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2019-2020年高中生物 第5章 遺傳信息的改變 第20課時(shí) 基因突變教學(xué)案 北師大版必修2 [目標(biāo)導(dǎo)讀]　1.結(jié)合具體實(shí)例，概述基因突變的特點(diǎn)。2.以“鐮刀型細(xì)胞貧血癥”為例，說明基因突變的原因。3.舉例說明引起基因突變的因素及人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用。 [重難點(diǎn)擊]　1.基因突變的特點(diǎn)和原因。2.人工誘變的優(yōu)缺點(diǎn)。 一　基因突變的特點(diǎn) 由于基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變引起的變異稱為基因突變，也稱為點(diǎn)突變。試結(jié)合提供的材料，分析基因突變的特點(diǎn)。 1．仔細(xì)閱讀下表，分析不同生物的基因突變情況 幾種生物不同基因的自然突變率 生物名稱 突變類型 突變頻率 大腸桿菌 需組氨酸 210－6 玉米 皺縮種子 110－6 果蠅 白眼 410－5 小鼠 粉紅色眼 3.510－6 人 軟骨發(fā)育不全 510－5 (1)從上表可看出，無論是低等生物，還是高等生物以及人都可能發(fā)生基因突變。由此說明，基因突變具有普遍性，即在生物界是普遍存在的。 (2)從上表可看出，在自然狀態(tài)下，對(duì)一種生物來說，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計(jì)，在高等生物中，大約105～108個(gè)生殖細(xì)胞中，才會(huì)有一個(gè)生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變，也就是說，突變率是10－8～10－5。由此說明，基因突變具有低頻性。 2．結(jié)合教材P75圖5－2，分析基因突變對(duì)生物生存的影響 (1)現(xiàn)存的生物都是經(jīng)歷長(zhǎng)期自然選擇進(jìn)化而來的，它們與環(huán)境已經(jīng)形成了相對(duì)的協(xié)調(diào)。有些基因發(fā)生突變后，原有的協(xié)調(diào)關(guān)系就會(huì)遭到破壞或削弱。有害的突變一般表現(xiàn)為某種性狀的缺陷或生活力和育性的降低，嚴(yán)重的甚至能導(dǎo)致生物體的死亡。這說明基因突變有些是有害的。 (2)有些基因僅僅控制一些次要的功能和性狀，它們即使發(fā)生突變，也不會(huì)影響生物正常的生理活動(dòng)，這樣的突變屬于中性突變。少數(shù)基因突變對(duì)生物的生存和生長(zhǎng)發(fā)育是有利的。 (3)基因突變的有害性和有利性是相對(duì)的，在一定條件下突變的效應(yīng)是可以轉(zhuǎn)化的。 3．基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，發(fā)生的時(shí)期越早，生物體表現(xiàn)出突變的特征就越多；基因突變可以發(fā)生在體細(xì)胞中，也可以發(fā)生在生殖細(xì)胞中，發(fā)生在生殖細(xì)胞中的突變，可以通過受精作用直接遺傳給后代。由此說明，基因突變是隨機(jī)發(fā)生的。 4．基因A可以突變成為a1(或a2或a3……)。A、a1、a2、a3……之間也可以相互突變(如圖)，突變形成的基因之間都可以稱為等位基因。由此說明，基因突變具有多向性和可逆性。 小貼士　復(fù)等位基因不能在同一個(gè)體內(nèi)都出現(xiàn)。在同一個(gè)體中，一般只有若干復(fù)等位基因中的兩個(gè)基因。在一個(gè)群體中才能反映出復(fù)等位基因的遺傳。 在人類的ABO血型系統(tǒng)中，I為顯性基因，它有兩種類型IA和IB，而i是隱性基因，IA、IB和i這三個(gè)復(fù)等位基因在每個(gè)人的體細(xì)胞中只有兩個(gè)，當(dāng)IA和i、IA和IA共存時(shí)，表現(xiàn)為A型血；IB和i、IB和IB共存時(shí)，表現(xiàn)為B型血；i和i共存時(shí)，表現(xiàn)為O型血；IA和IB共存時(shí)，表現(xiàn)為AB型血。 歸納提煉 1．基因突變具有普遍性、低頻性、有害性、隨機(jī)性、多向性及可逆性等特點(diǎn)。 2．顯性突變(a→A)一旦發(fā)生即可表現(xiàn)，但常不能穩(wěn)定遺傳；隱性突變(A→a)一旦表現(xiàn)即可穩(wěn)定遺傳。 3．基因突變引起性狀的改變。這種具有突變性狀的個(gè)體能否把突變基因傳給后代，要看這種突變性狀是否有很強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力，若有則為有利突變，可通過繁殖傳給后代，否則為有害突變，被淘汰掉。 活學(xué)活用 1.如圖表示在生物的一個(gè)種群中某一基因的類型及其關(guān)系。