高考考點7 基因的突變
本類考題解答錦囊
基因突變是基因分子結構的變化，只有基因突變才能產(chǎn)生新的基因，進而形成等位基因，產(chǎn)生新的性狀，它是生物進化的主要原因，但是由于DNA分子結構穩(wěn)定，所以以DNA為遺傳物質的生物，基因突變率非常低，而以DNA為遺傳物質的生物，如某些病毒，突變率就會稍高一點。
【例題】 自然界中一種化物某一基因及其二種突變基因決定的蛋白質的部分氨基酸序列如下：
正�；�因 梢氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 蘇氨酸 脯氨酸
突變基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 蘇氨酸 脯氨酸
突變基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 蘇氨酸 脯氨酸
突變基因3 精氨酸 苯丙氨酸 蘇氨酸 酪氨酸 丙氨酸
根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是
A．突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3為一個堿基的增添
B．突變基因2和3為一個堿基的替換，突變基因1為一個堿基的增添
C．突變基因1為一個堿基的替換，突變基因2和3為一個堿基的增添
D．突變基因2為一個堿基的替換，突變基因1和3為一個基因的增添
高考考目的與解題技巧：考查基因突變后，密碼子改變丁，所合成的蛋白質是否一定會改變。在本題中要知道，合成生物蛋白質的氨基酸共有20種，但決定氨基酸的密碼子有61種，所以對某種氨基酸來講，有可能有幾種密碼子決定。
【解析】 基因在指揮蛋白質合成時，有嚴格的堿基密碼，一個堿基的改變就全造成密碼不同，tRNA攜帶的氨基酸發(fā)生錯誤，從題目所示的情境可以看出，突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3是一個堿基的增添，從而導致DNA分子的改變。
【答案】 A
1人類16號染色體上有一段DNA序列決定血紅蛋白的氨基酸組成，這個DNA序列的某一對堿基發(fā)生改變而引起鐮刀型貧血癥，這種改變屬于
A.3基因突變 B．基因重組
C．染色體結構的變化 D．染色體數(shù)目的變化
A 指導：考查基因突變的原因�；�因突變是指DNA分子結構的改變，包括堿基對的增添、缺失和改變，從而改變了遺傳信息。
2據(jù)調查統(tǒng)計，近年來我國青少年的平均身高有所增加，與此現(xiàn)象有關的是
A．基因突變
B．營養(yǎng)素供給充分
C.食人生長激素(蛋白質化合物)
D．染色體變異
答案： B 指導：考查生物變異的原因�；�因突變和染色體變異屬于遺傳物質的改變，這些突變能夠對種群進化產(chǎn)生普遍影響，但需要一個漫長的時間過程，因此青少年在近幾年身高的增加，不可能是遺傳物質的改變引起的。盡管青少年身高的增加與生長激素有關，但由于生長激素屬于蛋白質，在人體食人后會被消化成氨基酸而失去作用，所以食人生長激素不會對人體產(chǎn)生影響。近幾年來隨著我國人民生活水 平的不斷提高，營養(yǎng)素的供給量明顯增多，是青少年身高增加的主要原因，這屬于環(huán)境條件引起的變異。
3下面敘述的變異現(xiàn)象，可遺傳的是
A．割除公雞和母雞的生殖腺并相互移植，因而部分改變 第二性征
B．果樹修剪后所形成的樹冠具有特定的形狀
C．用生長素處理未經(jīng)受粉的番茄雌蕊，得到的果實無籽
D．開紅花的一株豌豆自交，后代部分植株開白花
答案： D 指導：A、B、C選項都是人工利用激素的作用來改變生物的性狀，由于其遺傳物質沒有發(fā)生改變，因此變異性狀不能遺傳。D選項所述的是雜合體自交出現(xiàn)隱性性狀的現(xiàn)象，由于其基因組成發(fā)生了變化，所以改變的性狀能夠遺傳下去。
4在一塊栽種紅果番茄的田地里，農(nóng)民發(fā)現(xiàn)有一株番茄的果是黃色的，這是因為該株番茄
A.發(fā)生基因突變 B．發(fā)生染色體畸變
C.發(fā)生基因重組 D．生長環(huán)境發(fā)生變化
答案： A 指導：番茄栽種在同一田地里，D可以排除。而發(fā)生染色體畸變往往涉及多個性狀的改變，B也可排除。生物在同一性狀中出現(xiàn)了前所未有的性狀，可認為是發(fā)生了基因突變。
5人類的正常血紅蛋白(HbA)β鏈第63位氨基酸是組氨酸，其密碼子為CAU或CAC。當β鏈第63位組氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出現(xiàn)異常血紅蛋白(HbM)，導致一種貧血癥；β鏈第63位組氨酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代而產(chǎn)生的異常血紅蛋白(HbZ)將引起另一種貧血癥。
(1)寫出正常血紅蛋白基因中，決定β鏈第63位組氨酸密碼子的堿基對組成。
(2)在決定β鏈第63位組氨酸密碼子的DNA三個堿基對中，任意一個堿基對發(fā)生變化都將產(chǎn)生異常的血紅蛋白嗎?為什么?
