高考考点7 基因的突变

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基因突变是基因分子结构的变化，只有基因突变才能产生新的基因，进而形成等位基因，产生新的性状，它是生物进化的主要原因，但是由于DNA分子结构稳定，所以以DNA为遗传物质的生物，基因突变率非常低，而以DNA为遗传物质的生物，如某些病毒，突变率就会稍高一点。

【例题】 自然界中一种化物某一基因及其二种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：

正常基因 梢氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸

突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸

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为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添

B．突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添

C．突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添

D．突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个基因的增添

高考考目的与解题技巧：考查基因突变后，密码子改变丁，所合成的蛋白质是否一定会改变。在本题中要知道，合成生物蛋白质的氨基酸共有20种，但决定氨基酸的密码子有61种，所以对某种氨基酸来讲，有可能有几种密码子决定。

【解析】 基因在指挥蛋白质合成时，有严格的碱基密码，一个碱基的改变就全造成密码不同，tRNA携带的氨基酸发生错误，从题目所示的情境可以看出，突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3是一个碱基的增添，从而导致DNA分子的改变。

【答案】 A

1人类16号染色体上有一段DNA序列决定血红蛋白的氨基酸组成，这个DNA序列的某一对碱基发生改变而引起镰刀型贫血症，这种改变属于

A.3基因突变 B．基因重组

C．染色体结构的变化 D．染色体数目的变化

A 指导：考查基因突变的原因。基因突变是指DNA分子结构的改变，包括碱基对的增添、缺失和改变，从而改变了遗传信息。

2据调查统计，近年来我国青少年的平均身高有所增加，与此现象有关的是

A．基因突变

B．营养素供给充分

C.食人生长激素(蛋白质化合物)

D．染色体变异

答案： B 指导：考查生物变异的原因。基因突变和染色体变异属于遗传物质的改变，这些突变能够对种群进化产生普遍影响，但需要一个漫长的时间过程，因此青少年在近几年身高的增加，不可能是遗传物质的改变引起的。尽管青少年身高的增加与生长激素有关，但由于生长激素属于蛋白质，在人体食人后会被消化成氨基酸而失去作用，所以食人生长激素不会对人体产生影响。近几年来随着我国人民生活水 平的不断提高，营养素的供给量明显增多，是青少年身高增加的主要原因，这属于环境条件引起的变异。

3下面叙述的变异现象，可遗传的是

A．割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变 第二性征

B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状

C．用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无籽

D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花

答案： D 指导：A、B、C选项都是人工利用激素的作用来改变生物的性状，由于其遗传物质没有发生改变，因此变异性状不能遗传。D选项所述的是杂合体自交出现隐性性状的现象，由于其基因组成发生了变化，所以改变的性状能够遗传下去。

4在一块栽种红果番茄的田地里，农民发现有一株番茄的果是黄色的，这是因为该株番茄

A.发生基因突变 B．发生染色体畸变

C.发生基因重组 D．生长环境发生变化

答案： A 指导：番茄栽种在同一田地里，D可以排除。而发生染色体畸变往往涉及多个性状的改变，B也可排除。生物在同一性状中出现了前所未有的性状，可认为是发生了基因突变。

5人类的正常血红蛋白(HbA)β链第63位氨基酸是组氨酸，其密码子为CAU或CAC。当β链第63位组氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出现异常血红蛋白(HbM)，导致一种贫血症；β链第63位组氨酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代而产生的异常血红蛋白(HbZ)将引起另一种贫血症。

(1)写出正常血红蛋白基因中，决定β链第63位组氨酸密码子的碱基对组成。

(2)在决定β链第63位组氨酸密码子的DNA三个碱基对中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗?为什么?

答案：(1)

(2)不一定。原因是当中的第三对碱基发生A．T→G·C或G·C→A·T变化后，产生的遗传密码为CAC或CAU，仍然是组氨酸的密码子，因而不影响产生正常血红蛋白。

指导：根据中心法则，基因中碱基的排列顺序决定了信使RNA中的碱基排列顺序(信使RNA中决定氨基酸的三个相邻的碱基，被称为“密码子”)，信使RNA进入细胞质后与核糖体结合起来，指导蛋白质的合成。血红蛋白异常，归根到底是由于基因中碱基的排列顺序改变引起的。由于组成蛋白质的氨基酸只有20种，而遗传密码有61种，故一种密码子决定一种氨基酸，而一种氨基酸可由几种密码子决定。

6艾滋病病毒(HIV)是一种球形的RNA病毒，HIV有I和Ⅱ两种类型，其中I型又有7个亚型。I型的基因组中4个主要基因的变异率最高达22％。多达100种左右的HIV变异株是目前研制疫苗的主要困难，因此切断传播途径是惟一行之有效的预防措施。HIV众多变异类型是_________的结果，这种变异特点与_________般生物的不同之处是_________，原因是_________。