下列哪項(xiàng)不能從圖中分析得到(　　) A．表明基因突變具有多向性 B．表明基因突變具有可逆性 C．這些基因的堿基序列一定不同 D．表明基因突變具有普遍性 問題導(dǎo)析　(1)A基因可以突變成a1、a2、a3，說明基因突變具有多向性。 (2)A基因可以突變成a1基因，a1基因也可以突變成A基因，說明基因突變具有可逆性。 (3)基因不同的根本原因是堿基序列不同。 答案　D 二　基因突變的原因 結(jié)合鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病原因，討論基因突變的原因、方式和結(jié)果。 1．鐮刀型細(xì)胞貧血癥 (1)癥狀 正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀，鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀，這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血。 (2)完成下圖后試思考其病因 患者的DNA中一個(gè)堿基對(duì)T—A被替換成了A—T，從而導(dǎo)致密碼子由GAA變?yōu)镚UA，進(jìn)而導(dǎo)致血紅蛋白中谷氨酸變?yōu)槔i氨酸，引起了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，最終導(dǎo)致性狀的改變。 2．基因突變的方式 (1)基因的改變除了上面的方式外，還可能有以下方式： 方式1的變化是增加了一個(gè)堿基對(duì)(A—T)，這種方式稱為增添；方式2的變化是減少了一個(gè)堿基對(duì)(T—A)，這種方式稱為缺失。這樣的改變也會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而引起性狀的改變。 (2)通過上述探究可知：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，即為基因突變。 (3)上述DNA分子的改變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下能觀察到嗎？ 答案　脫氧核苷酸(堿基)的種類、數(shù)量、排列順序的改變?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下不能觀察到。 (4)研究表明，上述DNA分子的改變一般發(fā)生在有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期，結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和復(fù)制過程，分析DNA分子復(fù)制時(shí)容易發(fā)生基因突變的原因。 答案　DNA分子復(fù)制時(shí)，DNA雙鏈要解旋，此時(shí)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易導(dǎo)致堿基對(duì)的數(shù)量或排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致基因突變。 3．結(jié)果和意義 (1)基因突變的結(jié)果：使一個(gè)基因變成了它的等位基因，可能引起表現(xiàn)型某種程度的改變。 (2)基因突變的意義：由于基因突變可以產(chǎn)生新的基因，因此它是生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了原始材料，同時(shí)基因突變也使人工誘變育種、改造生物成為可能。 小貼士　某些基因突變未引起生物性狀改變的原因 (1)從基因突變?cè)贒NA分子上發(fā)生的部位分析：基因突變發(fā)生在不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段中。 (2)從密碼子與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析：密碼子具有簡(jiǎn)并性，有可能翻譯出相同的氨基酸。 (3)從蛋白質(zhì)的功能分析：某些突變雖改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的種類，但并不影響該蛋白質(zhì)的功能。 (4)從基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系分析：由純合體的顯性基因突變成雜合體中的隱性基因。 歸納提煉 1．基因突變的類型和影響 2．基因突變沒有改變基因的位置和數(shù)量。 3．基因突變的類型及性狀表現(xiàn)特點(diǎn) (1)顯性突變：如a→A，該突變一旦發(fā)生即可表現(xiàn)出相應(yīng)性狀。 (2)隱性突變：如A→a，突變性狀一旦在生物個(gè)體中表現(xiàn)出來，該性狀即可穩(wěn)定遺傳。 4．