答案：(1)
(2)不一定。原因是當 中的第三對堿基發(fā)生A．T→G?C或G?C→A?T變化后，產(chǎn)生的遺傳密碼為CAC或CAU，仍然是組氨酸的密碼子，因而不影響產(chǎn)生正常血紅蛋白。
指導：根據(jù)中心法則，基因中堿基的排列順序決定了信使RNA中的堿基排列順序(信使RNA中決定氨基酸的三個相鄰的堿基，被稱為“密碼子”)，信使RNA進入細胞質后與核糖體結合起來，指導蛋白質的合成。血紅蛋白異常，歸根到底是由于基因中堿基的排列順序改變引起的。由于組成蛋白質的氨基酸只有20種，而遺傳密碼有61種，故一種密碼子決定一種氨基酸，而一種氨基酸可由幾種密碼子決定。
6艾滋病病毒(HIV)是一種球形的RNA病毒，HIV有I和Ⅱ兩種類型，其中I型又有7個亞型。I型的基因組中4個主要基因的變異率最高達22％。多達100種左右的HIV變異株是目前研制疫苗的主要困難，因此切斷傳播途徑是惟一行之有效的預防措施。HIV眾多變異類型是_________的結果，這種變異特點與_________般生物的不同之處是_________，原因是_________。
答案：基因突變 突變方向更多，突變串高 單鏈RNA的結構不穩(wěn)定
指導：考查基因突變的概念、特點以及RNA的結構特點。RNA分子為單鏈結構，其結構的穩(wěn)定性比一般生物的遺傳物質DNA的穩(wěn)定性差，因而RNA分子的結構容易發(fā)生改變，從而引發(fā)基因突變，使得突變率?般生物的基因突變串高。
Ⅱ題點經(jīng)典類型題
【例題】 擬)昆蟲學家用人工誘變的方法使昆蟲產(chǎn)生基因突變，導致Bs酶活性升高，該酶可催化分解有機磷農(nóng)藥。近年來巳將控制Ba酶合成的基因分離出來，通過生物工程技術將它導人細菌體內，并與細菌體內的DNA分子結合起來。經(jīng)過這樣處理的細菌能分裂增殖。請根據(jù)上述資料回答：
(1)人工誘變在生產(chǎn)實踐中已得到廣泛應用，因為它能提高_________，通過人工選擇獲得_________。
(3)酯酶的化學本質是_________�；�因控制酯酶合成要經(jīng)過_________和_________兩個過程。
(3)通過生物工程產(chǎn)生的細菌，其后代同樣能分泌酯酶，這是由于_________。
(4)請你具體說出一項上述科研成果的實際應用。
高考考目的與解題技巧：奉題主要考查基因突變在生產(chǎn)上的具體應用。由于絕大多數(shù)生物遺傳物質是DNA，且DNA蛄構穩(wěn)定，故自然條件下，突變牟非常低，采取人工誘變就可以提高其突變的頻率，在突變產(chǎn)生的新基因中，就有可能是我們所需要的基因，
【解析】 考查人工謗變育種的特點及其在生產(chǎn)實踐中的應用。在自然條件下基因突變的頻率很低，但在人工條件下，如利用各種射線、激光、硫酸二乙酯等處理，可以大大提高基因突變的頻率，并從中選擇出對人類有益的優(yōu)良突變性狀。酯酶的化學成分屬于蛋白質，其合成需要轉錄、翻譯兩個過程。當選出酯酶基因通過基因工程導入細菌體內后，其后代同樣能分泌酯酶，說明酯酶基因引起了細菌變異，并在細菌繁殖過程中隨著細菌DNA的復制而復制，不僅傳遞給了細菌后代，而且在細菌后代中得以表達。酯酶能夠分解有機磷農(nóng)藥，因而可以將分泌酯酶的細菌投放到含有有機磷農(nóng)藥的污水、農(nóng)田中，借以分解其中的有機磷農(nóng)藥，以降低農(nóng)藥對環(huán)境的污染。
