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第5章　第1節(jié)　第1課時
課時跟蹤　分層訓(xùn)練
學(xué)業(yè)考達(dá)標(biāo)練
一、選擇題
1．鐮狀細(xì)胞貧血產(chǎn)生的根本原因是(　　)
A．血紅蛋白的一個氨基酸不正常
B．信使RNA中一個堿基發(fā)生改變
C．基因中堿基發(fā)生替換
D．血液中紅細(xì)胞容易破裂
【答案】　C
【解析】　鐮狀細(xì)胞貧血產(chǎn)生的根本原因是血紅蛋白基因發(fā)生了堿基的替換，引起了基因突變，進(jìn)而導(dǎo)致合成的血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常，最終引起鐮狀細(xì)胞貧血。
2．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(xì)胞的DNA含量
D．細(xì)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(xì)胞中DNA分子的含量，C不符合題意；細(xì)胞中RNA的含量與細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成功能強(qiáng)弱有關(guān)，D不符合題意。
3．原核生物某基因原有213對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，成為210對堿基(未涉及終止密碼子改變)，它指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)分子與原蛋白質(zhì)相比，差異可能為(　　)
A．少一個氨基酸，氨基酸順序不變
B．少一個氨基酸，氨基酸順序改變
C．氨基酸數(shù)目不變，但順序改變
D．A、B都有可能
【答案】　D
【解析】　突變后少了三個堿基對，氨基酸數(shù)比原來少1個；若少的三個堿基對正好控制著原蛋白質(zhì)的一個氨基酸，則少一個氨基酸，其余氨基酸順序不變；若減少的三個堿基對正好對應(yīng)著兩個密碼子中的堿基，則在減少一個氨基酸的基礎(chǔ)上，缺失部位后氨基酸順序也會改變；若減少的不是三個連續(xù)的堿基對，則對氨基酸的種類和順序影響將更大。
4．控制小鼠毛色的基因有A＋(灰色)、a1(黃色)、a2(黑色)等。它們是染色體上某一位置的基因突變成的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變具有(　　)
A．普遍性 B．可逆性
C．不定向性 D．低頻性
【答案】　C
【解析】　本題主要考查基因突變的特點。A＋(灰色)、a1(黃色)、a2(黑色)，它們是染色體上某一位置的基因突變成的復(fù)等位基因，這體現(xiàn)了基因突變具有不定向性。
5．下列有關(guān)基因突變的敘述，不正確的是(　　)
A．在沒有誘變因子的情況下，基因突變也會發(fā)生
B．基因突變可以發(fā)生在任意生物體內(nèi)，體現(xiàn)了其隨機(jī)性
C．基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑和生物變異的根本來源
D．基因突變可以使生物體獲得新的生存空間
【答案】　B
【解析】　基因突變可以自發(fā)產(chǎn)生，A正確；基因突變可以發(fā)生在任意生物體內(nèi)，體現(xiàn)了其普遍性，B錯誤；基因突變可產(chǎn)生新的基因，是生物變異的根本來源，C正確；基因突變可以使生物體獲得新性狀，適應(yīng)多變的環(huán)境，進(jìn)而獲得新的生存空間，D正確。
6．經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)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】　基因突變會導(dǎo)致遺傳信息改變，A錯誤；基因突變后遺傳基因發(fā)生改變，B錯誤；基因突變后，相對應(yīng)的遺傳密碼會發(fā)生改變，C錯誤；由于密碼子的簡并，基因突變后，控制合成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列沒有改變，因此生物性狀不會發(fā)生改變，D正確。
7．基因突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供原材料。下列有關(guān)基因突變的敘述，錯誤的是(　　)
A．基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系
B．紫外線可誘發(fā)基因突變
