高三生物人教版一輪教師用書：必修2 第7單元 第1講　基因突變和基因重組 Word版含解析

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1、 第1講　基因突變和基因重組 1.基因突變的特征和原因(Ⅱ) 2.基因重組及其意義 (Ⅱ) 　 1.通過基因突變和基因重組對生物體性狀的影響，建立結構與功能觀。(生命觀念) 2.通過基因突變與生物性狀的關系、基因突變和基因重組的比較，提高歸納與概括能力。(科學思維) 3.顯隱性突變判斷的遺傳實驗設計。(科學探究) 基因突變 1．基因突變的實例——鐮刀型細胞貧血癥 (1)圖示中a、b、c過程分別代表DNA復制、轉錄和翻譯。突變發(fā)生在a(填字母)過程中。 (2)患者貧血的直接原因是血紅蛋白異常，根本原因是發(fā)生了基因突變，堿基對由突變成。這說

2、明了基因控制生物性狀的途徑為基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。 (3)用顯微鏡能否觀察到紅細胞形狀的變化？能(填“能”或“否”)。用顯微鏡能否觀察到堿基對的替換？否(填“能”或“否”)。 2．基因突變的概念 DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變。 3．發(fā)生時間 主要發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期。 4．誘發(fā)基因突變的因素 (1)內因：DNA復制時偶爾發(fā)生錯誤、DNA的堿基組成發(fā)生改變。 (2)外因(連線) ①物理因素　　　　　 a．亞硝酸、堿基類似物等 ②化學因素 b．某些病毒的遺傳物質 ③生物因素 c．紫外線、

3、X射線及其他輻射 [答案]?、佟猚?、凇猘　③—b　 5．特點 (1)如圖體現(xiàn)了基因突變的一個特點：不定向性。 (2)基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期，可以發(fā)生在細胞內不同DNA分子上，同一DNA分子的不同部位，這體現(xiàn)了基因突變具有隨機性的特點。 (3)基因突變的其他特點還有普遍性、低頻性和多害少利性。 6．結果：可產生新的基因。 (1)若發(fā)生在配子中：可遺傳給后代。 (2)若發(fā)生在體細胞中：一般不能通過有性生殖遺傳。 7．意義 (1)新基因產生的途徑。 (2)生物變異的根本來源。 (3)生物進化的原始材料。 1．積聚在甲狀腺細胞內的131I可能直接誘

4、發(fā)甲狀腺濾泡上皮細胞基因突變并遺傳給下一代。 (×) 提示：甲狀腺濾泡上皮細胞屬于體細胞，體細胞基因突變一般不遺傳給子代。 2．基因突變一定產生等位基因。 (×) 提示：基因突變不一定產生等位基因，如對于原核生物來說，不存在等位基因。 3．A基因可突變?yōu)閍基因，a基因還可能再突變?yōu)锳基因。 (√) 4．DNA中堿基對的增添、缺失、替換一定引起基因突變。 (×) 提示：DNA中堿基對的增添、缺失、替換引起基因結構的改變?yōu)榛蛲蛔儭? 5．誘變因素可以提高突變頻率并決定基因突變的方向。 (×) 提示：誘變因素不能決定基因突變的方向，因為基因突變是不定向的。 6．在誘導菊花莖段形

5、成幼苗的過程中不會同時發(fā)生基因突變與基因重組。 (√) 1.基因突變對蛋白質的影響規(guī)律 類型 影響范圍 對氨基酸的影響 替換 小 只改變1個氨基酸或不改變 增添 大 不影響插入位置前的序列，影響插入位置后的序列 缺失 大 不影響缺失位置前的序列，影響缺失位置后的序列 增添或缺失3個堿基 小 增添或缺失位置增加或缺失1個氨基酸 2.基因突變未引起生物性狀改變的四大原因 (1)突變部位：基因突變發(fā)生在基因的非編碼區(qū)。 (2)密碼子簡并性：若基因突變發(fā)生后，引起了mRNA上的密碼子改變，但由于一種氨基酸可對應多種密碼子，若新產生的密碼子與原密碼子對應的是同