【答案】 (1)基因突變頻率 人們所需的突變性狀 (2)蛋白質 轉錄 翻譯 (3)控制合成酯酶的基因隨著細菌DNA的復制而復制，傳遞給后代并進行了表達 (4)用于降解水和農(nóng)田中的有機磷農(nóng)藥，以保護環(huán)境
1擬)進行有性生殖的生物，下代和上代間總存在著一定差異的主要原因是
A.基因重組 B．基因突變
C．可遺傳的變異 D.染色體變
答案： A 指導：進行有性生殖的生物，上下代之間發(fā)生差異可以是由于基因重組，基因突變和染色體變異引起，但后兩者只要外部環(huán)境條件和內部生理過程不發(fā)生劇變，一般均不會發(fā)生，表現(xiàn)出低頻性。而基因重組卻是進行有性生殖的必然過程，生物的染色體數(shù)量越多，其上攜帶的等位基因越多，后代中產(chǎn)生基因重組的變異種類也越多。
本題易錯點是容易將基因重組與基因突變的意義搞混。答題關鍵是從基因重組和基因突變產(chǎn)生的原因上，深刻理解“基因重組是可遺傳變異的主要來源”、“基因突變是可遺傳變異的根本來源”。
2擬)科學家利用輻射誘變技術處理紅色種皮的花生，獲得一突變植株，其自交所結的種子均具紫色種皮。這些紫色種皮的種子長成的植株中，有些卻結出了紅色種皮的種子。
(1)上述紫色種皮的花生種子長成的植株中，有些結出廠紅色種皮種子的原因是_________。
(2)上述紫色種皮的種子，可用于培育紫色種皮性狀穩(wěn)定遺傳的花生新品種。假如花生種皮的紫色和紅色性狀由一對等位基因控制，用文字簡要敘述獲得該新品種的過程：_________。
(1)獲得突變的植株是雜合子，其自交的后代發(fā)生了性狀分離；
(2)可以用這些紫皮種子連續(xù)自交兩代，其中一些結紫色種皮的植株就是所需的純合子新品種。
指導：輻射育種是科學家常用的方法，它的特點是可以迅速獲得突變的性狀，從中選出有利于人類的新品種。突變獲得的性狀有純合的也有雜合的，從題目所示的情境可以看出紫色種皮是一種雜合于，因為其自交后代的表現(xiàn)型有紫也有紅。如果在獲得純合的紫皮花生后，對紫皮花生進行連續(xù)自交，從中選出能穩(wěn)定遺傳的紫皮品種就可以了。
3擬) Co是典型 放射源，可用于作物的誘變育種，我國應用該方法培育出了許多農(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)品種“魯棉1號”，年種植面積曾達3 000多萬畝，在我國自己培育的棉花品種中栽培面積最大。7射線處理作物后主要引起_________，從而產(chǎn)生可遺傳的變異，除 射線外，用于人工誘變的其他射線還有________、_________和_________。
答案：基因突變 X射線 紫外線 中子流
指導：考查人工誘變育種的原理和方法。人工誘變育種的原理是基因突變。在自然條件下基因突變的頻率很低，但在人為條件下，利用物理因素(如射線、у射線、紫外線、激光等)或化學因素(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)處理生物，從而誘發(fā)基因突變。
4擬)如圖所示，表示人類鐮刀型貧血癥的病因
(1)③過程是_________，發(fā)生的場所_________，發(fā)生的時期是_________；①過程是_________，發(fā)生場所是_________；②過程是_________，發(fā)生場所是_________。
(2)④表示的堿基序列是_________，這是決定一個纈氨酸的一個_________，轉運谷氨酸的轉運RNA一端的三個堿基是_________。
