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新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第7單元生物的變異和進(jìn)化第1講基因突變和基因重組課件
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這是一份新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第7單元生物的變異和進(jìn)化第1講基因突變和基因重組課件,共51頁(yè)。PPT課件主要包含了課標(biāo)要求,備考指導(dǎo),內(nèi)容索引,基因突變的特點(diǎn),知識(shí)篩查1基因重組,ACD等內(nèi)容,歡迎下載使用。
1.概述堿基的替換、增添或缺失會(huì)引發(fā)基因中堿基序列的改變。2.闡明基因中堿基序列的改變有可能導(dǎo)致它所編碼的蛋白質(zhì)及相應(yīng)的細(xì)胞功能發(fā)生變化,甚至帶來(lái)致命的后果。3.闡明進(jìn)行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過(guò)程中,染色體所發(fā)生的自由組合和互換,會(huì)導(dǎo)致控制不同性狀的基因重組,從而使子代出現(xiàn)變異。
1.從DNA結(jié)構(gòu)入手理解基因突變的原因及特點(diǎn)。2.運(yùn)用列表比較法理解基因突變與基因重組的來(lái)源和鑒別方法。
第一環(huán)節(jié) 必備知識(shí)落實(shí)
第二環(huán)節(jié) 關(guān)鍵能力形成
第三環(huán)節(jié) 核心素養(yǎng)提升
(2)病理診斷:鐮狀細(xì)胞貧血是由于基因的一對(duì)堿基發(fā)生改變引起的一種遺傳病,是基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀的典例。2.基因突變的概念DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失,而引起的基因堿基序列的改變。3.基因突變的原因
7.細(xì)胞的癌變(1)根本原因原癌基因或抑癌基因發(fā)生突變,導(dǎo)致正常細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖失控而變成癌細(xì)胞。(2)相關(guān)基因的作用①原癌基因:其表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長(zhǎng)和增殖所必需的。②抑癌基因:其表達(dá)的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖,或者促進(jìn)細(xì)胞凋亡。(3)癌細(xì)胞的特征能夠無(wú)限增殖,形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,細(xì)胞之間的黏著性顯著降低,容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移,等等。
易錯(cuò)易混與基因突變有關(guān)的7個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)無(wú)絲分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA復(fù)制時(shí)均可發(fā)生基因突變。(2)基因突變一定會(huì)導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變,但不一定引起生物性狀的改變。(3)基因突變是DNA分子水平上基因內(nèi)部堿基種類和數(shù)目的改變,基因的數(shù)目和位置并未改變。(4)生殖細(xì)胞的突變率一般比體細(xì)胞的突變率高,這是因?yàn)樯臣?xì)胞在形成(即減數(shù)分裂)過(guò)程中對(duì)外界環(huán)境變化更加敏感。(5)基因突變的利害性取決于生物生存的環(huán)境條件。如昆蟲(chóng)突變產(chǎn)生的殘翅性狀若在陸地上則為不利變異,而在多風(fēng)的島嶼上則為有利變異。(6)基因突變不等于DNA分子中堿基的增添、缺失或替換。(7)基因突變不只發(fā)生在分裂間期。
知識(shí)落實(shí)1.利用物理因素或化學(xué)因素處理某種生物,使該生物體內(nèi)的基因A突變?yōu)榛騛。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.堿基類似物通過(guò)改變核酸的堿基,使基因A突變?yōu)榛騛B.基因A突變?yōu)榛騛,兩者的堿基數(shù)目可能不同C.與基因A相比,基因a的結(jié)構(gòu)不一定發(fā)生改變D.用紫外線再次處理該生物,基因a不一定突變?yōu)榛駻
