人教生物学必修2分层训练：5-1　基因突变和基因重组（含解析）

人教生物学必修2分层训练
第1节　基因突变和基因重组
选题测控导航表
知识点 题号
1.基因突变 1,5,9,11,12
2.细胞癌变 4,6,15
3.基因重组 2,10,14
4.综合考查 3,7,8,13
1.基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法正确的是(　A　)
A.无论是低等还是高等生物都可能发生突变
B.生物在个体发育的特定时期才可发生突变
C.突变只能定向形成新的等位基因
D.突变对生物的生存往往是有利的
解析:基因突变的特点是普遍性、低频性、不定向性(多向性)、随机性,突变的有害还是有利往往取决于生存的环境,但大多数是有害的。
2.基因型为AaBbDd的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图。下列叙述正确的是(　B　)
A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中
B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子
C.B(b)与D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律
D.非姐妹染色单体发生互换导致了染色体结构变异
解析:由题图可知,基因b所在的片段发生了互换,因此等位基因B和b的分离发生在初级精母细胞和次级精母细胞中,而等位基因A、a和D、d的分离只发生在初级精母细胞中;若不发生互换,该细胞将产生AbD和aBd两种精子,但由于基因b所在的片段发生了交换,因此该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子;基因B(b)与D(d)位于同一对同源染色体上,它们之间的遗传不遵循基因自由组合定律;同源染色体的非姐妹染色单体发生互换只是导致基因重组,染色体结构并没有发生改变。
3.如图为有性生殖过程的图解,基因突变和基因重组均可发生在(　B　)
A.①③ B.②⑥ C.④⑤ D.③⑥
解析:基因突变可发生在有丝分裂前的间期,也可发生在减数分裂前的间期,而基因重组通常只能发生在减数第一次分裂过程中,故两者均可发生在②和⑥过程中。
4.每年的2月4日是“世界癌症日”。下列叙述正确的是(　C　)
A.长期接触癌症患者的人细胞癌变的概率会明显提高
B.环境中致癌因子会使正常基因突变成原癌基因和抑癌基因
C.癌症的发生并不是单一基因突变的结果,而是一种累积效应
D.癌细胞的细胞膜上的糖蛋白增加,导致癌细胞易发生转移
解析:癌症不是传染病,接触癌症患者不会增加细胞癌变的概率;环境中的致癌因子会使原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控,变成癌细胞;癌症的发生并不是单一基因突变的结果,在一个细胞中通常要发生多个基因突变,才能赋予癌细胞所有的特征,这是一种累积效应;癌细胞的细胞膜表面上的糖蛋白减少,使细胞之间的黏着性降低,细胞容易分散和转移。
5.如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因会发生突变,导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的是(　B　)
A.①处前插入碱基对G—C
B.②处碱基对A—T替换为G—C
C.③处缺失碱基对A—T
D.④处碱基对G—C替换为A—T
解析:由题干可知WNK4基因发生了突变,导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸,而赖氨酸的密码子为AAA、AAG,谷氨酸的密码子为GAA、GAG,因此密码子可能发生的变化为AAA→GAA或AAG→GAG,而基因的模板链对应的变化为TTT→CTT或TTC→CTC。由题干中WNK4的基因序列可知,应为TTC→CTC,因此基因发生的是②处碱基对A—T替换为G—C。
6.如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是(　B　)
A.图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因
B.结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
C.图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的
D.上述基因突变可传递给子代细胞,所以一定传给子代个体
解析:等位基因是指位于同源染色体的同一位置上,控制相对性状的基因,图示中与结肠癌有关的基因并非位于同源染色体的同一位置上,因此不属于等位基因;由图可知,结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果;基因突变具有随机性和不定向性;图示中的基因突变发生在体细胞中,一般不能传给子代个体。