6、一種氨基酸，此時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中其中一個A→a，此時性狀也不改變。 (4)有些突變改變了蛋白質中個別氨基酸的位置，但該蛋白質的功能不變。 1．基因突變改變生物性狀的原因 (1)基因突變可能引發(fā)肽鏈不能合成。 (2)肽鏈延長(終止密碼子推后出現(xiàn))。 (3)肽鏈縮短(終止密碼子提前出現(xiàn))。 (4)肽鏈中氨基酸種類改變。 2．原核生物中某一基因的編碼區(qū)起始端插入了一個堿基對。在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對其編碼的蛋白質結構影響最?。筷U述理由。 ①置換單個堿基對　②缺失3個堿基對?、廴笔?個堿基對　④

7、增加4個堿基對 提示：③。因為在原核生物中某一基因的編碼區(qū)插入一個堿基對，再在插入位點的附近缺失4個堿基對，只能導致蛋白質中缺少一個氨基酸，而在①②④情況下，可能導致多個氨基酸發(fā)生變化。 3．嘗試寫出判斷某突變體發(fā)生了顯性突變還是隱性突變的設計思路。 提示：(1)選取突變體與其他已知未突變體雜交，據(jù)子代性狀表現(xiàn)及比例判斷。 (2)讓突變體自交，觀察子代有無性狀分離判斷。 基因突變的特點及機理 1．(2019·高考模擬信息卷)如圖為植物根尖某細胞一個DNA分子中a、b、c三個基因的分布狀況，圖中Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應的序列。有關敘述正確的是(　　) A．片段Ⅰ、Ⅱ中發(fā)生堿基

8、對的替換、增添或缺失屬于基因突變 B．a基因變?yōu)锳基因，該細胞可能發(fā)生基因突變或基因重組 C．基因在染色體上呈線性排列，基因的末端存在終止密碼子 D．基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變具有隨機性 D　[Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應的片段，其中發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失不屬于基因突變，A錯誤；根尖細胞中a基因變?yōu)锳基因，該細胞可能發(fā)生基因突變，不發(fā)生基因重組，B錯誤；終止密碼子在mRNA上，不在基因上，C錯誤；基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變具有隨機性，D正確。] 2．(2019·陜西省銅川市高三模擬)下列關于基因突變的敘述中，正確的是(　　) A．突變基因一定

9、有基因結構上的改變 B．基因突變一定由人為因素誘發(fā) C．親代的突變基因一定能傳遞給子代 D．子代獲得突變基因一定能改變性狀 A　[基因突變包括誘發(fā)突變和自發(fā)突變，其中誘發(fā)突變由物理、化學或生物因素誘發(fā)，B錯誤；親代的突變基因不一定能傳遞給子代，如體細胞基因突變一般不傳遞給子代，C錯誤；子代獲得突變基因不一定能改變性狀，如AA→Aa，D錯誤。] 　基因突變類型的“二確定” (1)確定突變的形式：若只是一個氨基酸發(fā)生改變，則一般為堿基對的替換；若氨基酸序列發(fā)生大的變化，則一般為堿基對的增添或缺失。 (2)確定替換的堿基對：一般根據(jù)突變前后轉錄成mRNA的堿基序列判斷，若只有一

10、個堿基不同，則該堿基所對應的基因中的堿基即為替換堿基。 基因突變對生物性狀的影響 3．(2019·棗莊八中高三模擬)野生型豌豆子葉黃色(Y)對突變型豌豆子葉綠色(y)為顯性。Y基因和y基因的翻譯產物分別是SGRY蛋白和SGRy蛋白。兩種蛋白質都能進入葉綠體，它們的部分氨基酸序列如圖。SGRY蛋白能促使葉綠素降解使子葉由綠色變?yōu)辄S色；SGRy蛋白能減弱葉綠素降解，使子葉維持“常綠”。下列敘述正確的是(　　) (注：序列中的字母是氨基酸縮寫，序列上方的數(shù)字表示該氨基酸在序列中的位置，①②③表示發(fā)生突變的位點) A．位點①②突變導致了該蛋白的功能喪失 B．位點③的突變導致了該蛋白的功能

