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1、,第8讲 生物变异与进化,专题四 遗传的分子基础、变异和进化,1.基因重组(a)。 2.基因突变(b)。 3.染色体畸变(a)。 4.杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种(a)。 5.杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用(b)。 6.转基因技术(a)。 7.生物变异在生产上的应用(c)。 8.转基因生物和转基因食品的安全性(b)。,考纲要求,9.生物多样性和统一性的实例(a)。 10.进化论对多样性和统一性的解释(b)。 11.选择是进化的动力(b)。 12.种群的基因库、基因频率、基因型频率的概念(b)。 13.基因频率、基因型频率的计算(b)。 14.影响基因频率变化的因素(a)。
2、15.自然选择与生物适应的关系及实例(b)。 16.异地的和同地的物种形成的过程及实例(a)。,内容索引,梳理核心要点,排查易混易错,热点考向探究,01,梳理核心要点 SHU LI HE XIN YAO DIAN,1.理清可遗传变异的种类 (1)关于“互换”问题 同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于 。 非同源染色体之间的互换属于染色体结构变异中的 。 (2)关于“缺失”问题 DNA分子上若干“基因”的缺失属于染色体结构变异。 基因内部若干“碱基对”的缺失属于 。 (3)关于变异的“水平”问题 分子水平： 属于分子水平的变异，在光学显微镜下观察不到。 细胞水平： 是细胞水平的变异，在光
3、学显微镜下可以观察到。,基因重组,易位,基因突变,基因突变、基因重组,染色体畸变,提醒 (1)基因突变对性状的影响 替换：除非终止密码提前出现，否则只改变1个氨基酸或不改变。 增加：插入位置前不影响，影响插入后的序列，以3个或3的倍数个碱基为单位的增添影响较小。 缺失：缺失位置前不影响，影响缺失后的序列，以3个或3的倍数个碱基为单位的缺失影响较小。 (2)可遗传的变异对基因种类和数量的影响 基因突变改变基因的种类(基因结构改变，成为新基因)，不改变基因的数量。 基因重组不改变基因的种类和数量，但改变基因间的组合方式，即改变基因型。 染色体畸变改变基因的数量或排列顺序。,(3)基因突变未引起生物
4、性状改变的原因 从密码子与氨基酸的对应关系分析：多种密码子可能决定同一种氨基酸。,从基因型与表现型的关系分析：AA Aa。,起始密码子对应的序列之前或终止密码子对应的序列之后发生碱基对的增加、缺失或替换。 (4)无论是有丝分裂还是减数分裂，都可以发生基因突变及染色体畸变，但基因突变主要发生在间期，染色体畸变主要发生在分裂期。染色体畸变既有染色体数目变异，也有染色体结构变异；基因重组只能发生在减数分裂过程中，而不能发生在有丝分裂过程中。,(5)单体与三体的区别：“单体”是指二倍体生物中体细胞的某对同源染色体缺失一条染色体的个体，常用2n1来表示，如人类中的特纳氏综合征(45，XO型)；在染色体变
5、异中，如果一对同源染色体多出一条染色体，那么称之为“三体”，常用2n1来表示，如人类中的先天愚型(47)；如果所有同源染色体均多出一条，则称之为“三倍体”。 (6)染色体组与染色体组型的区别：染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部遗传信息；而染色体组型是描述一个生物体内所有染色体的大小、形状和数量信息的图像，人们常用染色体组型分析方法，来描述染色体组在有丝分裂中期的特征。,2.“两看”法界定二倍体、多倍体、单倍体,单倍体,二倍,多倍,(1)“亲本 新品种”为 育种。 (2)“亲本 新品种”为 育种。 (3)“种子或幼苗
6、 新品种”为 育种。,3.据图理清“5”种生物育种方法,杂交,单倍体,诱变,(4)“种子或幼苗 新品种”为 育种。 (5)“植物细胞 新细胞 愈伤组织 胚状体 人工种子新品种”为_ 育种。,多倍体,基因,工程,4.根据不同的需求选择育种的方法 (1)若要培育 性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。 (2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，最简便的方法是 。 (3)若要快速获得纯种，则用 育种方法。 (4)若实验植物为 繁殖类，如马铃薯、甘薯等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。 (5)若要培育原先没有的性状，则可用 育种。 (6)若要定向改变生物的性状，可利用 育种。
7、 (7)动物育种时，只能选相同性状的个体相互交配，待性状分离后筛选，然后用测交方法检测纯合子，这是由于动物大多是雌雄异体，不能“自交”。,隐性,自交,单倍体,营养,诱变,基因工程,提醒 (1)杂交育种只能利用现有的基因进行重组不能创造新的基因，只是对原有基因的重新组合，操作简单。对植物而言，一般采用杂交自交选优自交(即杂交选择纯合化)进行操作，但是对于马铃薯、大蒜等无性繁殖的生物而言，获得杂合子即可，不需选出纯合子；对于动物而言，采用的方法是杂交测交。 (2)诱变育种的原理通常情况下是基因突变，是不定向的，不能定向改变生物性状，如“太辐一号”“青霉素高产菌株”的获得，但不要忘记，在诱变育种中家
