高考生物复习：专题-变异、育种与进化（学案） 13页

精锐教育学科教师辅导讲义 学员编号： 年 级： 高三 课 时 数：3‎ 学员姓名：黄靖雯 辅导科目： 生物 学科教师：章培培 ‎ 授课 类型 变异、育种与进化 教学内容 ‎ 一、同步知识梳理 第一节 基因突变和基因重组 可遗传变异的三个来源： 。都会引起遗传物质的改变，但不一定都能传给后代。‎ 一、基因突变的实例 ‎1、镰刀型细胞贫血症 病因 基因中的碱基替换 直接原因： ‎ 根本原因： 的改变 ‎2、基因突变 概念：DNA分子中发生 ，而引起的 的改变，而基因数目未变。基因突变，性状不一定改变（一种氨基酸可能由几种密码子决定，突变的隐性基因在杂合子中不表现）；基因突变不一定遗传给后代（如皮肤细胞），发生在有丝分裂过程中遗传给后代的概率较低，而发生在减数分裂过程中，通过配子传给后代的概率较高。‎ ‎ 二、基因突变的原因和特点 ‎1、基因突变的原因 有内因和外因 ‎ 物理因素：如紫外线、X射线 ‎⑴诱发突变（外因） 化学因素：如亚硝酸、碱基类似物 ‎ 生物因素：如某些病毒 ‎⑵自然突变（内因）‎ ‎2、基因突变的特点： ⑴普遍性⑵随机性⑶不定向性⑷低频性⑸多害少利性 ‎3、基因突变的时间 ： ‎ ‎4.基因突变的意义：是 产生的途径； 根本来源；是 的原始材料 三、基因重组 ‎1、基因重组的概念 随机重组（ ）‎ ‎2、基因重组的类型　‎ 交换重组（ ）‎ ‎3.　时间：减数第一次分裂过程中（减数第一次分裂后期和四分体时期）‎ 四、基因突变与基因重组的区别 基因突变 基因重组 本质 基因的分子结构发生改变，产生了 ，也可以产生新基因型，出现了新的性状。‎ 不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的 ，使不同性状重新组合。‎ 发生时间及原因 细胞分裂间期DNA分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。‎ 减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合；四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换。‎ 条件 外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。‎ 有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。‎ 意义 生物变异的 ，是生物进化的原材料。‎ 生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。‎ 发生可能 突变频率低，但普遍存在。‎ 有性生殖中非常普遍。‎ ‎ ‎ ‎ 第二节 染色体变异 一、染色体结构的变异（猫叫综合征）‎ 1、 概念 ‎2、变异类型：缺失 重复 倒位 易位 注：易位是非同源染色体之间的交换，所以属于染色体变异。而四分体时期同源染色体之间的交换为基因重组。‎ 二、染色体数目的变异 ‎ ‎1.染色体组的概念及特点 ‎ ‎2.常见的一些关于单倍体与多倍体的问题 ‎⑴一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？‎ ‎⑵二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？‎ ‎⑶如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗？‎ ‎（4）单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？‎ ‎3.总结：多倍体育种方法：‎ ‎ ‎ 单倍体育种方法：‎ ‎ ‎ 列表比较多倍体育种和单倍体育种：‎ 多倍体育种 单倍体育种 原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种（指每对染色体上成对的基因都是纯合的）‎ 常用方法 ‎ 处理萌发的种子、幼苗 ‎ 培养后， 染色体加倍 优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限 缺点 适用于植物，在动物方面难以开展 技术复杂一些，须与杂交育种配合 ‎4.三倍体无子西瓜的培育过程图示：‎ ‎ 注意：★亲本中要用四倍体植株作为母本，二倍体作为父本，两次使用二倍体花粉的作用是不同的。 ★单倍体一般都是高度不育（孕）的，减数分裂无法联会或联会紊乱造成的。