發(fā)生在配子中的基因突變，一般能傳給后代；發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變，一般不能通過有性生殖遺傳，但植物體細(xì)胞的突變可以通過無性繁殖傳遞。 活學(xué)活用 2．下圖為人WNK4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(dǎo)致1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼?。該基因發(fā)生的突變是(　　) A．①處插入堿基對(duì)G—C B．②處堿基對(duì)A—T替換為G—C C．③處缺失堿基對(duì)A—T D．④處堿基對(duì)G—C替換為A—T 問題導(dǎo)析　(1)賴氨酸的密碼子有AAA和AAG兩種，結(jié)合題中所給的賴氨酸對(duì)應(yīng)的WNK4基因序列，可以確定該題中的賴氨酸的密碼子是AAG。 (2)谷氨酸的密碼子有GAA和GAG，據(jù)此推斷該突變是②處堿基對(duì)A－T替換為G－C時(shí)，相應(yīng)的密碼子由AAG被替換成谷氨酸的密碼子GAG。 答案　B 解析　由題干分析得知，WNK4基因?qū)?yīng)的正常蛋白質(zhì)中賴氨酸的密碼子為AAG，基因突變后僅僅導(dǎo)致了相應(yīng)蛋白質(zhì)中1 169位氨基酸由賴氨酸變成了谷氨酸，即氨基酸的類型發(fā)生了改變，而其他氨基酸的種類和數(shù)目沒有發(fā)生變化，因而只可能是WNK4基因中堿基對(duì)類型發(fā)生了替換，而非缺失或增添，經(jīng)分析，②處堿基對(duì)A—T替換為G—C。 三　引起基因突變的因素和人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用 1．突變分類 (1)基因突變可以在自然條件下，由于生物體內(nèi)外環(huán)境條件的自然作用而發(fā)生，這種突變叫做自然突變。宇宙射線可能是自然界中引起突變的主要因素。 (2)有的突變是在人為誘發(fā)條件的作用下發(fā)生的，這種突變稱為誘發(fā)突變。 2．引起基因突變的因素 引起基因突變的原因是多種多樣的，試結(jié)合教材，歸納引起基因突變的因素。 (1)物理因素：用γ射線照射小麥的種子，能引起一些種子中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，并導(dǎo)致性狀的改變，這是由物理因素引起的基因突變，其主要是多種射線，包括紫外線、X射線、β射線、γ射線以及中子流等。它們大多能破壞DNA分子中的某些化學(xué)鍵，使DNA長(zhǎng)鏈發(fā)生斷裂或空間立體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起突變。 (2)化學(xué)因素：①有些化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式與某些堿基很類似，如5—溴尿嘧啶與胸腺嘧啶很接近。如果這些物質(zhì)被細(xì)胞吸收，在DNA復(fù)制時(shí)很容易“魚目混珠”，導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變。②有些化合物(如亞硝胺)的化學(xué)性質(zhì)很活潑，可能對(duì)核苷酸上的堿基進(jìn)行化學(xué)修飾，導(dǎo)致突變發(fā)生。在腌菜、泡菜、腌肉、腌魚等制作過程中，產(chǎn)生的亞硝酸和亞硝胺能將胞嘧啶氧化成尿嘧啶，導(dǎo)致遺傳密碼發(fā)生改變。上述引起基因突變的因素均為化學(xué)因素，其主要種類為堿基類似物、亞硝胺等。 (3)生物因素：有些病毒(如乙肝病毒)侵入生物體細(xì)胞后，進(jìn)入細(xì)胞核，其DNA能嵌入宿主染色體DNA中，隨細(xì)胞的復(fù)制而復(fù)制，引起基因突變。這屬于生物因素引起的基因突變，其主要是某些病毒。 3．人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用 人工誘變因素提高了基因突變的頻率，在育種實(shí)踐中具有廣泛應(yīng)用，試結(jié)合教材完成歸納。 (1)誘變育種的成果主要體現(xiàn)在作物育種和微生物育種等方面。 ①作物育種 a．作物育種的目標(biāo)：培育早熟、抗病、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的作物品種。 b．方法：在育種過程中，可以用具有某種優(yōu)良品質(zhì)的品種做基礎(chǔ)，通過誘變，從中選出保持甚至超過該優(yōu)良品質(zhì)并出現(xiàn)新的優(yōu)良品質(zhì)的突變體。 ②微生物育種：通過微生物的誘變育種，可以獲得高產(chǎn)菌株，使藥物產(chǎn)量大大提高。 (2)人工誘變育種的優(yōu)缺點(diǎn) ①優(yōu)點(diǎn)：a.大大提高突變率；b.大幅度地改良某些性狀；c.