高考生物二轮复习 专题讲练突破 专题4 第3讲 变异 育种与进化课件.ppt

三种可遗传的变异的辨析 染色体结构变异 易位 基因重组 减数分裂的四分体时期 不同 相同 非同源染色体 同源染色体上非姐妹 染色单体 基因位置 基因突变 基因重组 观察不到 染色体变异 可观察到 有丝 减数 基因突变 染色体变异 基因突变 基因重组 染色体变异 花药离体培养 单倍体 单倍体 两个 多倍体 几种育种方式的比较 基因重组 自交 选种 变异的 频率 基因突变 染色体变异 花药离体培养 秋水仙素 低温 缩短育种年限 秋水仙素 新类型 基因重组 物种界限 定向 原生质体融合 全能性 生物进化 生存斗争 变异 自然选择 适应性 种群 基因频率 突变 隔离 突变和基因重组 地理隔离 生殖隔离 种群基因频率的定向改变 不一定 除了上述的渐变式形成物种外 还有爆发式及人工创造新物种 基因突变对蛋白质和生物性状的影响 1 基因突变对蛋白质结构的影响 2 基因突变对性状的影响 1 基因突变影响性状 原因 突变引起密码子改变 最终表现为蛋白质功能改变 影响生物性状 例如镰刀型细胞贫血症 2 基因突变不影响性状 原因 若基因突变发生后 引起了信使rna上的密码子改变 但由于一种氨基酸可对应多个密码子 若该改变的密码子与原密码子对应同一种氨基酸 此时突变基因控制的性状不改变 若基因突变为隐性突变 如aa中其中一个a a 此时性状也不改变 3 基因突变对后代性状的影响 1 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 2 基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中 则突变可能通过有性生殖传给后代 1 2013 广东高考 地中海贫血症属于常染色体遗传病 一对夫妇生有一位重型 地中海贫血症患儿 分析发现 患儿血红蛋白 链第39位氨基酸的编码序列发生了点突变 c t 用pcr扩增包含该位点的一段dna片段l 突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s 但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切 如下图 a 目前患儿母亲再次怀孕 并接受了产前基因诊断 家庭成员及胎儿的pcr扩增产物酶切电泳带型示意图见下图 b 终止密码子为uaa uag uga 1 在获得单链模板的方式上 pcr扩增与体内dna复制不同 前者通过 解开双链 后者通过 解开双链 2 据图分析 胎儿的基因型是 基因用a a表示 患儿患病可能的原因是 的原始生殖细胞通过 过程产生配子时 发生了基因突变 从基因表达水平分析 其患病是由于 3 研究者在另一种贫血症的一位患者 链基因中检测到一个新的突变位点 该突变导致 链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸 如果 但 则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了一个有力证据 解析 1 pcr是一种在体外扩增dna的技术 即通过90 以上的高温使双链解开 体内dna的复制则是通过解旋酶使dna双链间的氢键断裂 2 由题意可知 地中海贫血症是常染色体隐性遗传病 突变后的序列可以被某种限制酶酶切成m和s两个片段 而正常序列无法被酶切 结合图 b 确定母亲 父亲 患儿和胎儿的基因型分别为aa aa aa和aa 母亲和父亲的基因型为aa和aa 生下患儿可能是由于母亲的卵原细胞通过减数分裂产生卵细胞时发生了基因突变 由图可知 模板链的gtc突变成atc mrna上密码子由cag变成uag uag为终止密码子 终止密码子提前出现使翻译过程提前终止 3 如果这种贫血症可以遗传给后代 而又能证实不是重型地中海贫血症 即突变基因不能被该种限制酶切割 则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了有力证据 答案 1 高温解旋酶 2 aa母亲减数分裂突变后终止密码子提前出现 翻译提前终止 形成异常蛋白 3 该病可遗传给后代患者血红蛋白的 链不能被限制酶切割 1 关于育种方案的 选取 1 在所有育种方法中 最简捷 最常规的育种方法 杂交育种 2 根据不同育种需求选择不同的育种方法 将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上 可利用杂交育种 亦可利用单倍体育种 要求快速育种 则运用单倍体育种 生物变异在育种上的应用 要求大幅度改良某一品种 使之出现前所未有的性状 