高考生物二轮复习 专题四 第3讲变异、育种与进化课件.ppt

第3讲变异 育种与进化 一 生物变异的问题汇总1 基因突变 基因重组和染色体变异的适用范围及产生机理 1 基因突变 2 基因重组 3 染色体变异 适用范围 所有生物机理 基因的 发生改变 适用范围 自然情况下 真核生物机理 基因的 和 适用范围 机理 染色体的 和 发生变化 分子结构 自由组合 交叉互换 真核生物 结构 数目 2 染色体结构变异与基因突变的区别 1 判断 的变异类型 缺失 增添 倒位 基因突变 2 比较 与 变异的差异 能 不能 不产生 产生 碱基对 3 交叉互换与染色体易位的比较 同源染色体的 非姐妹染色单体 非同源染色体 基因重组 染色体结构 4 判定单倍体 二倍体和多倍体 花药离体培养 单倍体 单倍体 两个 多倍体 二 不同需求的育种方法的选择1 将两个或多个品种的优良性状集中在一起 要用 方法 2 若要快速获得纯种 则用 方法 3 若要培育原来没有的性状 则可用 方法 4 若要提高品种质量 提高营养物质含量 可用 方法 5 若要克服远缘杂交不亲和的障碍 则可以选择 育种 6 若要培育隐性性状个体 则可用 只要出现 即可 杂交育种 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种 基因工程 自交或杂交 该性状 三 图解法理解生物进化1 比较达尔文自然选择学说和现代生物进化理论 变异 自然选择 多样 性 适应性 种群 基因频率 突变和基因重组 隔离 2 新物种形成的基本环节 1 补充图中字母代表的内容 a b c 2 生物进化的判断标准是 3 新物种的形成不一定经过b过程的原因 3 新物种形成的标志 突变与基因重组 地理隔离 生殖隔离 种群基因频率的改变 新物种的形成还 有爆发式和人工创造新物种 生殖隔离 1 2012广东高考 t6d 科学家用人工合成的染色体片段 成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段 得到的重组酵母菌能存活 从而改变了酵母菌的进化方向 分析 生物变异是随机的 不定向的 酵母菌导入人工合成的染色体片段 增加了遗传多样性 但不能改变进化方向 其进化方向由自然选择决定 2 2012江苏高考 t5c 外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向 分析 外来物种入侵会导致本地生物多样性的锐减 因此会影响生物进化的速度和方向 3 2012江苏高考 t5d 突变的可遗传性阻碍生物进化 分析 突变可为生物进化提供原材料 4 2011安徽高考 t4c 积聚在细胞内的131i可能直接诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代 分析 放射性同位素131i能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变 但由于是体细胞的基因突变 因此不能遗传给下一代 5 2011海南高考 t19c 染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 分析 染色体片段的缺失和重复属于染色体变异 只能改变基因的数目 不会导致基因种类的变化 基因突变会导致基因种类的变化 6 2011海南高考 t19d 染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 分析 染色体主要是由dna和蛋白质组成的 染色体的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 7 2011江苏高考 t22b 在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生非同源染色体之间发生自由组合 导致基因重组 分析 自然情况下 基因重组发生在减数第一次分裂前 后期 有丝分裂过程中不会发生基因重组 8 2011江苏高考 t6b 生物进化的实质是种群基因型频率的改变 分析 生物进化的实质是种群基因频率的改变 热点考向1生物变异的类型及特点 典例1 2013 烟台模拟 权威遗传机构确认 济南发现的一例染色体异常核型即46 xy t 6 8 为世界首例 该例异常核型属于染色体平衡易位携带者 染色体平衡易位是造成流产和畸形儿的重要因素 由于没有遗传物质丢失 患者表现及智力均与正常人一样 某女性患者的1和5号染色体易位 染色体异常核型可表示为46 xx t 1 5 下列说法错误的是 a 经染色后 在光学显微镜下可观察到染色体易位b 46 xy t 6 8 表示某男性患者6和8号染色体易位c 只有缺失和重复这两类染色体结构变异才能导致某条染色体基因数量的改变d 染色体易位不属于基因重组 这种变异是可遗传的 解题探究 1 探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法思路 