________，Ⅱ6和Ⅱ7婚配后生一患病女孩的概率是______，要保证Ⅱ9婚配后子代不患此病，从理论上说其配偶的基因型必须为________。

(5)镰刀型细胞贫血症是由_______产生的一种遗传病，从变异的种类来看，这种变异属于________。

该病十分少见，严重缺氧时会导致个体死亡，这表明基因突变的特点是________和________________。

答案(1)DNA复制转录(2)CAT GUA(3)常隐(4)Bb 1
8BB(5)基因突变可
遗传的变异低频性多害少利性
解析(1)图甲中①②分别表示DNA复制和转录。

(2)根据碱基互补配对原则，DNA的一条链为GTA，因此α链碱基组成为CA T，β链为α链转录形成的mRNA，因此其碱基组成为GUA。

(3)图乙中，表现正常的3和4生出患病的9号，因此该病为隐性遗传病，由于“隐性看女病，女病男正非伴性”，由此确定镰刀型细胞贫血症的致病基因位于常染色体上，属于隐性遗传病。

(4)由于Ⅱ6和Ⅱ7已经生了一个患病孩子，因此他们的基因型均为Bb，所以婚配再生一
个患病女孩的概率为1
2×
1
4＝
1
8。

要保证Ⅱ9(bb)婚配后子代不患此病，其配偶的基因型必须为
BB。

(5)镰刀型细胞贫血症产生的根本原因是基因中的碱基对的种类发生了改变，即发生了基因突变，基因突变属于可遗传的变异。

该病十分少见，严重缺氧时会导致个体死亡，这表明基因突变的特点是低频性和多害少利性。

12．(2018·衡水模拟)果蝇的棒眼基因(B)和正常眼基因(b)只位于X染色体上。

研究人员构建了一个棒眼雌果蝇品系X sB X b，其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因s，且该基因与棒眼基因B始终连锁在一起(如图甲所示)，s在纯合(X sB X sB、X sB Y)时能使胚胎致死。

图乙是某雄果蝇细胞分裂某一时期的图像。

请回答下列问题：
(1)果蝇体细胞中共有8条染色体，研究果蝇基因组应测定________条染色体上的DNA序列。

(2)图乙细胞的名称是__________________，其染色体与核DNA数目的比值为________。

正常情况下，此果蝇体细胞中含有X染色体数目最多为________条。

(3)如果图乙中3上的基因是X B，4上的基因是X b，其原因是__________________，B与b 基因不同的本质是它们的__________________不同。

基因B是基因b中一个碱基对发生替换产生的，突变导致合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是___________。

答案(1)5(2)次级精母细胞1∶22(3)发生了基因突变(b基因突变为B基因)碱基对(脱氧核苷酸)排列顺序A∥T被G∥C替换
解析(1)测定果蝇的基因组DNA序列时，应包括3条常染色体和2条性染色体，共5条染
色体。

(2)图乙所示细胞含4条染色体，其中无同源染色体，对应的细胞为次级精母细胞。

图示染色体含有染色单体，所以染色体与核DNA数目的比值为1∶2。

雄果蝇体细胞中含X染色体数目最多的时期是有丝分裂后期，此时含2条X染色体。

(3)因为X染色体上基因B和基因s连锁，会使雄果蝇致死，所以雄果蝇X染色体上只含b基因，图乙所示情况只能是b 基因复制时突变成了B基因。

两基因不同的本质是因为碱基对(脱氧核苷酸)的排列顺序不同。

比较两种氨基酸的密码子发现U和C不对应，应是DNA复制时U对应的A被G替换，也就是碱基对A∥T被G∥C替换。

13．下图为具有两对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种AABB)的一个A基因和乙植株(纯种AABB)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)上述两个基因的突变发生在____________的过程中，是由_____________________引起的。

(2)如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。

乙植株发生了基因突变后的基因型为________________。

(3)甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现出突变性状，因为该突变均为____________，且基因突变均发生在甲和乙的__________中，不能通过有性生殖传递给子代。

让其后代表现出突变性状的方法是：取发生基因突变部位的组织细胞，先利用____________技术对其进行繁殖得到试管苗后，让其________(填“自交”“杂交”或“测交”)，其子代即可表现突变性状。

答案(1)DNA复制一个碱基的替换(或碱基对改变或基因结构的改变)
(2)AaBB扁茎缺刻叶如图所示(提示：表示出两对基因分别位于两对同源染色体上即可)AABb
(3)隐性突变体细胞组织培养自交
解析(1)由图可知甲植株和乙植株都发生了碱基对的替换，基因突变发生在DNA复制时。

(2)因为A基因和B基因是独立遗传的，所以这两对基因应该分别位于两对同源染色体上。

又由于甲植株(纯种)的一个A基因发生突变，所以细胞的基因型应该是AaBB，表现型是扁茎缺刻叶。

乙植株(纯种)的一个B基因发生突变，突变后的基因型为AABb。

(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，在甲、乙植株上并不能表现突变性状，而且突变发生在体细胞中，突变基因不能通过有性生殖传给子代，故甲、乙植株的子一代均不能表现突变性状。

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，然后让其自交，后代中即可出现突变性状。

14．芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。

在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。

请回答下列问题：
(1)仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有________种，比例为________。

(2)有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是因为基因突变，二可能是染色体加倍成为多倍体。

请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。

________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。

(3)现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌雄株进行交配，并统计后代表现型。

若________________________，则为________________________________________________。

若________________________，则为________________________________________________。

(4)现已证实阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。

技术人员先用多株野生型雌石刀板与阔叶雄株杂交，请推断该技术人员做此实验的意图：______________________________________ _______________________________________________________________________________。

若杂交实验结果出现______________________________________________________________ __________________________，养殖户的心愿可以实现。

答案(1)21∶1
(2)取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染
色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变
(3)后代出现窄叶显性突变后代都为阔叶隐性突变
(4)通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上后代中雌株都为阔叶，雄株都为窄叶
解析(1)由于芦笋为XY型性别决定，雄性植株的染色体组成为XY。

减数分裂产生的精子类型为2种，即X∶Y＝1∶1。

(2)染色体变异在显微镜下可观察到，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变。

(3)选用多株阔叶突变型石刀板雌雄株相交，若杂交后代出现了野生型，则阔叶植株的出现为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则阔叶植株的出现为隐性突变所致。

(4)选用多对野生型雌性植株与突变型雄性植株作为亲本杂交。

若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代中，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。

该技术人员做此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上。