可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法 要求提高品种产量 提高营养物质含量 可运用多倍体育种 若实现 定向 改变性状 则用基因工程育种 2 几种育种方法分析 1 杂交育种是最简捷的方法 而单倍体育种是最快获得纯合子的方法 可缩短育种年限 2 染色体加倍可以是以秋水仙素等方法使其加倍 也可以是细胞融合 且细胞融合可在两个不同物种之间进行 3 原核生物不能进行减数分裂 所以不能运用杂交的方法进行育种 如细菌的育种一般采用诱变育种 特别提醒 解答变异与育种问题的几个误区1 育种原理和育种方法分辨不清 出现答非所问的情况 原理是育种的理论依据 如多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异 2 单倍体育种和花药离体培养相混淆 花药离体培养只能获得单倍体 而单倍体育种最终要获得正常个体 3 不同的育种方法获得的新品种能否遗传的问题 凡是依据基因突变 基因重组和染色体变异原理获得的新品种都是可遗传的 如通过多倍体育种获得的无子西瓜的 无子 性状属于可遗传变异 而通过涂抹生长素获得的无子番茄是不可遗传变异 2 双选 现有小麦种质资源包括 高产 感病 低产 抗病 高产 晚熟等品种 为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求 育种专家要培育3类品种 a 高产 抗病 b 高产 早熟 c 高产 抗旱 下列叙述育种方法可行的是 a 利用 品种间杂交筛选获得ab 对品种 进行染色体加倍处理筛选获得bc a b和c的培育均可采用诱变育种方法d 用转基因技术将外源抗旱基因导入 中获得c 解析 欲获得高产 抗病类型 应利用 和 品种进行杂交筛选 因为品种 中有高产基因 品种 中有抗病基因 a项错误 染色体加倍后获得的多倍体植株结实率降低 欲获得高产 早熟品种 可对品种 进行诱变育种 b项错误 诱变育种可以产生新基因 因此a b c都可以通过诱变育种获得 c项正确 基因工程可定向改造生物的遗传特性 可通过基因工程将抗旱基因导入品种 中获得c d项正确 答案 cd 1 生物进化与物种形成的关系 1 区别 生物进化的实质是种群基因频率的改变 因此 可以认为种群的基因频率发生改变就意味着生物进化了 而物种的形成是基因频率改变到一定的程度 直到新类群与原种群不能实现基因交流为止 产生了生殖隔离 可见 二者是量变和质变的关系 生物进化 2 联系 生物发生进化 并不一定形成新物种 但是新物种的形成要经过生物进化 即生物进化是物种形成的基础 3 判断依据 判断生物进化的依据是看种群基因频率是否发生改变 只要种群基因频率发生了改变 种群就发生了进化 而判断物种形成的依据是看是否产生生殖隔离 2 生物进化与生物多样性 1 生物多样性主要包括 基因 物种 生态系统的多样性 2 生物进化与生物多样性的关系 生物多样性的形成是生物进化的结果 生物多样性的产生又加速了生物的进化 2 运用哈代 温伯格定律 由基因频率求基因型频率 内容 在一个有性生殖的自然种群中 当等位基因只有一对 a a 时 设p代表a基因的频率 q代表a基因的频率 则 p q 2 p2 2pq q2 1 其中p2是aa 纯合子 基因型的频率 2pq是aa 杂合子 基因型的频率 q2是aa 纯合子 基因型的频率 适用条件 在一个有性生殖的自然种群中 在符合以下几个条件的情况下 可以由基因频率计算基因型频率 这几个条件是 种群足够大 种群中个体间的交配是随机的 没有突变的发生 没有迁入和迁出 没有自然选择 3 2011 广东高考 登革热病毒感染蚊子后 可在蚊子唾液腺中大量繁殖 蚊子叮咬人时将病毒传染给人 可引起病人发热 出血甚至休克 科学家拟用以下方法控制病毒的传播 1 将s基因转入蚊子体内 使蚊子的唾液腺细胞大量表达s蛋白 该蛋白可以抑制登革热病毒的复制 为了获得转基因蚊子 需要将携带s基因的载体导入蚊子的 细胞 如果转基因成功 在转基因蚊子体内可检测出 和 3 将s基因分别插入到a b基因的紧邻位置 如图 将该纯合的转基因雄蚊释放到野生型群体中 群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代 原因是 解析 1 要使s蛋白在蚊子的唾液腺细胞内大量表达 就要获得转基因生物个全权 一般以受精卵为受体细胞 如果转基因成功 则唾液腺细胞能大量表达s蛋白 所以蚊子在体内可检测出s基因 s基因转录出的mrna s蛋白 2 纯合雄蚊 aabb 与野生型雌蚊 aabb 交配 f1基因型为aabb 所以f1群体中a的基因频率为50 f1自交后 由于只有a基因或b基因的胚胎致死 所以f2只有a b 