‎ 第三节 生物进化 一、达尔文自然选择学说 ‎（一）、达尔文自然选择学说的主要内容 ‎1.过度繁殖 ---- 选择的基础 ‎ 生物体普遍具有很强的繁殖能力，能产生很多后代，不同个体间有一定的差异。‎ ‎2.生存斗争 ---- 进化的动力、外因、条件 生存斗争包括三方面： ‎ 生存斗争对某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并推动生物的进化。‎ ‎3.遗传变异 ---- 进化的内因 在生物繁殖的过程中普遍存在着遗传变异现象，生物的变异是不定向的，有的变异是 有利的，有的是不利的，其中具有有利变异的个体就容易在生存斗争中获胜生存下去，‎ 反之，具有不利变异个体就容易被淘汰。‎ ‎4.适者生存 ---- 选择的结果 ‎ 适者生存，不适者被淘汰是自然选择的结果。自然选择只选择适应环境的变异类型，通过多次选择，使生物的微小有利变异通过繁殖遗产给后代，得以积累和加强，使生物更好的适应环境，逐渐产生了新类型。‎ ‎ 所以说变异不是定向的，但自然选择是定向的，决定着进化的方向。‎ 其相互关系如下 进化 过度繁殖 生存斗争 遗传变异 适者生存 导致 实现 不适者被淘汰 自然选择 有利变异 不利变异 选择 不选择 有限生活资源 环境变迁 基本观点是⒈遗传和变异是自然选择的内因；⒉过度繁殖不仅提供了更多变异，而且还加剧了生存斗争；⒊变异一般是不定向的，定向的自然选择决定了生物进化的方向；⒋生存斗争是自然选择的过程，是进化的动力；⒌适应是自然选择的结果；⒍自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程。‎ ‎（二）、达尔文的自然选择学说的历史局限性和意义 ‎（三）、达尔文以后进化理论的发展 三、种群基因频率的改变与生物进化 ‎（一）种群是生物进化的基本单位 ‎1、种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。‎ ‎ 种群特点：种群中的个体不是机械的集合在一起，而是通过种内关系组成一个有机的整体，个体间可以彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。‎ ‎2、基因库 ‎3、基因频率、基因型频率及其相关计算 基因频率= 基因型频率=‎ 两者联系：‎ ‎（1）种群众一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。‎ ‎（2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。‎ ‎（二）突变和基因重组产生进化的原材料 ‎ 可遗传的变异： ‎ ‎ 突变包括 ‎ ‎ 突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境 ‎（三）自然选择决定生物进化的方向： 生物进化的实质是 ‎ 二、隔离与物种的形成 ‎（一）、物种的概念 ‎1、物种的概念 ‎ 地理隔离 量变 ‎ ‎2、隔离 ‎ 生殖隔离 质变 ‎ 注：一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。‎ 地理隔离 阻断基因交流 不同的突变基因重组和选择 基因频率向不同方向改变 ‎ ‎ 种群基因库出现差异 差异加大 生殖隔离 新物种形成 三、生物进化理论在发展 现代生物进化理论核心是自然选择学说 考点分析 一、现代生物进化理论和达尔文进化论比较 共同点：能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。‎ 不同点：‎ ‎①达尔文的进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的机理，而现代生物进化论克服了这一缺点。‎ ‎②达尔文的进化论着重研究生物个体的进化。而现代生物进化论强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。‎ ‎③达尔文的进化论中，自然选择来自过度繁殖和生存斗争，而现代生物进化论中，则将选择归于不同基因型有差异的延续，没有生存斗争，自然选择也在进行。‎ 二、基因频率的常用计算方法 ‎（1）通过基因型计算基因频率 设二倍体生物种群中的染色体的某一座位上有一对等位基因，记作A和a，假如种群中被调查的个体有n个，三种类型的基因组成为：AA、Aa和aa。在被调查对象中所占的个数分别为n1、n2和n3。