8、蚕的选育则是染色体结构变异(易位)。 (3)注意区分单倍体育种和花药离体培养。在单倍体育种过程中采用了花药离体培养，并且获得的单倍体植株需要用秋水仙素处理(或低温诱导)，才能获得稳定遗传个体，仅花药离体培养得到的是单倍体植株。 (4)单倍体育种能够明显缩短育种年限是针对显性纯合子而言的，若选育的对象为隐性个体，最简单和最快速的方法均为杂交育种。,(5)多倍体育种过程中，秋水仙素处理的对象不同，结果不相同。若处理的是萌发的种子，发育成的植株染色体数目加倍；若处理的是幼苗，则根部细胞未加倍。 (6)基因重组这种变异本身是不定向的，但是基因工程育种定向改造生物性状，其产生的变异为定向的变异。 (7)
9、杂交育种只应用于进行有性生殖的生物，而诱变育种不仅能应用于有性生殖的生物，也可应用于无性生殖的生物。,(8)5种常考的育种方法,5.现代生物进化理论中的“两、两、三”,基因频率,生殖隔离,突变和基因重组,自然选择,隔离,提醒 (1)生物进化物种的形成 生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离。 生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成必须要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。 (2)物种形成与隔离的关系：物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。,6.掌握基因频率的计算方法 (1)依据概念求基因频率 基因频率此基因个数/(此基因个数其等位基因个数
10、)100%。 (2)已知基因型频率求基因频率 基因频率此种基因纯合子基因型频率1/2杂合子基因型频率。 若基因只位于X染色体上 X染色体上显性基因频率(雌性显性纯合子个体数2雄性显性个体数雌性杂合子个体数)/(雌性个体数2雄性个体数)100%。,(3)遗传平衡定律(哈迪温伯格定律) 理想条件：在一个有性生殖的自然种群中，种群 、 交配、无迁入和迁出、不发生 、不发生选择，基因频率 。 计算公式：(pq)2p22pqq21，其中p代表基因A的频率，q代表基因a的频率，p2代表 的基因型频率，2pq代表 的基因型频率，q2代表 的基因型频率。,足够大,随机(自由),突变,不变,AA,Aa,aa,0
11、2,排查易混易错 PAI CHA YI HUN YI CUO,1.变异类型的正误判断 (1)非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异仅发生在减数分裂过程中( ),提示 有丝分裂和减数分裂都可以发生染色体结构变异。,(2)同胞兄妹的遗传差异与父母基因重组有关( ) (3)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化( ),提示 染色体畸变不会产生新基因。,(4)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的改变( ) (5)染色体组整倍性、非整倍性变化必然导致基因种类的增加( ),提示 染色体组整倍性、非整倍性变化不产生新基因。,(6)可以挑选水、肥充足的条件下出现的果实大且多的花生作为培育新品
12、种的材料 ( ) (7)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力( ) (8)在减数分裂形成配子时，复等位基因之间遵循基因的自由组合定律( ) (9)观察细胞有丝分裂中期的染色体形态可判断基因突变发生的位置( ) (10)受精过程中可进行基因重组( ) (11)Aa自交，因基因重组导致子代发生性状分离( ) (12)染色体上某个基因的丢失属于基因突变( ),2.育种方式的正误判断 (1)通过诱导多倍体的方法可以克服远缘杂交不育，培育出作物新品种( ) (2)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦属于杂交育种( ) (3)将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获
13、得抗病植株属于基因工程育种( ) (4)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关( ) (5)诱变育种和杂交育种均可改变基因的结构( ),提示 杂交育种的原理是基因重组，不能改变基因的结构。,(6)用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无籽西瓜( ),提示 用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出果实细胞含4个染色体组且种子中胚为3个染色体组的西瓜。,(7)利用高产、易感病小麦与高产、晚熟小麦品种杂交筛选可获得高产、抗病小麦的品种( ),提示 杂交育种不能获得亲代小麦品种没有的抗病新性状。,(8)XYY个体的形成及三倍体无籽西瓜植株的高度不育均与减数
14、分裂中同源染色体的联会行为有关( ) (9)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。如果以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状，原因可能是由于减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间发生了交叉互换( ),3.生物的进化的正误判断 (1)人、大猩猩和长臂猿的骨骼基本相似，说明生物界在模式上具有统一性( ) (2)动植物、真菌和细菌都由真核细胞构成，说明生物界在模式上具有统一性( ),提示 生物界在个体、细胞或生物大分子层次上，都存在统一的模式。动植物、真菌是真核生物，由真核细胞构成，但细菌是原核生物，由原