11、減弱 C．黑暗條件下突變型豌豆子葉的葉綠素含量維持不變 D．Y基因突變?yōu)閥 基因的根本原因是堿基對發(fā)生缺失 B　[①②處是堿基對的替換，SGRy和SGRY都能進入葉綠體，說明①②處的突變沒影響該蛋白的功能，A錯誤；由③處變異導致SGRy的合成，該蛋白調控葉綠素降解的能力減弱，最終使突變型豌豆子葉維持“常綠”，B正確；葉綠素的合成需要光照，C錯誤；Y基因突變?yōu)閥基因的根本原因是堿基對發(fā)生增添，D錯誤。] 4．一對毛色正常鼠交配，產下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色異常。分析認為，鼠毛色出現(xiàn)異常的原因有兩種：一是基因突變的直接結果(控制毛色基因的顯隱性未知，突變只涉及一個親本常染色體上一對等位基

12、因中的一個基因)；二是隱性基因攜帶者之間交配的結果(只涉及親本常染色體上一對等位基因)。假定這只雄鼠能正常生長發(fā)育，并具有生殖能力，后代可成活。為探究該鼠毛色異常的原因，用上述毛色異常的雄鼠分別與其同一窩的多只雌鼠交配，得到多窩子代。請預測結果并作出分析。 (1)如果每窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為________，則可推測毛色異常是________性基因突變?yōu)開_______性基因的直接結果，因為_______________________________________ ____________________________________________________

13、__。 (2)如果不同窩子代出現(xiàn)兩種情況，一種是同一窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例為________，另一種是同一窩子代全部表現(xiàn)為________鼠，則可推測毛色異常是隱性基因攜帶者之間交配的結果。 [解析]　(1)根據(jù)題干中“突變只涉及一個親本常染色體上一對等位基因中的一個基因”，且產生了新性狀(毛色異常)分析，只能是由aa突變?yōu)锳a。(2)根據(jù)題干中“只涉及親本常染色體上一對等位基因”，親代交配后，同窩中的雌鼠基因型是AA或Aa，題中隱含的條件是這些雌鼠都毛色正常。雄鼠基因型為aa，與Aa交配，后代出現(xiàn)性狀分離比為1∶1，與AA交配，后代都為Aa，即毛色正常鼠。 [答案]　(1

14、)1∶1　隱　顯　只有兩個隱性純合親本中一個親本的一個隱性基因突變?yōu)轱@性基因時，才能得到每窩毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為1∶1的結果 (2)1∶1　毛色正常 基因重組 1．基因重組概念：生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。 2．類型 (1)自由組合型：位于非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而發(fā)生重組(如圖)。 (2)交叉互換型：位于同源染色體上的等位基因隨四分體的非姐妹染色單體的交叉互換而發(fā)生重組。(如圖) 3．基因重組的意義：基因重組是可遺傳變異的主要來源，為生物進化提供了豐富的材料。 1．肺炎雙球菌轉化實驗的原

15、理是基因重組。 (√) 2．一對等位基因不存在基因重組，一對同源染色體存在基因重組。 (√) 3．受精過程中精卵隨機結合，不屬于基因重組。 (√) 4．雜合子自交，后代發(fā)生性狀分離，根本原因是基因重組。 (×) 提示：根本原因是等位基因分離。 5．交叉互換和基因突變都能使染色體上原來的基因位置出現(xiàn)等位基因。 (√) 基因突變和基因重組的比較 項目 基因突變 基因重組 變異本質 基因分子結構發(fā)生改變 原有基因的重新組合 發(fā)生時間 通常在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期 減數(shù)第一次分裂四分體時期和減數(shù)第一次分裂后期 適用范圍 所有生物(包括病毒)

