2012年高中生物第二轮复习《1.4.3生物的变异与进化》.ppt

专题四 遗传、变异和进化 第三讲 生物的变异与进化 体验高考 一、理解能力 1(2010全国，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因 A、a频率的叙述，错误的是 ( ) A在某种条件下两种基因的频率可以相等 B该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关 C一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境 D持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零 解析：遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因 ，故B项错误。在自然条件下，通过选择两种基因的频率可能相等； 持续选择条件下，某种基因的频率可以降为零；优胜劣汰的结果是 频率高的基因所控制的性状更适应环境。故选项A、C、D均正确。 答案：B 2(2010山东理综，2)下列符合现代生物进化理论的叙述是 ( ) A物种的形成可以不经过隔离 B生物进化过程的实质在于有利变异的保存 C基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向 D自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率 解析：根据现代生物进化理论的内容可知，隔离导致物种形成，物 种形成可以不经过地理隔离，但必须有生殖隔离；生物进化的实质 是种群基因频率的定向改变；自然选择决定生物进化的方向；自然 选择的直接作用对象是个体，通过对个体的选择作用来改变种群的 基因频率。 答案：D 二、获取信息的能力 3(2010福建理综，5)下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋 白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变， 导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是 ( ) A处插入碱基对GC B处碱基对AT替换为GC C处缺失碱基对AT D处碱基对GC替换为AT 解析：首先由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为TTC，确定赖 氨酸的密码子为AAG，处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基 酸序列发生改变，处碱基对替换后密码子为AAA还是赖氨酸，处 碱基对替换后密码子为GAG，对应谷氨酸。 答案：B 5(2010天津理综，7)某地区从1964年开 始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫，至1967年 中期停用。右图是五年间蚊子幼虫基因 型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基 因，S表示野生敏感型基因。据图回答： (1)R基因的出现是 的结果。 (2)在RR基因型频率达到峰值时，RS、SS基因型频率分别为4%和1%， 此时R基因的频率为_。 (3)1969年中期RR基因型几乎消失，表明在 的环境条 件 下，RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力_。 (4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中，最终频率最高的基因 型是_，原因是 。 基因突变 97% 不再使用杀虫剂 低 SS 在不使用杀虫剂环境下，持续的选择作用使 R基因频率越来越低 三、实验与探究能力 6(2010福建理综，3)下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确 的是 ( ) A原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两 极 B解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离 C染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色 D观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变 解析：低温诱导染色体加倍的原理：抑制纺锤体的形成，使子染色体 不能分别移向两极；卡诺氏液用于染色体的固定，解离液为盐酸酒精 混合液；低温诱导染色体加倍的时期是前期，大多数细胞处于间期； 改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色。 答案：C 7(2010全国新课标，6)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株 开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结 果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株 中 ( ) A花色基因的碱基组成 B花色基因的DNA序列 C细胞的DNA含量 D细胞的RNA含量 解析：基因是DNA分子上有遗传效应的片段，基因突变是指基因 结构的改变，包括DNA上碱基对的增添、缺失和替换，不是碱基 的组成发生改变，也不是细胞中的DNA含量变化和RNA含量变 化，故A、C、D项都是错误的。 