2026届新高考生物热点冲刺复习 基因突变的实例：镰状细胞贫血

2026届新高考生物热点冲刺复习基因突变的实例：镰状细胞贫血

镰状细胞贫血是基因突变导致的疾病。该病主要影响血红蛋白的结构和功能，导致红细胞形态异常，呈现镰刀状，进而影响红细胞的携氧能力和生存周期。该病在全球范围内均有分布，尤其在非洲、地中海沿岸、印度次大陆以及中美洲等地区发病率较高。在我国，南方部分地区的发病率也相对较高。一、认识镰状细胞贫血思考：1.从细胞层次如何初步判断病人是否镰状细胞贫血携带者？2.提出1种对镰状细胞贫血携带者进行确诊的办法？[资料]：携带镰状细胞血红蛋白基因的杂合子个体在正常情况即不缺氧的情况下，表现正常，但在缺氧的情况下红细胞会出现镰状化。一般可以通过低氧的镜检红细胞的形态是否出现镰状化。DNA检测进行确诊二、镰状细胞贫血的诊断[资料]：经研究发现，镰状细胞贫血是由于正常血红蛋白基因的某一处序列CCTGAGG突为CCTGTGG而导致的。2.基因中的碱基对还有其他类型的变化吗？1.上述资料中，血红蛋白基因的碱基对发生了怎样的变化吗？3.请完善基因突变的概念。增添、缺失替换

3.什么是基因？基因通常是有遗传效应的DNA片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段4.DNA碱基序列的改变一定是基因突变吗？不一定，如发生在非基因片段的碱基序列改变不属于基因突变。三、基因突变的概念1.镰状细胞贫血的发病机理是什么？由于血红蛋白基因中碱基序列的改变，相应的mRNA的碱基序列也随着改变，导致翻译的β珠蛋白链出现异常，最终表现为血红蛋白分子运输氧气的能力下降。[资料1]：镰状细胞贫血的根本原因在于编码珠蛋白的基因发生突变。珠蛋白是血红蛋白的主要组成部分，由α和β两种多肽链组成。经检测发现，β珠蛋白链的第6位谷氨酸被缬氨酸替代，因而造成镰状细胞贫血的患者的血红蛋白分子运输氧气的能力下降。2.镰状细胞贫血的发病机理说明基因控制生物性状的方式是什么？基因通过控制蛋白质的结构直接影响性状。三、基因突变与性状的关系3.除上述方式，基因还可通过哪些途径控制生物性状？基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状[资料2]：真核生物的核基因分为起调控作用的非编码区和转录形成mRNA的编码区，编码区又分为真正指导氨基酸序列的外显子和不指导氨基酸序列的内含子，如下图所示。真核生物核基因的表达包括转录、mRNA的加工（切去内含子对应区段，将外显子对应区段连接）和翻译等过程。2.基因突变不改变性状的原因还可能有哪些？（至少写出两种）。1.从基因的角度分析，哪两种情况发生基因突变不会导致生物性状改变？不同多肽链加工出相同蛋白质也可以使性状不变；密码子的简并性；发生隐性突变；不同的蛋白质可能具有相同的功能突变位点位于内含子或非编码区

镰状细胞贫血的根本原因在于编码珠蛋白的基因发生突变。珠蛋白是血红蛋白的主要组成部分，由α和β两种多肽链组成。经检测发现，β珠蛋白链的第6位谷氨酸被缬氨酸替代，因而造成镰状细胞贫血的患者的血红蛋白分子运输氧气的能力下降。

