浙科版(2019)生物必修2：4.1 基因突变可能引起性状改变 学案设计(无答案)

基因突变可能引起性状改变【学习目标】1．掌握基因突变的概念和类型。

2．掌握基因突变的的特点和诱发基因突变的因素。

3．了解基因突变导致的细胞分裂失控。

4．从基因突变出发了解利用基因突变来诱变育种的技术。

【学习重点】掌握基因突变的概念和类型。

【学习难点】掌握基因突变的特点和诱发基因突变的因素。

【学习过程】基因突变1．概念和实质（1）概念：由于基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。

（2）实质：DNA分子上碱基对的缺失、增加或替换都可以引起核苷酸序列的变化，因而引起基因结构的改变。

（3）意义：是生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。

2．类型（1）根据对表现型的影响①种类：形态突变、生化突变、致死突变。

②关系：三种突变实质上都是生化突变。

（2）根据发生的因素①自然状态下发生的基因突变：自发突变。

②人工条件下诱发的基因突变：诱发突变。

3．特点：普遍性，多方向性，稀有性，可逆性，有害性。

4．诱发因素（1）物理因素：如各种射线的照射、温度剧变等。

（2）化学因素：如亚硝酸、碱基类似物等。

（3）生物因素：如麻疹病毒等。

5．基因突变的机理（以镰刀形细胞贫血症为例）（1）直接原因：谷氨酸―――→替换为缬氨酸。

（2）根本原因：基因中碱基对==T A ―――→ 替换为==AT 。

基因C 可以突变成为c 1（或c 2或c 3）。

C 、c 1、c 2、c 3之间也可以相互突变（如图），据此分析：1．C 、1c 、2c 、3c 在染色体上的位置是否相同？它们能相互看做等位基因吗？ 答案 基因突变是基因内部碱基发生的改变，基因在染色体上的位置并没有改变，所以它们的位置相同，相互之间互为等位基因。

2．基因突变会不会改变基因的数目？答案 不会。

只是改变了基因的种类，数目不变。

3．图示体现了基因突变的哪些特点？答案 基因突变具有多方向性和可逆性。

4．如果基因C 突变为c 1时，性状并没有改变，推测可能的原因有哪些？答案 （1）一种氨基酸可以由多种密码子决定（密码的简并性），当突变后的DNA 转录成的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变。

（2）突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状的改变。

（3）不具有遗传效应的DNA 片段中的“突变”不会引起性状的改变。

知识整合 基因突变能改变基因的种类，不改变基因在染色体上的位置和数目；基因突变不一定会导致生物性状的改变，原因有：密码子的简并性、隐性突变或者突变发生在非编码序列。

3．基因A 可突变为基因1a 、2a 、3a ……，这说明基因突变具有（ ） A ．稀有性 B ．可逆性 C ．多方向性 D ．有害性 答案 C解析 从基因A 可突变为1a 、2a 、3a ……可知基因突变具有多方向性。

4．某种群中发现一突变性状，连续培育到第三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型，该突变为（ ）A ．显性突变（d→D ）B ．隐性突变（D→d ）C ．显性突变和隐性突变D ．人工诱变 答案 A解析 由于突变性状的个体不是纯合子，而且表现突变性状，说明突变性状相对于原有性状为显性性状。

易混辨析 显性突变和隐性突变（1）显性突变（a→A ）：一旦发生即可表现，但常不能稳定遗传。

（2）隐性突变（A→a ）：一旦表现即可稳定遗传。

1．下列有关基因重组的说法，不正确的是（）A．基因重组能够产生多种基因型B．基因重组发生在有性生殖的过程中C．基因重组是生物变异的根本来源D．非同源染色体上的非等位基因可以发生重组答案C解析基因重组能够产生多种基因型，A正确；基因重组发生在有性生殖的减数分裂过程中，B正确；基因突变是生物变异的根本来源，C错误；减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合导致基因重组，D正确。

2．下列关于基因突变的叙述，正确的是（）A．物理、化学、生物因素引起基因突变的机制是有区别的B．基因突变不一定会引起遗传信息的改变C．基因碱基对的缺失、增加、替换中对性状影响最小的一定是替换D．基因突变的方向与环境变化有明确的因果关系，为进化提供最初原材料答案A解析易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。

例如，紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA；亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基；某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA等，故三种因素引起基因突变的机制有区别。