和aabb两种类型 且比例为9 1 所以f2群体中a基因频率为 9 1 3 2 9 2 3 1 10 2 60 3 由于只有a基因或b基因的胚胎致死 所以蚊子群体中只存在a b 和aabb两种类型的个体 又因a b都与s基因连锁 所以a b 基因型个体中没有病毒 且经多代自由交配后 a b 所占比例越来越大 所以 群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代减少 答案 1 受精卵s基因s基因转录出的mrnas蛋白 2 50 60 3 减少基因a b都与s基因连锁 s基因的表达产物s蛋白可抑制病毒的复制 1 2013 安徽高考t4 c 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 提示 由于同源染色体不能正常联会而导致高度不育 2 2013 江苏高考t12 b 生殖隔离是物种朝着不同方向发展的决定性因素 提示 物种朝着不同方向发展是由自然选择决定的 3 2013 天津高考t4 a 甲地区家蝇种群中 敏感性纯合子占78 抗性杂合子占20 抗性纯合子占2 则此种群中抗性基因频率为22 4 2012 江苏高考t5 d 突变的可遗传性阻碍生物进化 提示 突变为生物进化提供原材料 典例 玉米的抗病和不抗病 基因为a a 高秆和矮秆 基因为b b 是两对独立遗传的相对性状 现有不抗病矮秆玉米种子 甲 研究人员欲培育抗病高秆玉米 进行以下实验 取适量的甲 用合适剂量的 射线照射后种植 在后代中观察到白化苗4株 抗病矮秆1株 乙 和不抗病高秆1株 丙 将乙与丙杂交 f1中出现抗病高秆 抗病矮秆 不抗病高秆和不抗病矮秆 选取f1中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗 经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株 丁 另一个实验表明 以甲和丁为亲本进行杂交 子一代均为抗病高秆 请回答 1 对上述1株白化苗的研究发现 控制其叶绿素合成的基因缺失了一段dna 因此该基因不能正常 功能丧失 无法合成叶绿素 表明该白化苗的变异具有 的特点 该变异类型属于 2 上述培育抗病高秆玉米的实验运用了 单倍体育种和杂交育种技术 其中杂交育种技术依据的原理是 花药离体培养中 可通过诱导愈伤组织分化出芽 根获得再生植株 也可通过诱导分化成 获得再生植株 3 从基因组成上看 乙与丙植株杂交的f1中抗病高秆植株能产生 种配子 4 请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到f1的过程 研析 答案 1 表达有害性基因突变 2 诱变育种基因重组胚状体 3 4 4 如下图 方法总结 解答此类题目一般思路如下 1 首先由题干的关键词确定育种方法 如 集中优良性状又缩短育种年限 单倍体育种 2 依据育种原理设计培育过程 考情分析 变异可分为仅由环境因素引起的不可遗传变异 和由遗传物质改变引起的可遗传变异两大类型 后者又可分为基因突变 基因重组和染色体变异 对于某变异类型 可通过设计实验予以判断 如2012 山东高考t27 2 白眼雌果蝇 xrxry 最多能产生xr xrxr 和 四种类型的配子 该果蝇与红眼雄果蝇 xry 杂交 子代中红眼雌果蝇的基因型为 3 用黑身白眼雌果蝇 aaxrxr 与灰身红眼雄果蝇 aaxry 杂交 f1雌果蝇表现为灰身红眼 雄果蝇表现为灰身白眼 f2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为 从f2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交 子代中出现黑身白眼果蝇的概率为 4 用红眼雌果蝇 xrxr 与白眼雄果蝇 xry 为亲本杂交 在f1群体中发现一只白眼雄果蝇 记为 m m果蝇出现的原因有三种可能 第一种是环境改变引起表现型变化 但基因型未变 第二种是亲本果蝇发生基因突变 第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时x染色体不分离 请设计简便的杂交实验 确定m果蝇的出现是由哪一种原因引起的 实验步骤 结果预测 若 则是环境改变 若 则是基因突变 若 则是减数分裂时x染色体不分离 解析 1 正常果蝇是二倍体生物 每个染色体组含有4条染色体 减数第一次分裂中期 染色体已复制 每条染色体含有两条姐妹染色单体 染色体数目仍为8条 故此时染色体组数为2 减数第一次分裂后期 同源染色体分离 非同源染色体随机组合移向两极 因此减数第二次分裂前 中期的染色体数目为4条 