答案：基因突变 突变方向更多，突变串高 单链RNA的结构不稳定

指导：考查基因突变的概念、特点以及RNA的结构特点。RNA分子为单链结构，其结构的稳定性比一般生物的遗传物质DNA的稳定性差，因而RNA分子的结构容易发生改变，从而引发基因突变，使得突变率—般生物的基因突变串高。

Ⅱ题点经典类型题

【例题】 拟)昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致Bs酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。近年来巳将控制Ba酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导人细菌体内，并与细菌体内的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌能分裂增殖。请根据上述资料回答：

(1)人工诱变在生产实践中已得到广泛应用，因为它能提高_________，通过人工选择获得_________。

(3)酯酶的化学本质是_________。基因控制酯酶合成要经过_________和_________两个过程。

(3)通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于_________。

(4)请你具体说出一项上述科研成果的实际应用。

高考考目的与解题技巧：奉题主要考查基因突变在生产上的具体应用。由于绝大多数生物遗传物质是DNA，且DNA蛄构稳定，故自然条件下，突变牟非常低，采取人工诱变就可以提高其突变的频率，在突变产生的新基因中，就有可能是我们所需要的基因，

【解析】 考查人工谤变育种的特点及其在生产实践中的应用。在自然条件下基因突变的频率很低，但在人工条件下，如利用各种射线、激光、硫酸二乙酯等处理，可以大大提高基因突变的频率，并从中选择出对人类有益的优良突变性状。酯酶的化学成分属于蛋白质，其合成需要转录、翻译两个过程。当选出酯酶基因通过基因工程导入细菌体内后，其后代同样能分泌酯酶，说明酯酶基因引起了细菌变异，并在细菌繁殖过程中随着细菌DNA的复制而复制，不仅传递给了细菌后代，而且在细菌后代中得以表达。酯酶能够分解有机磷农药，因而可以将分泌酯酶的细菌投放到含有有机磷农药的污水、农田中，借以分解其中的有机磷农药，以降低农药对环境的污染。

【答案】 (1)基因突变频率 人们所需的突变性状 (2)蛋白质 转录 翻译 (3)控制合成酯酶的基因随着细菌DNA的复制而复制，传递给后代并进行了表达 (4)用于降解水和农田中的有机磷农药，以保护环境

1拟)进行有性生殖的生物，下代和上代间总存在着一定差异的主要原因是

A.基因重组 B．基因突变

C．可遗传的变异 D.染色体变

答案： A 指导：进行有性生殖的生物，上下代之间发生差异可以是由于基因重组，基因突变和染色体变异引起，但后两者只要外部环境条件和内部生理过程不发生剧变，一般均不会发生，表现出低频性。而基因重组却是进行有性生殖的必然过程，生物的染色体数量越多，其上携带的等位基因越多，后代中产生基因重组的变异种类也越多。

本题易错点是容易将基因重组与基因突变的意义搞混。答题关键是从基因重组和基因突变产生的原因上，深刻理解“基因重组是可遗传变异的主要来源”、“基因突变是可遗传变异的根本来源”。

2拟)科学家利用辐射诱变技术处理红色种皮的花生，获得一突变植株，其自交所结的种子均具紫色种皮。这些紫色种皮的种子长成的植株中，有些却结出了红色种皮的种子。

(1)上述紫色种皮的花生种子长成的植株中，有些结出厂红色种皮种子的原因是_________。

(2)上述紫色种皮的种子，可用于培育紫色种皮性状稳定遗传的花生新品种。假如花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制，用文字简要叙述获得该新品种的过程：_________。

(1)获得突变的植株是杂合子，其自交的后代发生了性状分离；

(2)可以用这些紫皮种子连续自交两代，其中一些结紫色种皮的植株就是所需的纯合子新品种。

指导：辐射育种是科学家常用的方法，它的特点是可以迅速获得突变的性状，从中选出有利于人类的新品种。突变获得的性状有纯合的也有杂合的，从题目所示的情境可以看出紫色种皮是一种杂合于，因为其自交后代的表现型有紫也有红。如果在获得纯合的紫皮花生后，对紫皮花生进行连续自交，从中选出能稳定遗传的紫皮品种就可以了。

3拟) Co是典型放射源，可用于作物的诱变育种，我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大。7射线处理作物后主要引起_________，从而产生可遗传的变异，除射线外，用于人工诱变的其他射线还有________、_________和_________。

答案：基因突变 X射线 紫外线 中子流

指导：考查人工诱变育种的原理和方法。人工诱变育种的原理是基因突变。在自然条件下基因突变的频率很低，但在人为条件下，利用物理因素(如射线、у射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物，从而诱发基因突变。