16、 進行有性生殖的真核生物和基因工程中的原核生物 結果 產生新基因，控制新性狀 產生新基因型，不產生新基因 應用 人工誘變育種 雜交育種、基因工程育種 聯(lián)系 基因突變產生新基因，為基因重組提供了自由組合的新基因，都是可遺傳的變異 1．解釋人群中個體性狀的多種多樣性的原因 (1)在減數(shù)分裂形成生殖細胞的過程中，非同源染色體上的非等位基因自由組合，形成基因組成不同的配子。 (2)四分體時期，姐妹染色單體的交叉互換形成基因組成不同的配子。 (3)生殖細胞的類型非常多，由生殖細胞隨機結合的受精卵的類型也就非常多。 2．如圖為某動物體內的兩個細胞，乙細胞由甲細胞分裂形

17、成。嘗試回答乙細胞的形成原因。 甲　　　　　　　乙 提示：乙細胞的形成是由于減數(shù)第一次分裂前期A與a發(fā)生了交叉互換(A或a發(fā)生了基因突變)和減數(shù)第一次分裂后期B、B所在的一對同源染色體未分離。 基因重組的類型分析 1．如圖表示三種基因重組，下列相關敘述正確的是(　　) A．圖1所示細胞產生的次級精(卵)母細胞內不含有等位基因 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型細菌轉化為S型細菌的基因重組與圖3中的基因重組相似 D．孟德爾兩對相對性狀雜交實驗，F(xiàn)2出現(xiàn)新表現(xiàn)型的原因和圖1相似 C　[圖1所示細胞發(fā)生了交叉互換，其產生的次級精(卵)母細胞

18、內含有等位基因B、b，圖2發(fā)生了非同源染色體間的自由組合，A、B錯誤；孟德爾兩對相對性狀雜交實驗，F(xiàn)2出現(xiàn)新表現(xiàn)型的原因和圖2相似，D錯誤。] 基因突變與基因重組的辨析 2．下列有關生物體內基因重組和基因突變的敘述，正確的是(　　) A．由堿基對改變引起的DNA分子結構的改變就是基因突變 B．減數(shù)分裂過程中，控制一對性狀的基因不能發(fā)生基因重組 C．淀粉分支酶基因中插入了一段外來DNA序列不屬于基因突變 D．小麥植株在有性生殖時，一對等位基因一定不會發(fā)生基因重組 D　[由堿基對改變引起的DNA分子中基因結構的改變是基因突變，A錯誤。若一對相對性狀由兩對等位基因控制，則可能發(fā)生基因重

19、組，B錯誤。淀粉分支酶基因中插入了一段外來DNA序列，屬于基因結構的改變，為基因突變，C錯誤。] 3．(2019·湖北八校高三聯(lián)考)如圖所示為基因型AaBb(兩對基因獨立遺傳)的某二倍體動物的兩個正處在分裂狀態(tài)的細胞。下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　乙 A．兩個細胞所屬的分裂方式相同 B．兩個細胞中染色體組數(shù)和同源染色體對數(shù)相同 C．兩個細胞發(fā)生了相同類型的可遺傳變異 D．兩個細胞中染色體出現(xiàn)所示的A與a的基因原因一定相同 C　[圖甲細胞有同源染色體，處于有絲分裂中期，圖乙細胞沒有同源染色體，處于減數(shù)第二次分裂后期，兩個細胞所屬的分裂方式不同，A錯誤；兩個細胞中都含有2

20、個染色體組，圖甲細胞有2對同源染色體，圖乙細胞中沒有同源染色體，B錯誤；已知A和a、B和b這兩對基因獨立遺傳，即分別位于兩對同源染色體上，而圖示的兩個細胞中卻有1條染色體上同時含有a、b基因，說明這兩個細胞都發(fā)生了染色體結構變異中的易位，C正確；圖甲細胞中A、a基因的位置異常是由于發(fā)生了基因突變，圖乙細胞中A、a基因的位置異常是由于發(fā)生了基因突變或交叉互換，D錯誤。] 1.DNA中堿基對的增添、缺失、替換不一定是基因突變，只有引起了基因結構變化，才是基因突變。 2．基因突變不一定都產生等位基因，如原核生物和病毒的基因突變產生的是新基因。 3．誘變因素不能決定基因突變的方向：誘變因素可