15、核细胞构成。,(3)鸟的翅膀、海豚的鳍肢有相似的结构模式，说明生物界在模式上具有统一性( ) (4)原核细胞和真核细胞的遗传物质都是DNA，说明生物界在模式上具有统一性( ) (5)外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向( ),(6)种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减少( ),提示 种群基因频率改变的偶然性是随着种群数量下降而增大的。,(7)一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境( ) (8)环境条件的改变导致了生物适应性变异的产生( ),提示 先发生生物的变异，环境只是对所发生的变异起选择作用。,(9)生物进化时基因频率总是变化的( ) (10)某种抗生素被长期使用后药效下降
16、，是由于病原体接触药物后，产生对药物有抗性的变异( ) (11)高茎豌豆与矮茎豌豆杂交出现的31的过程可以为进化提供原材料( ) (12)没有环境隔离因素也可形成新物种( ),03,热点考向探究 RE DIAN KAO XIANG TAN JIU,考向一 考查三种可遗传变异 1.枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：,1,2,3,4,5,6,7,8,K,R,注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸。,下列叙述正确的是 A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性 B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能 C.突变型的产生是由于碱基对的缺失所致 D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变,1,
17、2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 枯草杆菌野生型与某一突变型的差异是S12蛋白结构改变导致的，突变型能在含链霉素的培养基中100%存活，说明突变型具有链霉素抗性，A项正确； 翻译是在核糖体上进行的，所以链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能，B项错误； 野生型和突变型的S12蛋白中只有一个氨基酸(56位氨基酸)有差异，而碱基对的缺失会导致缺失位置后的氨基酸序列均改变，所以突变型的产生是由于碱基对的替换所致，C项错误； 由题意可知，枯草杆菌对链霉素的抗性突变早已存在，不是链霉素诱发的，链霉素只能作为环境因素起到选择作用，D项错误。,A.上图表示的过程发生在减数第一次
18、分裂后期 B.自交后代会出现染色体数目变异的个体 C.该玉米单穗上的籽粒基因型相同 D.该植株花药离体培养加倍后的个体均为纯合子,2.一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa，其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 同源染色体的联会发生在减数第一次分裂前期，A项错误； 由于联会异常，形成染色体数目异常的配子，自交后代会出现染色体数目变异的个体，B项正确； 经过减数分裂可以形成多种不同类型的配子，该玉米单穗上的籽粒基因型可能不同，C项错误； 由于减数分裂可形成杂合的配子，则该植株花药离体培养加倍后的个体可为杂合子，D项错误。,1,2,3,
19、4,5,6,7,8,A.基因重组和染色体畸变只改变基因的排列顺序，不改变基因的数量 B.DNA分子中少数核苷酸对缺失引起的a、b、c中任何一个基因不表达属于染色体畸变 C.若a基因中缺失或替换了某个碱基对，则该基因编码的肽链长度就会发生改变 D.基因突变和基因重组均可能使该DNA上的基因c变为C,3.(2019浙江杭州一模)某野生高等动物的一个DNA分子片段如下图所示，a、b、c分别是DNA上的基因。下列叙述正确的是,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 染色体畸变中的缺失会改变基因数量，A项错误； DNA分子中少数核苷酸对缺失引起的a、b、c中任何一个基因不表达属于基因突变，B项错误； 若a
20、基因中缺失或替换了某个碱基对，则该基因编码的肽链长度可能发生改变，也可能不变，C项错误； 基因突变和基因重组均有可能使得该DNA上的基因c变为C，D项正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,考向二 考查不同育种方式的原理和方法 4.(2018宁波模拟)下列有关育种的叙述，错误的是 A.单倍体育种的最终目的是获得单倍体植株，优点是能明显缩短育种年限 B.杂交育种和基因工程育种的原理都是基因重组 C.利用射线处理得到染色体易位的家蚕新品种，属于诱变育种 D.三倍体无籽西瓜的培育，利用了染色体畸变的原理,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 单倍体育种的最终目的是获得可育的纯合子植株，新品种自交后代