基因A的频率为P，a基因频率为q，则p=2n1+n2/2n,q=n2+2n3/2n。‎ ‎（2）通过基因频率计算基因频率，即一个等位基因的频率等于它的纯合子频率与1/2杂合子频率之和，用教材例子讲解如下：‎ AA基因型频率为30/100=0.3，‎ Aa基因型频率为60/100=0.6，‎ aa基因型频率为10/100=0.1。‎ 则A基因的频率为0.3+1/2×0.6=0.6,‎ a基因的频率为了0.1+1/2×0.6=0.4。‎ 所以，种群一对等位基因的频率之和等于1，种群中基因型频率之和也等于1。‎ 种群中基因频率的变化，就是指种群中某个等位基因频率的变化，导致种群基因库的变迁，‎ 所以说，生物进化过程的实质就是种群基因频率发生变化的过程。‎ 三、几组易混概念辨析 ‎（1）基因频率和基因型频率 基因频率是某个种群中某一基因出现的比例，基因频率=种群中该基因的总数/种群中该等位的基因总数。‎ 基因型频率是指群体中某基因型所占的百分比。‎ ‎（2）物种形成与生物进化 两者不是一回事，任何基因频率的改变，不论其变化大小如何，都属于进化的范围。而作为物种的形式，则必须当基因频率的改变在突破种的界限形成生殖隔离时，方可以成立。因此隔离是物种形成的必要条件，而不是生物进化的必要条件。‎ ‎（3）生殖隔离和地理隔离 地理隔离是由于地理上的障碍，使彼此间无法的相遇而不能交配。它使同一物种的生物分成不同的种群。‎ 生殖隔离是指种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能产生可育后代的现象。这种隔离主要是由于遗传组成上的差异而造成的。生殖隔离不一定在地理上隔开，只要彼此不能杂交或能杂交而不能产生可育后代是生殖隔离。生殖隔离是新物种形成的标志。‎ 一般来讲，先有地理隔离，再形成生殖隔离，这种形成新物种的方式称为异地物种形成（渐变式）。但是有时没有地理隔离，也能产生新物种，如植物中多倍体的形成，这种形成新物种的方式称为异地物种形成（爆发式）。‎ 四、几倍体的判别 ‎（1）如果生物体由受精卵或合子发育而来，则体细胞中有几个染色体组，就叫几倍体。染色体组数的判断方法可按：第一，细胞内相同的染色体（即同源染色体）有几条，就有几个染色体组；第二，在基因型中，同一种基因出现几次，则有几个染色体组，如体细胞中基因型为 AAaaBBBb的生物为四倍体，而AaBB 的生物则是二倍体 ‎（2）如果生物是由生殖细胞———卵细胞或花粉（花药）直接发育而来，则不管细胞内有几个染色体组，都叫单倍体。‎ 五．变异与育种的联系 ‎（1）单倍体：由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。单倍体体细胞中所含有的染色体数目是本物种体细胞的一半。‎ ‎（2）一倍体：则指体细胞中含有一个染色体组的个体，一定是单倍体。植株弱小，高度不育，少见。‎ ‎（3）二倍体：由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体，较为常见。‎ ‎（4）多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。茎杆粗壮，果实、种子较大，糖类和蛋白质等含量高。植物中很常见，如马铃薯是四倍体、香蕉是三倍体。‎ 五．细胞质遗传 不遵循遗传的基本规律，细胞质基因控制的性状在遗传中，后代总是表现出母本相似的性状。其原因是受精卵细胞质中的遗传物质都是来自卵细胞，父方不提供细胞质中的遗传物质，只提供细胞核中的遗传物质。‎ 总结归纳 一、几种育种的比较 名称 原理 方法 特点(优、缺点)‎ 杂交育种 基因重组 杂交、自交 不同优良性状集中于同一个体；育种年限较长 诱变育种 基因突变 物理、化学因素诱变 提高变异频率，大幅度改良某些性状；但有利变异少，须大量处理供试材料 单倍体育种 染色体变异 花药离体培养成单倍体，再诱导染色体加倍 自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限；技术复杂，且须与杂交育种配合 多倍体育种 常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使之发育成多倍体植株 获得营养物质含量高的品种；发育延迟，结实率低 基因工程育种 基因是遗传单位 转基因技术将目的基因引入生物体内，培育新品种 打破物种界限，定向改变生物性状；可能引起生态危机 细胞融合技术 基因重组 染色体变异 不同或相同种生物原生质体融合 克服远缘杂交不亲和障碍；技术难度高 细胞核移植技术 将具备所需性性状的的体细胞核移植到去核卵中 可改良动物品种或保护濒危物种；技术要求高 二、现代生物进化理论 ‎1‎ 种群是生物进化的单位 ‎⑴一个种群所含有的全部基因，称为种群的基因库。