遺傳？親代與子代、子代與子代個(gè)體之間性狀的相似性變異？親代與子代、子代與子代個(gè)體之間性狀的差異性我?guī)洿袅?！哼！你個(gè)另類(lèi)第五章基因突變及其他變異黃底黑紋白底黑紋——白虎【問(wèn)題探討】航天育種是指將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環(huán)境誘導(dǎo)基因發(fā)生突變，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。通過(guò)航天育種，我國(guó)已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。航天育種？討論1.航天育種的生物學(xué)原理是什么？討論2.如何看待基因突變所造成的結(jié)果？強(qiáng)輻射、微重力誘發(fā)基因突變可能有害，可能有利，也可能既無(wú)害又無(wú)利（中性）。變異的類(lèi)型可遺傳變異不可遺傳的變異第1節(jié)基因突變和基因重組第1課時(shí)基因突變1概述堿基的替換、增添或缺失而引起的基因中堿基序列的改變（重、難點(diǎn)）。2概述基因突變產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)和意義（重點(diǎn)）。目標(biāo)一基因突變的實(shí)例和概念一、實(shí)例分析：鐮狀細(xì)胞貧血（也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥）鐮狀細(xì)胞貧血（又稱鐮刀型細(xì)胞貧血癥）是一種遺傳病。1910年，一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病，他的癥狀是發(fā)燒和肌肉疼痛，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn),他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。后來(lái)人們把這種病稱為鐮狀細(xì)胞貧血。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。正常血紅蛋白β鏈部分氨基酸序列鐮狀血紅蛋白β鏈對(duì)應(yīng)氨基酸序列資料1：1949年，美國(guó)化學(xué)家鮑林將鐮狀細(xì)胞貧血患者和正常人的血紅蛋白分別進(jìn)行電泳，結(jié)果如圖。資料2：1956年，英格拉姆等科學(xué)家用酶將正常血紅蛋白和鐮狀血紅蛋白在相同條件下切成肽段，通過(guò)電泳對(duì)二者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)肽段的位置明顯不同。GUGCACCUGAAAAAGGGGGUUCCCAAAGGGGGUGCACCUGAGUUCCCUA正常堿基序列片段（mRNA）異常堿基序列片段（mRNA）血紅蛋白部分氨基酸序列及對(duì)應(yīng)的mRNA的堿基序列AUGG正常異常溶血性完成下列圖解1．病因分析：圖中谷氨酸的密碼子是

，

纈氨酸的密碼子是

。①患病的直接原因是：

在組成血紅蛋白分子的肽鏈上，

發(fā)生了

的替換。②根本原因是：

基因中發(fā)生了堿基對(duì)的

，

由

替換為

。③用光學(xué)顯微鏡能否觀察到紅細(xì)胞形狀的變化？

（填“能”或“不能”）。理由是？【注意】光學(xué)顯微鏡下

（填“能”或“不能”）看到基因突變。GAGGUG氨基酸替換T//AA//T能不能紅細(xì)胞發(fā)生的形態(tài)變化屬于顯微結(jié)構(gòu)變化，光學(xué)顯微鏡下能夠分辨。直接原因根本原因2．病理診斷：鐮狀細(xì)胞貧血是由于堿基的

引起的一種遺傳病，是基因通過(guò)控制

的結(jié)構(gòu)，直接控制生物體性狀的典例?！練w納】鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因DNA分子中堿基的替換

→轉(zhuǎn)錄形成的mRNA分子中的堿基發(fā)生變化

→翻譯形成的蛋白質(zhì)中氨基酸改變

→生物的性狀發(fā)生改。替換蛋白質(zhì)直接原因根本原因增添缺失正?；虿糠謮A基序列豌豆的皺粒囊性纖維化DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因

的改變。通常發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期。增添缺失替換AATTCGGCGATCCGGCAATTCGGCTATACGGCATAATTCGGCATCGGC3．基因突變的概念：發(fā)生時(shí)期？堿基序列有絲分裂前的間期減數(shù)第一次分裂前的間期體細(xì)胞？生殖細(xì)胞？【概念辨析】DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添和缺失是否一定導(dǎo)致基因突變？為什么？如果堿基的替換、增添和缺失發(fā)生于DNA分子的非基因片段中，則不會(huì)導(dǎo)致基因突變。基因2基因1基因3基因4基因5基因6基因7若發(fā)生在基因間區(qū)不屬于基因突變不一定？？？4．★基因突變的遺傳性：不一定基因突變一定能遺傳給后代嗎？①基因突變?nèi)舭l(fā)生在

中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。②若發(fā)生在體細(xì)胞中，一般

遺傳。③但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過(guò)