若是染色体变异 可直接借助观察 是否改变 与原来类型在相同环境下生长 观察是否消失 若不消失 则为 反之为 设计实验 根据实验结果确定变异性状的 是否改变 提示 显微镜染色体的形态 结构和数目 变异性状可遗传的变异不可遗传的变异 杂交基因型 2 涉及基因种类和数量的变化 提示 改变 不改变 不改变 改变 解析 选c 染色体变异在光学显微镜下可以观察到 由题中信息 某女性患者的1和5号染色体易位 染色体异常核型可表示为46 xx t 1 5 可知46 xy t 6 8 表示某男性患者6和8号染色体易位 就一条染色体来说 缺失 重复 易位都可导致基因数量的改变 染色体易位是染色体结构的改变 属于染色体变异 其基因的排列顺序发生了变化 即遗传物质发生了改变 属于可遗传的变异 总结提升 基因突变 基因重组和染色体变异的相关问题辨析 1 关于 互换 问题 同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换 属于基因重组 非同源染色体之间的互换 属于染色体结构变异中的易位 2 关于 缺失 问题 dna分子上若干基因的缺失属于染色体变异 dna分子上若干碱基对的缺失 属于基因突变 3 关于变异的水平问题 基因突变 基因重组属于分子水平的变化 光学显微镜下观察不到 染色体变异属于细胞水平的变化 光学显微镜下可以观察到 4 不同生物可遗传变异的类型分析 病毒的可遗传变异唯一来源是基因突变 细菌等原核生物不含染色体 所以不存在染色体变异 变式训练 普通果蝇的3号染色体上的3个基因 按猩红眼 桃色眼 三角翅脉的顺序排列 st p di 同时 这3个基因在另一种果蝇中的顺序是st di p 我们把这种染色体结构变异方式称为倒位 仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别 据此 下列说法正确的是 a 倒位和发生在同源染色体之间的交叉互换一样 属于基因重组b 倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会c 自然情况下 这两种果蝇之间不能产生可育子代d 由于倒位没有改变基因的种类 发生倒位的果蝇性状不变 解析 选c 倒位属于染色体结构的变异 同源染色体之间的交叉互换属于基因重组 倒位后的染色体与其同源染色体也可能发生联会 这两种果蝇属于两个物种 它们之间存在生殖隔离 因此两种果蝇之间不能产生可育子代 倒位虽然没有改变基因的种类 但也可以使果蝇性状发生改变 热点考向2生物变异在育种上的应用 典例2 2013 浙江高考 在玉米中 控制某种除草剂抗性 简称抗性 t 与除草剂敏感 简称非抗 t 非糯性 g 与糯性 g 的基因分别位于两对同源染色体上 有人以纯合的非抗非糯性玉米 甲 为材料 经过ems诱变处理获得抗性非糯性个体 乙 甲的花粉经ems诱变处理并培养等 获得可育的非抗糯性个体 丙 请回答 1 获得丙的过程中 运用了诱变育种和育种技术 2 若要培育抗性糯性的新品种 采用乙与丙杂交 f1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体 从f1中选择表现型为 的个体自交 f2中有抗性糯性个体 其比例是 3 采用自交法鉴定f2中抗性糯性个体是否为纯合子 若自交后代中没有表现型为的个体 则被鉴定个体为纯合子 反之则为杂合子 请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程 4 拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性 通常从其他物种获得 将其和农杆菌的 用合适的限制性内切酶分别切割 然后借助连接 形成重组dna分子 再转移到该玉米的培养细胞中 经筛选和培养等获得转基因抗虫植株 解题探究 1 四种基本育种方法的比较 提示 基因突变 染色体变异 染色体变异 杂交 萌发的种子或幼苗 育种年限长 盲目性大及突变频率较低 植物 2 明确单倍体育种和多倍体育种方式有关的问题 一倍体一定是单倍体吗 单倍体一定是一倍体吗 提示 一倍体一定是单倍体 单倍体不一定是一倍体 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 提示 对 因为在进行减数分裂形成配子时 同源染色体分开 导致染色体数目减半 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 可以称它为二倍体或三倍体 这种说法对吗 提示 不对 尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组 但因为是由配子发育成的个体 因此 只能称为单倍体 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 提示 对 如果本物种是二倍体 