堿基類似物使基因A突變?yōu)榛騛,原因可能是堿基類似物改變了基因中堿基的數(shù)目和排列順序等,A項(xiàng)正確。基因A突變?yōu)榛騛,兩者的堿基數(shù)目或排列順序可能不同,B項(xiàng)正確?;蛲蛔円欢〞?huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變,C項(xiàng)錯(cuò)誤?;蛲蛔兙哂胁欢ㄏ蛐?D項(xiàng)正確。
2.下列不屬于癌細(xì)胞主要特征的是( )A.細(xì)胞水分減少,酶活性降低B.細(xì)胞之間的黏著性顯著降低,容易轉(zhuǎn)移C.能夠無(wú)限增殖D.細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化
癌細(xì)胞內(nèi)水分增加,有些酶的活性升高。
2.基因重組類型的比較
易錯(cuò)易混有關(guān)基因重組的4點(diǎn)提示(1)通過(guò)對(duì)DNA的剪切、拼接而實(shí)施的基因工程屬于分子水平的基因重組;減數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體的非姐妹染色單體間的互換,以及非同源染色體上非等位基因的自由組合而導(dǎo)致的基因重組,屬于染色體水平的基因重組。(2)自然狀況下,原核生物中不會(huì)發(fā)生基因重組。(3)基因重組是真核生物有性生殖過(guò)程中產(chǎn)生可遺傳變異的重要來(lái)源,是形成生物多樣性的重要原因。(4)基因重組未產(chǎn)生新基因,只是原有基因的重新組合,產(chǎn)生了新表型(或新品種)。
知識(shí)落實(shí)1.下列關(guān)于基因重組的說(shuō)法,錯(cuò)誤的是( )A.在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中,控制不同性狀的基因的重新組合屬于基因重組B.減數(shù)分裂的四分體時(shí)期,同源染色體的姐妹染色單體之間的局部交換可導(dǎo)致基因重組C.減數(shù)分裂過(guò)程中,非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組D.一般情況下,花藥內(nèi)可發(fā)生基因重組,而根尖則不能
在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中,控制不同性狀的基因的重新組合,稱為基因重組,A項(xiàng)正確。減數(shù)分裂的四分體時(shí)期,同源染色體的非姐妹染色單體之間互換可導(dǎo)致基因重組,B項(xiàng)錯(cuò)誤。減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體上的非等位基因自由組合可導(dǎo)致基因重組,C項(xiàng)正確。減數(shù)分裂過(guò)程中存在基因重組,而根尖細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,不進(jìn)行減數(shù)分裂,所以一般不會(huì)發(fā)生基因重組,D項(xiàng)正確。
2.圖①~④所示過(guò)程中存在基因重組的是( )A.① B.②C.③D.④
圖①所示個(gè)體(AaBb)在進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過(guò)程中,會(huì)發(fā)生非同源染色體上非等位基因的自由組合,A項(xiàng)符合題意。圖②表示的是雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合,不存在基因重組,B項(xiàng)不符合題意。圖③表示減數(shù)分裂Ⅱ的后期,該時(shí)期不存在基因重組,C項(xiàng)不符合題意。圖④中只有一對(duì)等位基因,不會(huì)發(fā)生基因重組,D項(xiàng)不符合題意。
典型例題Tay-Sachs病(神經(jīng)節(jié)苷脂沉積病)是一種基因病,可能是由基因突變產(chǎn)生異常酶引起的。下表為正常酶和異常酶的部分氨基酸序列。根據(jù)題干信息推斷,異常酶的mRNA不同于正常酶的mRNA的原因是( )A.第5個(gè)密碼子中插入了堿基AB.第6個(gè)密碼子前UCU被刪除C.第7個(gè)密碼子中的C被G替代D.第5個(gè)密碼子前插入了UAC
分析題表,正常酶的第4~7個(gè)密碼子依次為ACU、UCU、GUU、CAG,而異常酶的第4~7個(gè)密碼子依次為ACU、UAC、UCU、GUU,比較正常酶和異常酶的密碼子可知,最可能是第5個(gè)密碼子前插入了UAC,致使該位點(diǎn)后的密碼子都向后移了一個(gè)位點(diǎn)。
整合構(gòu)建1.基因突變機(jī)理
2.辨析基因突變的一個(gè)“一定”和三個(gè)“不一定”
3.基因突變與生物性狀的關(guān)系(1)基因突變引起生物性狀的改變某些堿基增添、缺失或替換后會(huì)引起遺傳信息改變,使蛋白質(zhì)的氨基酸序列發(fā)生改變,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能隨之改變,從而引起生物性狀的改變(如下表所示)。
