2023-2024學年 人教版 必修二 基因突變 學案

第1節(jié)基因突變和基因重組第1課時基因突變[學習目標]1.概述堿基的替換、增添或缺失會引起基因中堿基序列的改變。2.概述基因突變產(chǎn)生的原因、特點和意義。一、基因突變的實例和概念1．基因突變的實例：鐮狀細胞貧血(也叫鐮刀型細胞貧血癥)(1)致病機理①直接原因：血紅蛋白分子中谷氨酸eq\o(→,\s\up7(替換為))纈氨酸。②根本原因：基因中堿基對eq\o(=,\s\up7(T),\s\do5(A))eq\o(→,\s\up7(替換為))eq\o(=,\s\up7(A),\s\do5(T))。(2)病理診斷：鐮狀細胞貧血是由于堿基的替換引起的一種遺傳病，是基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接控制生物體性狀的典例。2．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，叫作基因突變。3．基因突變的遺傳性：基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細胞中，一般不能遺傳。但有些植物的體細胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳。判斷正誤如圖表示雙鏈DNA分子上的若干片段，請據(jù)圖判斷：基因1非基因片段基因2(1)DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的DNA堿基序列的改變，叫作基因突變()(2)基因突變改變了基因的數(shù)量和位置()(3)基因突變的結(jié)果一定是產(chǎn)生等位基因()(4)基因突變在光學顯微鏡下不可見()答案(1)×(2)×(3)×(4)√解析(1)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叫作基因突變。(2)基因突變不改變基因的數(shù)量和位置。(3)對于原核生物而言，基因突變不產(chǎn)生等位基因。(4)基因突變是分子水平的變異，在光學顯微鏡下不可見。任務(wù)一：基因突變的類型及影響1．基因突變?yōu)槭裁匆装l(fā)生在細胞分裂前的間期？提示因為細胞分裂前的間期要進行DNA復制，DNA復制時要解旋為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會大大降低，極易受到影響而發(fā)生堿基的改變。2．請分析基因突變對氨基酸序列的影響。堿基影響范圍對氨基酸序列的影響替換小一般只改變一個氨基酸或不改變氨基酸序列增添大一般不影響插入位置前的序列，而影響插入位置后的序列缺失大一般不影響缺失位置前的序列，而影響缺失位置后的序列3.(1)堿基發(fā)生替換時，出現(xiàn)哪種情況會對蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量影響較大？提示當突變后的基因轉(zhuǎn)錄的mRNA上終止密碼子位置發(fā)生改變(提前或延后出現(xiàn))。(2)堿基發(fā)生增添或缺失時，增添或缺失多少個堿基對蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量影響較小？提示3個。4．有同學認為，基因突變并不一定會導致生物性狀的改變，你是否認同其觀點？請闡述你的理由。提示認同，基因突變不一定會使生物性狀改變；原因：(1)由于密碼子的簡并性，基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的可能是同一種氨基酸。(2)基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AA→Aa，不會導致性狀的改變。(3)基因突變可能發(fā)生在非編碼蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列中。(4)改變蛋白質(zhì)中個別氨基酸，蛋白質(zhì)的功能可能不變。(5)性狀表現(xiàn)是遺傳物質(zhì)和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，因而在某些環(huán)境條件下，基因的改變可能并不會在性狀上表現(xiàn)出來。1．在某白花豌豆品種栽培園中，偶然發(fā)現(xiàn)了一株開紅花的豌豆植株，推測該紅花表型的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果。為了確定該推測是否正確，應(yīng)檢測和比較紅花植株與白花植株中()A．花色基因的堿基組成 B．花色基因的堿基序列C．細胞的DNA含量 D．