C．在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率很低
D．若發(fā)生在體細(xì)胞中，一定不能遺傳
【答案】　D
【解析】　有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳，D錯誤。
二、非選擇題
8．太空育種就是將農(nóng)作物種子或試管苗送到太空，利用太空特殊的、地面無法模擬的環(huán)境的誘變作用，使種子或幼苗產(chǎn)生變異，再返回地面選育新種子、新材料，培育新品種的作物育種新技術(shù)。如圖為太空育種的一般流程，請回答下列問題：
種子返地種植―→多種變異植株新品種
(1)太空育種的原理是________________。
(2)據(jù)估計，在自然狀態(tài)下，高等生物105～108個生殖細(xì)胞中，才會有1個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變，說明_______________________________________。
(3)經(jīng)檢測，某農(nóng)作物種子經(jīng)衛(wèi)星搭載后，某基因的序列中部分G—C堿基對替換成A—T堿基對，但該農(nóng)作物的性狀沒有發(fā)生改變，其原因可能有____________________________________________________________________________________________________________ (答出兩點)。
這種不會導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)的基因突變屬于________________。
(4)處理過的種子有的出苗后不久死亡，這說明__________________________　__________________________________________________________________。
【答案】　(1)基因突變
(2)基因突變的頻率很低
(3)密碼子的簡并，突變后氨基酸序列沒有發(fā)生改變；突變發(fā)生在基因的非編碼序列；該突變?yōu)殡[性突變等(答出兩點、答案合理即可)　中性突變
(4)對生物體來說，基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，而對生物體有害
【解析】　(1)太空育種的原理是基因突變。(2)據(jù)估計，在自然狀態(tài)下，高等生物105～108個生殖細(xì)胞中，才會有1個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變，說明基因突變的頻率很低。(3)基因的序列中發(fā)生了堿基對的替換，但農(nóng)作物的性狀沒有發(fā)生改變，其原因可能有密碼子的簡并，突變后氨基酸序列沒有發(fā)生改變；突變發(fā)生在基因的非編碼序列；該突變?yōu)殡[性突變等。這種不會導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)的基因突變屬于中性突變。(4)處理過的種子有的出苗后不久死亡，這說明對生物體來說，基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，而對生物體有害。
選擇考提升練
一、選擇題
1．關(guān)于基因突變的敘述正確的是(　　)
A．基因突變只發(fā)生在有絲分裂前的間期DNA復(fù)制過程中
B．基因突變會引起基因所攜帶的遺傳信息的改變
C．基因堿基對的缺失、增添、替換方式中對性狀影響較小的通常是增添
D．基因突變的方向與環(huán)境變化有明確的因果關(guān)系，能為進(jìn)化提供原材料
【答案】　B
【解析】　基因突變主要發(fā)生在有絲分裂前的間期或減數(shù)分裂前的間期DNA復(fù)制過程中；基因突變會導(dǎo)致遺傳信息的改變；基因堿基對的替換對性狀的影響通常較小；基因突變是不定向的，與環(huán)境之間沒有必然的因果關(guān)系。
2．編碼酶X的基因中某個堿基被替換時，表達(dá)產(chǎn)物將變?yōu)槊竃。如表顯示了與酶X相比，酶Y可能出現(xiàn)的四種狀況，對這四種狀況出現(xiàn)的原因，判斷正確的是(　　)
比較指標(biāo) ① ② ③ ④
酶Y活性/酶X活性 100% 50% 10% 150%
酶Y氨基酸數(shù)目/酶X氨基酸數(shù)目 1 1 小于1 大于1
A．狀況①說明基因的堿基序列沒有發(fā)生改變
B．狀況②是因為酶Y中氨基酸數(shù)減少了50%
C．狀況③可能是因為突變導(dǎo)致了終止密碼子提前
D．以上四種狀況說明基因突變具有隨機(jī)性
【答案】　C