3．如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，不可能的后果是（）A．没有蛋白质产物B．翻译为蛋白质时在缺失位置终止C．所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D．翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化答案A解析基因的中部若编码区缺少1个核苷酸对，该基因仍然能表达，但是表达产物（蛋白质）的结构发生变化，有可能出现下列三种情况：翻译为蛋白质时在缺失位置终止、所控制合成的蛋白质的氨基酸减少或者增加多个氨基酸、缺失部位以后的氨基酸序列发生变化。

4．以下几种生物，其可遗传的变异既可以来自基因突变，又可以来自基因重组的是（）A．蓝细菌B．噬菌体C．烟草花叶病毒D．豌豆答案D解析基因突变可以发生在所有生物中，而基因重组只发生在进行有性生殖的生物中。

病毒和原核生物都无法进行有性生殖，而豌豆可以进行有性生殖，所以豌豆既可以发生基因突变，也可以发生基因重组。

5．一种α链异常的血红蛋白叫做Hbwa，其137位以后的氨基酸序列及对应的密码子与（1）Hbwa异常的直接原因是α链第________位的________（氨基酸）对应的密码子缺失了一个碱基，从而使合成的肽链的氨基酸的顺序发生改变，缺失的碱基是________。

（2）异常血红蛋白α链发生变化的根本原因是_____________________________________。

（3）这种变异类型属于__________，一般发生的时期是在________________。

这种变异与其他可遗传变异相比，最突出的特点是能产生________。

答案（1）138丝氨酸 C （2）控制血红蛋白α链合成的基因中一个碱基对C—G缺失（3）基因突变细胞分裂的间期（DNA复制时期）新基因解析（1）在138位的密码子为UCC和UCA，与139位相结合，进行比较可知mRNA中缺失了碱基C．（2）从基因层次分析才是最根本的原因。

（3）这种发生在分子水平的个别碱基对的改变属于基因突变，由于间期DNA会因复制而解旋使其结构稳定性降低，易发生基因突变。

诱变育种1．概念利用物理、化学因素诱导生物发生变异，并从变异后代中选育新品种的过程。

2．原理：基因突变与染色体畸变。

3．常用方法：辐射诱变和化学诱变。

4．特点（1）优点①可提高突变频率。

②能在较短时间内有效地改良生物品种的某些性状。

③改良作物品质，增强抗逆性。

（2）缺点：由于突变的多方向性，育种具有一定的盲目性。

获得理想的个体需要处理大量的材料。

5．应用：用于作物、微生物和动物育种，其中在微生物育种方面成效极为明显。

当神舟六号航天飞船搭载着两位英雄宇航员成功返航时，一些特殊的乘客也回到了地球。

它们是一些生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子等。

在太空周游了115小时32分钟，返回地球后，搭载单位的科研人员将继续对它们进行有关试验。

请回答下列问题：1．搭载航天器的植物种子需要做怎样的处理？说明原因。

答案浸泡种子使其萌发。

因为萌发的种子细胞分裂旺盛，易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。

2．作物种子从太空返回地面后种植，往往能出现全新的变异特征，这种变异的来源主要是什么？答案基因突变。

3．这些新产生的变异对人类是否一定有益？答案不一定。

因为基因突变是多方向的。

4．遨游太空回到地面后的种子，种植一代发现没有所需要的性状出现，可以随意丢弃吗？说明原因。

答案不可以。

因为可能发生隐性突变。

知识整合诱变育种通常处理萌发的种子或幼苗，因为这些细胞分裂旺盛，容易发生基因突变，但因为基因突变是多方向的，不一定能获得优良性状；如果是隐性突变，还需要进一步杂交筛选。

3．用紫外线照射红色细菌的培养液，接种在平板培养基上，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌落转移培养，长出的菌落全是白色的，这是（）A．染色体畸变B．自然突变C．人工诱变D．基因重组答案C解析紫外线是诱导基因突变的物理因素，红色细菌经过紫外线照射后，出现了一个白色的菌落，且将这一白色菌落转移培养后，得到的子代全为白色，说明白色性状是能够稳定遗传的，由此可推知，白色性状是人工紫外线照射，红色细菌体内发生基因突变的结果。

4．下列不属于诱变育种实例的是（）A．一定剂量的γ射线引起变异得到新品种B．用一定剂量X射线处理青霉菌菌株获得高产菌株C．玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗D．激光照射植物或动物引起突变得到新品种答案C解析A、B、D三项均是物理因素诱变育种的实例。

玉米单株自交后代出现一定比例的白化苗可能是由于杂合子自交产生了性状分离。