21、不发生性状分离，所以优点是能明显缩短育种年限，A项错误； 杂交育种和基因工程育种的原理都是基因重组，B项正确； 射线处理得到染色体易位的家蚕新品种属于诱变育种，原理是染色体结构变异，C项正确； 三倍体无籽西瓜的培育属于多倍体育种，利用了染色体畸变的原理，D项正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,5.现有基因型为aabb和AABB的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型，下列有关叙述不正确的是 A.将基因型为aabb的个体进行人工诱变可获得基因型为aaBb的个体，则B基因的产生 来源于基因突变 B.通过多倍体育种获得的基因型为AAaaBBbb的个体与基因型为AaBb的个体相比， 具有
22、茎秆粗壮，蛋白质等营养物质含量丰富等特点 C.通过杂交育种可获得基因型为AAbb的个体，其变异发生在减数第二次分裂后期 D.通过单倍体育种可获得基因型为AAbb的个体，变异原理有基因重组和染色体畸变,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 诱变育种的原理是基因突变，因此将基因型为aabb的个体进行人工诱变可获得基因型为aaBb的个体，则B基因的产生来源于基因突变，A正确； 多倍体植株与二倍体植株相比，具有茎秆粗壮，蛋白质等营养物质含量丰富等特点，B正确； 杂交育种的原理为基因重组，有性生殖过程中，基因重组只发生在减数第一次分裂，若通过杂交育种获得基因型为AAbb的个体，则其变异发生在减数第一次分
23、裂后期，C错误； 利用单倍体育种的方法获得基因型为AAbb的个体，首先让基因型为aabb的个体与基因型为AABB的个体杂交得AaBb，然后取AaBb减数分裂产生的配子进行花药离体培养获得单倍体，由于单倍体高度不育，所以要用秋水仙素处理其幼苗使其染色体加倍变成可育的二倍体，在此过程中变异的原理有基因重组和染色体变异，D正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,关注育种方法的注意点 (1)动植物杂交育种的区别：植物杂交育种中纯合子的获得只能通过逐代自交的方法，不能通过测交方法，子代留种；而动物杂交育种中纯合子的获得一般通过测交的方法，亲代留种。 (2)原核生物不能运用
24、杂交育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。 (3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序，要想得到纯合子，还需用秋水仙素处理单倍体幼苗使其染色体数目加倍。 (4)多倍体育种中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，而单倍体育种只能用秋水仙素处理幼苗，而不能处理萌发的种子。,易错警示,考向三 考查生物的进化 6.(2019浙江五校9月联考)下列关于生物进化的叙述，错误的是 A.新物种形成最显著的标志是出现了生殖隔离 B.基因突变产生新基因改变了种群的基因频率，对生物进化有重要意义 C.一个种群中往往有成千上万的基因座位，有两个或两个以上不同的等位基因 D.生物进化过程中，种群基因频率总是变化的，且显性基因
25、频率比隐性基因频率增 加得快,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 新物种形成最显著的标志是出现了生殖隔离，A项正确； 基因突变产生新基因改变了种群的基因频率，对生物进化有重要意义，B项正确； 一个种群中往往有成千上万的基因座位，有两个或两个以上不同的等位基因，C项正确； 生物进化过程中，种群基因频率总是变化的，但不同的种群中显性基因频率与隐性基因频率增加的快慢可能不同，D项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,7.(2018浙江11月选考)研究小组对某公园的金鱼草种群进行调查及基因鉴定，得知红花(CC)金鱼草35株、粉红花(Cc)40株、白花(cc)25株。下列叙述正确的是 A.金鱼草种群
26、中全部C和c的总和构成其基因库 B.不同花色数量的差异是由适应环境的变异造成的 C.基因重组产生的粉红花为自然选择提供选择材料 D.种群中C的基因频率为55%，Cc的基因型频率为40%,1,2,3,4,5,6,7,8,8.某种蛾翅膀的颜色由一对等位基因T和t决定，基因型为TT和Tt的个体翅膀颜色为褐色，基因型为tt的个体翅膀颜色为黄色。生物学家对此蛾种群进行了十年的跟踪调查，结果如图。下列相关叙述正确的是 A.基因型为TT的个体数量逐年增加 B.第8年时，t的基因频率为0.5 C.自然选择直接选择基因t导致其频率上升 D.黄色翅膀的蛾能适应环境的变化，数量增加,1,2,3,4,5,6,7,8,由题图曲线可知，第8年，褐色个体与黄色个体的百分比相等，但不能确定T、t的基因频率是否相等，B项错误； 自然选择通过作用于个体的表现型而导致基因频率发生变化，使t基因频率升高，C项错误； 由曲线可知，随着时间推移，黄色个体的百分比逐渐增大，说明黄色翅膀的蛾能适应环境的变化，数量增加，D项正确。,解析 由题图可知，黄色个体逐年增加，黄色个体的基因型是tt，褐色个体的基因型是TT、Tt，褐色个体数量所占的百分比降低，说明基因型为TT、Tt的个体表现的性状不适应环境，因此基因型为TT个体的数量会下降，A项错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,