【解析】　根據(jù)題干信息“編碼酶X的基因中某個堿基被替換”可知，基因發(fā)生突變，故狀況①說明基因的堿基序列發(fā)生了改變，A錯誤；狀況②中酶Y氨基酸數(shù)目/酶X氨基酸數(shù)目＝1，說明氨基酸的數(shù)目沒有減少，B錯誤；狀況③中酶Y氨基酸數(shù)目/酶X氨基酸數(shù)目小于1，說明基因突變后，終止密碼子提前，翻譯形成的蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目減少，C正確；以上四種狀況說明基因突變具有不定向性，D錯誤。
3．基因D因堿基A/T替換為G/C而突變成基因d，則下列各項中一定發(fā)生改變的是(　　)
A．d基因的脫氧核苷酸數(shù)目
B．d基因中的氫鍵數(shù)目
C．d基因編碼的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
D．d基因中嘌呤堿基所占比例
【答案】　B
【解析】　基因D發(fā)生了堿基的替換而突變?yōu)榛騞，所以基因d中的脫氧核苷酸數(shù)目與D基因中的相比并不發(fā)生變化，A不符合題意；堿基A/T之間有兩個氫鍵，G/C之間有三個氫鍵，d基因中的氫鍵數(shù)目與D基因中的相比會發(fā)生改變，B符合題意；由于密碼子的簡并，基因突變后的密碼子決定的氨基酸可能不變，即d基因編碼的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能不變，C不符合題意；雙鏈DNA分子中嘌呤與嘧啶的數(shù)目始終是相等的，D不符合題意。
4．一只雌鼠的一條染色體上某基因發(fā)生了突變，使野生型(一般均為純合子)變?yōu)橥蛔冃汀Ｗ屧摯剖笈c野生型雄鼠雜交，F(xiàn)1的雌、雄鼠中均有野生型和突變型。由此可以推斷，該雌鼠的突變?yōu)?　　)
A．常染色體上的顯性突變
B．X染色體上的顯性突變
C．顯性突變
D．隱性突變
【答案】　C
【解析】　由題意可知，雌鼠的突變?yōu)轱@性突變，假設(shè)相關(guān)基因用A、a表示，如果是常染色體上的突變，則是aa變?yōu)锳a，如果突變基因是伴X染色體遺傳，則是XaXa變?yōu)閄AXa，讓該雌鼠與野生型雄鼠(純合子)雜交，無論突變基因位于常染色體還是X染色體上，F(xiàn)1的雌、雄鼠中均有野生型和突變型，因此根據(jù)此雜交結(jié)果無法判斷突變基因是位于常染色體還是X染色體上，C正確。
5．鐮狀細(xì)胞貧血癥主要流行于非洲瘧疾高發(fā)地區(qū)，在血紅蛋白(α2β2)分子的4條肽鏈的574個氨基酸殘基中，兩條β鏈中的兩個谷氨酸殘基分別被兩個纈氨酸殘基所代替，即能引起嚴(yán)重的疾病。雜合子(Aa)個體在氧含量正常的情況下并不表現(xiàn)出貧血癥狀，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(qiáng)的抵抗力，該基因型的個體在本地區(qū)占總?cè)丝诒壤^其他地區(qū)高。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．鐮狀細(xì)胞貧血癥可通過光學(xué)顯微鏡檢測出來
B．基因通過控制血紅蛋白的結(jié)構(gòu)直接控制生物的性狀
C．基因型為Aa個體的血紅蛋白均有一條β鏈不正常
D．Aa基因型個體在本地區(qū)占總?cè)丝诒壤^其他地區(qū)高的原因可能是顯性純合子比雜合子更易感染瘧疾
【答案】　C
【解析】　雜合子(Aa)個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白，其正常的血紅蛋白中β鏈正常，C錯誤。
6．某昆蟲翅型受常染色體上兩對等位基因控制，野生型為顯性基因純合子，表現(xiàn)為長翅，在該昆蟲群體中發(fā)現(xiàn)兩種短翅突變體，都為單基因隱性突變，兩種基因突變前后的堿基變化及對蛋白質(zhì)的影響如表，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
突變基因 Ⅰ Ⅱ
堿基變化 C→T CTT→C
蛋白質(zhì)變化 有一個氨基酸與野生型果蠅的不同 多肽鏈長度比野生型果蠅長
A．該昆蟲的受精卵中有一種隱性基因為純合，該受精卵發(fā)育成的個體即可表現(xiàn)為短翅
B．基因Ⅰ發(fā)生了堿基對的缺失，導(dǎo)致終止密碼子滯后出現(xiàn)
C．基因Ⅰ和基因Ⅱ都可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變的不定向性
D．基因Ⅱ發(fā)生基因突變后，突變基因中嘧啶的比例大于突變前
【答案】　A