(3)父母均正常，發(fā)生一個患鐮刀型貧血癥的女兒，可見此遺傳病是_________遺傳病，若Hba代表致病基因，HbA代表正常的等位基因，則患病女兒的基因型為______，母親的基因型為_________。如果這對夫婦再生一個患此病女兒的幾率為_________。
(4)比較Hba與HbA區(qū)別，Hba中堿基為_________，而HbA中為_________。
(5)鐮刀型貧血癥是由_________產(chǎn)生的一種遺傳病，從變異的種類來看，這種變異屬于_________。該病十分罕見，嚴重缺氧時會導致個體死亡。這表明基因突變的特點是_________和_________。
答案：(1)基因突變 細胞核 細胞分裂間期 轉錄 細胞核 翻譯核糖體
(2)GUA 密碼子 CUU
(3)常染色體上隱性 HbaHBa HbAHba
(4)CAT CTT
(5)基因突變 可遺傳變異 低頻性 多害少利性
指導：這種貧血癥的直接病因是：蛋白質分子中一條多肽鏈上的一個谷氨酸被纈氨酸代替了，而根本原因是：控制血紅蛋白合成的基因中，一條脫氧核苷酸上的堿基CTr變成了CAT。
5擬)1928年英國微生物學家弗來明發(fā)現(xiàn)了青霉素，直到1943年青霉素產(chǎn)量只有20單位／毫升。后來科學家用X射線、紫外線照射青霉菌，結果大部分菌株死亡了，其中有的菌株不但生存下來而且產(chǎn)量提高了幾十倍，請解釋：
(1)用射線照射能殺死微生物但能得到_________，這是由于射線使微生物發(fā)生了_________；
(2)射線照射使青霉菌的_________分子中的_________改變，從而產(chǎn)生廠新的性狀；
(3)雖然誘變育種可以提高變異頻串，加速育種進程，大幅度改良某些性狀，但也存在突變的缺點是_________。
答案：(1)高產(chǎn)菌株 基因突變
(2)DNA 某些基因的個別堿基發(fā)生了改變
(3)有害變異多、需大量處理供試材料
指導：生物體產(chǎn)生的新性狀是基因突變的結果，但自然條件下生物的基因突變率很低，在人工誘導下可以提高其突變率。
6擬)基因突變按其發(fā)生部位，可以分為體細胞突變和生殖細胞突變兩種。如果是前者，則發(fā)生在細胞_________分裂的_________期；如果是后者，發(fā)生的細胞分裂方式和時期是_________。人的癌腫是在致癌因素作用下發(fā)生的突變，它屬于_________；如果突變導致突變
型后代的產(chǎn)生，則屬于_________。
答案：有絲分裂 間 減數(shù)分裂間期 體細胞突變 生殖細胞 突變
指導：基因突變的時期主要是在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。而減數(shù)分裂過程中的突變傳遞紿后代的可能性最大。
Ⅲ新高考探究
1將廣州當?shù)氐拇蠖蛊贩N(番禺豆)引種到北京地區(qū)種植，結果開花延遲，產(chǎn)量降低；將佳木斯的大豆品種(滿倉金)引種到北京種植，結果開花提前，產(chǎn)量升高。大豆引種后性狀發(fā)生改變的原因是
A．基因突變 B．基因重組
C.染色體變異 D．環(huán)境條件的改變
答案： D 指導：考查生物的變異類型及其原因。大豆引種后性狀的改變屬于不遺傳的變異，無論大豆從北向南引種，還是從 南向北引種，生存環(huán)境條件(如光照時間、溫度等)發(fā)生了改變。
