课时作业(二十一) 基因突变和基因重组(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)一、选择题1．下列关于遗传变异的说法正确的是( )A．任何生物在遗传过程中都可以发生基因突变、基因重组和染色体变异B．花药离体培养过程中发生的变异有基因重组和染色体变异C．基因突变可发生在细胞内不同DNA分子上体现了其随机性D．基因重组和染色体变异都可导致基因在染色体上的排列顺序发生改变C [原核生物和病毒不含染色体，不会发生染色体变异，基因重组一般发生在真核生物的有性生殖过程中；花药离体培养成单倍体幼苗过程中发生的是有丝分裂，该过程可以发生基因突变和染色体变异，但不会发生基因重组；细胞的不同DNA分子上的基因都可能发生突变，体现了基因突变的随机性；基因重组和染色体数目变异不会导致染色体上基因的排列顺序发生改变。]2．(2020·济宁质检)如图是某二倍体动物细胞分裂示意图，其中字母表示基因。据图判断正确的是( )A．此细胞含有4个染色体组，8个DNA分子B．此动物体细胞基因型一定是AaBbCcDdC．此细胞发生的一定是显性突变D．此细胞既发生了基因突变又发生了基因重组D [图示细胞有2个染色体组，8个DNA分子；细胞中正在发生同源染色体的分离，非同源染色体上非等位基因的自由组合，即基因重组；图中一条染色体的姐妹染色单体相同位置的基因为D和d，其对应的同源染色体上含有d、d，但不能确定是D突变成d，还是d突变成D，故可能发生的是隐性突变，也可能发生的是显性突变。]3．诺贝尔生理学或医学奖获得者克隆了果蝇的period基因，并发现该基因编码的mRNA和蛋白质含量随昼夜节律而变化。下列相关叙述正确的是( )A．period基因的基本组成单位是核糖核苷酸B．period基因的表达不受环境的影响C．period基因突变一定导致果蝇生物钟改变D．period基因所在的DNA分子在细胞内复制时需要解旋酶和DNA聚合酶等-8-\nD [period基因的基本组成单位是脱氧核苷酸；基因的表达受环境温度以及其他调节因子的影响；period基因突变对应蛋白质中氨基酸序列可能不变，或发生隐性突变，不一定导致果蝇生物钟改变；DNA分子在细胞内复制时需在解旋酶作用下解开双螺旋，在DNA聚合酶作用下延伸子链。]4．研究发现果蝇有一种储存及利用能量的基因(Indy基因)，该基因变异后，可以对果蝇细胞级别的能量吸收进行限制，即让果蝇的细胞节食，进而使果蝇的寿命明显延长。而人类有着和果蝇类似的DNA序列。关于上述研究成果的叙述，正确的是( )A．Indy基因变异后，果蝇体内细胞将不再衰老B．对Indy基因进行诱变，一定可以使果蝇寿命明显延长C．Indy基因的正常表达能限制果蝇细胞级别的能量吸收D．人类有可能研制出一种既能延长寿命又能控制体重的药物D [依据题干信息可知，该基因突变后，使细胞节食，进而延长果蝇寿命，但细胞仍会衰老；因基因突变具有不定向性，故对Indy基因进行诱导不一定形成使果蝇寿命延长的基因；该基因未变异前即正常表达时会使细胞正常储存和利用能量，基因变异后才会导致细胞节食；依据该基因变异后延长寿命的原理，人类可研制出延长寿命和控制体重的药物。]5．(2020·河南南阳测试)突变基因杂合细胞进行有丝分裂时，出现了如图所示的染色体片段交换，这种染色体片段交换的细胞继续完成有丝分裂后，可能产生的子细胞是( )①正常基因纯合细胞 ②突变基因杂合细胞 ③突变基因纯合细胞A．①②B．①③C．②③D．①②③D [假设正常基因为A，突变基因为a。染色体片段发生互换后，每条染色体上的染色单体分别含A和a。在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色单体分离，这样细胞中出现4条染色体，分别含有基因A、a、A、a，到有丝分裂末期，这些染色体平均分配到不同的子细胞中，可以是两个A同时进入某一细胞中，两个a同时进入某一细胞中，也可以是A和a进入某一细胞中。]6．(2020·衡水调研)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。下列分析正确的是( )-8-\nA．该变异属于基因重组，发生于减数第一次分裂前期B．两条非姐妹染色单体相互交换的基因不能进行表达C．每条染色体在该次分裂的后期着丝点分裂D．