【解析】　該昆蟲群體中發(fā)現(xiàn)兩種短翅突變體，都為單基因隱性突變，據(jù)此推測，該昆蟲的受精卵中有一種隱性基因為純合時，該受精卵發(fā)育成的個體即可表現(xiàn)為短翅，A正確；據(jù)表分析可知，基因Ⅰ發(fā)生了堿基對的替換，堿基對數(shù)目未改變，氨基酸數(shù)目未變，終止密碼子并未滯后，B錯誤；基因Ⅰ和基因Ⅱ都可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變的隨機(jī)性，C錯誤；基因Ⅱ發(fā)生基因突變后，減少了2個胸腺嘧啶，其互補(bǔ)鏈會減少2個腺嘌呤，突變基因中嘧啶的比例和突變前一致，D錯誤。
7．誘發(fā)基因突變的因素可以分為物理因素、化學(xué)因素和生物因素，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．亞硝酸鹽攝入過量使人體發(fā)生基因突變，屬于物理因素的作用
B．紫外線照射使大豆發(fā)生基因突變，屬于化學(xué)因素的作用
C．堿基類似物處理使西瓜幼苗發(fā)生變異，屬于物理因素的作用
D．乙肝病毒感染使人體發(fā)生基因突變，屬于生物因素的作用
【答案】　D
【解析】　亞硝酸鹽屬于化學(xué)因素，A錯誤；紫外線屬于物理因素，B錯誤；堿基類似物屬于化學(xué)因素，C錯誤；乙肝病毒屬于生物因素，D正確。
二、非選擇題
8．水稻是我國重要糧食作物。憑借海南獨特的地理條件，科研人員成功培育了很多水稻新品種。請回答下列問題：
(1)自然條件下，科研人員從水稻品種ZH11中篩選出雄性不育突變體(hms1)。水稻是兩性花作物，利用雄性不育植株進(jìn)行雜交育種可以極大減輕工作量，原因是_______________________________________________________________，將野生型ZH11和突變體(hms1)雜交，F(xiàn)2中突變體(hms1)占________，說明這對相對性狀的遺傳遵循分離定律，突變性狀為隱性性狀。沒有外來因素影響時，基因突變會由于________________________等原因自發(fā)產(chǎn)生。
(2)為研究突變體雄性不育機(jī)制，將野生型(ZH11)和突變體(hms1)在不同濕度下自交，結(jié)果如圖1；將野生型和突變體的花粉置于相同溶液中，結(jié)果如圖2。
分析圖1可知，突變體(hms1)在________________條件下表現(xiàn)為雄性不育。根據(jù)圖2推測：突變體花粉可能在結(jié)構(gòu)或化學(xué)組成方面發(fā)生變化，導(dǎo)致花粉________而不育。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，突變體的產(chǎn)生是由于HMS1基因中插入了8個堿基對而突變?yōu)閔ms1基因。由于hms1基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA_____________，導(dǎo)致催化脂肪酸鏈延伸的酶A肽鏈變短，花粉中缺少長鏈脂肪酸而發(fā)育受阻。
(3)結(jié)合以上材料，提出生產(chǎn)突變體(hms1)種子的基本思路：
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)利用雄性不育植株作母本進(jìn)行雜交育種，不需要將母本去雄　1/4　DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤
(2)濕度小于55%　易脫(失)水　終止密碼子提前
(3)使突變體(hms1)在濕度大于75%條件下自交，結(jié)出的即是突變體(hms1)種子
【解析】　(1)雄性不育個體不能作為父本，只能作為母本，利用雄性不育植株作母本進(jìn)行雜交育種，不需要對母本去雄處理，極大減輕了工作量。讓野生型ZH11和突變體(hms1)雜交，這對相對性狀的遺傳遵循分離定律，且突變性狀為隱性性狀，設(shè)相關(guān)基因為A、a，則F1為Aa，Aa×Aa→AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，則F2中基因型為aa的突變體(hms1)占1/4。引起基因突變的因素既有外界因素也有內(nèi)在因素，在沒有外界誘發(fā)因素時，基因突變也會由于DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤等原因自發(fā)產(chǎn)生。(2)據(jù)圖1分析可知，突變體在低濕度(濕度小于55%)條件下表現(xiàn)為雄性不育，而濕度大于55%后可育。結(jié)合圖2分析，突變體雄性不育的花粉的脫水率明顯大于野生型，說明突變體的花粉可能在結(jié)構(gòu)或化學(xué)組成方面存在缺陷，導(dǎo)致花粉易脫(失)水，產(chǎn)生雄性不育突變體。根據(jù)題意分析，基因通過轉(zhuǎn)錄、翻譯指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，而突變體產(chǎn)生的酶A肽鏈變短，說明翻譯時蛋白質(zhì)合成提前終止了，即hms1基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA終止密碼子提前。(3)由圖1可知，突變體(hms1)在濕度大于75%條件下可育，且結(jié)實率較大，因此可使突變體(hms1)在濕度大于75%條件下自交，結(jié)出的即是突變體(hms1)種子。