較短時(shí)間內(nèi)獲得能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體(即縮短了育種時(shí)間)。 ②缺點(diǎn)：由于突變的多向性，有利變異往往不多，育種具有一定的盲目性，而且突變個(gè)體難以集中多個(gè)優(yōu)良性狀，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料，工作量很大、耗時(shí)較長(zhǎng)。 小貼士　太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達(dá)到的空間環(huán)境，通過強(qiáng)輻射、微重力和真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。 歸納提煉 外界因素可能誘發(fā)基因突變，但是，在沒有外來因素的影響時(shí)，基因突變也會(huì)由于DNA分子復(fù)制偶爾發(fā)生錯(cuò)誤、DNA的堿基組成發(fā)生改變等原因自發(fā)產(chǎn)生。 活學(xué)活用 3．當(dāng)神舟六號(hào)航天飛船搭載著兩位英雄宇航員成功返航時(shí)，一些特殊的乘客也回到了地球。它們是一些微生物菌種、植物組培苗和植物種子等。在太空周游了115小時(shí)32分鐘，返回地球后，搭載單位的科研人員將繼續(xù)對(duì)它們進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問題： (1)搭載航天器的植物種子需要做怎樣的處理？說明原因。 ________________________________________________________________________。 (2)作物種子從太空返回地面后種植，往往能出現(xiàn)新的變異特征。這種變異的來源主要是植物種子經(jīng)太空中的________輻射后，其________發(fā)生變異。請(qǐng)預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的新的變異對(duì)人類是否有益？________。你判斷的理由是_______________________________________。 (3)遨游太空回到地面后，種植一代發(fā)現(xiàn)沒有所需要的性狀出現(xiàn)，可以隨意丟棄嗎？說明原因。 ________________________________________________________________________。 答案　(1)浸泡種子使其萌發(fā)。因?yàn)槊劝l(fā)的種子細(xì)胞分裂旺盛，易受到太空誘變因素的影響發(fā)生基因突變 (2)宇宙射線　基因　不一定　基因突變是不定向的 (3)不可以。因?yàn)榭赡馨l(fā)生隱性突變 當(dāng)堂檢測(cè) 1．經(jīng)檢測(cè)某生物發(fā)生了基因突變，但其性狀并沒有發(fā)生變化，其原因可能是(　　) A．遺傳信息沒有改變 B．遺傳基因沒有改變 C．遺傳密碼沒有改變 D．控制合成的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列沒有改變 答案　D 解析　生物的性狀沒有改變是因?yàn)楹铣傻南鄳?yīng)蛋白質(zhì)中的氨基酸序列沒有改變，基因發(fā)生了突變則其含有的堿基的排列順序一定改變，所以遺傳信息和遺傳基因是一定改變的，而由于密碼子的簡(jiǎn)并性，性狀不一定改變。 2．如果一個(gè)基因的中部缺失了1個(gè)核苷酸對(duì)，不可能的后果是(　　) A．沒有蛋白質(zhì)產(chǎn)物 B．翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止 C．所控制合成的蛋白質(zhì)減少多個(gè)氨基酸 D．翻譯的蛋白質(zhì)中，缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化 答案　A 解析　基因的中部若編碼區(qū)缺少了1個(gè)核苷酸對(duì)，該基因仍然能表達(dá)，但是表達(dá)產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，有可能出現(xiàn)下列三種情況：翻譯為蛋白質(zhì)時(shí)在缺失位置終止、所控制合成的蛋白質(zhì)減少或者增加多個(gè)氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列發(fā)生變化。 3．下列細(xì)胞中，最不容易發(fā)生基因突變的是(　　) A．正在分裂的蛙紅細(xì)胞 B．人神經(jīng)細(xì)胞 C．正在分裂的精原細(xì)胞 D．蛙原腸胚細(xì)胞 答案　B 解析　成熟神經(jīng)元細(xì)胞不再發(fā)生分裂。 4．下列不屬于誘變育種實(shí)例的是(　　) A．一定劑量的γ射線引起變異獲得新品種 B．X射線處理得到高產(chǎn)青霉素菌株 C．