4拟)如图所示，表示人类镰刀型贫血症的病因

(1)③过程是_________，发生的场所_________，发生的时期是_________；①过程是_________，发生场所是_________；②过程是_________，发生场所是_________。

(2)④表示的碱基序列是_________，这是决定一个缬氨酸的一个_________，转运谷氨酸的转运RNA一端的三个碱基是_________。

(3)父母均正常，发生一个患镰刀型贫血症的女儿，可见此遗传病是_________遗传病，若Hba代表致病基因，HbA代表正常的等位基因，则患病女儿的基因型为______，母亲的基因型为_________。如果这对夫妇再生一个患此病女儿的几率为_________。

(4)比较Hba与HbA区别，Hba中碱基为_________，而HbA中为_________。

(5)镰刀型贫血症是由_________产生的一种遗传病，从变异的种类来看，这种变异属于_________。该病十分罕见，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)基因突变 细胞核 细胞分裂间期 转录 细胞核 翻译核糖体

(2)GUA 密码子 CUU

(3)常染色体上隐性 HbaHBa HbAHba

(4)CAT CTT

(5)基因突变 可遗传变异 低频性 多害少利性

指导：这种贫血症的直接病因是：蛋白质分子中一条多肽链上的一个谷氨酸被缬氨酸代替了，而根本原因是：控制血红蛋白合成的基因中，一条脱氧核苷酸上的碱基CTr变成了CAT。

5拟)1928年英国微生物学家弗来明发现了青霉素，直到1943年青霉素产量只有20单位／毫升。后来科学家用X射线、紫外线照射青霉菌，结果大部分菌株死亡了，其中有的菌株不但生存下来而且产量提高了几十倍，请解释：

(1)用射线照射能杀死微生物但能得到_________，这是由于射线使微生物发生了_________；

(2)射线照射使青霉菌的_________分子中的_________改变，从而产生厂新的性状；

(3)虽然诱变育种可以提高变异频串，加速育种进程，大幅度改良某些性状，但也存在突变的缺点是_________。

答案：(1)高产菌株 基因突变

(2)DNA 某些基因的个别碱基发生了改变

(3)有害变异多、需大量处理供试材料

指导：生物体产生的新性状是基因突变的结果，但自然条件下生物的基因突变率很低，在人工诱导下可以提高其突变率。

6拟)基因突变按其发生部位，可以分为体细胞突变和生殖细胞突变两种。如果是前者，则发生在细胞_________分裂的_________期；如果是后者，发生的细胞分裂方式和时期是_________。人的癌肿是在致癌因素作用下发生的突变，它属于_________；如果突变导致突变

型后代的产生，则属于_________。

答案：有丝分裂 间 减数分裂间期 体细胞突变 生殖细胞 突变

指导：基因突变的时期主要是在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。而减数分裂过程中的突变传递绐后代的可能性最大。

Ⅲ新高考探究

1将广州当地的大豆品种(番禺豆)引种到北京地区种植，结果开花延迟，产量降低；将佳木斯的大豆品种(满仓金)引种到北京种植，结果开花提前，产量升高。大豆引种后性状发生改变的原因是

A．基因突变 B．基因重组

C.染色体变异 D．环境条件的改变

答案： D 指导：考查生物的变异类型及其原因。大豆引种后性状的改变属于不遗传的变异，无论大豆从北向南引种，还是从 南向北引种，生存环境条件(如光照时间、温度等)发生了改变。

2英国的两名中学生在一个水塘中捕捉到了4只三条腿的青蛙，于是报告了当地的有关部门。经过调查发现，在该地区的其他水域中还发现了许多5条腿、6条腿和7条腿等以及其他异形青蛙。这是在当地历史上未曾出现过的，称为“青蛙事件”。你认为其中最可能的原因是

A.臭氧层的破坏，引起紫外线辐射增强，导致青蛙发生了基因突变

B．C02的增多，引起温度的变化，使得蛙在个体发育过程中发生了染色体变异

C．由于其他地区的青蛙入侵，与当地青蛙杂交，结果导致发生了基因重组

D．当地工业废弃物排放量超标，导致青蛙的个体发育发生了异常

答案： D 指导：考查生物变异的类型及其原因。紫外线增强、温度的骤变、与外来个体的杂交等都会引起生物遗传物质的改变，导致发生可遗传的变异。从“青蛙事件”中可以看出，如果是臭氧层破坏引起的，那么不仅青蛙会发生基因突变，而且其他生物也会发生基因突变；从青蛙的变异率来看，也不符合基因突变的低频性特点。温度因素引起细胞发生染色体变异时，温度需要发生骤变，而温室效应引起的温度变化却是缓慢的。如果是当地青蛙与外来人侵的青蛙杂交引起的，那么青蛙的变异性状应当具有稳定性，而不会同时出现3条腿，5条腿，6条腿等和其他异形性状。青蛙的个体发育是在体外进行的，容易受到环境条件改变的影响，工业废弃物中含有一些有害成分，严重影响了青蛙的正常个体发育过程。