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第5章　基因突變及其他變異
第1節(jié)　基因突變和基因重組
第1課時　基因突變
課標(biāo)要求 核心素養(yǎng)
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。 1．生命觀念：說出基因突變的意義，認(rèn)同基因突變是生物變異的根本來源。
2．科學(xué)思維：舉例說明基因突變的原因和特點。
3．社會責(zé)任：運(yùn)用基因突變的原理解釋一些變異現(xiàn)象，學(xué)會珍愛生命，保護(hù)健康。
必備知識　自主梳理
?基因突變的含義與實例
1．含義
原因 DNA分子中堿基的____________________
結(jié)果 ________________的改變
對后代的影響 若發(fā)生在________中，將傳遞給后代
若發(fā)生在__________中，一般不能遺傳。但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過無性生殖遺傳
替換、增添或缺失
基因堿基序列
配子
體細(xì)胞
基因突變屬于什么水平的變異？為什么？
提示：屬于分子水平的變異。基因突變是基因中堿基序列的改變。
2．基因突變的實例：鐮狀細(xì)胞貧血(也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥)
(1)致病機(jī)理
(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，是基因通過控制__________的結(jié)構(gòu)，直接控制生物體性狀的典例。
替換
蛋白質(zhì)
?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：______________偶爾發(fā)生錯誤。
DNA復(fù)制
2．基因突變的特點
(1)__________：在生物界中普遍存在。
(2)隨機(jī)性：可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的____________、細(xì)胞內(nèi)不同的__________分子上和同一個DNA分子的____________。
(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____________。
(4)__________：在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。
普遍性
任何時期
DNA
不同部位
等位基因
低頻性
3．基因突變的意義
(1)對生物體來說，基因突變有的是________的，有的是________的，還有的是________的。
(2)基因突變是產(chǎn)生_________的途徑，是生物變異的___________，為生物的進(jìn)化提供了豐富的__________。
4．基因突變的應(yīng)用——誘變育種
利用物理因素或化學(xué)因素處理生物，使生物發(fā)生基因突變，可以提高_(dá)_________，創(chuàng)造人類需要的生物新品種。
有害
有利
中性
新基因
根本來源
原材料
突變率
(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(xué)顯微鏡下不可見。(　　)
(5)沒有外來誘變因素影響時，不會發(fā)生基因突變。(　　)
(6)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(jī)性。(　　)
(7)病毒、大腸桿菌及動、植物都可發(fā)生基因突變。(　　)
(8)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)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×
