25-26学年高中生物人教版必修第二册课件：第5章　第1节　第1课时　基因突变

第1课时基因突变1.基因突变的实例：镰状细胞贫血(也叫镰刀型细胞贫血症)(1)致病机理梳理　教材新知溶血性正常异常①直接原因：血红蛋白分子中谷氨酸 缬氨酸。②根本原因：基因中碱基对。(2)病理诊断：镰状细胞贫血是由于碱基的 引起的一种遗传病，是基因通过控制 的结构，直接控制生物体性状的典例。2.概念：DNA分子中发生碱基的 、 或 ，而引起的_______________的改变，叫作基因突变。3.基因突变的遗传性：基因突变若发生在 中，将遵循遗传规律传递给后代。若发生在 中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过 生殖遗传。替换蛋白质替换增添缺失碱基序列基因配子体细胞无性如图表示双链DNA分子上的若干片段，请据图判断：×提示　DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变叫作基因突变。(1)DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的DNA碱基序列的改变，叫作基因突变(　　)(2)基因突变改变了基因的数量和位置(　　)提示　基因突变不改变基因的数量和位置。(3)基因突变的结果一定是产生等位基因(　　)×提示　对于原核生物而言，基因突变不产生等位基因。(4)基因突变在光学显微镜下不可见(　　)提示　基因突变是分子水平的变异，在光学显微镜下不可见。×√任务一：基因突变的类型及影响1.基因突变为什么易发生在细胞分裂前的间期？探究　核心知识提示　因为细胞分裂前的间期要进行DNA复制，DNA复制时要解旋为单链，单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到影响而发生碱基的改变。2.请分析基因突变对氨基酸序列的影响。小一不改变大前后大前后3.基因突变 (填“一定”或“不一定”)导致生物性状的改变，原因可能是 (填标号)。①由于密码子的简并，基因突变后形成的密码子与原密码子决定的可能是同一种氨基酸　②基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变　③基因突变可能发生在非编码蛋白质的脱氧核苷酸序列中　④改变蛋白质中的个别氨基酸，蛋白质的功能可能不变　⑤性状表现是遗传物质和环境因素共同作用的结果，因而在某些环境条件下，基因的改变可能并不会在性状上表现出来不一定①②③④⑤1.在某白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中A.花色基因的碱基组成B.花色基因的碱基序列C.细胞的DNA含量D.细胞的RNA含量√落实　思维方法2.如图表示WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是A.②处碱基对A－T替换为T－AB.②处碱基对A－T替换为G－CC.④处碱基对G－C替换为U－AD.④处碱基对G－C替换为T－A√1.基因突变的原因(1)外界因素(连线)梳理　教材新知(2)内部因素： 偶尔发生错误。DNA复制2.基因突变的特点(1) ：在生物界中普遍存在。(2)随机性：可以发生在生物个体发育的 、细胞内不同的_____分子上和同一个DNA分子的 。(3)不定向性：一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的 。(4) ：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。任何时期DNA不同部位普遍性等位基因低频性3.基因突变的意义(1)对生物体来说，基因突变有的是 的，有的是 的，还有的是 的。(2)基因突变是产生 的途径，是生物变异的 ，为生物的进化提供了丰富的 。4.基因突变的应用——诱变育种(1)优点：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生基因突变，可以提高 ，创造人类需要的生物新品种。(2)缺点：具有盲目性；需要处理大量的实验材料。有害有利中性新基因根本来源原材料突变率(1)一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因，这体现了基因突变的随机性(　　)×提示　一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的等位基因，这体现了基因突变的不定向性。(2)病毒、大肠杆菌及动、植物都可发生基因突变(　　)(3)诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向(　　)提示　诱变因素可以提高突变频率，但不能决定基因突变的方向。√×任务二：基因突变的特点和意义资料1：我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研究。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。1.航天育种的原理是什么？探究　核心知识提示　航天育种的原理是基因突变。2.航天育种虽取得了较大的成功，但也有盲目性强、需要处理大量的材料等缺点，试分析其原因。提示　基因突变具有不定向性，所以航天育种难以控制突变方向，具有一定的盲目性；且基因突变产生的有利个体少，所以需要处理大量实验材料。资料2：镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。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，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。3.分析这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例较其他地区高的原因。提示　具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体(即杂合子)能同时合成正常和异常的血红蛋白，与只能合成正常血红蛋白的纯合子相比，杂合子对疟疾具有较强的抵抗力，在疟疾高发地区，他们生存的机会更多，从而能将自己的基因传递下去。