答案：B 四、综合应用能力 8(2010江苏生物，10)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉 质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体 牡蛎合理的方法是 ( ) A利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体 B用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新 个体 C将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新 个体 D用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形 成新个体 解析：A、B、C项分别得到四倍体、单倍体和二倍体，选项D中， 化学试剂阻止了次级卵母细胞的正常分裂，生成含有两个染色体组 的卵细胞，与精子(含一个染色体组)结合后，受精卵含三个染色体 组，经培育形成三倍体牡蛎，故正确答案为D。 答案：D 9(2010江苏生物，12)根据现代生物进化理论，下列观点正确的是( ) A人工培育的新物种只能生活在人工环境中 B生物进化的方向与基因突变的方向一致 C冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害 D受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后 代 解析：抗药性强的个体更能适应环境，生存下来的个体有更多的机会 将基因传给后代，D项正确；通过人工培育获得的新物种也能生活在 自然环境中；生物进化的方向是定向的，而基因突变是不定向的，二 者的方向不一定相同；C项不属于现代生物进化理论的观点。 答案：D 10(2010安徽理综，31)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种 子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变1代获得低酚(棉酚 含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚 含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。 (1)两个新性状中，棕色是_性状，低酚是_性状。 (2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚 的棉花植株基因型是_。 (3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研 究人员将诱变1代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独 的区域，从 的 区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再 从诱变1代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色 、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。 显性 隐性 AaBB aaBb 不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉) 解析：(1)由诱变当代自交，诱变1代发生性状分离可确定棕色为显性性状 ，低酚是隐性性状。(2)由诱变当代棕色、高酚自交结果，颜色发生性状分 离，高酚稳定遗传，可确定棕色高酚植株的基因型为AaBB，同理可确定 白色高酚植株的基因型为aaBb。(3)诱变1代中棕色高酚植株有纯合AABB 和杂合的AaBB，自交不发生性状分离的为纯合体AABB。要培育棕色低酚 的纯合植株AAbb，需用AABB植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交， 因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种法育种。 考点1 三种可遗传变异的相关知识整合 1三种可遗传变异的比较 类型 项目 基因突变变基因重组组染色体变变异 概念 DNA分子中发发生碱 基对对的替换换、增添 和缺失，而引起的 基因结结构的改变变 在生物体进进行有 性生殖的过过程中 ，控制不同性状 的基因的重新组组 合 因染色体数目或 结结构发发生变变化而 导导致生物性状发发 生变变异 适 用 范 围围 生物种 类类 所有生物(包括 病毒)均可发发生 自然状态态下只发发生于 真核生物有性生殖过过 程中，为为核遗传遗传 真核生物细细胞增 殖过过程中均可发发 生 生殖方 式 无性生殖、有 性生殖 有性生殖 无性生殖、有性 生殖 类类型 自然突变变 诱发诱发 突变变 交叉互换换 自由组组合 人工DNA拼接技术术 染色体结结构变变异 、染色体数目的 变变异 发发生 时时期 DNA复制时时(有 丝丝分裂间间期、 减数第一次分 裂前的间间期) 减数分裂四分体时时期 及减数第一次分裂过过 程中 细细胞分裂期 产产生 机理 DNA上发发生碱基 对对的增添、缺失 、改变变，从而引 起DNA碱基序列 即遗传遗传 信息的改 变变 非同源染色体 上非等位基因 的自由组组合； 交叉互换换 由于细细胞分裂受阻，体细细胞 中染色体组组成倍地增加；直 接由生物的配子，如未受精 卵细细胞、花粉粒发发育而来， 使染色体组组数成倍地减少 产产生 结结果 产产生新的基因 只产产生新的基 因型，不产产生 新的基因 不产产生新的基因，但可引起 基因数目或顺顺序的变变化 镜检镜检光镜镜下均无法检检出，可根据是否 有新性状或新性状组组合确定 光镜镜下可检检出 育种 应应用 诱变诱变 育种 杂杂交育种 基因工程育种 单单倍体育种 多倍体育种 2. 网络图示 (1)基因突变的原因、特点等 (2)基因重组与进化的关系 (3)细胞分裂图示 1交叉互换与染色体易位的区别 2.基因突变与性状的关系 (1)基因片段上碱基对的种类发生改变不一定会导致生物性状的改变，原 因可有三： 突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。 基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。 基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性状的改变。 (2)基因突变对后代性状的影响 基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给 后代，但不会通过有性生殖传给后代。 基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过 有性生殖传给后代。 生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减 数分裂时对外界环境变化更加敏感。 (3)基因突变引起性状的改变，具有突变性状的个体能否把突变基因传给 后代，要看这种突变性状是否有很强的适应环境的能力。若有，则为有 利突变，可通过繁殖传给后代，否则为有害突变，被淘汰掉。 3单倍体、二倍体和多倍体 【例1】 (改编题)下列与变异有关的叙述中，正确的是 ( ) A子代的性状分离是基因重组的结果 B用二倍体植物的花药离体培养，能得到叶片和果实较小的单倍体 植物 C肺炎双球菌抗药性的变异来源有基因突变、基因重组和染色体变 异三种类型 D若蝗虫的两个次级精母细胞中由一个着丝点相连的两条染色单体 所携带的基因不完全相同，其原因最可能是发生过交叉互换 答案：D 【例2】 (济宁5月模拟)右图为果蝇体细胞染色体图解， 以下叙述错误的是 ( ) A从染色体组成分析，如图所示的果蝇可以产生16 种配子 B图中所示的细胞具有两个染色体组，其中Y染色体上的基因并不全 是控制性别的基因 C对此果蝇进行基因组测序时需要检测5条染色体上基因的脱氧核苷 酸排列顺序 D、X(或Y)四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的 全部遗传信息 听 课 心 得 审题审题 关键键：“染色体图图解”的认识认识 命题来源：减数分裂、染色体组概念、性染色体的特点、基因组测序 。 思路分析：图示果蝇体细胞中含有4对染色体(同源)，所以从染色体组 成分析，该果蝇可以产生2416种配子，所以A正确；Y染色体与性 别有关，但其上的基因，并非都控制性别，譬如说果蝇的刚毛和截毛 是由位于X和Y上的一对等位基因控制，而这对相对性状并非果蝇性 征，所以B正确；基因组测序时需要检测5条染色体上DNA的脱氧核苷 酸排列顺序而并非仅测其中的基因，所以C错误；依据染色体组的概 念，可知一个染色体组中已携带了控制果蝇生长发育的全部遗传信息 ，所以D正确。 答案：C 杂杂交育种诱变诱变 育种单单倍体 育种 多倍体育 种 基因工程育种 原理基因重组组基因突变变染色体 变变异 染色体 变变异 基因重组组 常用 方式 选选育纯纯种： 杂杂交自交选选 优优自交选选育 杂杂种杂杂交 杂杂交种 辐辐射诱诱 变变、激光 诱变诱变 、空 间诱变间诱变 花药药离 体培养， 然后再加 倍 秋水仙素 处处理萌 发发的种 子或幼苗 转转基因(DNA 重组组)技术术将 目的基因导导 入生物体内， 培育新品种 育 种 程 序 优优 点 使位于不 同个体的优优 良性状集中 到一个个体 上 操作简简便 可以提高变变 异的频频率、 加速育种进进 程或大幅度 地改良某些 性状 明显缩显缩 短 育种年限 所得品种 为纯为纯 合子 器官巨 大，提 高产产量 和营营养 成分 打破物种 界限，定 向改变变生 物的性状 缺 点 育种时间长时间长 不能克服远缘远缘 杂杂交不亲亲和的障 碍 有利变变异 少，需大 量处处理实实 验验材料(有 很大盲目 性) 技术术复杂杂且需 与杂杂交育种配 合 只适用于 植物， 发发育延 迟迟，结结 实实率低 有可能引 发发生态态危 机 应应 用 用纯纯种高秆抗病 小麦与矮秆不抗 病小麦培育矮秆 抗病小麦 高产产青霉 菌 用纯纯种高秆抗 病小麦与矮秆 不抗病小麦快 速培育矮秆抗 病小麦 三倍体无 子西瓜、 八倍体小 黑麦 转转基因“ 向日葵豆 ”、转转基 因抗虫棉 1关于育种方案的“选取” (1)单一性状类型：生物的优良性状是由某对基因控制的单一性 状，其呈现方式、育种方式、原理及举例列表如下： 项项目方式育种方法原理举举例 单单一 性状 无有基因工程基因重组组能产产生人胰岛岛素 的大肠肠杆菌 普通羊群中出现现 短腿安康羊 有无诱变诱变 育种基因突变变不能产产生高丝丝氨 酸脱氢氢酶的菌种 高产产青霉素菌株 少多多倍体育种染色体变变异三倍体无子西瓜 (2)两个或多个性状类型：两个或多个性状分散在不同的品种中，首先要 实现控制不同性状基因的重组，再选育出人们所需要的品种，这可以从 不同的水平上加以分析： 个体水平上：运用杂交育种的方法实现控制不同优良性状基因的重组 。为了缩短育种年限，可采用单倍体育种的方法。 细胞水平上：利用植物体细胞杂交，从而实现遗传物质的重组。 分子水平上：应用转基因技术将控制优良性状的基因导入另一生物体 内，从而实现基因重组。 2不同需求的育种方法选择与分析 (1)育种的目的：育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、生活 力强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因 组成上看，目标品种可能是纯合子，可防止后代发生性状分离，便于制 种和推广；也有可能是杂合子，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的 培育、玉米的制种等。 (2)不同需求的育种方法 若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。 有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自 交。 若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。 若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即 可，不需要培育出纯种。 若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。 若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。 动、植物杂交育种中应特别注意语言叙述： 植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法；而动物杂 交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过双亲杂交获得 F1，F1雌雄个体间交配，选F2与异性隐性纯合子测交的方法。 