(2)基因突變未引起生物性狀改變的原因①突變部位:基因突變發(fā)生在基因的非編碼區(qū)。②密碼子的簡(jiǎn)并:基因突變發(fā)生后,引起mRNA上的密碼子改變,但由于一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子,若新產(chǎn)生的密碼子與原密碼子對(duì)應(yīng)的是同一種氨基酸,此時(shí)突變基因控制的性狀不改變。③隱性突變:若基因突變?yōu)殡[性突變,如AA中的一個(gè)A突變?yōu)閍,此時(shí)性狀也不改變。④有些突變改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的位置,但該蛋白質(zhì)的功能不變。
4.顯性突變和隱性突變的判定
(2)判定方法①選取突變體與其他已知未突變的個(gè)體(即野生型)雜交,據(jù)子代性狀表現(xiàn)判斷。②讓突變體自交,根據(jù)子代有無(wú)性狀分離進(jìn)行判斷。
知識(shí)延伸 由基因突變聯(lián)系到的知識(shí)(1)細(xì)胞分裂:在分裂間期,DNA復(fù)制時(shí),DNA分子雙鏈打開(kāi),脫氧核苷酸鏈極其不穩(wěn)定,容易發(fā)生堿基的變化。(2)細(xì)胞癌變:癌細(xì)胞是原癌基因或抑癌基因發(fā)生基因突變所致。(3)生物育種:誘變育種是利用基因突變的原理進(jìn)行的。(4)生物進(jìn)化:基因突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供豐富的原材料。
訓(xùn)練突破1.(不定項(xiàng)選擇題)右上圖為某動(dòng)物個(gè)體(基因型為AaBb,兩對(duì)等位基因位于不同對(duì)常染色體上)處于減數(shù)分裂某一時(shí)期的細(xì)胞示意圖。下列說(shuō)法正確的是( )A.與該細(xì)胞活動(dòng)關(guān)系最密切的激素是雄激素B.3和4上對(duì)應(yīng)位置基因不同是因?yàn)樵摷?xì)胞在間期發(fā)生了基因突變C.若該細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行減數(shù)分裂,可產(chǎn)生3種或4種基因型的配子(3與4未發(fā)生互換和基因突變)D.1上a的出現(xiàn)可能是發(fā)生了互換,也可能是發(fā)生了基因突變
由題圖可知,該細(xì)胞為處于減數(shù)分裂Ⅰ后期的初級(jí)精母細(xì)胞,故與該細(xì)胞活動(dòng)關(guān)系最密切的激素是雄激素,A項(xiàng)正確。由題干和題圖可知,B、b分別位于3和4這對(duì)同源染色體上,這兩條染色體上相同位置的基因?yàn)榈任换?B項(xiàng)錯(cuò)誤。1上同時(shí)出現(xiàn)A和a,可能是因?yàn)榘l(fā)生了基因突變,該細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生3種不同基因型的配子,也可能是因?yàn)榘l(fā)生了互換,該細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生4種不同基因型的配子,C、D兩項(xiàng)正確。
2.果蠅的某個(gè)基因發(fā)生突變會(huì)出現(xiàn)純合致死效應(yīng)(胚胎致死)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.如果是常染色體上的隱性突變,與多對(duì)野生型果蠅雜交,后代不會(huì)出現(xiàn)突變型個(gè)體B.如果是常染色體上的顯性突變,則一對(duì)突變型果蠅雜交后代的性狀分離比為2∶1C.如果是X染色體上的隱性突變,為了探究一只雄果蠅在受到誘變因素影響后是否發(fā)生該突變,可選野生型雌果蠅與之雜交,通過(guò)后代雌雄比來(lái)推測(cè)D.如果是X染色體上的隱性突變,為了探究一只雌果蠅在受到誘變因素影響后是否發(fā)生該突變,可選野生型雄果蠅與之雜交,通過(guò)后代雌雄比來(lái)推測(cè)
如果是常染色體上的隱性突變(相應(yīng)的基因用a表示),與多對(duì)野生型果蠅(AA)雜交,后代不會(huì)出現(xiàn)突變型個(gè)體(aa),A項(xiàng)正確。如果是常染色體上的顯性突變(相應(yīng)的基因用A表示),一對(duì)突變型果蠅雜交(Aa×Aa),后代基因型及其比例為AA(胚胎致死)∶Aa∶aa=1∶2∶1,因此后代性狀分離比為2∶1,B項(xiàng)正確。如果是X染色體上的隱性突變(相應(yīng)的基因用a表示),為了探究一只雄果蠅在受到誘變因素影響后是否發(fā)生該突變,若選野生型雌果蠅(XAXA)與之雜交,無(wú)論該雄果蠅是否發(fā)生基因突變,后代雌雄比均為1∶1,因此不能通過(guò)后代雌雄比來(lái)推測(cè),C項(xiàng)錯(cuò)誤。如果是X染色體上的隱性突變(相應(yīng)的基因用a表示),為了探究一只雌果蠅在受到誘變因素影響后是否發(fā)生該突變,可選野生型雄果蠅(XAY)與之雜交,若該雌果蠅未發(fā)生基因突變,即XAXA×XAY,則后代雌雄比為1∶1;若該雌果蠅發(fā)生基因突變,即XAXa×XAY,則后代雌雄比為2∶1,D項(xiàng)正確。