激光照射獲得動(dòng)植物新類型 D．人工種植的馬鈴薯塊莖逐年變小 答案　D 解析　誘變育種是人為利用物理因素或化學(xué)因素處理生物，使其發(fā)生基因突變的育種方法，而D項(xiàng)中未涉及到這方面內(nèi)容。 5．一種α鏈異常的血紅蛋白叫做Hbwa，其第137位以后的氨基酸序列及對(duì)應(yīng)的密碼子與正常血紅蛋白(HbA)的差異如下： 血紅 蛋白 部分α鏈血紅蛋白的密碼子及其氨基酸的順序 137 138 139 140 141 142 143 144 145 HbA A C C 蘇氨酸 U C C 絲氨酸 A A A 賴氨酸 U A C 酪氨酸 C G U 精氨酸 U A A 終止 Hbwa A C C 蘇氨酸 U C A 絲氨酸 A A U 天冬 酰胺 A C C 蘇氨酸 G U U 纈氨酸 A A G 賴氨酸 C C U 脯氨酸 C G U 精氨酸 U A G 終止 (1)Hbwa異常的直接原因是α鏈第__________位的____________(氨基酸)對(duì)應(yīng)的密碼子缺失了一個(gè)堿基，從而使合成的肽鏈的氨基酸的順序發(fā)生改變，缺失的堿基是________。 (2)異常血紅蛋白α鏈發(fā)生變化的根本原因是___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)這種變異類型屬于________，一般發(fā)生在________________時(shí)期。這種變異與其他可遺傳變異相比，最突出的特點(diǎn)是能產(chǎn)生________。 答案　(1)138　絲氨酸　C (2)控制血紅蛋白α鏈合成的基因中的一個(gè)堿基對(duì)G—C缺失 (3)基因突變　細(xì)胞分裂的間期(DNA復(fù)制)　新基因 解析　從圖中可以看出，Hbwa的產(chǎn)生是第138位以后的密碼子出錯(cuò)，即缺失一個(gè)堿基造成的，缺失的堿基為C；異常血紅蛋白發(fā)生變化的根本原因是DNA中堿基發(fā)生改變即基因缺失了一個(gè)堿基對(duì)G—C；這種變異屬于基因突變，發(fā)生在細(xì)胞分裂間期的DNA復(fù)制過程中。 課時(shí)作業(yè) 基礎(chǔ)過關(guān) 知識(shí)點(diǎn)一　基因突變的特點(diǎn) 1．下列有關(guān)基因突變的敘述中，正確的是(　　) A．生物隨環(huán)境改變而產(chǎn)生適應(yīng)性的突變 B．由于細(xì)菌的數(shù)量多，繁殖周期短，因此其基因突變率高 C．有性生殖的個(gè)體，基因突變不一定遺傳給子代 D．自然狀態(tài)下的突變是不定向的，而人工誘發(fā)的突變是定向的 答案　C 解析　基因突變是遺傳物質(zhì)的改變，具有低頻性的特點(diǎn)，細(xì)菌數(shù)量多，只是提高突變的數(shù)量，而不會(huì)提高突變率；基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞中，一般不會(huì)遺傳給后代；突變?cè)谌魏吻闆r下都是不定向的。 2．亮氨酸的密碼子有如下幾種：UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG，當(dāng)某基因片段中的GAC突變?yōu)锳AC時(shí)，這種突變的結(jié)果對(duì)該生物的影響是(　　) A．一定有害 B．一定有利 C．有害的概率大于有利的概率 D．既無利又無害 答案　D 解析　由于亮氨酸的密碼子有6種，當(dāng)某基因片段中的GAC突變?yōu)锳AC時(shí)，對(duì)應(yīng)的密碼子由CUG改變?yōu)閁UG，而CUG、UUG都是亮氨酸的密碼子。因此，該突變對(duì)生物既無利又無害，屬于中性突變。 3．基因突變大多數(shù)都是有害的，其原因是(　　) A．基因突變形成的大多是隱性基因 B．基因突變破壞了生物與原有環(huán)境之間形成的協(xié)調(diào)關(guān)系 C．基因突變形成的表現(xiàn)效應(yīng)往往比基因重組更為明顯 D．基因突變對(duì)物種的生存和發(fā)展有顯著的副作用 答案　B 解析　基因突變具有多向性，可以是隱性突變，也可以是顯性突變?；蛲蛔兪巧镞M(jìn)化的原材料，是生物進(jìn)化必需的，有利于進(jìn)化，但由于生物適應(yīng)現(xiàn)存環(huán)境，基因突變后，在性狀改變而環(huán)境不變的情況下多數(shù)是不適應(yīng)環(huán)境的，相對(duì)有害。 知識(shí)點(diǎn)二　基因突變的原因 4．如圖為同種生物的不同個(gè)體編碼翅結(jié)構(gòu)的基因的堿基比例圖?；?來源于具正常翅的雌性個(gè)體的細(xì)胞，基因2來源于另一具異常翅的雌性個(gè)體的細(xì)胞。據(jù)此可知，翅異常最可能是由于堿基對(duì)的(　　) A．增添 B．替換 C．缺失 D．正常復(fù)制 答案　C 解析　通過對(duì)比可知，翅異常個(gè)體基因缺失了一個(gè)A－T堿基對(duì)，導(dǎo)致性狀發(fā)生了改變，C項(xiàng)正確。 