【例3】 (改编题)玉米(2N20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高 秆、易倒伏(A)对矮秆、抗倒伏(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显 性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有两个 纯合的玉米品种甲(AABB)和乙(aabb)，据此培养AAbb品种。 根据材料分析回答： (1)由品种AABB、aabb经过a、b、c过程培育出新品种的育种方式称为 _，F2的高秆抗病玉米中纯合子占_。 (2)将图1中F1与另一玉米品种丙杂交，后代的表现型及其比例如图2所示 ，则丙的基因型为_。 (3)过程e常采用_由AaBb得到Ab个体。与过程a、b、c 的育种方法相比，过程a、e、f的优势是 。与过程 g的育种方式相比，过程d育种的优势是 。 杂交育种 1/9 aaBb 花药离体培养 明显缩短育种年限 能定向改造生物性状 (4)上述育种方法中，最不容易获得矮秆目标品种的是 ， 原因是_。 g 诱变育种 基因突变的频率较低，而且是不定向的 (5)欲使玉米中含有某种动物蛋白成分可采用上述 育种方 法，若现有玉米均为晚熟品种，欲培育早熟品种可采用 方 法。 (6)在一块高秆(纯合子)玉米田中，发现了一株矮秆玉米。请设计实验方案 探究该性状出现的可能的原因(简要写出所用方法、结果和结论) 。 d 基因工程 g 诱变育种 将矮秆玉米与高秆玉米杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆矮秆 31(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状 是环境引起的。或矮秆玉米与高秆玉米种植在相同环境条件下，如果两 者未出现明显差异，则矮秆性状是环境引起的；否则，矮秆性状是基因 突变的结果 考点3 生物进化相关问题的整合 1现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较 达尔文自然选择选择 学说说现现代生物进进化理论论 基 本 观观 点 遗传变遗传变 异是自然选择选择 的内因； 过过度繁殖为为自然选择选择 提供更多的 选择选择 材料，加剧剧了生存斗争； 变变异一般是不定向的，定向的自 然选择选择 决定着生物进进化的方向； 生存斗争是自然选择选择 的过过程，是 生物进进化的动动力； 适者生存是自然选择选择 的结结果； 自然选择过选择过 程是一个长长期、缓缓慢 、连续连续 的过过程 种群是生物进进化的基本单单位，生物 进进化的实质实质 在于种群基因频频率的改变变 ； 突变变和基因重组组、自然选择选择 及隔离 是物种形成过过程的三个基本环节环节 ； 突变变和基因重组组提供了生物进进化的 原材料； 自然选择选择 使种群的基因频频率定向改 变变并决定生物进进化的方向； 隔离是新物种形成的必要条件 3运用现代进化理论分析生物的进化适应性和新物种的形成 原 因 内因遗传遗传 保留有利变变异，变变异为选择为选择 提供原始材料 外因生物生存的各种环环境条件，如各种生态态因素对对生物的影响 相互作用 生物生存的各种环环境条件对对生物的变变异进进行选择选择 ，淘汰不利变变异，积积 累和加强有利变变异，推动动着生存斗争，表现为现为 生物的进进化 结结 果 适应应性 环环境对对生物的变变异进进行定向选择选择 ，使有利的变变异在生物类类群中得到积积 累和加强，形成了生物的适应应性 多样样性、 物种形成 同一物种的不同种群，由于生活环环境的变变化，形成了具有不同适应应性 的生物类类群，当变变异积积累到一定程度而出现现生殖隔离时时，便形成了新 物种；同一物种的不同类类型及新物种的出现现均表现为现为 生物的多样样性 进进化生物新类类型的形成导导致生物进进化；物种的形成是生物进进化的质质的飞跃飞跃 生物进化与生物多样性的形成： 1生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此，可认为生物基因频率 发生了改变就意味着生物发生了进化。 2生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是生殖隔离，是基 因频率改变发展到不能实现基因交流的程度实现的。 3物种形成的方式 (1)物种的形成有多种方式，主要为渐变式。 (2)爆发式物种的形成主要是以染色体数目变化的方式形成新物种。 一出现可以很快达到生殖隔离。 (3)染色体结构变化是形成新物种的另一种方式，发生染色体结构变 化的个体和原始物种杂交，可育性降低。形成初步的生殖隔离，以 后经过进一步演化形成新的物种。 【例4】 下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是( ) A图中A表示基因突变和基因重组，为进化提供原材料 B种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提 C图中B表示地理隔离，是新物种形成的必要条件 D图中C表示生殖隔离，指两种生物不能杂交产生后代 听 课 心 得 审题审题 关键键：“改变变”、“导导致”、“标标志”、“新物种形成 ” 命题来源：现代生物进化理论。 思路分析：图中A表示突变和基因重组，B表示地理隔离，C表 示生殖隔离，生殖隔离是指两种生物不能杂交或杂交后不能产 生可育的后代；隔离是物种形成的必要条件。 答案：B 【例5】 (江苏卷改编)某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%， 请问： (1)该种群随机交配产生的后代中，AA个体百分比为_，A的基 因频率_，a的基因频率_，与亲代种群相比是否发生了 进化？请简述理由。_。 (2)若该种群全部自交，则产生的后代中AA个体百分比为_，A 的基因频率_，与亲代种群相比是否发生了进化？简述理由。 _。 16% 40% 60% 没有进化，因为种群的基因频率没有发生变化 28% 40% 没有进化，因