则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组 如果本物种是四倍体 则其配子所形成的单倍体含有两个染色体组 解析 本题综合考查了单倍体育种 诱变育种 杂交育种和基因工程育种等相关内容 1 甲ttgg产生的花粉为tg 在ems的诱变下 通过花药离体培养获得单倍体tg 再由单倍体tg获得可育的丙 非抗糯性ttgg 需要秋水仙素处理使染色体加倍 这个过程属于单倍体育种 2 甲ttgg通过诱变产生乙ttgg 乙和丙ttgg杂交 可以获得ttgg和ttgg 从中选出表现型为抗性非糯性ttgg的个体自交 f2中有抗性糯性t gg的个体 其比例为3 16 3 采用自交法 纯合子不会发生性状分离 杂合子出现性状分离 f2中抗性糯性t gg的个体有可能为ttgg 其自交结果不会发生性状分离 如果出现性状分离且抗性糯性 非抗糯性 3 1 则为杂合子ttgg 4 转基因技术的第一步是获取目的基因 可以从其他生物直接获取抗虫基因 用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和质粒 然后在dna连接酶的作用下将其拼接到运载体质粒上构建基因表达载体 农杆菌转化法中是将目的基因插入ti质粒的t dna中 然后通过农杆菌转化法导入受体细胞玉米细胞中 通过组织培养获得抗虫植株 最后鉴定和筛选 答案 1 单倍体 2 抗性非糯性3 16 3 非抗糯性p抗性糯性ttggf1 抗性糯性 非抗糯性 3 1 4 抗虫基因 或目的基因 ti质粒dna连接酶 总结提升 多倍体和单倍体的比较及应用 1 多倍体和单倍体的比较 2 多倍体和单倍体的应用 多倍体育种方法 单倍体育种方法 变式训练 2013 徐州模拟 普通小麦有高秆抗病 ttrr 和矮秆易感病 ttrr 两个品种 控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上 实验小组利用不同的方法进行了如下图所示三组实验 a组p高秆抗病 矮秆易感病f1高秆抗病f2矮秆抗病 b组p高秆抗病 矮秆易感病f1高秆抗病矮秆抗病 c组p高秆抗病矮秆抗病 花药离体培养 射线 下列关于该实验的说法 不正确的是 a a组 b组和c组运用的育种方法分别是杂交育种 单倍体育种和诱变育种b a组和b组都利用杂交的方法 目的是一致的c f2中的矮秆抗病植株可以用于生产d c组 射线要处理萌发的种子 解析 选c a组 b组和c组运用的育种方法分别是杂交育种 单倍体育种和诱变育种 其中a组和b组都利用杂交的方法 目的是一致的 均是将优良性状集中到一个个体上 c组 射线要处理萌发的种子 f2出现了符合要求的植株 但在矮秆抗病 ttr 的植株中 纯合子 ttrr 只占1 3 还有2 3的矮秆抗病植株是杂合子 不能用于农业生产 还需要通过连续自交的方法得到纯合子种子 热点考向3生物进化与生物多样性 典例3 2013 嘉兴模拟 图中地雀a与地雀b可以交配产生可育后代 地雀c与地雀a b之间不能互相交配 图1 2 3是关于地雀的进化 发展过程示意图 1 上述地雀之间的关系能体现遗传多样性的类型是 能体现物种多样性的类型是 2 若干年后 小岛上出现了地雀c 在这一变化过程中 起选择作用的主要因素是 这种新物种的形成方式实质上是由于种群内的发生改变 3 若图2时期 小岛和大陆的两个地雀种群的相关基因型种类和个体数如下表所示 甲种群的全部个体所含的全部基因是这个种群的 甲种群的基因a的频率为 已知表中乙种群每个个体有2 104个基因 每个基因的突变几率都是10 5 则该种群中出现突变的基因数是 个 解题探究 1 物种形成和生物进化的区别和联系 提示 生殖隔离 种群基因频率 进化 新物种 新物种 进化 2 计算基因频率的解题思路 对于自由交配的群体中基因频率的计算 需要注意的条件有 对于自交后代基因频率的计算 一般先写出 再计算 提示 种群足够大个体间随机交配没有突变没有迁入 迁出自然选择不起作用 遗传图解 解析 1 地雀a与地雀b可以交配且产生的后代可育 这表明地雀a与地雀b属于同一物种 地雀c与地雀a b之间不能互相交配 表明地雀c与地雀a b产生了生殖隔离 它们并非同一物种 因此能体现遗传多样性的类型是地雀a和b 能体现物种多样性的类型是地雀a b与c 2 若干年后 小岛上出现了地雀c 在这一变化中起选择作用的主要因素是海洋环境的变化 这种新物种的形成方式实质是种群内的基因频率发生改变 3 种群的基因库指的是某种群中全部个体所含的全部基因 甲种群中基因a的频率 20 2 22 20 2 12 9 2 8 200 100 70 乙种群中出现突变的基因数 400 2 104 10 5 80个 答案 1 地雀a和b地雀a b与c 2 海洋环境的变化基因频率 3 基因库 70 80 总结提升 生物进化与生物多样性 1 现代生物进化理论图解 2 物种形成的方式 渐变式物种形成 爆发式物种形成 人工创造新物种 通过植物体细胞杂交 如番茄 马铃薯 多倍体育种 如八倍体小黑麦 