5．枯草桿菌野生型與某一突變型的差異見下表： 枯草桿菌 核糖體S12蛋白第55～58位的氨基酸序列 鏈霉素與核糖體結(jié)合 在含鏈霉素培養(yǎng)基中的存活率/% 野生型 …-P--K-P-… 能 0 突變型 …-P--K-P-… 不能 100 注：P脯氨酸；K賴氨酸；R精氨酸。 下列敘述正確的是(　　) A．S12蛋白結(jié)構(gòu)改變使突變型具有鏈霉素抗性 B．鏈霉素通過與核糖體結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄功能 C．突變型的產(chǎn)生是由于堿基對(duì)的缺失所致 D．鏈霉素可以誘發(fā)枯草桿菌產(chǎn)生相應(yīng)的抗性突變 答案　A 解析　突變型菌在含鏈霉素的培養(yǎng)基中存活率為100%，故具有鏈霉素抗性，A正確；鏈霉素與核糖體結(jié)合是抑制其翻譯功能，B錯(cuò)誤；突變型的產(chǎn)生最可能為堿基替換所致，因?yàn)橹桓淖兞艘粋€(gè)氨基酸，C錯(cuò)誤；鏈霉素在培養(yǎng)基中起篩選作用，不能誘發(fā)枯草桿菌產(chǎn)生相應(yīng)的抗性突變，D錯(cuò)誤。 6．某個(gè)嬰兒不能消化乳類，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)他的乳糖酶分子有一個(gè)氨基酸發(fā)生改變而導(dǎo)致乳糖酶失活，發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因是(　　) A．缺乏吸收某種氨基酸的能力 B．不能攝取足夠的乳糖酶 C．乳糖酶基因中有一個(gè)堿基改變了 D．乳糖酶基因中有一個(gè)堿基缺失了 答案　C 解析　根據(jù)題中“乳糖酶分子有一個(gè)氨基酸發(fā)生改變”，可判斷是乳糖酶基因中有一個(gè)堿基改變了；若乳糖酶基因有一個(gè)堿基缺失，則會(huì)發(fā)生一系列氨基酸的改變。 知識(shí)點(diǎn)三　引起突變的因素和人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用 7．太空育種是指利用太空綜合因素，如強(qiáng)輻射、微重力等，誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異，然后進(jìn)行培育的一種育種方法。下列說法正確的是(　　) A．太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的 B．太空育種產(chǎn)生的性狀是定向的 C．太空育種培育的植物是地球上原本不存在的 D．太空育種與其他誘變育種方法在本質(zhì)上是一樣的 答案　D 解析　太空育種的原理為基因突變，基因突變具有低頻性、不定向性和多害少利性?；蛲蛔冎皇歉淖兞瞬糠中誀?，不會(huì)產(chǎn)生新物種。 8．用人工誘變方法使黃色短桿菌的質(zhì)粒中脫氧核苷酸序列發(fā)生如下變化：CCGCTAACG→CCGCGAACG，那么，黃色短桿菌將發(fā)生的變化和結(jié)果是(可能相關(guān)的密碼子為：脯氨酸—CCG、CCA；甘氨酸—GGC、GGU；天冬氨酸—GAU、GAC；丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG；半胱氨酸—UGU、UGC)(　　) A．基因突變，性狀改變 B．基因突變，性狀沒有改變 C．基因和性狀均沒有改變 D．基因沒變，性狀改變 答案　A 解析　對(duì)照比較CCGCTAACG→CCGCGAACG，發(fā)現(xiàn)CTA→CGA，即基因中T突變?yōu)镚，密碼子由GAU變?yōu)镚CU，編碼的氨基酸由天冬氨酸變?yōu)楸彼?，所以答案為A。 9．育種專家采用誘變育種的方法改良某些農(nóng)作物的原有性狀，其原因是誘變育種(　　) A．提高了后代的出苗率 B．提高了后代的遺傳穩(wěn)定性 C．產(chǎn)生的突變大多是有利的 D．能提高突變率以供育種選擇 答案　D 解析　誘變育種能提高突變率，獲得更多變異，從而提供更多有利性狀，有利于育種選擇。 能力提升 10．動(dòng)態(tài)突變是指基因中的3個(gè)相鄰核苷酸重復(fù)序列的拷貝數(shù)發(fā)生倍增而產(chǎn)生的變異，這類變異會(huì)導(dǎo)致人類的多種疾病，且重復(fù)拷貝數(shù)越多，病情越嚴(yán)重。下列關(guān)于動(dòng)態(tài)突變的推斷正確的是(　　) A．可借助光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察 B．只發(fā)生在生長(zhǎng)發(fā)育的特定時(shí)期 C．會(huì)導(dǎo)致染色體上基因的數(shù)量有所增加 D．