2017_2018学年高中生物遗传的分子基础第16课时基因突变学案苏教版.docx

第16课时基因突变学习目标1说明基因突变的特征和原因。2.说明基因突变的意义。|基础知识|一、实例镰刀型细胞贫血症1症状红细胞呈镰刀状，容易破裂，造成严重贫血。2病因(1)直接病因：血红蛋白分子的一个谷氨酸被替换成了缬氨酸，造成血红蛋白结构的改变。(2)根本病因：血红蛋白基因中T/A被替换成了A/T，造成血红蛋白基因突变。二、基因突变1概念是指由DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变。2类型(1)自发突变：是指在没有人为因素干预的情况下基因产生的变异。(2)人工诱变：是指在人为因素干预的情况下基因产生的变异。3特征(1)低频性：基因突变频率一般为11081105。(2)不定向性：一个基因可以向不同方向发生变异，从而产生一个以上的等位基因。(3)随机性：可发生在生物个体发育的任何时期，以及细胞内不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上。(4)普遍性：在整个生物界是普遍存在的。4意义是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料。|自查自纠|(1)DNA分子中碱基对的缺失、增添或替换一定会引起基因突变()(2)基因突变会导致染色体上基因的数目发生改变()(3)一切生物均能够发生基因突变，甚至RNA病毒也能发生基因突变()(4)基因突变产生的新基因不一定传递给后代()(5)基因突变一定能导致生物产生一种新的性状()(6)基因突变增加了基因存在方式的多样性，有利于生物适应新的环境变化()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)|图解图说|染色体变异能用显微镜观察到，基因突变无法用显微镜观察。_基因突变一定会导致生物性状改变吗？提示：不一定。探究点一基因突变的原因、特征及遗传效应1DNA分子中碱基对的改变是否一定引起基因突变？基因突变会改变染色体上基因的数量吗？提示DNA中非基因片段中碱基对的改变不会引起基因突变，基因突变是一个基因内部发生的碱基对的变化。通过基因突变，会造成染色体某个位置上的基因变为它的等位基因，该染色体上基因的数量不会改变。2基因突变后，生物的性状是否一定改变？提示由于AAAa，新密码子与原密码子决定同一种氨基酸等原因，基因突变不一定导致生物的性状改变。3基因突变是不定向的，那么果蝇白眼基因能否突变为灰身基因？提示基因突变的不定向性是指一个基因可以向不同的方向变异，产生一个以上的等位基因。所以白眼基因只能突变为其他眼色基因，而不能突变为体色基因。4长期生活在低温环境中的生物，是不是容易发生耐寒性突变？提示突变的效应并不具有与环境因素相对应的性质，低温不能引起耐寒性突变。1基因突变通常发生在DNA复制时期：DNA复制时双螺旋结构解开，稳定性降低，相对容易发生复制错误。2基因突变的遗传效应(1)基因突变对蛋白质的影响(2)基因突变不一定导致生物性状改变基因中不具有转录功能的片段中的“突变”不引起性状改变。由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也可能不引起性状的改变。隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变(AAAa)。(3)基因突变对子代的影响基因突变发生在体细胞中，一般不能遗传，但有些植物可通过无性生殖遗传给子代。基因突变发生在生殖细胞中，可通过有性生殖遗传给子代。3基因突变与染色体结构变异的区分基因突变是一个基因内部碱基的种类和数目的变化，不会改变染色体上基因的数目和位置；而染色体结构变异会导致染色体上基因的数量、位置、排列顺序发生改变。【典例1】 枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：枯草杆菌核糖体S12蛋白第5558位的氨基酸序列链霉素与核糖体的结合在含链霉素培养基中的存活率(%)野生型P K P 能0突变型P K P 不能100注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸。下列叙述正确的是()AS12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性B链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能C突变型的产生是由于碱基对的缺失所致D链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变尝试解答_解析根据表中信息可知，链霉素通过与野生型枯草杆菌的核糖体结合，抑制翻译过程，进而起到杀菌作用，突变型枯草杆菌中核糖体S12蛋白氨基酸序列改变，使链霉素不能与核糖体结合，从而对链霉素产生抗性，A选项正确、B选项错误；突变型与野生型相比只是一个氨基酸的不同，因此是碱基对的替换造成的，而非缺失，C选项错误；基因突变具有不定向性，链霉素只是对突变体起筛选作用，D选项错误。