3在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则

A.不能转录

B．在转录时造成插入点以前的密码子改变

C．不能翻译

D．在转录时造成插入点以后的密码子改变

指导：考查基因突变的原因。当在基因中的某一位点插入一个碱基对后，使得在该插入点之后的碱基序列发生了改变，以致转录时造成插入点以后的密码子改变。

4用激光或亚硝酸处理萌发的种子或幼苗能诱导基因突变，激光或亚硝酸起作用的时间是有丝分裂的

A．分裂期间期 B．分裂期的中期

C．分裂期的后期 D．各个时期

答案： A 指导：考查基因突变的过程时期。人工诱导基因突变常用的方法有物理方法(如X线、у射线、紫外线、激光等)和化学方法(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)。由于基因突变发．生在DNA复制时期，是复制差错造成的，所以发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂之前的间期。

5与杂交育种、单倍体育种、基因工程育种等育种方法相比较，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独特之处是

A．可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上

B．育种周期短，加快育种的进程

C．改变基因结构，创造前所未有的性状类型

D．能够明显缩短育种的年限，后代性状稳定快

答案： C 指导：考查各种育种方法的特点。杂交育种的原理是基因重组，其明显优点是通过杂交将不同个体优良性状重新组合，形成新的性状组合类型；单倍体育种的原理是染色体变异，其明显优点是后代都是纯种而且明显缩短育种年限；基因工程育种的原理是基因重组，其明显优点是能够打破物种的界限，克服远源杂交不亲和的障碍，定向改变生物的性状。这三种育种方法都是在已有基因的基础上进行的。

而人工诱变育种的原理是基因突变，其独特之处是通过改变基因结构，创造出从未有过的遗传信息来改变生物性状。

6为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，设计两套育种方案，分别培育出小麦和水稻新品种。生物材料：A小麦的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种，B小麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子。非生物材料：根据需要自选。

(1)小麦育种方案：

①育种名称：_________育种

②所选择的生物材料：_________。

③希望得到的结果：_________。

④预期产生这种结果(所需性状类型)的概率：_________。

⑤写出育种的简要过程(可用图解)：

⑥简答选择能稳定遗传的新品种的方法：

答案：①杂交 ②A、B ③矮秆抗锈病 ④3/16 ⑤高抗×矮病→F1，高抗→F2高抗、高病、矮抗、矮病→选出矮抗品种 ⑥将F2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。

(2)水稻育种方案：

①育种名称：_________育种

②所选择的生物材料：_________。

③希望得到的结果：_________。

④预期产生这种结果(所需性状类型)的概率：_________

⑤写出育种的简要过程(可用图解)：

⑥简答选择能稳定遗传的新品种的方法：

答案： ①诱变 ②C ③早熟水稻 ④极低或不出现 ⑤用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理(或用太空飞船搭载)水稻，使之产生基因突变 ⑥将处理的水稻种植下去，进行观察，选择早熟的水稻，并纯化。

指导：在培育优良的农作物新品种时，除杂交育种单倍体育种外，另一重要手段就是人工诱变育种。

7自1987年7月，我国首次将大麦、青椒、萝卜等纯系种子和大蒜无性系种子放入卫星中搭载人造飞船，30日，2．5克苎麻种子搭载“神舟”四号飞船在太空周游了6天零18小时后，返回地球，已经有上百种被子植物的种子邀游太空。返回地面的种子，经过反复实验，

抗病番茄、大型青椒、优质棉花、高产小麦等相继诞生。

请回答：

(1)植物种子太空返回地面后种植，往往能得到新的变异特征。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_______辐射后，其_________发生变异。

答案：宇宙射线等 遗传物质(DNA或基因)

(2)试举出这种育种方法的优点之一是_________

变异频率高、加快育种速度，大幅度改良某些性状

(3)如在太空飞行的“神舟”四号载人航天实验飞船内做“植物种子萌发实验”，已知仓内无光，则种子的幼根生长方向如何?为什么?

答案：不定向生长。因为种子失重。

(4)这种空间诱变育种与转基因的种子育种原理一样吗?为什么?

答案：不一定，因为空间诱变育种的原理是基因突变，无外源基因的导入。

指导：生物在失重的条件下，受到外界环境条件的影响，会发生基因突变，其突变的方向和产：生的类型有可能与地球表面不一样。