4.为什么某些看起来对生物生存不利的基因，历经漫长的进化历程依然“顽固”地存在？请结合这个例子阐明原因，并分析如何辩证地认识基因突变与生物的利害关系。提示　基因对生物的生存是否有利，往往取决于生物的生存环境。某些看起来对生物生存不利的基因，当环境改变后，这些不利的基因产生的性状，可能会帮助生物更好地适应改变后的环境，从而得到更多的生存机会。该实例说明，基因突变可能是有害的，也可能是有利的，或是中性的，这与生物生存的环境有关。3.下列有关基因突变的叙述，错误的是A.只有进行有性生殖的生物才能发生基因突变B.基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期C.基因突变是生物进化的重要因素之一D.诱变获得的突变体可能只有少数可以满足人类需要√落实　思维方法4.下列有关基因突变的叙述，不正确的是A.在没有诱变因子的情况下，基因突变也会发生B.基因突变可以发生在任意生物体内，体现了其随机性C.基因突变是产生新基因的途径和生物变异的根本来源D.基因突变可以使生物体获得新的生存空间√网络构建1234567891011121314对一对答案1234567891011121314对一对答案题组一　基因突变的实例和概念1.(2023·镇江高一期末)镰状细胞贫血产生的根本原因是A.血红蛋白的一个氨基酸不正常B.信使RNA中一个碱基发生改变C.基因中碱基发生替换D.血液中红细胞容易破裂1234567891011121314答案√1234567891011121314答案2.(2023·淮安高一检测)下列关于基因突变的叙述，错误的是A.DNA分子中碱基的缺失、增添或替换都属于基因突变B.基因突变会导致基因中碱基序列的改变C.基因突变不会改变基因的位置和数量D.基因突变不一定改变生物的性状√1234567891011121314答案3.基因D因碱基A/T替换为G/C而突变成基因d，则下列各项中一定发生改变的是A.d基因的脱氧核苷酸数目B.d基因中的氢键数目C.d基因编码的蛋白质的结构D.d基因中嘌呤碱基所占比例√1234567891011121314答案1234567891011121314答案4.(2024·南通高一月考)粳稻和籼稻是水稻的两个常见品种，研究表明粳稻的bZIP73基因中有1个碱基对与籼稻不同，导致两种水稻中该基因表达的相应蛋白质存在1个氨基酸的差异，增强了粳稻对低温的耐受性。下列有关分析不合理的是A.粳稻和籼稻的bZIP73基因不同是基因突变造成的B.粳稻对低温的耐受性扩大了水稻的种植范围C.bZIP73基因碱基的改变，导致了翻译过程提前结束D.bZIP73基因的碱基序列的改变可能会导致性状发生改变√1234567891011121314答案1234567891011121314答案5.自然界中，一种生物体中某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如表：1234567891011121314答案根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因的改变最可能是A.突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添或缺失B.突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添或缺失C.突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添或缺失D.突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添或缺失1234567891011121314答案√1234567891011121314答案题组二　基因突变的原因、特点和意义6.诱发基因突变的因素可以分为物理因素、化学因素和生物因素，下列相关叙述正确的是A.亚硝酸盐摄入过量使人体发生基因突变，属于物理因素的作用B.紫外线照射使大豆发生基因突变，属于化学因素的作用C.碱基类似物处理使西瓜幼苗发生变异，属于物理因素的作用D.乙肝病毒感染使人体发生基因突变，属于生物因素的作用√1234567891011121314答案1234567891011121314答案7.基因突变为生物进化提供原材料。下列有关基因突变的叙述，错误的是A.基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系B.紫外线可诱发基因突变C.在自然状态下，基因突变的频率很低D.若发生在体细胞中，一定不能遗传√1234567891011121314答案8.基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法，正确的是A.生物在个体发育的特定时期才可发生基因突变B.基因突变能定向形成新的等位基因C.低等生物和高等生物均可发生基因突变D.某植物经X射线处理后未出现新的性状，则没有新基因产生1234567891011121314√答案1234567891011121314答案1234567891011121314答案9.一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型(一般均为纯合子)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.常染色体上的显性突变B.X染色体上的显性突变C.显性突变D.隐性突变√1234567891011121314答案10.(2024·泰安高一检测)野生型拟南芥的叶片是光滑形边缘，研究影响其叶片形状的基因时，发现了6个不同的隐性突变，每个隐性突变只涉及1个基因。这些突变都能使拟南芥的叶片表现为锯齿状边缘。利用上述突变培育成6个不同纯合突变体①～⑥，每个突变体只有1种隐性突变。不考虑其他突变，根据表中的杂交实验结果，下列推断错误的是1234567891011121314答案A.②和③杂交，子代叶片边缘为光滑形B.③和④杂交，子代叶片边缘为锯齿状C.②和⑤杂交，子代叶片边缘为光滑形D.