从基因的角度，以镰状细胞贫血患者的自身造血干细胞为材料，写出证实结论的实验思路。利用基因编辑技术改变镰状细胞贫血患者的自身造血干细胞的血红蛋白基因，使编码的β珠蛋白链的第6位由缬氨酸变为谷氨酸，然后检测镰状细胞贫血患者的血红蛋白分子运输氧气的能力是否提高四、验证镰状细胞贫血病变的直接原因五、基因突变的结果基因突变新基因（等位基因）基因型（改变）表型（改变）引发生物变异思考：1.突变后的基因是不是原来的基因？2.新基因和原来的基因是什么关系？是否控制同一性状？基因突变（等位基因）改变生物进化自然选择基因型改变[资料]：镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。镰状细胞贫血的纯合子，即镰状细胞贫血患者在早期就死亡了。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体(即杂合子)在氧含量正常的情况下，并不表现出镰状细胞贫血的症状，但对疟疾具有较强的抵抗力。在疟疾发病区，疟疾对正常血红蛋白纯合子的致死率远远高于对杂合子的致死率。新基因性状六、基因突变的意义——基因突变与进化的关系基因突变的意义：基因突变是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了最初的原材料。阅读资料，完成下面的知识框架。思考：1.列举镰状细胞贫血的常规疗法有哪些？至少列出2种方法。药物治疗、输血治疗、造血干细胞移植药物治疗和输血治疗都能缓解镰状细胞贫血带来的痛苦，但不能实现彻底治愈；2.这些常规疗法有什么优缺点？异体造血干细胞移植能治愈镰状细胞贫血，但需要等待匹配的供体，还可能出现免疫排斥。3.提出1种即可以彻底治愈还不会出现免疫排斥的治疗方法？通过基因编辑技术编辑患者的自体造血干细胞，然后回输患者体内使血红蛋白浓度恢复正常。七、镰状细胞贫血的治疗措施中国首例接受碱基编辑治疗（正序生物CS-101注射液）的镰刀型细胞贫血病患者在治疗后6个月中没有出现血管闭塞危象并已回归常生活中国首次通过碱基编辑疗法治愈镰刀型细胞贫血病的成功案例八、讨论：生活中，哪些因素可能引起基因突变？①物理因素(如X射线、紫外线等各种射线)②化学因素(如亚硝酸、碱基类似物等)③生物因素(如麻疹病毒等)。损伤细胞内的DNA改变DNA的碱基序列毒素和代谢物对DNA分子有诱变作用X射线黄曲霉素病毒九、讨论：我们应拥有哪些健康的生活方式？1.饮食均衡2.规律运动3.戒烟戒酒4.充足睡眠5.保持乐观心态6.避免辐射7.远离化学污染1.镰状细胞贫血发生的根本原因是DNA编码链上CTC替换成了CAC，导致相应位点的谷氨酸被缬氨酸取代。该突变的发生（）A．说明生物的变异是不定向的B．改变了DNA分子中嘌呤碱基的比例C．说明mRNA上的密码子具有简并性D．不改变基因长度，但是改变基因结构D即时训练2.下列关于基因突变的说法正确的是（

）A．基因A可能突变为基因a1或a2等B．基因发生突变后表型一定发生改变C．DNA分子中碱基对改变就会引起基因突变D．基因发生突变后其遗传信息可能不发生改变A3.下图所示的基因编码区序列，编码的氨基酸序列为：甲硫氨酸-组氨酸-脯氨酸-赖氨酸……。下列叙述错误的是（

）

A．甲链是转录的模板链，其左侧是3'端，右侧是5'端B．6号碱基对由A/T替换为G/C后，合成的肽链不变C．5号和6号碱基对之间插入G/C，合成的肽链变短D．甲链和乙链上均有终止密码子，可使转录终止D4.DMD基因中一对碱基出现异常导致基因突变，从而使其编码的mRNA变短，导致出现杜氏肌营养不良。下列叙述正确的是（）A．突变基因发生了碱基的缺失B．突变基因与DMD基因是一对非等位基因C．与DMD基因相比，突变基因的遗传信息发生了改变D．可通过光学显微镜观察到杜氏肌营养不良的根本病因C5.镰状细胞贫血是一种严重的遗传病，患者红细胞中血红蛋白分子的β珠蛋白第6位谷氨酸被缬氨酸替代，形成了异常的血红蛋白。缺氧时红细胞变为镰刀状，容易发生溶血，从而堵塞血管。为实现镰状细胞贫血的早筛查早治疗，科研人员设计了如图1的诊断方案。回答下列问题：(1)镰状细胞贫血患者红细胞异常的根本原因是

。图所示诊断方案是

水平的诊断方式，其优点是

。(2)对β珠蛋白基因进行诊断分析时，取材时应选取

(填“红细胞”、“白细胞”或“红细胞或白细胞”),原因是

。欲扩增出β珠蛋白基因，必须设计合适的

。基因突变分子精确白细胞人成熟的红细胞中没有细胞核，无法提取DNA,白细胞内也含有β珠蛋白基因引物(3)扩增得到的β珠蛋白基因需进行酶切，酶切原理如图2(图中bp为核苷酸对)。把1—3号个体的酶切产物进行电泳，结果如图3。据此推测

号个体为镰状细胞贫血患者。3(4)研究发现，在人的胎儿出生前，血红蛋白由a珠蛋白和y珠蛋白组成；出生后胎儿γ珠蛋白的表达将被抑制，其后人体血红蛋白主要由α珠蛋白和β珠蛋白组成；γ珠蛋白可以有效重构血红蛋白，从而缓解镰状细胞贫血的症状。请据此为镰状细胞贫血患者提出可行的基因治疗方案：

。抑制β珠蛋白的表达，促进γ珠蛋白的表达

一、认识镰状细胞贫血的病因1.