2英國的兩名中學生在一個水塘中捕捉到了4只三條腿的青蛙，于是報告了當?shù)氐挠嘘P部門。經(jīng)過調查發(fā)現(xiàn)，在該地區(qū)的其他水域中還發(fā)現(xiàn)了許多5條腿、6條腿和7條腿等以及其他異形青蛙。這是在當?shù)貧v史上未曾出現(xiàn)過的，稱為“青蛙事件”。你認為其中最可能的原因是

A.臭氧層的破壞，引起紫外線輻射增強，導致青蛙發(fā)生了基因突變
B．C02的增多，引起溫度的變化，使得蛙在個體發(fā)育過程中發(fā)生了染色體變異
C．由于其他地區(qū)的青蛙入侵，與當?shù)厍嗤茈s交，結果導致發(fā)生了基因重組
D．當?shù)毓�業(yè)廢棄物排放量超標，導致青蛙的個體發(fā)育發(fā)生了異常
答案： D 指導：考查生物變異的類型及其原因。紫外線增強、溫度的驟變、與外來個體的雜交等都會引起生物遺傳物質的改變，導致發(fā)生可遺傳的變異。從“青蛙事件”中可以看出，如果是臭氧層破壞引起的，那么不僅青蛙會發(fā)生基因突變，而且其他生物也會發(fā)生基因突變；從青蛙的變異率來看，也不符合基因突變的低頻性特點。溫度因素引起細胞發(fā)生染色體變異時，溫度需要發(fā)生驟變，而溫室效應引起的溫度變化卻是緩慢的。如果是當?shù)厍嗤芘c外來人侵的青蛙雜交引起的，那么青蛙的變異性狀應當具有穩(wěn)定性，而不會同時出現(xiàn)3條腿，5條腿，6條腿等和其他異形性狀。青蛙的個體發(fā)育是在體外進行的，容易受到環(huán)境條件改變的影響，工業(yè)廢棄物中含有一些有害成分，嚴重影響了青蛙的正常個體發(fā)育過程。
3在一個DNA分子中如果插入了一個堿基對，則
A.不能轉錄
B．在轉錄時造成插入點以前的密碼子改變
C．不能翻譯
D．在轉錄時造成插入點以后的密碼子改變
指導：考查基因突變的原因。當在基因中的某一位點插入一個堿基對后，使得在該插入點之后的堿基序列發(fā)生了改變，以致轉錄時造成插入點以后的密碼子改變。
4用激光或亞硝酸處理萌發(fā)的種子或幼苗能誘導基因突變，激光或亞硝酸起作用的時間是有絲分裂的
A．分裂期間期 B．分裂期的中期
C．分裂期的后期 D．各個時期
答案： A 指導：考查基因突變的過程時期。人工誘導基因突變常用的方法有物理方法(如X線、у射線、紫外線、激光等)和化學方法(如亞硝酸、硫酸二乙酯等)。由于基因突變發(fā)．生在DNA復制時期，是復制差錯造成的，所以發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂之前的間期。
5與雜交育種、單倍體育種、基因工程育種等育種方法相比較，盡管人工誘變育種具有很大的盲目性，但是該育種方法的獨特之處是
A．可以將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個品種上
B．育種周期短，加快育種的進程
C．改變基因結構，創(chuàng)造前所未有的性狀類型
D．能夠明顯縮短育種的年限，后代性狀穩(wěn)定快
答案：C 指導：考查各種育種方法的特點。雜交育種的原理是基因重組，其明顯優(yōu)點是通過雜交將不同個體優(yōu)良性狀重新組合，形成新的性狀組合類型；單倍體育種的原理是染色體變異，其明顯優(yōu)點是后代都是純種而且明顯縮短育種年限；基因工程育種的原理是基因重組，其明顯優(yōu)點是能夠打破物種的界限，克服遠源雜交不親和的障礙，定向改變生物的性狀。這三種育種方法都是在已有基因的基礎上進行的。
而人工誘變育種的原理是基因突變，其獨特之處是通過改變基因結構，創(chuàng)造出從未有過的遺傳信息來改變生物性狀。