④和⑤杂交，子代叶片边缘为光滑形1234567891011121314答案√1234567891011121314答案1234567891011121314答案11.经过诱变处理后，基因A发生了图示基因突变，下列说法错误的是A.基因A可能发生了碱基的增添、缺失或替换B.三种肽链的形成体现出基因突变具有随机 发生的特点C.诱使基因A突变的因素可能有物理因素、 化学因素和生物因素等D.肽链A3形成的原因可能是基因A发生突变导致转录出的mRNA中终止 密码子延后出现1234567891011121314答案√1234567891011121314答案12.(2024·龙岩高一期中)亚硝基化合物可使基因中的某一个腺嘌呤(A)脱氨基后变成次黄嘌呤(I)，I不能再与T配对，但能与C配对。下列叙述正确的是A.基因中的A变成I后，遗传信息也随之改变B.基因中碱基一旦替换就会改变相应蛋白质的功能C.经过一次复制，突变位点的碱基对由A－T替换为G－CD.利用亚硝基化合物可以对基因进行定向突变1234567891011121314答案√1234567891011121314答案13.(2024·泉州高一期中)某植物正常花色为白色。现有一株花色为红色的该植株，研究人员对其基因进行检测，结果如图所示。部分氨基酸对应的密码子：甲硫氨酸(Met)—AUG；亮氨酸(Leu)—CUG、CUA；谷氨酰胺(Gln)—CAA、CAG；异亮氨酸(Ile)—AUU、AUC；终止密码子—UAA。回答下列问题：1234567891011121314答案(1)异常基因是碱基的_______导致的，图中“？”对应的是___________。(2)该工作人员在检测其他白花基因时发现图示正常基因中的第12个碱基突变为“A”，该白花性状没有发生变化的原因是_______________________________________________________________________。1234567891011121314答案替换终止密码子 该基因突变后，由于密码子的简并，使氨基酸序列未发生改变，故性状无变化(3)已知该植株高茎(E)对矮茎(e)为显性，现有纯合的白花高茎与红花矮茎杂交得F1，F1测交后代表型为白花高茎∶红花矮茎＝1∶1，则两对基因位于____________________。1234567891011121314答案同一对同源染色体上(4)若让白花植株互相授粉，F1中有白花∶红花＝3∶1，则F1中含有红花基因的植株占______，让F1中白花植株自交，后代表型及比例为__________________。1234567891011121314答案3/4白花∶红花＝5∶114.水稻是我国重要粮食作物。凭借海南独特的地理条件，科研人员成功培育了很多水稻新品种。请回答下列问题：(1)自然条件下，科研人员从水稻品种ZH11中筛选出雄性不育突变体(hms1)。水稻是两性花作物，利用雄性不育植株进行杂交育种可以极大减轻工作量，原因是______________________________________________________，将野生型ZH11和突变体(hms1)杂交，F2中突变体(hms1)占______，说明这对相对性状的遗传遵循分离定律，突变性状为隐性性状。没有外来因素影响时，基因突变会由于_______________________等原因自发产生。1234567891011121314答案利用雄性不育植株作母本进行杂交育种，不需要将母本去雄1/4DNA复制偶尔发生错误1234567891011121314答案雄性不育个体不能作为父本，只能作为母本，利用雄性不育植株作母本进行杂交育种，不需要对母本去雄处理，极大减轻了工作量。让野生型ZH11和突变体(hms1)杂交，这对相对性状的遗传遵循分离定律，且突变性状为隐性性状，设相关基因为A、a，则F1为Aa，Aa×Aa→AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，则F2中基因型为aa的突变体(hms1)占1/4。引起基因突变的因素既有外界因素也有内在因素，在没有外界诱发因素时，基因突变也会由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。(2)为研究突变体雄性不育机制，将野生型(ZH11)和突变体(hms1)在不同湿度下自交，结果如图1；将野生型和突变体的花粉置于相同溶液中，结果如图2。1234567891011121314答案分析图1可知，突变体(hms1)在________________条件下表现为雄性不育。根据图2推测：突变体花粉可能在结构或化学组成方面发生变化，导致花粉____________而不育。进一步研究发现，突变体的产生是由于HMS1基因中插入了8个碱基对而突变为hms1基因。由于hms1基因转录形成的mRNA_________________，催化脂肪酸链延伸的酶A肽链变短，花粉中缺少长链脂肪酸而发育受阻。1234567891011121314答案湿度小于55%易脱(失)水终止密码子提前1234567891011121314答案据图1分析可知，突变体在低湿度(湿度小于55%)条件下表现为雄性不育，而湿度大于55%后可育。结合图2分析，突变体雄性不育的花粉的脱水率明显大于野生型，说明突变体的花粉可能在结构或化学组成方面存在缺陷，导致花粉易脱(失)水，产生雄性不育突变体。1234567891011121314答案根据题意分析，基因通过转录、翻译指导蛋白质的合成，而突变体产生的酶A肽链变短，说明翻译时蛋白质合成提前终止了，即hms1基因转录形成的mRNA终止密码子提前。(3)结合以上材料，提出生产突变体(hms1)种子的基本思路：______________________________________________________________________。1234567891011121314答案(hms1)在湿度大于75%条件下自交，结出的即是突变体(hms1)种子使突变体1234567891011121314答案由图1可知，突变体(hms1)在湿度大于75%条件下可育，且结实率较大，因此可使突变体(hms1)在湿度大于75%条件下自交，结出的即是突变体(hms1)种子。