答案A【跟踪训练】1关于等位基因B和b发生基因突变的叙述，错误的是()A等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因BX射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率C基因B中的碱基对GC被碱基对AT替换可导致基因突变D在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变解析物理因素如X射线等可提高突变率，B项错误。答案B探究点二隐性突变与显性突变及实验判断1显性基因突变成隐性基因叫_，隐性基因突变成显性基因叫_。提示隐性突变显性突变2某野生矮茎豌豆种群中发现了几株高茎豌豆，经基因检测，该突变性状是某一条染色体上的基因突变所致，设计最简单的实验方案判断是隐性突变还是显性突变？提示让突变植株自交，观察子代表现型。若后代出现性状分离，则是显性突变；若后代未出现性状分离，则是隐性突变。隐性突变与显性突变的实验判断【典例2】 一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使纯合野生型变为突变型。让该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均有野生型和突变型。由此可以推断，该雌鼠的突变为()A显性突变B隐性突变CY染色体上的基因突变DX染色体上的基因突变尝试解答_解析由于这只野生型雄鼠为纯合子，而突变型雌鼠有一条染色体上的基因发生突变，F1的雌、雄鼠中出现性状分离，所以该突变基因为显性基因，即该突变为显性突变，突变基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上。答案A【跟踪训练】2经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是()A白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存BX射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异C通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变D观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异解析突变具有不定向性，不存在主动适应。答案A知识脉络要点晨背1.基因突变是由于基因中碱基对的增添、缺失或替换等引起的。2.基因中碱基数的变化是基因突变，染色体上基因数的变化是染色体结构变异。3.基因突变通常发生在DNA复制时期，但其他时期也可发生。4.基因突变具普遍性、随机性、不定向性和低频性。5.基因突变是新基因产生的唯一途径，是生物变异的根本来源。1下列属于可遗传的变异是()A将黑发染成的黄发B将直发烫成的卷发C营养过剩而肥胖D接触紫外线患皮肤癌解析“将黑发染成的黄发”、“将直发烫成的卷发”、“营养过剩而肥胖”，都是由环境因素引起的，遗传物质没有发生变化，因此属于不可遗传的变异；皮肤癌是由于基因突变造成的。答案D2人类镰刀型细胞贫血症的发病原因是基因突变，即控制血红蛋白的基因中一个碱基对TA替换成了AT。下列关于这一现象的叙述中，错误的是A基因结构发生改变B产生新的基因C说明基因突变具有可逆性的特点D说明基因能控制生物性状解析该现象只体现了基因的单方向突变，不能说明可逆性。答案C3下图表示的是控制正常酶1的基因突变后所引起的氨基酸序列的改变。、两种基因突变分别是()注：字母代表氨基酸序列上数字表示氨基酸位置箭头表示突变的位点A碱基对的替换碱基对的缺失B碱基对的缺失碱基对的增添C碱基对的替换碱基对的增添或缺失D碱基对的增添或缺失碱基对的替换解析从图中可以看出，突变只引起一个氨基酸的改变，所以应属于碱基对的替换。突变引起突变点以后的多种氨基酸的改变，所以应属于碱基对的增添或缺失。答案C4如下图所示，基因A与a1、a2、a3之间的关系不能说明()A基因突变是不定向的B等位基因的出现是基因突变的结果C正常基因与致病基因可以通过突变而转化D图中基因的遗传将遵循自由组合定律解析图中的基因A与a1、a2、a3之间是等位基因的关系，它们的遗传不遵循自由组合定律。答案D5基因突变既可发生隐性突变，也可发生显性突变。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子_代中能观察到该显性突变的性状；最早在子_代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子_代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子_代中能分离得到隐性突变纯合体。 解析发生显性突变时，子一代个体(Aa)由于具有了显性基因A，可直接表现突变性状，其自交后，在子二代会获得基因型为AA、Aa的两种显性个体，但无法确定哪一个为纯合体，只有让两种显性个体再分别自交，自交后代不发生性状分离的个体才是显性突变纯合体。