【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。(5)在沒有外來因素的影響時，基因突變也會由于DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤而自發(fā)產(chǎn)生。(6)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。(8)誘變因素可以提高突變頻率，但不能決定突變的方向。
合作探究　能力提升
●情境解讀
圖形情境：如圖表示基因突變的幾種類型，請分析回答下列問題。
任務(wù)一：基因突變的含義和類型
●合作探究
1．上述三種方式中，堿基對分別發(fā)生了怎樣的變化？上述變化能否在光學(xué)顯微鏡下觀察到？
提示：方式1為堿基對的增添，方式2為堿基對的替換，方式3為堿基對的缺失。均不能在光學(xué)顯微鏡下觀察到。
2．上述三種方式的堿基對變化中，哪種變化對生物體性狀的影響程度相對要小一些？為什么？
提示：方式2。發(fā)生堿基對的替換時，一般只改變一個氨基酸或不改變氨基酸；而發(fā)生堿基對的增添或缺失，影響插入或缺失位置后的序列對應(yīng)的多個氨基酸。
3．有人認(rèn)為，基因突變并不一定會導(dǎo)致生物體的性狀發(fā)生改變，你是否同意其觀點？請闡述你的理由。
提示：認(rèn)同。理由是：①由于密碼子的簡并，基因突變后轉(zhuǎn)錄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?yōu)殡[性突變，如AA突變?yōu)锳a；③個別氨基酸的改變，不影響蛋白質(zhì)的功能；④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，等等。
4．基因突變易發(fā)生在什么時期？為什么易發(fā)生在該時期？
提示：基因突變易發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期。因為DNA復(fù)制時，先解旋為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會大大降低，極易受到外界因素的干擾而發(fā)生堿基的改變。
●典例剖析
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1 169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的突變是(　　)
A．②處堿基對A—T替換為T—A
B．②處堿基對A—T替換為G—C
C．④處堿基對G—C替換為U—A
D．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。
1．如圖是分解尿素的野生型細(xì)菌其脲酶基因轉(zhuǎn)錄的mRNA部分序列。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一突變菌株的脲酶由于基因突變而失活，突變后基因轉(zhuǎn)錄的mRNA在圖中箭頭所示位置增加了31個核苷酸，使圖示序列中出現(xiàn)終止密碼子(終止密碼子有UAG、UGA和UAA)。下列有關(guān)分析合理的是(　　)
A．突變基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中，終止密碼子為UGA
B．突變基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中，終止密碼子為UAG
C．突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)含有101個氨基酸
D．突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)含有103個氨基酸
【答案】　A
【解析】　密碼子由三個相鄰的堿基組成，271個堿基和后面2個堿基一起構(gòu)成91個密碼子，插入的31個核苷酸和后面2個堿基一起構(gòu)成11個密碼子，后面是UGA，為終止密碼子，表示翻譯結(jié)束，所以表達(dá)的蛋白質(zhì)含有102個氨基酸。
●歸納提升
1．基因突變的概念圖解
2．基因突變的實質(zhì)：基因中堿基排列順序的改變。
3．基因突變的“一定”和“不一定”
(1)基因突變一定會引起基因結(jié)構(gòu)的改變，即基因中堿基排列順序一定發(fā)生改變。但DNA中基因的數(shù)量和位置不變。
(2)基因突變不一定會引起生物性狀的改變。
(3)基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因。病毒和原核細(xì)胞的基因組結(jié)構(gòu)簡單，基因數(shù)目少，而且一般是單個存在的，不存在等位基因。
(4)基因突變不一定都能遺傳給后代。