21、提高基因突變的頻率，但不會決定基因突變的方向，基因突變具有不定向性的特點。 4．基因突變不會改變DNA上基因的數(shù)目和位置：基因突變發(fā)生在基因內部，并沒有改變DNA上基因的數(shù)目和位置。 5．基因突變的利與害取決于環(huán)境或研究對象的不同，如小麥的高稈對小麥本身有利，但對增產不利。 6．自然條件下，原核生物一般不能進行基因重組。但是特殊情況下可以，如肺炎雙球菌的轉化。 7．基因重組只產生新的性狀組合，不產生新性狀。 8．雜合子自交，后代發(fā)生性狀分離，根本原因是等位基因的分離，而不是基因重組。 1.若某種蛋白的氨基酸數(shù)目增加，不能判斷一定是基因中堿基對的增添所致。理由是若堿基對的缺失導致終止

22、密碼子改變，也會導致氨基酸數(shù)目的增加。 2．某植株發(fā)生基因突變后，該植株及其有性生殖后代均不能表現(xiàn)突變性狀的原因是該突變?yōu)殡[性突變，且基因突變發(fā)生在該植株的體細胞中，不能通過有性生殖傳遞給子代。 3．基因突變和染色體變異所涉及的堿基對的數(shù)目不同，前者所涉及的數(shù)目比后者少的原因是基因突變是基因結構中堿基對的替換、增添和缺失，而染色體變異能改變排列在染色體上的基因的數(shù)目和排列順序。 4．若某種自花受粉植物的AA植株發(fā)生了隱性突變，則隱性性狀出現(xiàn)的過程是該AA植株基因突變產生Aa植株，Aa植株自交產生隱性性狀的個體。 5．基因重組的準確描述是在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的

23、重新組合。 6．同無性生殖相比，有性生殖產生的后代具有更大的變異性，其根本原因是產生新基因組合的機會多。 真題體驗| 感悟高考　淬煉考能 1．(2018·全國卷Ⅰ)某大腸桿菌能在基本培養(yǎng)基上生長，其突變體M和N均不能在基本培養(yǎng)基上生長，但M可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長，N可在添加了氨基酸乙的基本培養(yǎng)基上生長，將M和N在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時間后，再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上，發(fā)現(xiàn)長出了大腸桿菌(X)的菌落。據(jù)此判斷，下列說法不合理的是(　　) A．突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失 B．突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來的 C．突變體M

24、的RNA與突變體N混合培養(yǎng)能得到X D．突變體M和N在混合培養(yǎng)期間發(fā)生了DNA轉移 C　[突變體M可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長，說明其不能在基本培養(yǎng)基上生長是因為體內不能合成氨基酸甲，原因可能是突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失，A不符合題意；一般來說，大腸桿菌突變體的形成是基因突變的結果，B不符合題意；正常情況下，突變體M的RNA與突變體N混合培養(yǎng)不能改變突變體N的遺傳物質，也就不能使N轉化為X，C符合題意；細菌間可以發(fā)生DNA的轉移，使受體的遺傳特性發(fā)生改變，并且該改變是可以遺傳的，因此，將兩個突變體在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時間后，再將菌體接種在基

25、本培養(yǎng)基平板上，可能會長出大腸桿菌(X)的菌落，D不符合題意。] 2．(2018·海南高考)雜合體雌果蠅在形成配子時，同源染色體的非姐妹染色單體間的相應片段發(fā)生對等交換，導致新的配子類型出現(xiàn)，其原因是在配子形成過程中發(fā)生了(　　) A．基因重組　　　　　　B．染色體重復 C．染色體易位 D．染色體倒位 A　[同源染色體的非姐妹染色單體間的相應片段發(fā)生對等交換導致基因重組，而染色體重復、易位及倒位屬于染色體變異。] 3．(2016·海南高考)依據(jù)中心法則，若原核生物中的DNA編碼序列發(fā)生變化后，相應蛋白質的氨基酸序列不變，則該DNA序列的變化是(　　) A．DNA分子發(fā)生斷裂