发生隐性突变时，子一代个体虽然具有了隐性基因a，但由于基因A的作用，子一代不能表现隐性性状，子一代自交得到的子二代中的基因型为aa的个体才可表现隐性突变性状，具有该突变性状的个体即为隐性突变纯合体。所以，最早在子一代中能观察到该显性突变的性状；最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子三代中能分离得到显性突变纯合体(AA)；最早在子二代中能分离得到隐性突变纯合体(aa)。答案一二三二课后跟踪分层训练(时间：35分钟)1下列哪种现象属于生物的可遗传变异()A白菜因水肥充足比周围白菜高大B变色龙在草地上呈绿色，在树干上呈灰色C蝴蝶的幼虫和成虫，其形态结构差别大D由同一麦穗上的种子培养出的植株中，有抗锈病的和不抗锈病的解析A、B两项中性状的改变都是由外界环境引起的，而蝴蝶的成虫和幼虫，其细胞中遗传物质是完全相同的，只是在不同时期表达不同。答案D2相同条件下，小麦植株哪一部位的细胞最难产生新的基因()A叶肉B根分生区C茎尖D花药解析新基因是通过基因突变产生的，而基因突变往往发生在DNA分子复制过程中，只有分裂的细胞才进行DNA分子复制，故细胞分裂频率高的组织易产生新基因，不分裂的细胞产生新基因的难度最大。答案A3人类血管性假血友病基因位于X染色体上，长度180 kb。目前已经发现该病有20多种类型，这表明基因突变具有()A不定向性B普遍性C随机性D低频性解析由题意知，X染色体同一位点上控制人类血管性假血友病的基因有20多种类型，说明该位点上的基因由于基因突变的不定向性产生多个等位基因。答案A4下列有关基因突变的说法，错误的是()A基因突变容易发生在具有分裂能力的细胞中B基因突变可以产生新基因CA基因可以突变成a1、a2、a3，同样a基因也可以突变成A1、A2、A3D基因中一个碱基对发生改变，则一定改变该生物的性状解析基因突变不一定导致生物性状改变。答案D5有关基因突变的叙述，正确的是()A不同基因突变的频率是相同的B基因突变的方向是由环境决定的C一个基因可以向多个方向突变D细胞分裂的中期不发生基因突变解析基因突变具有不定向性，一个基因可以向多个不同方向突变；基因突变由环境因素诱导，但其不决定基因突变的方向；基因突变是随机的，多发生在间期DNA分子复制时，但在其他时期也可能发生。答案C6长期接触辐射源，有可能会造成染色体上某基因中缺失一段碱基序列。下列有关叙述，正确的是()A生物性状一定改变B染色体上基因的数量减少C属于染色体变异D属于基因突变解析根据题意，该变化发生在基因分子内部，应属于基因突变，C项错误；基因突变不一定引起生物性状改变，A项错误；基因突变使基因结构改变，不会改变基因数量，B项错误。答案D7若基因突变导致mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是()AtRNA一定改变，氨基酸一定改变BtRNA不一定改变，氨基酸不一定改变CtRNA一定改变，氨基酸不一定改变DtRNA不一定改变，氨基酸一定改变解析因tRNA上反密码子是与mRNA上的密码子配对，故密码子的一个碱基发生替换，对应的tRNA一定改变，又因一种氨基酸可能对应多种密码子，故密码子改变不一定引起氨基酸的改变。答案C8太空育种是指利用太空综合因素如强辐射、微重力等，诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异，然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是()A太空育种产生的突变总是有益的B太空育种产生的性状是定向的C太空育种培育的植物是地球上原本不存在的D太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的解析太空育种产生的突变也具有不定向性，多害而少利的特点，与其他诱变方法在本质上是一样的。答案D9基因发生了突变也不一定引起生物性状的改变，下列哪项不支持该观点()A密码子具有简并性B有的生物性状不受基因的控制C发生突变的部位不编码蛋白质D显性纯合子中一个基因突变成隐性基因解析由于密码子具有简并性，突变前的密码子虽然和突变后的密码子不同，但是这两种密码子可能决定同一种氨基酸。如果突变的部位不编码蛋白质，则碱基序列改变后可能并不引起蛋白质结构的改变。只要有显性基因存在，都表现显性性状。答案B10关于等位基因A和a的叙述，错误的是()A是通过基因突变得到的B含有的碱基数量相等C碱基的排列顺序不同D位于同源染色体上解析碱基对的缺失或增添导致的基因突变，等位基因含有的碱基数量不相等；等位基因位于同源染色体上。答案B11几种氨基酸可能的密码子如下：甘氨酸：GGU、GGC、GGA、GGG；缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG；甲硫氨酸：AUG。经研究发现，在某基因的某位点上发生了一个碱基替换，导致对应位置上的密码子改变，使甘氨酸变为缬氨酸；接着由于另一个碱基的替换，该位置上的氨基酸又由缬氨酸变为甲硫氨酸。