基因库代代相传，得到保持和发展 ‎⑵种群中每个个体所含有的基因，只有基因库中的一个组成部分 ‎⑶不同的基因在基因库中的基因频率是不同的 ‎⑷生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程 ‎2‎ 突变和基因重组是产生进化的原材料 ‎⑴可遗传的变异是生物进化的原材料 ‎⑵可遗传的变异包括基因突变、染色体变异和基因重组 ‎⑶突变的有害或有利取决于生物生存的环境 ‎⑷有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型 ‎⑸变异的不定向性，确定了突变和基因重组是产生进化的原材料 ‎3‎ 自然选择决定生物进化方向 ‎⑴种群中产生的变异是不定向的 ‎⑵自然选择淘汰不利变异，保留有利变异 ‎⑶自然选择使种群基因频率发生定向改变，即导致生物朝一个方向缓慢进化。‎ ‎4‎ 隔离导致物种形成 ‎⑴物种：分布在一定自然区域，具有一定形态结构和生理功能，而且在自然状态下能相互交配、繁殖产生可育后代的一群生物个体 ‎⑵隔离：将一个种群分成若干个小种群，使彼此间不能交配，从而形成新的物种。‎ ‎⑶物种形式：同一个物种间产生变异和基因重组，经过长期的自然选择，使种群基因频率发生定向改变，再经过隔离作用产生新的物种。‎ ‎ ‎ 高考回放 一、选择题(每小题5分，共60分)‎ ‎1．(2011·辽中抚顺一模)下列说法中，正确的是(　　)‎ A．基因重组是生物体遗传变异的主要方式之一，可产生新的基因 B．同源染色体指的是一条来自父方，一条来自母方，两条形态、大小一定相同的染色体 C．基因重组仅限于真核生物细胞减数分裂过程中 D．基因重组可发生在四分体时期的同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换 ‎2．(2011·江西六校联考)以下有关生物遗传与变异的叙述，正确的是(　　)‎ A．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中 B．没有携带遗传病基因的个体也可能患遗传病 C．基因重组导致杂合子Aa自交后代出现性状分离 D．花药离体培养过程中，基因重组、基因突变和染色体变异均有可能发生 ‎3．(2011·东北三省四市统一考试)下列关于遗传变异和进化的叙述，正确的是(　　)‎ ‎①双链DNA分子都具有双螺旋结构 ‎ ‎②tRNA中的反密码子共有64种 ‎ ‎③自然选择使种群基因频率发生定向改变 ‎ ‎④生物体的性状完全由基因控制 ‎ ‎⑤多倍体育种需要秋水仙素而单倍体育种不需要 ‎ ‎⑥原核生物的遗传物质是DNA A．②④⑥ 　　　　　　　 B．①③⑤ ‎ ‎ C．②④⑤ D．①③⑥‎ ‎4．(2011·安徽名校模拟一)下列说法中，正确的是(　　)‎ A．染色体中缺失了一个基因不属于基因突变 B．产前诊断能确定胎儿性别进而有效预防白化病 C．染色体变异和基因突变均可以用光学显微镜直接观察 D．秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促进染色单体分离使染色体增倍 ‎5．(2011·浙江海宁一模)下图表示人体细胞中某对同源染色体不正常分离的情况，如果一个类型A的卵细胞成功地与一个正常的精子受精，将会得的遗传病可能是(　　)‎ A．镰刀型细胞贫血症 B．苯丙酮尿症 C．21三体综合征 D．白血病 ‎6．(2011·山东日照二模)对下列各图所表示的生物学意义的描述，正确的是(　　)‎ A．甲图中生物自交后产生基因型为Aadd个体的概率为1/6‎ B．乙图细胞一定是处于有丝分裂后期，该生物正常体细胞的染色体数为8‎ C．丙图家系中男性患者明显多于女性患者，该病最有可能是伴X染色体隐性遗传病 D．丁图表示某果蝇染色体组成，其配子基因型有AXW、aXW、AY、aY四种 ‎7．(2011·浙江宁波八校期初联考)某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%，色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇，妻子为该常染色体遗传病致病基因和色盲致病基因携带者。那么他们所生孩子同时患上述两种遗传病的概率是(　　)‎ A．1/88 B．1/22‎ C．