生殖遺傳。配子不能無(wú)性嫁接扦插【研學(xué)1】基因突變的類(lèi)型及影響1．基因突變?yōu)槭裁匆装l(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期？因?yàn)榧?xì)胞分裂前的間期要進(jìn)行

，DNA要

為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會(huì)

，極易受到影響而發(fā)生堿基的

。DNA復(fù)制解旋大大降低改變【延伸思考】為什么HIV病毒易發(fā)生變異？HIV病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，單鏈結(jié)構(gòu)，易變異。2．請(qǐng)分析基因突變對(duì)氨基酸序列的影響。小大大一不改變前后前后密碼子2密碼子密碼子1密碼子3密碼子4密碼子5密碼子6密碼子7密碼子8mRNA密碼子的簡(jiǎn)并性3．

基因突變

（填“一定”或“不一定”）導(dǎo)致生物性狀的改變，原因可能是

（填標(biāo)號(hào)）。①由于密碼子的

，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?/p>

突變，如AA→Aa，不會(huì)導(dǎo)致性狀的改變。③基因突變可能發(fā)生在

蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列中

（如：

、

）。④改變蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸，蛋白質(zhì)的功能可能

。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(huì)在性狀上表現(xiàn)出來(lái)。簡(jiǎn)并性不一定①②③④⑤隱性非編碼不變基因的非編碼區(qū)編碼區(qū)的內(nèi)含子4．【總結(jié)】基因突變能改變生物體性狀的原因分析GUGCA纈氨酸組氨酸CCUGAAAAAGGGGGUUCCC亮氨酸蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸A谷氨酰胺脯氨酸天冬氨酸絲氨酸終止對(duì)于原核生物而言，基因突變不產(chǎn)生等位基因。（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?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下不可見(jiàn)（

）【練學(xué)1】1.判斷正誤如圖表示雙鏈DNA分子上的若干片段，請(qǐng)據(jù)圖判斷：

基因1非基因片段基因2

2．下列關(guān)于基因突變的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．DNA分子中堿基的替換、增添或缺失即為基因突變B．有些植物體細(xì)胞中發(fā)生的基因突變可通過(guò)嫁接等方式遺傳C．發(fā)生在配子中的基因突變可遺傳給后代D．基因突變通常發(fā)生在DNA復(fù)制時(shí)期3．在某白花豌豆品種栽培園中，偶然發(fā)現(xiàn)了一株開(kāi)紅花的豌豆植株，推測(cè)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(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．花色基因的堿基序列C．細(xì)胞的DNA含量D．細(xì)胞的RNA含量AB4．某基因的中間某個(gè)相同位置發(fā)生了兩種類(lèi)型的突變，突變1插入了G，突變2插入了GGG。下列有關(guān)這兩種突變的敘述，正確的是（

）A．突變1只能引起1個(gè)氨基酸的改變

B．突變1可能導(dǎo)致終止密碼子提前出現(xiàn)C．兩種突變都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄無(wú)法進(jìn)行

D．突變2對(duì)性狀的影響一定比突變1的大B5．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(dǎo)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(duì)A－T替換為T(mén)－AB．②處堿基對(duì)A－T替換為G－CC．④處堿基對(duì)G－C替換為U－AD．④處堿基對(duì)G－C替換為T(mén)－AB目標(biāo)二基因突變的原因、特點(diǎn)和意義太空仙客來(lái)一、基因突變的原因1．外界因素紫外線、X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA亞硝酸鹽、堿基類(lèi)似物等能改變核酸的堿基物理因素化學(xué)因素生物因素某些病毒如Rous肉瘤病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞DNARNARNADNADNADNA誘發(fā)突變DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則錯(cuò)配修復(fù)機(jī)制DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性2．內(nèi)部因素：自然條件下由于

偶爾發(fā)生錯(cuò)誤等原因自發(fā)產(chǎn)生。DNA復(fù)制自發(fā)突變二、基因突變的特點(diǎn)1927年，美國(guó)遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個(gè)體數(shù)大大增加。同年，又有科學(xué)家用X射線和γ射線照射玉米和大麥的種子，也得到了類(lèi)似的結(jié)論。由于自然界誘發(fā)基因突變的因素很多，基因突變還可以自發(fā)產(chǎn)生，因此基因突變?cè)谏锝缡瞧毡榇嬖诘摹?.普遍性2.隨機(jī)性①基因突變可發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的