则该基因未突变时的氨基酸的密码子应该是()AGGGBGGCCGGADGGU解析缬氨酸因一个碱基替换变为甲硫氨酸，故缬氨酸对应的密码子为GUG；甘氨酸因一个碱基替换变为缬氨酸(GUG)，所以甘氨酸对应的密码子为GGG。答案A12如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，不可能的后果是()A没有蛋白质产物B翻译为蛋白质时在缺失位置终止C所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化解析基因的中部若编码区缺少一个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物(蛋白质)的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。答案A13遗传学检测两个人的体细胞中两种基因组成，发现甲为AaB，乙为AABb。对于甲缺少一个基因的原因分析，错误的是()A染色体结构变异B染色体数目变异C基因突变D可能是男性解析甲缺少一个基因的原因可能是该基因在X染色体上，Y染色体上没有相应的基因或等位基因，也可能是染色体的部分缺失，还有一种可能是该细胞中缺少了一条染色体。基因突变只能改变基因的类型而不能改变基因的数目。答案C14香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_，导致香味物质积累。 (2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如下图所示，则两个亲代的基因型是_。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为_。 (3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：_ _；_ _。 解析(1)香味物质积累才能使品种甲的香味性状得到表现，若其细胞中存在参与香味物质代谢的某种酶，则香味物质会被分解转化为其他物质，则香味性状不能得到表现；又因为香味性状受隐性基因a控制，可见，当a基因纯合时，细胞中缺失参与香味物质代谢的这种酶，导致香味物质积累。(2)根据子代性状分离比判断，亲代的基因型为AaBbAabb，子代中会出现1/4的AA,1/2的Aa,1/4的aa，而对于另一对性状，则有1/2的Bb,1/2的bb，子代的自交后代中，有香味抗病纯合子(aaBB)所占的比例为(1/21/41/4)(1/21/4)3/64。(3)纯合无香味植株(AA)与有香味植株(aa)杂交，后代中出现具有香味性状的个体，一种原因是基因型为AA的植株产生了含基因a的配子，即发生了基因突变；另一种原因是基因型为AA的植株产生的配子中不含基因A，这是由含基因A的染色体片段缺失导致的。答案(1)a基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失(2)Aabb、AaBb3/64(3)某一雌配子形成时，基因A突变为基因a某一雌配子形成时，含基因A的染色体片段缺失15某种XY型性别决定的二倍体植株。已知宽叶(A)对窄叶(a)完全显性，抗病(R)对不抗病(r)完全显性，红茎(D)对白茎(d)完全显性。育种工作者应用X射线对一批窄叶不抗病植株的种子进行处理，对长成的植株进行选育，成功获得宽叶抗病的优良个体。(1)基因A与基因D的本质区别是_。(2)上述育种过程所依据的原理是_，该过程中要进行“选育”的原因是_。(3)将宽叶雌株与窄叶雄株进行杂交，得到的子代如下表：表现型宽叶雌株宽叶雄株窄叶雌株窄叶雄株个体数1029497108上述亲本中，宽叶植株为_(填“纯合子”或“杂合子”)。依据上述实验结果，有人认为基因A、a位于常染色体上。你认为基因A、a可以位于X染色体上吗？请用遗传图解说明。(4)已知基因D、d所在染色体会发生部分缺失(如下图所示)，染色体缺失区段不包括D或d基因，也不影响减数分裂过程，但可导致含缺失染色体的花粉不育。若D和d表示该基因所在染色体发生部分缺失。现以基因型为Dd个体作母本，Dd个体作父本，则子代的表现型及其比例为_。解析(1)不同基因的本质区别是其碱基或者脱氧核苷酸的排列顺序不同。(2)通过利用X射线对窄叶不抗病植株的种子进行处理，获得宽叶抗病的优良个体，依据的原理是基因突变，该过程中要对经射线处理的变异对象进行筛选，这是因为变异是不定向的，且变异的结果是多害少利的。(3)将宽叶(显性)雌株与窄叶雄株杂交，由于子代中既有显性个体，又有隐性个体，说明宽叶雌株是杂合体。(4)由于D和d基因所在染色体发生部分缺失导致花粉不育，这样以Dd个体作母本，Dd个体作父本，则卵细胞的基因型是D、d，具有生殖能力的精子的基因型是d，这样子代的表现型及其比例为红茎雌株红茎雄株白茎雌株白茎雄株1111。答案(1)碱基或者脱氧核苷酸的排列顺序不同(2)基因突变基因突变是不定向的，并且有利变异不多(3)杂合子可以遗传图解如下(4)红茎雌株红茎雄株白茎雌株白茎雄株111116(实验探究)芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。请回答下列问题：(1)仅从染色