这种变异会产生新的基因和基因型A [图示表示同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换，属于基因重组，发生在减数第一次分裂的前期，A正确；两条非姐妹染色单体相互交换的基因可以进行表达，B错误；图示交叉互换发生减数第一次分裂过程中，着丝点还没有分裂，每条染色体上着丝点的分裂发生在减数第二次分裂后期，C错误；图示变异只能产生新的基因型，不能产生新的基因，D错误。]7．离子束诱变育种是将低能重离子注入生物体组织或细胞内，使相应部位产生变异。该技术有效克服了辐射诱变育种的盲目性。下列说法正确的是( )A．离子束诱发基因突变只发生在细胞分裂的间期B．没有外界因素的诱发，细胞内的基因不能发生突变C．通过离子束诱变育种得到具有优良性状的新物种D．离子束诱变育种可能比辐射诱变育种处理的材料少D [本题考查考生对基因突变的特点、诱变育种等相关知识的识记和理解能力，以及获取信息、分析问题的能力。基因突变是随机的，主要发生在细胞分裂的间期，A错误；没有外界因素的诱发，细胞内的基因也能发生突变，B错误；通过离子束诱变育种能得到具有优良性状的新品种，但不是新物种，C错误；离子束诱变育种是将低能重离子注入生物体组织或细胞内，使相应部位产生变异，有效克服了辐射诱变育种的盲目性，因此离子束诱变育种可能比辐射诱变育种处理的材料少，D正确。]-8-\n8．(2020·皖中名校联考)动态突变是指基因中的三核苷酸重复(指三个不同的碱基为一个单位重复排列而形成的DNA序列)拷贝数急剧增加而产生的变异，这类变异会导致人类的多种疾病，且重复拷贝数越多，病情越严重。下列关于动态突变的推断正确的是( )A．可借助光学高倍显微镜进行观察B．只发生在有丝分裂间期C．会导致染色体上基因的数量有所增加D．突变基因的翻译产物中某个氨基酸重复出现D [根据题干信息“动态突变是指基因中的三核苷酸重复(指三个不同的碱基为一个单位重复排列而成的DNA序列)拷贝数急剧增加而产生的变异”，即基因结构中发生了碱基对的增添，属于基因突变，而基因突变在光学高倍显微镜下是观察不到的，A错误；基因突变在自然界是普遍存在的，是随机发生的，所以基因突变可发生在生长发育的各个时期，尤其是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，B错误；基因突变会导致基因的种类发生改变，而基因的数量不变，C错误；该动态突变是三核苷酸重复拷贝数急剧增加而产生的变异，会导致其翻译的产物中某个氨基酸重复出现，D正确。]9．某病毒的遗传物质是单链DNA，在其增殖的过程中，先形成复制型的双链DNA(其中母链为正链，子链为负链)。另外，以负链为模板合成外壳蛋白。如图为该病毒部分基因序列及其所对应的蛋白质部分氨基酸(用图示Met、Ser等表示)序列(起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA)。则下列相关描述正确的是( )A．该病毒DNA复制过程中不需要解旋酶B．若在基因D中发生碱基替换，则该基因控制合成蛋白质的多肽链长度可能缩短C．不同基因之间可以相互重叠是基因突变、基因重组的结果D．基因F转录合成mRNA的碱基序列为—U—A—C—U—G—U—……B [该病毒的遗传物质是单链DNA，在其形成复制型的双链DNA过程中，不需要解旋酶，而复制型双链DNA进行复制的过程中需要解旋酶，A项错误。若基因D的第149组碱基序列由GAA替换为TAA(其对应的负链可转录出终止密码UAA)，则该基因控制合成蛋白质的多肽链长度缩短，B项正确。不同基因之间可以相互重叠是长期自然选择的结果，与基因重组无关，C项错误。基因F的转录过程是以负链DNA为模板的，图中的DNA为正链DNA，因此，由基因F转录合成mRNA的碱基序列为—A—U—G—U—C—U—……，D项错误。]10．某炭疽杆菌的A基因含有A1～A66个小段，某生物学家分离出此细菌A基因的2个缺失突变株K(缺失A2、A3)、L(缺失A3、A4、A5、A6-8-\n)。将一未知的点突变株X与突变株L共同培养，可以得到转化出来的野生型细菌(即6个小段都不缺失)。若将X与K共同培养，得到转化的细菌都为非野生型。由此可判断X的点突变最可能位于A基因的( )A．A2小段B．A3小段C．A4小段D．A5小段A [本题考查基因突变的知识。从题干的信息可以看出突变株L缺失A3、A4、A5、A6小段，但具有A1、A2小段，其与点突变株X共同培养，可以得到转化出来的野生型细菌，那么点突变株X应具有A3、A4、A5、A6小段，所以未知的点突变可能位于A1、A2小段。突变株K缺失A2、A3小段，其与点突变株X共同培养后，得到转化的细菌都是非野生型，而只有当该点突变位于突变株K的缺失小段上时才能得到上述结果，因此点突变株X的点突变最可能位于A基因的A2小段，A正确。]