7/2 200 D．3/800‎ ‎8．(2011·广东深圳调研一)有关突变和基因频率的说法，正确的是(　　)‎ A．突变可以改变核苷酸序列，不能改变基因在染色体上的位置 B．基因频率越大，基因突变率也越大 C．某人群的女性中正常者占99.5%，则色盲基因的频率为0.5%‎ D．自然界种群基因型频率的改变不一定引起基因频率的改变 ‎9．(2011·福建龙岩一模)根据现代生物进化理论，以下说法正确的是(　　)‎ A．生物进化的实质是基因频率的改变，生殖隔离是新物种形成的标志 B．只有在新物种形成时，才会发生基因频率的改变 C．无性生殖的生物不发生基因重组，基因频率不会发生改变，因而进化缓慢 D．突变、基因重组和隔离是物种形成过程的三个基本环节 ‎10．(2011·山东卷)基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是(　　)‎ ‎①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离 ‎②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离 ‎③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离 ‎④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离 A．①③ B．①④‎ C．②③ D．②④‎ ‎11．(2011·苏北四市联考二)下图表示生物新物种形成的基本环节，下列叙述正确的是(　　)‎ A．自然选择过程中，直接选择的是基因型，进而导致基因频率的改变 B．同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别变大，但生物没有进化 C．地理隔离能使种群基因库产生差别，必然导致生殖隔离 D．种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件 ‎12．(2011·江苏苏、锡、常、镇调研一)某小岛上蜥蜴进化的基本过程如下图所示，有关叙述错误的是(　　)‎ A．若图中X、Y、Z表示生物进化中的基本环节，则Z是隔离 B．根据达尔文的观点可认为，有利性状在蜥蜴个体世代间不断保存 C．现代生物进化理论认为，该岛上蜥蜴进化过程中基因频率一定发生变化 D．该小岛上的蜥蜴原种和蜥蜴新种共同组成为一个种群 二、简答题 ‎13．（2012 江苏）（8分）科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：‎ ‎（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远源杂交形成的后代，经______________________方法培育而成，还可用植物细胞工程中_____________方法进行培育。‎ ‎（2）杂交后代①染色体组的组成为_____________，进行减数分裂时形成_________个四分体，体细胞中含有_________条染色体。‎ ‎（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体_____________。‎ ‎（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为_____________。‎ ‎16.（2012 海南）（8分）‎ 无子西瓜是由二倍体（2n=22）与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：‎ ‎（1）杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的______________上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有______________条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有______________条染色体的合子。‎ ‎（2）上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的____________分裂。‎ ‎（3）为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用____________的方法。‎