7.如图为二倍体生物细胞分裂图,下列有关叙述错误的是(　B　)
A.图1表示有丝分裂,图2表示减数分裂
B.图1所示细胞发生了基因突变或基因重组,图2所示细胞只是发生了基因重组
C.图1、图2分裂后形成的子细胞基因型均有2种类型
D.图1所示细胞发生了基因突变,图2所示细胞发生了基因突变或基因重组
解析:图1为有丝分裂后期,图2为减数第二次分裂后期,由同一染色体的着丝粒断裂后形成的两条子染色体对应的基因型应该相同。图1出现AB、Ab是间期发生基因突变造成的,图2可能是减数第一次分裂四分体时期发生互换或减数第一次分裂前的间期发生基因突变所致。
8.现代科学研究已经证实,格里菲思发现的肺炎链球菌的转化现象,实质是R型细菌从环境中吸收了DNA而发生了基因重组。现有如下科学发现:某大肠杆菌能在基本培养基上生长,其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。关于突变体M、N、X出现原因的判断,正确的是(　B　)
A.M、N、X均来自基因突变
B.M、N来自基因突变,X来自基因重组
C.M、N、X均来自基因重组
D.无法判断突变体M、N、X的变异来源
解析:没有外源基因的情况下,基因突变是原核生物可遗传变异的唯一来源。突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移,使基因重组,产生了新的大肠杆菌X。
9.如图是人的镰状细胞贫血病因的图解,请回答下列问题。
(1)过程②称为　　　　,是以　　　　为模板在细胞中的　　　　上进行的。
(2)过程③主要在细胞的　　　　中进行,因为这一过程中一个碱基对发生了改变,最终导致合成的血红蛋白异常,这一改变称为　　　。
(3)④上的三个碱基序列是　　　　,这一碱基序列被称为是缬氨酸的　　　　,决定氨基酸的密码子一般有　　　　种。
(4)引发镰状细胞贫血的直接原因是 　。
解析:(1)过程②称为翻译,是以信使RNA为模板在细胞中的核糖体上进行的。(2)过程③碱基对替换称为基因突变,主要发生在细胞的细胞核中。(3)④由CAC转录而来,碱基序列是GUG,为缬氨酸的密码子,决定氨基酸的密码子一般有61种。(4)引发镰状细胞贫血的直接原因是发生了氨基酸的替换。
答案:(1)翻译　信使RNA　核糖体
(2)细胞核　基因突变
(3)GUG　密码子　61
(4)发生了氨基酸的替换
10.小香猪背部皮毛颜色是由位于两对常染色体上的两对等位基因(A、a和B、b)共同控制的,共有四种表型:黑色(A　B　)、褐色(aaB　)、棕色(A　bb)和白色(aabb)。
(1)如图为一只黑色小香猪(AaBb)产生的一个初级精母细胞,1位点为A基因,2位点为a基因,某同学认为该现象出现的原因可能是基因突变或互换。
①若是发生互换,则该初级精母细胞产生的配子的基因型是　　　　　
　　 　。
②若是发生基因突变,且为隐性突变,则该初级精母细胞产生的配子的基因型是　　　　　　　或　　　　　　　。
(2)某同学欲对上面的假设进行实验验证并预测结果,设计了如下
实验:
实验方案:用该黑色小香猪(AaBb)与基因型为　　　　的多只雌性个体进行交配,观察子代的表型。
结果预测:①如果子代　 ,
则发生了互换。
②如果子代　 ,
则基因发生了隐性突变。
解析:题图中1与2为姐妹染色单体,在正常情况下,姐妹染色单体上对应位点的基因是相同的,若不相同,则可能是发生了基因突变或互换,若是发生互换,则该初级精母细胞可产生AB、Ab、aB、ab四种基因型的配子,与基因型为ab的卵细胞结合,子代出现黑色、褐色、棕色和白色四种表型;若是基因发生隐性突变,即A→a,则该初级精母细胞可产生AB、aB、ab或Ab、ab、aB三种基因型的配子,与基因型为ab的卵细胞结合,子代可出现黑色、褐色和白色或棕色、白色和褐色三种表型。
答案:(1)①AB、Ab、aB、ab　②AB、aB、ab　Ab、ab、aB　(2)aabb　①出现黑色、褐色、棕色和白色四种表型　②出现黑色、褐色和白色或棕色、白色和褐色三种表型
11.用亚硝基化合物处理萌发的种子,发现某基因上一个腺嘌呤(A)经脱氨基变成了次黄嘌呤(I),I不能再与T配对,但能与C配对。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.这种基因突变属于人工诱变,碱基对被替换
B.连续复制两次后,含原基因的DNA分子占1/4
C.突变产生的新基因与原基因互为等位基因
D.突变性状对该生物的生存是否有害,取决于其能否适应环境
解析:根据题意可知,用亚硝基化合物处理萌发的种子,发现某基因上一个腺嘌呤经脱氨基变成了次黄嘌呤,这属于人工诱变,碱基对被替换;因只有一条链上的一个碱基发生了改变,故突变后的DNA分子连续复制两次后,有1/2的DNA分子仍含有原来的基因;基因突变产生等位基因;突变的性状有害还是有利是相对的,取决于环境条件。
12.编码酶X的基因中某个碱基对被替换时,表达产物将变为酶Y。如表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况,对这四种状况出现的原因判断正确的是(　C　)