時(shí)期；②可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上；③可以發(fā)生在同一DNA分子的不同部位。任何——“3個(gè)任何”基因自然突變率果蠅的白眼基因4×10－5玉米的皺縮基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人類(lèi)色盲基因3×10－53.低頻性10-5—10-8自然狀態(tài)下，基因突變頻率很低。任何DNA上DNA的任何部位一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的

。等位基因4.不定向性基因突變的方向與環(huán)境沒(méi)有明確的因果關(guān)系?！疽族e(cuò)警示】基因突變能產(chǎn)生新基因，但不一定都能產(chǎn)生等位基因。病毒和原核細(xì)胞的基因組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基因數(shù)目少，而且一般是單個(gè)存在的，不存在等位基因。因此，病毒和原核生物基因突變產(chǎn)生的是一個(gè)新基因，而不是等位基因。三、基因突變的意義基因突變產(chǎn)生

的途徑1.基因突變對(duì)進(jìn)化的意義：新基因根本原始等位2.基因突變對(duì)生物體的意義：對(duì)生物體是有害的還是有利的呢？①有的是

的：對(duì)生物體來(lái)說(shuō)，基因突變可能破壞生物體與環(huán)境

的協(xié)調(diào)關(guān)系。②有的是

的：如植物的抗病性突變、耐旱性突變，

微生物的抗藥性突變等。③還有的是

的：還有些基因突變既無(wú)害也無(wú)益，是中性的。

例如，有的基因突變不會(huì)導(dǎo)致新性狀出現(xiàn)。有害有利中性四、基因突變的應(yīng)用——指導(dǎo)誘變育種1．優(yōu)點(diǎn)：利用

因素或

因素處理生物，使生物發(fā)生

，

可以提高

，創(chuàng)造人類(lèi)需要的生物新品種。物理化學(xué)基因突變突變率高產(chǎn)青霉菌菌株“黑農(nóng)五號(hào)”大豆太空辣椒2．缺點(diǎn)？具有盲目性；需要處理大量的實(shí)驗(yàn)材料?！狙袑W(xué)2】基因突變的特點(diǎn)和意義【資料1】我國(guó)早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)行航天育種研究。通過(guò)航天育種，我國(guó)已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。1．航天育種的原理是什么？2．航天育種雖取得了較大的成功，但也有盲目性強(qiáng)、需要處理大量的材料等缺點(diǎn)，試分析其原因?；蛲蛔兙哂?/p>

性，所以航天育種難以控制突變方向，具有一定的盲目性；且基因突變產(chǎn)生的

個(gè)體少，所以需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料?；蛲蛔儾欢ㄏ蛴欣举Y料2】鐮狀細(xì)胞貧血主要流行于非洲的瘧疾高發(fā)地區(qū)。具有一個(gè)鐮狀細(xì)胞貧血突變基因的個(gè)體（即雜合子）在氧含量正常的情況下，并不表現(xiàn)出鐮狀細(xì)胞貧血的癥狀，因?yàn)樵搨€(gè)體能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白，并對(duì)瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力。3．分析這些地區(qū)具有鐮狀細(xì)胞貧血突變基因的人占總?cè)丝诘谋壤^其他地區(qū)高的原因。具有一個(gè)鐮狀細(xì)胞貧血突變基因的個(gè)體（即雜合子）能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白，與只能合成正常血紅蛋白的純合子相比，

對(duì)瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力，在瘧疾高發(fā)地區(qū)，他們生存的機(jī)會(huì)更多，從而能將自己的基因傳遞下去。雜合子4．為什么某些看起來(lái)對(duì)生物生存不利的基因，歷經(jīng)漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程依然“頑固”地存在？請(qǐng)結(jié)合這個(gè)例子闡明原因，并分析如何辯證地認(rèn)識(shí)基因突變與生物的利害關(guān)系?；?qū)ι锏纳媸欠裼欣?，往往取決于生物的

。某些看起來(lái)對(duì)生物生存不利的基因，當(dāng)環(huán)境改變后，這些

的基因產(chǎn)生的性狀，可能會(huì)幫助生物更好地

改變后的環(huán)境，從而得到更多的生存機(jī)會(huì)。該實(shí)例說(shuō)明，基因突變可能是有害的，也可能是有利的，或是中性的，這與生物生存的環(huán)境有關(guān)。生存環(huán)境不利適應(yīng)PK利害2．下列有關(guān)基因突變的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．只有進(jìn)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(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期C．基因突變是生物進(jìn)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(lèi)需要（1）一個(gè)基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變的隨機(jī)性（

）（2）病毒、大腸桿菌及動(dòng)、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（

）【練學(xué)2】1.判斷正誤A3．下列有關(guān)基因突變的敘述，正確的是（多選）（

）A．在沒(méi)有誘變因子