典型例題下圖是某種高等動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖(數(shù)字代表染色體,字母代表染色體上的基因)。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.圖甲所示細(xì)胞表明該動(dòng)物發(fā)生了基因重組B.圖乙所示細(xì)胞由于進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)解開(kāi)了雙螺旋,容易發(fā)生基因突變C.圖丙所示細(xì)胞中1與2的片段部分交換屬于基因重組D.圖丙所示細(xì)胞表示發(fā)生了自由組合
根據(jù)題干可知,圖甲、圖乙、圖丙分別是同一種動(dòng)物的細(xì)胞分裂示意圖。圖甲所示細(xì)胞中著絲粒已分開(kāi),而且有同源染色體,進(jìn)行的是有絲分裂,造成兩條相同染色體上基因不同的原因是基因突變;基因重組通常發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程中,所以圖甲所示細(xì)胞不能進(jìn)行基因重組,A項(xiàng)錯(cuò)誤。圖乙所示細(xì)胞處于分裂間期,DNA復(fù)制時(shí)易發(fā)生基因突變,B項(xiàng)正確。圖丙所示細(xì)胞中同源染色體正在分離,處于減數(shù)分裂Ⅰ;1與2的片段部分交換,是同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生了互換,屬于基因重組;圖丙所示細(xì)胞中同源染色體分離,非同源染色體自由組合,C、D兩項(xiàng)正確。
整合構(gòu)建1.基因突變與基因重組的比較
2.基因突變和基因重組的判定方法(1)根據(jù)基因型判定①如果個(gè)體的基因型為AA或aa,細(xì)胞分裂過(guò)程中出現(xiàn)一條染色體的兩條姐妹染色單體上分別有A、a基因,則原因是基因突變。②如果個(gè)體的基因型為Aa,細(xì)胞分裂過(guò)程中出現(xiàn)一條染色體的兩條姐妹染色單體上分別有A、a基因,則原因是基因突變或互換。
(2)根據(jù)細(xì)胞分裂圖判定
對(duì)圖甲、乙進(jìn)行分析。
(3)根據(jù)染色體圖示判定①如果是有絲分裂后期圖像,兩條子染色體上的兩基因不同,則為基因突變的結(jié)果,如圖甲所示。②如果是減數(shù)分裂Ⅱ后期圖像,兩條子染色體(同白或同黑)上的兩基因不同,則為基因突變的結(jié)果,如圖乙所示。③如果是減數(shù)分裂Ⅱ后期圖像,兩條子染色體(顏色不完全一致)上的兩基因不同,則為互換(基因重組)的結(jié)果,如圖丙所示。(4)根據(jù)變異個(gè)體數(shù)量判定
知識(shí)延伸 基因突變和基因重組與生物變異、生物進(jìn)化、生物多樣性的關(guān)系
訓(xùn)練突破1.下列選項(xiàng)都屬于基因重組的是( )①同源染色體的非姐妹染色單體交換片段?、谌旧w的某一片段移接到另一條非同源染色體上 ③DNA中堿基的增添、缺失?、芊峭慈旧w上的非等位基因自由組合 ⑤大腸桿菌細(xì)胞中導(dǎo)入了外源基因A.①③⑤ B.①②④C.①④⑤D.②④⑤
染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上屬于染色體結(jié)構(gòu)變異;DNA中堿基的增添、缺失可能屬于基因突變。
2.下圖表示三種類型的基因重組。下列相關(guān)敘述正確的是( )A.圖1中的細(xì)胞產(chǎn)生的次級(jí)精(卵)母細(xì)胞內(nèi)不含有等位基因B.圖1和圖2兩種類型的基因重組都發(fā)生在同源染色體之間C.R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的基因重組與圖3所示的基因重組相似D.孟德?tīng)杻蓪?duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)中,F2出現(xiàn)新表型的原因與圖1相似
圖1中的細(xì)胞處于減數(shù)分裂Ⅰ四分體時(shí)期,且基因B與基因b所在的非姐妹染色單體發(fā)生了互換,由此可推知,圖1所示細(xì)胞產(chǎn)生的次級(jí)精(卵)母細(xì)胞內(nèi)含有等位基因B、b,A項(xiàng)錯(cuò)誤。圖2表示的基因重組為減數(shù)分裂形成配子時(shí),隨著非同源染色體的自由組合,非同源染色體上的非等位基因也自由組合,發(fā)生在非同源染色體之間,B項(xiàng)錯(cuò)誤。肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA片段整合到R型細(xì)菌的DNA中,實(shí)現(xiàn)了基因重組;圖3表示的基因重組為外源基因整合到質(zhì)粒上形成重組質(zhì)粒,然后導(dǎo)入受體細(xì)胞,因此,兩種基因重組相似,C項(xiàng)正確。孟德?tīng)杻蓪?duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)中,F2出現(xiàn)新表型的根本原因是F1在形成配子時(shí),等位基因彼此分離,非同源染色體上的非等位基因自由組合,與圖2相似,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