突變基因的翻譯產(chǎn)物中某個(gè)氨基酸重復(fù)出現(xiàn) 答案　D 解析　光學(xué)顯微鏡無法觀察基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；基因突變可發(fā)生在任何時(shí)期，在細(xì)胞分裂的間期DNA復(fù)制時(shí)，DNA分子相對(duì)不穩(wěn)定，較容易發(fā)生基因突變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知?jiǎng)討B(tài)突變指基因結(jié)構(gòu)的改變，并沒有引起基因數(shù)量的增加，C項(xiàng)錯(cuò)誤；“基因中的3個(gè)相鄰核苷酸”轉(zhuǎn)錄成mRNA上的一個(gè)密碼子，若重復(fù)拷貝，則產(chǎn)生重復(fù)的密碼子，將會(huì)導(dǎo)致翻譯產(chǎn)物中某個(gè)氨基酸重復(fù)出現(xiàn)，D項(xiàng)正確。 11．關(guān)于等位基因B和b發(fā)生突變的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因 B．X射線的照射不會(huì)影響基因B和基因b的突變率 C．基因B中的堿基對(duì)G－C被堿基對(duì)A－T替換可導(dǎo)致基因突變 D．在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變 答案　B 解析　根據(jù)基因突變的多向性，突變可以產(chǎn)生多種等位基因，A正確；X射線屬于物理誘變因子，可以提高基因突變率，B錯(cuò)誤；基因突變包括堿基對(duì)的替換、增添、缺失三種情況，C選項(xiàng)屬于替換，D選項(xiàng)屬于增添，C、D正確。 12．在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(cè)該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是花色基因突變的結(jié)果。為了確定該推測(cè)是否正確，應(yīng)檢測(cè)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DNA序列 C．細(xì)胞的DNA含量 D．細(xì)胞的RNA含量 答案　B 解析　推測(cè)該紅花表現(xiàn)型的出現(xiàn)是否為花色基因突變的結(jié)果，應(yīng)檢測(cè)和比較紅花植株與白花植株細(xì)胞中花色基因的不同，即基因的DNA序列。 13．除草劑敏感型的大豆經(jīng)輻射獲得抗性突變體，且敏感基因與抗性基因是1對(duì)等位基因。下列敘述正確的是(　　) A．突變體若為1條染色體的片段缺失所致，則該抗性基因一定為隱性基因 B．突變體若為1對(duì)同源染色體相同位置的片段缺失所致，則再經(jīng)誘變可恢復(fù)為敏感型 C．突變體若為基因突變所致，則再經(jīng)誘變不可能恢復(fù)為敏感型 D．抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對(duì)替換所致，則該抗性基因一定不能編碼肽鏈 答案　A 解析　A項(xiàng)，突變體若為1條染色體的片段缺失所致，缺失后表現(xiàn)為抗性突變體，則可推測(cè)出除草劑敏感型的大豆是雜合體，缺失片段中含有顯性基因，缺失后即表現(xiàn)了隱性基因控制的性狀。B項(xiàng)，突變體若為1對(duì)同源染色體相同位置的片段缺失所致，則會(huì)導(dǎo)致控制該性狀的一對(duì)基因都丟失，經(jīng)誘變后不可能使基因從無到有。C項(xiàng)，突變體若為基因突變所致，由于基因突變具有多向性，所以經(jīng)誘變?nèi)钥赡芑謴?fù)為敏感型。D項(xiàng)，抗性基因若為敏感基因中的單個(gè)堿基對(duì)替換所致，若該堿基對(duì)不在基因的前端(對(duì)應(yīng)起始密碼)就能編碼肽鏈，肽鏈的長(zhǎng)短變化需要根據(jù)突變后對(duì)應(yīng)的密碼子是否為終止密碼子來判斷。 14．如圖為某野生植物種群(雌雄同株)中甲植株的A基因(扁莖)和乙植株的B基因(缺刻葉)發(fā)生突變的過程。已知A基因和B基因是獨(dú)立遺傳的，請(qǐng)分析該過程，回答下列問題： (1)簡(jiǎn)述上述兩個(gè)基因發(fā)生突變的過程： _____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)突變產(chǎn)生的a基因與A基因的關(guān)系是__________________，a基因與B基因的關(guān)系是________________。 (3)若a基因和b基因分別控制圓莖和圓葉，則突變后的甲、乙兩植株的基因型分別為________、________，表現(xiàn)型分別為________________、________________。 (4)請(qǐng)你利用突變后的甲、乙兩植株作為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)程序，培育出具有圓莖圓葉的觀賞植物品種。 