等方式也可以创造新物种 3 生物多样性之间的关系 由图可以看出 生物多样性的成因是生物与环境共同作用的结果 变式训练 2013 江苏高考 下图为四个物种的进化关系树 图中百分数表示各物种与人类的dna相似度 dna碱基进化速率按1 百万年计算 下列相关论述合理的是 a 四个物种都由共同祖先通过基因突变而形成b 生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素c 人类与黑猩猩的dna差异经历了约99万年的累积d 大猩猩和人类的亲缘关系与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同 解析 选c 物种形成的环节包括突变和基因重组 自然选择 隔离 其中突变又包括基因突变和染色体变异 自然选择是物种朝不同方向发展的决定性因素 人类与黑猩猩的dna差异为0 99 dna碱基进化速率为1 百万年 0 99 的差异经历了约99万年的累积 根据dna相似度 可以计算得出大猩猩和人类的亲缘关系比大猩猩和非洲猴的亲缘关系近 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 种群 生殖 隔离 自然 选择 突变和 基因重组 1 2013 滨州模拟 下列有关可遗传变异的叙述 不正确的是 a 精子和卵细胞在受精时的随机结合 导致基因重组b dna复制时碱基对的增添 缺失和替换 导致基因突变c 非同源染色体之间交换一部分片段 导致染色体结构变异d 着丝点分裂后 子染色体不能移向两极 导致染色体数目变异 解析 选a 基因重组是减数第一次分裂后期同源染色体分离 非同源染色体自由组合而导致的非同源染色体上的非等位基因自由组合引起的 或者是减数第一次分裂四分体时期的交叉互换引起的 基因突变是dna碱基对的增添 缺失和替换 非同源染色体之间交换一部分片段 属于染色体结构变异中的易位 着丝点分裂后 子染色体不能移向两极 属于染色体数目变异 2 2013 南京模拟 下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因 已知谷氨酸的密码子是gaa 由此分析正确的是 a 控制血红蛋白合成的一段基因任意一个碱基发生替换都会引起贫血症b 过程是以 链作模板 以脱氧核苷酸为原料 由atp供能 在酶的作用下完成的c 转运缬氨酸的trna一端裸露的三个碱基可能是caud 人发生此贫血症的根本原因在于蛋白质中的一个谷氨酸被缬氨酸取代 解析 选c 如果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 则血红蛋白基因中一个碱基的替换不一定引起贫血症 过程为转录过程 该过程是以 链作模板 但合成的是mrna 所以原料是核糖核苷酸 根据缬氨酸的密码子gua 可知对应的trna上的反密码子上碱基为cau 人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因上的碱基对被替换 3 2013 四川高考 大豆植株的体细胞含40条染色体 用放射性60co处理大豆种子后 筛选出一株抗花叶病的植株x 取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株 其中抗病植株占50 下列叙述正确的是 a 用花粉离体培养获得的抗病植株 其细胞仍具有全能性b 单倍体植株的细胞在有丝分裂后期 共含有20条染色体c 植株x连续自交若干代 纯合抗病植株的比例逐代降低d 放射性60co诱发的基因突变 可以决定大豆的进化方向 解析 选a a项 植物细胞具有全能性 与它是否为单倍体无关 只要其细胞具有该生物体的全套遗传信息即可 b项 有丝分裂后期着丝点分裂 细胞内染色体暂时加倍 应为40条 c项 由题可知该突变植株为杂合子 但是表现为抗病 所以该突变为显性突变 连续自交后 杂合子占的比例不断下降 显性纯合子所占比例不断上升且无限趋近于50 d项 基因突变只能提供进化的原材料 不能决定进化方向 自然选择决定进化方向 4 双选 2013 湛江模拟 将 两个植株杂交 得到 将 再作进一步处理 如图所示 下列分析错误的是 a 由 到 过程一定发生了等位基因分离 非同源染色体上非等位基因自由组合b 由 到 的育种过程中 遵循的主要原理是染色体变异c 若 的基因型为aabbdd 则 植株中能稳定遗传的个体占总数的1 8d 由 到 过程可能发生突变和基因重组 突变和基因重组为生物进化提供原材料 解析 选a c 由 到 是利用基因突变的原理进行的诱变育种 在这个过程中只进行有丝分裂 没有进行减数分裂 也就没有发生等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合 由 到 进行的是多倍体育种 遵循的主要原理是染色体数目变异 若 的基因型为aabbdd 则 植株中能稳定遗传的个体的基因型为aabbdd aabbdd aabbdd a