高考真題剖析【例題】 (2023廣東卷)中外科學(xué)家經(jīng)多年合作研究,發(fā)現(xiàn)circDNMT1(一種RNA分子)通過(guò)與抑癌基因p53表達(dá)的蛋白結(jié)合誘發(fā)乳腺癌,為解決乳腺癌這一威脅全球女性健康的重大問(wèn)題提供了新思路。下列敘述錯(cuò)誤的是( )A.p53基因突變可能引起細(xì)胞癌變B.p53蛋白能夠調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖C.circDNMT1高表達(dá)會(huì)使乳腺癌細(xì)胞增殖變慢D.circDNMT1的基因編輯可用于乳腺癌的基礎(chǔ)研究
核心素養(yǎng)考查點(diǎn)剖析:本題重點(diǎn)考查了細(xì)胞癌變及其防治,較好地考查了“生命觀念”這一學(xué)科素養(yǎng)。答案:C解析:抑癌基因發(fā)生基因突變可能會(huì)引起細(xì)胞癌變,p53是抑癌基因之一,所以p53發(fā)生基因突變可能引起細(xì)胞癌變,A項(xiàng)正確。抑癌基因表達(dá)的產(chǎn)物會(huì)抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖,對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖起到調(diào)控作用,B項(xiàng)正確。由于circDNMT1可通過(guò)與p53表達(dá)出的蛋白質(zhì)結(jié)合誘發(fā)乳腺癌,所以circDNMT1高表達(dá)會(huì)使乳腺癌細(xì)胞增殖變快,C項(xiàng)錯(cuò)誤。由于circDNMT1的表達(dá)會(huì)誘發(fā)乳腺癌,所以對(duì)其進(jìn)行基因編輯可用于乳腺癌的基礎(chǔ)研究,D項(xiàng)正確。
典題訓(xùn)練1.(2022湖南卷)關(guān)于癌癥,下列敘述錯(cuò)誤的是( )A.成纖維細(xì)胞癌變后變成球形,其結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變B.癌癥發(fā)生的頻率不是很高,大多數(shù)癌癥的發(fā)生是多個(gè)基因突變的累積效應(yīng)C.正常細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂失控變成癌細(xì)胞,原因是抑癌基因突變成原癌基因D.樂(lè)觀向上的心態(tài)、良好的生活習(xí)慣,可降低癌癥發(fā)生的概率
成纖維細(xì)胞癌變后變成球形,遺傳物質(zhì)發(fā)生改變,其結(jié)構(gòu)和功能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變,A項(xiàng)正確。大多數(shù)癌癥的發(fā)生是多個(gè)原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變并累積的結(jié)果,基因突變的頻率較低,因此癌癥發(fā)生的頻率不是很高,B項(xiàng)正確。原癌基因和抑癌基因是兩種遺傳效應(yīng)不同的基因,所以抑癌基因不會(huì)突變成原癌基因,C項(xiàng)錯(cuò)誤。樂(lè)觀向上的心態(tài)、良好的生活習(xí)慣,可提高免疫細(xì)胞的機(jī)能,降低癌癥發(fā)生的概率,D項(xiàng)正確。
2.(2021湖南卷)血漿中膽固醇與載脂蛋白apB-100結(jié)合形成低密度脂蛋白(LDL),LDL通過(guò)與細(xì)胞表面受體結(jié)合,將膽固醇運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi),從而降低血漿中膽固醇含量。PCSK9基因可以發(fā)生多種類型的突變,當(dāng)突變使PCSK9蛋白活性增強(qiáng)時(shí),會(huì)增加LDL受體在溶酶體中的降解,導(dǎo)致細(xì)胞表面LDL受體減少。下列敘述錯(cuò)誤的是( )A.引起LDL受體缺失的基因突變會(huì)導(dǎo)致血漿中膽固醇含量升高B.PCSK9基因的有些突變可能不影響血漿中LDL的正常水平C.引起PCSK9蛋白活性降低的基因突變會(huì)導(dǎo)致血漿中膽固醇含量升高D.編碼apB-100的基因失活會(huì)導(dǎo)致血漿中膽固醇含量升高
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