①基因突變?nèi)绻l(fā)生在體細(xì)胞中，一般不遺傳，但有些植物可以通過無性生殖遺傳。
②如果發(fā)生在配子中，將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。
●情境解讀
圖形情境：如圖中的基因A可能突變?yōu)閍1、a2或a3，A、a1、a2、a3之間也可以相互突變，據(jù)此回答下列問題。
任務(wù)二：分析基因突變的特點
●合作探究
1．基因A、a1、a2、a3在染色體上的位置是否相同？它們能相互看作等位基因嗎？
提示：基因突變是基因內(nèi)部堿基發(fā)生的改變，基因在染色體上的位置并沒有改變，因此它們的位置相同，互為等位基因。
2．圖示過程體現(xiàn)了基因突變的什么特點？
提示：體現(xiàn)了基因突變是不定向的。
3．白眼果蠅、白色皮毛牛犢、短腿的安康羊、白化苗、白化病等的產(chǎn)生都源于基因突變，由此你能歸納出基因突變的特點嗎？
提示：基因突變具有普遍性，在生物界中普遍存在。
4．基因突變發(fā)生在生物個體發(fā)育的什么時期？這又體現(xiàn)了基因突變的什么特點？
提示：生物個體發(fā)育的任何時期均可發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變具有隨機(jī)性。
5．某些看起來對生物生存不利的基因，歷經(jīng)漫長的進(jìn)化歷程依然“頑固”地存在，據(jù)此分析如何辯證地認(rèn)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(dāng)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(jī)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)。
●典例剖析
下列有關(guān)基因突變的原因和特點的敘述，錯誤的是(　　)
A．用射線處理萌發(fā)的種子可大大提高基因突變的頻率
B．基因突變的方向與生物所處的環(huán)境有明確的因果關(guān)系
C．無論是自發(fā)突變還是誘發(fā)突變，其實質(zhì)都是改變了基因中的遺傳信息
D．雖然基因突變具有低頻性，但如果種群內(nèi)的個體很多，也會產(chǎn)生較多的基因突變
【答案】　B
【解析】　基因突變具有不定向性，與生物所處環(huán)境之間沒有明確的因果關(guān)系，B錯誤。
2．化學(xué)誘變劑EMS能使DNA分子中的堿基G發(fā)生烷基化后與T配對。研究小組用EMS處理野生型小麥種子獲得CLH基因(葉綠素酶基因，該酶能促進(jìn)葉綠素的降解)突變的植株甲和乙(葉綠素含量分別為野生型的53.8%和19.7%)。下列分析正確的是(　　)
A. 實驗中獲得植株甲和乙,可說明EMS引起的基因突變是不定向的
B. 經(jīng)EMS處理后，CLH基因在第一次復(fù)制時會出現(xiàn)A—T替換為G—C的現(xiàn)象
C. 若EMS使DNA中堿基對發(fā)生替換但生物性狀沒有改變，說明沒有發(fā)生基因突變
D. 通過EMS處理，可以提高突變率，從而避免誘變育種的盲目性
【答案】　A
【解析】　經(jīng)EMS誘發(fā)基因突變后，產(chǎn)生了植株甲和植株乙兩種不同性狀的植株，可知基因突變具有不定向性，A正確；經(jīng)誘變劑處理后，葉綠素酶基因第一次復(fù)制時可產(chǎn)生一個正常基因和一個異常基因(其中發(fā)生烷基化的堿基G與T配對的現(xiàn)象)，異常基因在第二次復(fù)制時才能出現(xiàn)A—T替換G—C的現(xiàn)象，B錯誤；若EMS使DNA中堿基對發(fā)生替換但生物性狀沒有改變，依舊屬于基因突變，C錯誤；通過EMS處理可提高突變率，但基因突變具有不定向性，并不能避免誘變育種的盲目性，D錯誤。
●歸納提升
1．關(guān)于基因突變需要注意的幾點
(1)沒有外界因素的誘變，基因突變也可能自發(fā)產(chǎn)生。
(2)基因突變產(chǎn)生了新基因，是生物變異的根本來源，為產(chǎn)生更多的基因重組創(chuàng)造了條件。
(3)長期的進(jìn)化已使多數(shù)生物對環(huán)境表現(xiàn)出了很好的適應(yīng)性，而基因突變往往會改變這種適應(yīng)性而表現(xiàn)為有害。
(4)生殖細(xì)胞的突變率一般比體細(xì)胞的突變率高，這是因為生殖細(xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂時對外界環(huán)境更加敏感。
2．顯性突變和隱性突變的判斷方法
(1)觀察法——通過觀察當(dāng)代的性狀表現(xiàn)來判定
(2)交配法——突變體與未突變體雜交，通過統(tǒng)計后代的性狀表現(xiàn)來判定
