备课素材：镰状细胞贫血和疟疾的关系2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

镰状细胞贫血和疟疾的关系 先看一道试题： 镰刀型细胞贫血症是由一对等位基因控制的遗传病,杂合子个体因能同时合成正常和异常的血红蛋白,所以不表现出镰刀型贫血症状,还对疟疾具有较强的抵抗力。下列说法正确的是( ) A.该致病基因的出现对个体是不利的 B.该病不可通过光学显微镜检测出来 C.该病杂合子个体中正常基因与致病基因表达的机会均等 D.该致病基因的产生是碱基对发生增添、缺失、替换的结果 [答案] C [解答]1、DNA分子的结构特点之一是遵循碱基互补配对原则,即A与T配对,G与C配对,因此存在A=T、G=C的数量关系,则(A+G)/(T+C)=1。2、基因突变的特点:普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性。 A、携带者对疟疾具较强抵抗力,表明该致病基因的出现对生物体抵抗疟疾是有利的,A错误;B、该病可通过光学显微镜检测出来,B错误;C、根据题意可知,携带者能同时合成正常和异常的血红蛋白,杂合子个体中正常基因与致病基因表达的机会均等,C正确;D、该致病基因的产生是基因突变的结果,是DNA分子中发生碱基对发生替换的结果,D错误。故答案为:C。 这道试题“镰刀型细胞贫血症杂合子对疟疾具有较强的抵抗力”，很多同学不理解。 那么，为什么对疟疾具有较强的抵抗力？ 携带镰状细胞血红蛋白基因的杂合子，在正常情况即不缺氧的情况下，只有少量红细胞呈镰刀状，但在缺氧的情况下红细胞会出现镰状化。杂合子一般可以通过低氧的镜检、蛋白电泳或DNA检测进行确诊。这些个体只要避免剧烈运动和对血循环的其他胁迫仍可以正常生活。 疟疾由疟原虫所引起。疟原虫在人体内的发育过程包括： 红细胞外期，即在肝内发育，以及红细胞内期，即在红细胞内完成增殖过程。 一般情况下，疟原虫侵染镰状细胞血红蛋白基因携带者（杂合子）的红细胞时，会引起红细胞缺氧，使正常的红细胞变成镰刀状，这种镰刀状的红细胞或形成血栓，或破裂，然后被人体免疫系统消灭或清除，积聚在这些红细胞中的疟原虫也被消灭，这样杂合子就表现出对疟疾的抗性，不易因为感染疟疾而死亡。 也有人认为，疟原虫主要依靠从红细胞中分解血红蛋白而获得氨基酸。疟原虫入侵杂合子的红细胞后，导致红细胞内miRNA-451大量增加，miRNA-451可靶向抑制疟原虫关键蛋白酶的表达，使疟原虫失去营养来源，疟原虫因饥饿而死亡，所以杂合子表现出对疟疾的抗性。镰状细胞贫血的纯合子，即镰状细胞贫血患者在早期就死亡了，所以他们一般很难将基因传递给后代。但在疟疾发病区，疟疾作为一种自然选择因子，对正常血红蛋白纯合子的致死率远远高于对杂合子的致死率，这样就导致，同无疟疾发病的群体比较，疟疾发病区的群体中杂合子的比例较高，在东非某些地区，杂合子在群体中的比例高达40%。 近期《美国人类遗传学杂志》（American Journal of Human Genetics）上发表了一项由美国国家卫生研究院基因组学和全球健康研究中心开展的一项研究成果，该研究确定镰状细胞贫血的血红蛋白基因突变发生在7300年前。截至2015年，全球大约有440万镰状细胞贫血患者，4300万杂合子。在贫穷国家，患者在很年轻时就失去生命。在美国，患者的平均寿命也只有40多岁。 学科网（北京）股份有限公司 $