答案　(1)DNA復(fù)制的過程中一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基取代，導(dǎo)致基因的堿基序列發(fā)生了改變　(2)等位基因　非等位基因　(3)AaBB　AABb　扁莖缺刻葉　扁莖缺刻葉　(4)方法一：①將這兩株植株分別自交；②選取甲子代中表現(xiàn)型為圓莖缺刻葉(aaBB)植株與乙子代中表現(xiàn)型為扁莖圓葉(AAbb)植株進(jìn)行雜交，獲得扁莖缺刻葉(AaBb)植株；③再讓扁莖缺刻葉植株自交，從子代中選擇圓莖圓葉植株即可。(也可用遺傳圖解表示) 方法二：①將甲、乙兩植株雜交；②種植雜交后代，并分別讓其自交；③分別種植自交后代，從中選擇同時(shí)具有兩種優(yōu)良性狀的植株。 解析　由圖可知，這種基因突變是由DNA分子一條鏈上的一個(gè)堿基被取代而引起的基因堿基序列的改變，因此只有以突變鏈為模板復(fù)制產(chǎn)生的DNA分子異常。突變產(chǎn)生的a基因與A基因的關(guān)系是等位基因，a基因與B基因的關(guān)系是非等位基因。突變后的甲、乙植株基因型分別為AaBB、AABb，培育出同時(shí)具有兩種優(yōu)良性狀的植株的基因型為aabb，一種思路是兩植株先自交，分別得到aaBB、AAbb的植株，再將其進(jìn)行雜交然后再自交才能達(dá)到目的。另一種是先將甲、乙雜交，種植雜交后代，并分別讓其自交；分別種植自交后代，從中選擇即可。 15．如圖所示是人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的成因，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)①是________過程，②是______過程，是在________中完成的。 (2)③是________，發(fā)生在____________過程中，這是導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因。 (3)④的堿基排列順序是________，這是決定纈氨酸的一個(gè)________。 (4)鐮刀型細(xì)胞貧血癥十分少見，說明基因突變的特點(diǎn)是__________________和________________________。 答案　(1)轉(zhuǎn)錄　翻譯　核糖體 (2)基因突變　DNA復(fù)制 (3)GUA　密碼子 (4)突變頻率很低(低頻性)　往往有害(多害少利性) 個(gè)性拓展 16．一對(duì)相對(duì)性狀可受多對(duì)等位基因控制，如某植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對(duì)相對(duì)性狀就受多對(duì)等位基因控制。科學(xué)家已從該種植物的一個(gè)紫花品系中選育出了5個(gè)基因型不同的白花品系，且這5個(gè)白花品系與該紫花品系都只有一對(duì)等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株，將其自交，后代均表現(xiàn)為白花。 回答下列問題： (1)假設(shè)上述植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對(duì)相對(duì)性狀受8對(duì)等位基因控制，顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示，則紫花品系的基因型為____________；上述5個(gè)白花品系之一的基因型可能為________________________(寫出其中一種基因型即可)。 (2)假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對(duì)等位基因存在差異，若要通過雜交實(shí)驗(yàn)來確定該白花植株是一個(gè)新等位基因突變?cè)斐傻模€是屬于上述5個(gè)白花品系中的一個(gè)，則： ①該實(shí)驗(yàn)的思路__________________________________________________________。 ②預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)AABBCCDDEEFFGGHH　aaBBCCDDEEFFGGHH (2)①用該白花植株的后代分別與5個(gè)白花品系雜交，觀察子代花色 ②在5個(gè)雜交組合中，如果子代全為紫花，說明該白花植株是新等位基因突變形成的；在5個(gè)雜交組合中，如果4個(gè)組合的子代為紫花，1個(gè)組合的子代為白花，說明該白花植株屬于這5個(gè)白花品系之一 解析　根據(jù)題干信息完成(1)；(2)分兩種情況做假設(shè)，即a.該白花植株是一個(gè)新等位基因突變?cè)斐傻?，b.白花植株屬于上述5個(gè)白花品系中的一個(gè)，分別與5個(gè)白花品系雜交，看雜交后代的花色是否有差別。