11．5溴尿嘧啶(5BU)是胸腺嘧啶的类似物。5BU能产生两种互变异构体，一种是酮式，一种是烯醇式。酮式可与A互补配对，烯醇式可与G互补配对。在含有5BU的培养基中培养大肠杆菌，得到少数突变型大肠杆菌，突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，但(A＋T)与(C＋G)的碱基比例不同于原大肠杆菌。下列说法错误的是( )A．5BU诱发突变的机制是诱发DNA链发生碱基种类替换B．5BU诱发突变的机制是阻止碱基配对C．培养过程中可导致A—T碱基对变成G—C碱基对，或G—C碱基对变成A—T碱基对D．5BU诱发突变发生在DNA分子的复制过程中B [基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起基因结构的改变。据题意可知，5BU诱发突变的机制是诱发DNA链发生碱基种类替换；培养过程中可导致A—T碱基对变成G—C碱基对，或G—C碱基对变成A—T碱基对，A、C正确。5BU诱发突变的机制并不是阻止碱基配对，而是使DNA分子复制过程中进行错误的配对，B错误、D正确。]12．雄鸟的性染色体组成是ZZ，雌鸟的性染色体组成是ZW。某种鸟(2N＝80)的羽毛颜色由三个位于Z染色体上的基因控制(如图所示)，D＋控制灰红色，D控制蓝色，d控制巧克力色，D＋对D和d为显性，D对d为显性。在不考虑基因突变的情况下，下列有关推论合理的是( )A．灰红色雄鸟的基因型有2种B．蓝色个体间交配，F1中雌性个体都呈蓝色C．灰红色雌鸟与蓝色雄鸟交配，F1中灰红色个体所占的比例是1/2D．绘制该种鸟的基因组图至少需要对42条染色体上的基因测序-8-\nC [灰红色雄鸟的基因型有3种，即ZD＋ZD＋、ZD＋ZD、ZD＋Zd，A错误；蓝色雄鸟的基因型为ZDZD或ZDZd，蓝色雌鸟的基因型为ZDW，因此蓝色个体间交配，F1中雌性个体不一定都呈蓝色，也可能呈巧克力色(对应的基因型为ZdW)，B错误；灰红色雌鸟的基因型为ZD＋W，蓝色雄鸟的基因型为ZDZD或ZDZd，灰红色雌鸟与蓝色雄鸟交配，F1中雄鸟均为灰红色，雌鸟均不是灰红色，因此F1中灰红色个体所占的比例是1/2，C正确；绘制该种鸟的基因组图至少需要对41条染色体(39条常染色体＋1条Z染色体＋1条W染色体)上的基因测序，D错误。]13．(2019·湖南岳阳测试)化学诱变剂EMS能使基因中的G烷基化后与T配对，CLH2基因控制合成叶绿素水解酶。研究人员利用EMS处理野生型大白菜(叶片浅绿色)种子，获得CLH2基因突变的植株甲(叶片深绿色)和乙(叶片黄色)。下列叙述正确的是( )A．植株乙叶片呈黄色，说明其叶绿素水解酶失去活性B．获得植株甲和乙，说明EMS可决定CLH2基因突变的方向C．若植株甲自交获得叶片浅绿色的植株，说明浅绿色为隐性性状D．EMS处理后，CLH2基因复制一次可出现G—C替换为A—T的现象C [植株乙叶片呈黄色，说明其叶绿素水解酶活性更高；EMS只可提高基因突变率，不能决定基因突变的方向；EMS处理后，复制一次时，只能出现基因中烷基化后的G与T配对，只有在第二次复制时，才可能出现G—C替换为A—T的现象。]二、非选择题14．(2020·深圳市联盟模拟)某XY型性别决定的野生型植物不抗除草剂(4Bu)，甲组研究者对多株该植物进行辐射处理，然后让其随机传粉，在后代中筛选出甲品系抗4Bu的雌、雄植株各一株(F1)，将F1杂交后，发现F2中约有1/4的个体不具有抗4Bu的特性，抗4Bu的个体中雌株、雄株约各占一半的数量。请回答下列问题：(1)研究者判定：抗4Bu属于显性基因突变，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________；相关基因A、a位于常染色体上，如果抗4Bu的相关基因仅位于X染色体上，则______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙组研究者通过用化学药剂处理该野生型植物，得到了乙品系抗4Bu的植株，同时确定了相关基因为位于常染色体上的B、b，与A、a基因是独立遗传关系。甲、乙组研究者合作进行如下杂交实验：实验组别抗4Bu亲本来源子代表现型及比例雄株雌株丙乙品系乙品系抗4Bu∶不抗-8-\n4Bu＝2∶1丁甲品系乙品系抗4Bu∶不抗4Bu＝3∶1对丙组实验结果最合理的解释是___________________________________________。丁组的子代中含有两种抗4Bu基因的个体比例为________________。