課堂達(dá)標(biāo)　鞏固訓(xùn)練
1．自然界中，一種生物體中某一基因及其三種突變基因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如表：
正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 蘇氨酸 脯氨酸
突變基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 蘇氨酸 脯氨酸
突變基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 蘇氨酸 脯氨酸
突變基因3 精氨酸 苯丙氨酸 蘇氨酸 酪氨酸 丙氨酸
根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因的改變最可能是(　　)
A．突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3為一個堿基的增添或缺失
B．突變基因2和3為一個堿基的替換，突變基因1為一個堿基的增添或缺失
C．突變基因1為一個堿基的替換，突變基因2和3為一個堿基的增添或缺失
D．突變基因2為一個堿基的替換，突變基因1和3為一個堿基的增添或缺失
【答案】　A
【解析】　突變基因1與正常基因決定的氨基酸序列相同，說明可能是替換了一個堿基；突變基因2與正常基因決定的氨基酸序列相比，只有第二個氨基酸的種類不同，說明可能是替換了一個堿基；突變基因3與正常基因決定的氨基酸序列相比，第三、第四和第五個氨基酸都不同，可能是由一個堿基的增添或缺失導(dǎo)致密碼子的重新排序引起的。
2．基因突變是生物變異的根本來源。下列關(guān)于基因突變特點的說法，正確的是(　　)
A．生物在個體發(fā)育的特定時期才可發(fā)生基因突變
B．基因突變能定向形成新的等位基因
C．低等生物和高等生物均可發(fā)生基因突變
D．某植物經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀，則沒有新基因產(chǎn)生
【答案】　C
【解析】　基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期，基因突變具有隨機(jī)性，A錯誤；基因突變具有不定向性，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，B錯誤；基因突變具有普遍性，C正確；經(jīng)X射線處理后，可能發(fā)生了隱性突變等情況，導(dǎo)致未出現(xiàn)新的性狀，D錯誤。
3．由于基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)的一個賴氨酸發(fā)生了改變。根據(jù)下列圖表信息回答問題：
第一個
堿基 第二個堿基 第三個
堿基
U C A G
A 異亮氨酸
異亮氨酸
異亮氨酸
甲硫氨酸 蘇氨酸
蘇氨酸
蘇氨酸
蘇氨酸 天冬酰胺
天冬酰胺
賴氨酸
賴氨酸 絲氨酸
絲氨酸
精氨酸
精氨酸 U
C
A
G
(1)圖中Ⅰ過程發(fā)生的場所是________。
(2)除賴氨酸以外，圖解中X是密碼子表中哪一種氨基酸的可能性最小？________，原因是_____________________________________。
(3)若圖中X是甲硫氨酸，且②鏈與⑤鏈這兩條模板鏈只有一個堿基不同，那么⑤鏈不同于②鏈上的那個堿基是________。
(4)從表中可看出密碼子具有________的特點，它對生物體生存和發(fā)展的意義是____________________________________。
【答案】　(1)核糖體
(2)絲氨酸　要同時突變兩個堿基才能變?yōu)榻z氨酸
(3)A　(4)簡并　保證生物遺傳性狀的穩(wěn)定性
【解析】　(1)Ⅰ表示翻譯過程，它發(fā)生在核糖體上。(2)從賴氨酸所在的位置向上或向左、右與之在同一直線上的有甲硫氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、精氨酸、天冬酰胺，它們與賴氨酸所對應(yīng)的密碼子均只有一個堿基之差，而絲氨酸對應(yīng)的密碼子與之有兩個堿基之差。(3)甲硫氨酸對應(yīng)的密碼子是AUG，而與之有一個堿基之差的賴氨酸對應(yīng)的密碼子是AAG，所以⑤鏈上與mRNA中U相對應(yīng)的堿基是A。(4)通過表中信息可以看出，表中的一個氨基酸對應(yīng)著多種密碼子，說明密碼子具有簡并的特點，所以當(dāng)生物發(fā)生基因突變時，其對應(yīng)的氨基酸不一定改變，有利于保證生物遺傳性狀的穩(wěn)定性。
課時小結(jié)

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