减数第二次分裂后期 着丝点分裂 姐妹染色单体分离 染色体数加倍 变为8条 2 由于基因型为xrxry的个体中含有三条同源染色体 在减数第一次分裂后期 同源染色体分离 随机移向两极 所以最多能产生xr xry xrxr y四种类型的配子 该果蝇与基因型为xry的个体杂交 子代中红眼雌果蝇必具有亲本红眼雄果蝇 xry 产生的含xr的配子 该配子与白眼雌果蝇四种配子结合 产生的后代基因型为xrxr xrxry xrxrxr xry 其中 xrxr为雌性个体 xry为雄性个体 根据题干所给图示可知 xrxry为雌性个体 xrxrxr死亡 因此子代中红眼雌果蝇的基因型为xrxr xrxry 3 黑身白眼雌果蝇 aaxrxr 与灰身红眼雄果蝇 aaxry 杂交 f1基因型为aaxrxr aaxry f2中灰身红眼果蝇所占比例为3 4 a 1 2 xrxr xry 3 8 黑身白眼果蝇所占比例为1 4 aa 1 2 xrxr xry 1 8 故两者比例为3 1 从f2灰身红眼雌果蝇 a xrxr 和灰身白眼雄果蝇 a xry 中各随机选取一只杂交 子代中出现黑身果蝇 aa 的概率为2 3 aa 2 3 aa 1 4 1 9 出现白眼的概率为1 2 xrxr xry 因此子代中出现黑身白眼果蝇的概率为1 9 1 2 1 18 4 本题应从分析m果蝇出现的三种可能原因入手 推出每种可能情况下m果蝇的基因型 进而设计实验步骤和预测实验结果 分析题干可知 三种可能情况下 m果蝇基因型分别为xry xry xro 因此 本实验可以用m果蝇与正常白眼雌果蝇 xrxr 杂交 统计子代果蝇的眼色 第一种情况下 xry与xrxr杂交 子代雌性果蝇全部为红眼 雄性果蝇全部为白眼 第二种情况下 xry与xrxr杂交 子代全部是白眼 第三种情况下 由题干所给图示可知 xro不育 因此与xrxr杂交 没有子代产生 答案 1 28 2 xryyxrxr xrxry 3 3 11 18 4 m果蝇与正常白眼雌果蝇杂交 分析子代的表现型 子代出现红眼 雌 果蝇 子代表现型全部为白眼 无子代产生 1 变异原因的探究 1 变异的原因及分析 遗传物质的改变引起的变异可在其自交后代或与其他个体的杂交后代中再次出现 即能遗传 仅由环境条件的改变引起的变异不能遗传给自交后代或杂交后代 2 判断变异原因的方法 自交或杂交获得子代 子代自交或子代之间杂交 用这种方法确定变异的原因 如果子代自交或杂交的后代出现变异性状 则变异性状是由于遗传物质变化引起的 反之 变异性状的出现仅是由环境引起的 遗传物质没有改变 将变异个体和正常个体培养在相同的条件下 两者没有出现明显差异 则原来的变异性状是由环境引起的 2 显性突变与隐性突变的判定 1 理论基础 受到物理 化学和生物因素的影响 aa个体如果突变成aa个体 则突变性状在当代不会表现出来 只有aa个体自交后代才会有aa变异个体出现 因此这种变异个体一旦出现即是纯合子 相反 如果aa个体突变成aa个体 则当代就会表现出突变性状 2 判断方法 选择突变体与其他已知未突变体杂交 通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型 植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判定 生物的变异 解析 号染色体和性染色体的遗传符合自由组合定律 可先分析果蝇眼色遗传 再依据题中信息分析都缺失1条 号染色体的双亲 其子代 号染色体的异常情况 最后将两者进行综合考虑 设控制眼色的基因为b b 该对红眼果蝇的基因型为xbxb和xby 交配后子代基因型及比例为xbxb xbxb xby xby 1 1 1 1 同时由于亲本中均缺失一条 号染色体 因此子代中 号染色体组成及其比例为 0 00 1 2 1 因缺失两条 号染色体的个体 00 不能存活 故子代染色体数正常 的个体占1 3 缺失1条 号染色体的个体占2 3 所以子代白眼雄果蝇占1 4 红眼雌果蝇占1 2 染色体数正常的红眼果蝇占3 4 1 3 1 4 缺失1条 号染色体的白眼果蝇占1 4 2 3 1 6 答案 ac 假设a b分别代表玉米的两种优良基因 且这两种基因是自由组合的 现有aabb aabb两个品种 为培育出优良品种aabb 可采用的方法如图所示 下列有关叙述不正确的是 a 由品种aabb aabb经过过程 培育出新品种的育种方式优点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上b 与过程 的育种方法相比 过程 的优势是明显缩短了育种年限 c 图中基因型a bb的植株经过程 产生的子代中aabb与aabb的数量比是3 1d 过程