細胞的RNA含量答案B解析基因突變不改變花色基因的堿基組成，基因中均含有A、T、C、G四種堿基，A不符合題意；基因突變的結(jié)果是基因的堿基序列發(fā)生改變，B符合題意；基因突變不會改變細胞中DNA分子的含量，C不符合題意；細胞中RNA的含量與細胞中蛋白質(zhì)合成功能強弱有關(guān)，D不符合題意。2．如圖表示W(wǎng)NK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是()A．②處堿基對A－T替換為T－AB．②處堿基對A－T替換為G－CC．④處堿基對G－C替換為U－AD．④處堿基對G－C替換為T－A答案B解析②處堿基對A－T替換為T－A，則編碼氨基酸的密碼子AAG變?yōu)閁AG，不是谷氨酸，A錯誤；U是RNA特有的堿基，G—C不可能替換成U—A，C錯誤；④處堿基對G—C替換為T—A，則編碼氨基酸的密碼子AAG變?yōu)锳AU，編碼的氨基酸不是谷氨酸，D錯誤。二、基因突變的原因、特點和意義1．基因突變的原因(1)外界因素(連線)(2)內(nèi)部因素：DNA復制偶爾發(fā)生錯誤。2．基因突變的特點(1)_普遍性：在生物界中普遍存在。(2)隨機性：可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期、細胞內(nèi)不同的DNA分子上和同一個DNA分子的不同部位。(3)不定向性：一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。(4)低頻性：在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。3．基因突變的意義(1)對生物體來說，基因突變有的是有害的，有的是有利的，還有的是中性的。(2)基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的根本來源，為生物的進化提供了豐富的原材料。4．基因突變的應(yīng)用——誘變育種利用物理因素或化學因素處理生物，使生物發(fā)生基因突變，可以提高突變率，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。判斷正誤(1)一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變的隨機性()(2)病毒、大腸桿菌及動、植物都可發(fā)生基因突變()(3)誘變因素可以提高突變頻率并決定基因突變的方向()答案(1)×(2)√(3)×解析(1)一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變的不定向性。(3)誘變因素可以提高突變頻率，但不能決定突變的方向。任務(wù)二：基因突變的意義資料：鐮狀細胞貧血主要流行于非洲的瘧疾高發(fā)地區(qū)。具有一個鐮狀細胞貧血突變基因的個體(即雜合子)在氧含量正常的情況下，并不表現(xiàn)出鐮狀細胞貧血的癥狀，因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白，并對瘧疾具有較強的抵抗力。1．這些地區(qū)具有鐮狀細胞貧血突變基因的人占總?cè)丝诘谋壤^其他地區(qū)的高，為什么？提示雜合子能同時合成正常和異常的血紅蛋白，相比只能合成正常血紅蛋白的純合子，雜合子對瘧疾具有較強的抵抗力，在瘧疾高發(fā)地區(qū)，他們生存的機會更多，從而能將自己的基因傳遞下去。2．為什么某些看起來對生物生存不利的基因，歷經(jīng)漫長的進化歷程依然“頑固”地存在？請結(jié)合這個例子闡明原因，并分析如何辯證地認識基因突變與生物的利害關(guān)系。提示基因?qū)ι锏纳媸欠裼欣Q于生物的生存環(huán)境。某些看起來對生物生存不利的基因，當環(huán)境改變后，這些不利的基因產(chǎn)生的性狀，可能會幫助生物更好地適應(yīng)改變后的環(huán)境，從而得到更多的生存機會。資料中實例說明，基因突變并不都是有害的，也可能是有利的，或是中性的，有害、有利還是中性與環(huán)境有關(guān)。3．下列有關(guān)基因突變的敘述，錯誤的是()A．只有進行有性生殖的生物才能發(fā)生基因突變B．基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期C．基因突變是生物進化的重要因素之一D．誘變獲得的突變體可能只有少數(shù)可以滿足人類需要答案A解析基因突變是指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，進行有性生殖和無性生殖的生物都有可能發(fā)生基因突變。4．(多選)下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是()A．在沒有誘變因子的情況下，基因突變也會發(fā)