6為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、抗病等性狀，科學工作者往往要采取多種育種方法來培育符合農(nóng)民要求的新品種，請根據(jù)下面提供的材料，設計兩套育種方案，分別培育出小麥和水稻新品種。生物材料：A小麥的高稈(顯性)抗銹病(顯性)純種，B小麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子。非生物材料：根據(jù)需要自選。
(1)小麥育種方案：
①育種名稱：_________育種
②所選擇的生物材料：_________。
③希望得到的結果：_________。
④預期產(chǎn)生這種結果(所需性狀類型)的概率：_________。
⑤寫出育種的簡要過程(可用圖解)：
⑥簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法：
答案：①雜交 ②A、B ③矮稈抗銹病 ④3/16 ⑤高抗×矮病→F1，高抗→F2高抗、高病、矮抗、矮病→選出矮抗品種 ⑥將F2矮稈抗銹病品種連續(xù)自交，分離淘汰提純到基本不分離為止。
(2)水稻育種方案：
①育種名稱：_________育種
②所選擇的生物材料：_________。
③希望得到的結果：_________。
④預期產(chǎn)生這種結果(所需性狀類型)的概率：_________
⑤寫出育種的簡要過程(可用圖解)：
⑥簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法：
答案：①誘變 ②C ③早熟水稻 ④極低或不出現(xiàn) ⑤用射線、激光照射或秋水仙素等化學試劑處理(或用太空飛船搭載)水稻，使之產(chǎn)生基因突變 ⑥將處理的水稻種植下去，進行觀察，選擇早熟的水稻，并純化。
指導：在培育優(yōu)良的農(nóng)作物新品種時，除雜交育種單倍體育種外，另一重要手段就是人工誘變育種。
7自1987年7月，我國首次將大麥、青椒、蘿卜等純系種子和大蒜無性系種子放入衛(wèi)星中搭載人造飛船，30日，2．5克苧麻種子搭載“神舟”四號飛船在太空周游了6天零18小時后，返回地球，已經(jīng)有上百種被子植物的種子邀游太空。返回地面的種子，經(jīng)過反復實驗，
抗病番茄、大型青椒、優(yōu)質棉花、高產(chǎn)小麥等相繼誕生。
請回答：
(1)植物種子太空返回地面后種植，往往能得到新的變異特征。這種變異的來源主要是植物種子經(jīng)太空中的_______輻射后，其_________發(fā)生變異。
答案：宇宙射線等 遺傳物質(DNA或基因)
(2)試舉出這種育種方法的優(yōu)點之一是_________
變異頻率高、加快育種速度，大幅度改良某些性狀
(3)如在太空飛行的“神舟”四號載人航天實驗飛船內做“植物種子萌發(fā)實驗”，已知倉內無光，則種子的幼根生長方向如何?為什么?
答案：不定向生長。因為種子失重。
(4)這種空間誘變育種與轉基因的種子育種原理一樣嗎?為什么?
答案：不一定，因為空間誘變育種的原理是基因突變，無外源基因的導入。
指導：生物在失重的條件下，受到外界環(huán)境條件的影響，會發(fā)生基因突變，其突變的方向和產(chǎn)：生的類型有可能與地球表面不一樣。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaosan/79306.html

相關閱讀：