解析：： (1)由题干信息知甲品系的抗4Bu雌、雄植株杂交，子代中产生了不抗4Bu个体且占1/4，则抗4Bu属于显性基因突变。若抗4Bu的相关基因位于X染色体上，则子代中抗4Bu的雌株与雄株分别占1/2、1/4，与题意不符，因此相关基因A、a位于常染色体上。(2)丙组中乙品系的基因型为aaBb，由表中乙品系杂交结果及比例：抗4Bu∶不抗4Bu＝2∶1，可知BB个体死亡，即B基因纯合致死。甲品系(Aabb)与乙品系(aaBb)杂交产生的子代的基因型及比例为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1，则丙组的子代中含有两种抗4Bu基因的个体比例为1/4。答案： (1)均抗4Bu的雌、雄植株(F1)杂交后代(F2)中约有1/4的个体不抗4Bu(说明抗4Bu属于显性基因突变) F2中抗4Bu植株中雌株应该占2/3，而不是1/2(或答“F2中抗4Bu的个体中雌株∶雄株≈2∶1，而不是1∶1”)(2)B基因纯合致死 1/415．科研人员利用化学诱变剂EMS诱发水稻D11基因突变，选育出一种纯合矮秆水稻突变植株(甲)。将该矮秆水稻与正常水稻杂交，F2表现型及比例为正常植株∶矮秆植株＝3∶1。D11基因的作用如下图所示。请分析并回答问题：(1)BR与BR受体结合后，可促进水稻细胞伸长，这体现了细胞膜的________功能。(2)EMS诱发D11基因发生________(填“显性”或“隐性”)突变，从而________(填“促进”或“抑制”)CYP724B1酶的合成，水稻植株内BR含量________，导致产生矮秆性状。(3)研究发现，EMS也会诱发D61基因发生突变使BR受体合成受阻。由此说明基因突变具有________特点。(4)科研人员利用EMS又选育出若干株纯合矮秆水稻突变植株(乙)。现将甲、乙水稻植株杂交，以判断乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同(仅由D11基因突变引起的)，还是仅由D61基因发生显性或隐性突变引起的(其他情况不考虑)。①若杂交子代皆表现为正常植株，则表明乙水稻矮秆性状是由D61基因发生________(填“显性”或“隐性”)突变引起的。-8-\n②若杂交子代出现矮秆植株，尚不能确定乙水稻矮秆性状的产生原因。请进一步设计操作较简便的实验方案，预期实验结果及结论。实验方案：杂交子代矮秆植株苗期喷施BR，分析统计植株的表现型及比例。预期实验结果及结论：若植株全为________植株，则乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同；若植株全为________植株，则乙水稻矮秆性状的产生是仅由D61基因发生显性突变引起的。解析：： (1)BR与BR受体结合后，可促进水稻细胞伸长，这体现了细胞膜的信息交流功能。(2)F2表现型及比例为正常植株∶矮秆植株＝3∶1，说明正常相对于矮秆为显性性状，由此可见EMS诱发D11基因发生了隐性突变；D11基因能控制合成CYP724B1酶，EMS诱发D11基因发生基因突变后会抑制CYP724B1酶的合成，使水稻植株内BR含量减少，进而产生矮秆性状。(3)EMS既会诱发D11基因发生基因突变，也会诱发D61基因发生突变，可见基因突变具有随机性特点。(4)纯合矮秆水稻突变植株(甲)是D11基因发生隐性突变形成的，现将甲、乙水稻植株杂交，以判断乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同(仅由D11基因突变引起的)，还是仅由D61基因发生显性或隐性突变引起的。①若杂交子代皆表现为正常植株，说明D11基因能控制合成CYP724B1酶，进而形成BR，且BR的受体正常，这表明乙水稻矮秆性状是由D61基因发生隐性突变引起的。②若杂交子代皆表现为矮秆植株，乙水稻矮秆性状的产生原因可能是与甲水稻相同(仅由D11基因突变引起的)，也可能是仅由D61基因发生显性突变引起的，需要进行进一步实验来探究。若乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同(仅由D11基因突变引起的)，则其矮秆性状形成的原因是不能合成CYP724B1酶，导致BR不能形成所致，这可通过给杂交子代矮秆植株苗期喷施BR，分析统计植株的表现型及比例来判断，若植株全为正常植株，则乙水稻矮秆性状的产生原因与甲水稻相同。答案： (1)信息交流(或信息传递) (2)隐性 抑制 减少 (3)随机性 (4)①隐性 ②正常 矮秆-8-