26、B．DNA分子發(fā)生多個堿基增添 C．DNA分子發(fā)生堿基替換 D．DNA分子發(fā)生多個堿基缺失 C　[原核生物中的DNA編碼序列發(fā)生變化后，相應蛋白質的氨基酸序列不變，可能的原因是DNA分子發(fā)生堿基替換。堿基增添或缺失均會導致多個氨基酸序列的改變。] 4．(2017·天津高考)基因型為AaBbDd的二倍體生物，其體內某精原細胞減數(shù)分裂時同源染色體變化示意圖如右。下列敘述正確的是(　　) A．三對等位基因的分離均發(fā)生在次級精母細胞中 B．該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子 C．B(b)與D(d)間發(fā)生重組，遵循基因自由組合定律 D．非姐妹染色單體發(fā)生交換導致了染色

27、體結構變異 B　[A錯：減數(shù)第一次分裂時，位于兩條同源染色體上的等位基因隨著同源染色體的分開而分離，此過程發(fā)生在初級精母細胞中。所以，圖中三對等位基因的分離不都發(fā)生在次級精母細胞中。B對：正常情況下，一個精原細胞能產生兩種類型的精子，但圖中同源染色體的非姐妹染色單體間部分片段發(fā)生了交叉互換，故該細胞能產生AbD、ABD、abd、aBd四種精子。C錯：同源染色體的非姐妹染色單體間部分片段發(fā)生交叉互換屬于基因重組，不屬于基因自由組合范疇。D錯：圖中非姐妹染色單體間部分片段交叉互換發(fā)生在同源染色體之間，不屬于染色體結構變異。] 5．(2016·全國卷Ⅲ)基因突變和染色體變異是真核生物可遺傳變異的

28、兩種來源。回答下列問題： (1)基因突變和染色體變異所涉及的堿基對的數(shù)目不同，前者所涉及的數(shù)目比后者________。 (2)在染色體數(shù)目變異中，既可發(fā)生以染色體組為單位的變異，也可發(fā)生以________為單位的變異。 (3)基因突變既可由顯性基因突變?yōu)殡[性基因(隱性突變)，也可由隱性基因突變?yōu)轱@性基因(顯性突變)。若某種自花受粉植物的AA和aa植株分別發(fā)生隱性突變和顯性突變，且在子一代中都得到了基因型為Aa的個體，則最早在子________代中能觀察到該顯性突變的性狀；最早在子________代中能觀察到該隱性突變的性狀；最早在子________代中能分離得到顯性突變純合體；最早在子_

29、_______代中能分離得到隱性突變純合體。 [解析]　(1)基因突變是指基因中堿基對的替換、增添和缺失；染色體變異包括染色體結構變異和染色體數(shù)目變異，通常染色體變異涉及許多基因的變化。故基因突變涉及的堿基對數(shù)目比染色體變異少。(2)在染色體數(shù)目變異中，既可發(fā)生以染色體組為單位的變異，也可發(fā)生染色體為單位的變異。(3)顯性突變是aa突變?yōu)锳a，子一代中能觀察到該顯性突變的性狀，子一代自交，子二代的基因型為AA、Aa和aa，子二代再自交，子三代不發(fā)生性狀分離才算得到顯性突變純合體；隱性突變是AA突變?yōu)锳a，在子一代還是表現(xiàn)為顯性性狀，子一代自交，子二代的基因型為AA、Aa和aa，即能觀察到該隱性突變的性狀，也就是隱性突變純合體。 [答案]　(1)少　(2)染色體　(3)一　二　三　二