比较指标 ① ② ③ ④
100% 50% 10% 150%
1 1 小于1 大于1
A.状况①一定是因为氨基酸序列没有变化
B.状况②一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%
C.状况③可能是因为突变导致了终止密码子位置变化
D.状况④可能是因为突变导致tRNA的种类增加
解析:编码酶X的基因中某个碱基对被替换,表达产物变为酶Y,表明氨基酸序列改变。状况②中酶X和酶Y的氨基酸数目相等,酶Y的活性为酶X的一半,可能是氨基酸序列改变导致蛋白质结构和功能改变。状况③中酶Y的氨基酸数目小于酶X,表明编码酶X的基因中某个碱基对被替换,可能导致了终止密码子提前出现,肽链合成提前终止。基因突变改变基因的碱基序列,但不改变tRNA的种类。
13.下列有关基因突变和基因重组及其应用的叙述,正确的是(　B　)
A.受精过程中会发生基因重组
B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦
C.减数分裂四分体时期,姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组
D.用射线照射大豆使其基因碱基序列发生改变,就能获得种子性状发生变异的大豆
解析:基因重组一般发生在减数分裂过程中,而不是受精过程中;抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦,该育种方法属于杂交育种;减数分裂的四分体时期,非姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组;用射线照射大豆使其基因碱基序列发生改变,即发生基因突变,但由于密码子具有简并性等原因,基因突变不一定会改变生物的性状,因此不一定能获得种子性状发生变异的大豆。
14.下列有关基因重组的叙述中正确的是(　C　)
A.基因型为Aa的个体自交,因基因重组而导致子代性状发生分离
B.基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a,这属于基因重组
C.基因型为YyRr的植物自交后代出现不同于亲本的新类型及肺炎链球菌的转化等过程中都发生了基因重组
D.造成同卵双生姐妹间性状差异的主要原因是基因重组
解析:基因型为Aa的个体自交,只涉及一对等位基因,所以不属于基因重组。基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a,这属于基因突变。基因型为YyRr的植物自交后代出现不同于亲本的新类型及肺炎链球菌的转化等过程中都发生了基因重组。同卵双生姐妹是由同一个受精卵发育而来的,受精卵的分裂方式是有丝分裂,不可能发生基因重组,性状上差异的主要原因是基因突变和环境因素的影响等。
15.统计数据显示,癌症已成为我国城乡居民的重要死因之一。请根据提供的资料回答问题。
(1)体外分别培养某种癌细胞和正常体细胞,图中代表癌细胞生长曲线的是　　　　　。在体内,癌细胞会侵袭周围正常组织,证明癌细胞具有　　　　　　　　的特性。
(2)端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示癌细胞增殖可能与端粒酶的活性有关。请完成下面的探究实验:
细胞类型 增殖代数 端粒酶活性
正常体细胞 50～60 无
癌细胞 无限 有
实验目的:探究端粒酶活性与癌细胞增殖的关系。
实验材料:癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。
实验步骤:
①
　;
②
　;
③
　。
结果预测及分析:


　。
(3)请根据上述内容,提出一种治疗癌症的新思路:
　。
解析:(1)与正常细胞相比,癌细胞能无限增殖,因此培养一定时间后,癌细胞仍然进行增殖,正常细胞停止增殖,因此a表示癌细胞生长曲线;细胞癌变后,细胞膜上的糖蛋白减少,细胞之间的黏着性降低,细胞容易分散和转移。
(2)分析题干信息可知,实验的目的是探究端粒酶活性与癌细胞增殖的关系,实验的自变量是端粒酶的活性,可以通过加入端粒酶抑制剂进行控制,因变量是癌细胞的数量,可以用细胞增殖的代数代表癌细胞数量;按照实验设计的对照原则和单一变量原则,实验步骤如下:①将癌细胞分成A、B两组,加入等量的细胞培养液中;②A组加入端粒酶抑制剂,B组加入等量的蒸馏水,进行培养;③记录并比较A、B两组的增殖代数。结果预测及分析:若A组细胞比B组细胞增殖代数少,说明端粒酶与癌细胞增殖有关;若A组仍然能无限增殖,说明端粒酶与癌细胞增殖无关。
(3)由题意可知,癌细胞的无限增殖与端粒酶的活性有关,因此抑制癌细胞中端粒酶的活性可以对癌症进行有效治疗。
答案:(1)a　易分散和转移
(2)①将癌细胞分成A、B两组,加入等量的细胞培养液中
②A组加入端粒酶抑制剂,B组加入等量蒸馏水,进行培养
③记录并比较A、B两组细胞的增殖代数(分裂次数)　若A组细胞比B组细胞增殖代数少,说明端粒酶与癌细胞增殖有关;若A组仍然无限增殖,说明端粒酶与癌细胞增殖无关
(3)抑制癌细胞中端粒酶的活性