高三生物第二轮复习 专题4 生物的变异.ppt

专题四生物的遗传 变异与进化 注 可遗传 与 可育 确认是否为可遗传变异的唯一依据是看 遗传物质是否发生变化 可遗传 可育 三倍体无子西瓜 骡子 单倍体等均表现 不育 但它们均属可遗传变异 其遗传物质已发生变化 若将其体细胞培养为个体 则可保持其变异性状 这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别 无子番茄的 无子 原因是植株未受粉 生长素促进了果实发育 这种 无子 性状是不可保留到子代的 将无子番茄进行组织培养时 若能正常受粉 则可结 有子果实 第1讲生物的变异 变异原因的探究性状 基因型 环境条件 所以某生物的变异原因应从外因和内因两个方面加以分析 如果是因为遗传物质 或基因 的改变引起的 此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 如果仅仅是环境条件的改变引起 则不能遗传给自交后代或杂交后代 所以 可以用自交或杂交的方法确定变异的原因 或者 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 三种可遗传变异的比较 1 基因突变 1 特点 普遍性 不论原核生物还是真核生物都普遍存在 个体发育的任何时期都可发生基因突变 随机性 生物个体任何部位 只要有DNA复制 就可能发生基因突变 低频性 自然情况下突变率很低 多害少利性 所以在诱变育种中要大量地处理供试材料 才可能获得人们所需要的突变基因 不定向性 一个基因可朝不同方向突变 形成多种突变基因 2 人工诱变 原理 利用物理 化学因素处理生物 使它发生基因突变 方法物理方法 辐射诱变 激光诱变 化学方法 用秋水仙素 硫酸二乙酯 亚硝酸等处理 过程 生物物理 化学因素基因突变 变异类型 选育良种 意义 提高变异频率 创造动物 植物和微生物新品种 注 显性突变与隐性突变的判定 受到物理 化学因素的影响 AA个体如果突变成Aa个体 则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体 如果aa个体突变成Aa个体 则当代就会表现出性状 因此我们可以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 对于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 2 基因重组的类型 1 减数分裂形成配子时 上的非等位基因的 2 减数分裂形成时期 同源染色体上的非姐妹染色单体上的的交换 3 DNA重组技术 非同源染色体 自由组合 四分体 等位基因 3 染色体变异 1 类型染色体结构变异 染色体数目变异 2 二倍体 多倍体和单倍体的判定 二倍体和多倍体 是由受精卵发育而来的 多倍体还可以通过体细胞杂交而来 如白菜 甘蓝异源四倍体 可根据其体细胞中的染色体组数来判断 单倍体是指含有本物种配子染色体数目的个体 单倍体通常是由生殖细胞不经过受精作用直接发育而成 其存在的前提是本物种体细胞中的染色体组数是偶数 如二倍体 四倍体 六倍体 的生物 才有可能形成单倍体 单倍体的体细胞中也可以含有多个染色体组 如普通小麦 六倍体 经花药离体培育而成的小麦苗 称为普通小麦的单倍体 而不称作三倍体 注意 关于单倍体和多倍体的育性 主要看其染色体组的组成 来源和数目 凡具奇数个染色体组的个体如染色体组为A AAA不可育 具异源偶数个染色体组的个体如染色体组为AB AAAB亦不可育 但经加倍后均可育 注意 这里的字母代表染色体组 而不是代表基因 一 染色体组数的判定1 染色体组是指真核细胞中形态和功能各不相同 但是携带着控制一种生物生长发育 遗传和变异的全部信息的一组非同源染色体 要构成一个染色体组应具备以下几条 1 一个染色体组中不含同源染色体 但源于同一个祖先种 2 一个染色体组中所含的染色体形态 大小和功能各不相同 3 一个染色体组中含有控制该种生物性状的一整套基因 但不能重复 细胞内形态相同的染色体 同源染色体 有几条 则含有几个染色体组 如右图细胞中相同的染色体有4条 此细胞中有4个染色体组 根据基因型来判断 在细胞或生物体的基因型中 控制同一性状的基因出现几次 则有几个染色体组 如右图基因型为AAaaBBBb的细胞或生物体含有4个染色体组 这种方法仅适合于判断同源多倍体 根据染色体的数目和染色体的形态数来推算 染色体组的数目 染色体数 染色体形态数 例如 果蝇体细胞中有8条染色体 分为4种形态 则染色体组的数目为2 注意 根据染色体组的数目可判断生物是二倍体还是多倍体 但一般不能用于直接判断单倍体 通常以n表示一个染色体组 2n和n分别代表体细胞和配子染色体组 3 单倍体 二倍体和多倍体的比较 人类基因组计划 于20世纪80年代提出 由美 英 日 中 德 法等国参加完成的针对人体23对染色体全部DNA的碱基对 3 109 序列进行排序 对大约25000基因进行染色体定位 构建人类基因组遗传图谱和物理图谱的国际合作研究计划 于2000年完成了人类基因组 工作框架图 2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果 1 遗传图谱 geneticmap 2 物理图谱 physicalmap 3 序列图谱4 转录图谱 基因组就是一个物种中所有DNA分子携带的全部遗传信息 人类基因组就是指人体DNA分子携带的全部遗传信息 人类单倍体基因组由24条DNA分子组成 二 蜂群里三种蜂的发育及分工情况 三 原核生物的可遗传变异 原核生物在自然情况下 只进行无性生殖 二分裂 而且 DNA裸露 不形成染色体 所以 自然状态下 原核生物的可遗传变异仅有基因突变 但进行基因工程操作时将外源基因导入原核细胞则属于基因重组 例1 为获得纯合高蔓抗病番茄植株 采用了如图所示的方法 图中两对相对性状独立遗传 据图分析 下列说法正确的是 A 通过过程 最后育出纯合高蔓抗病植株 说明变异是定向的B 花药离体培养形成的个体均为纯合子C 过程 是一个淘汰选育的过程 利用的原理主要是基因重组D 图中筛选过程不改变抗病基因频率 解析 过程 表示杂交育种 杂交过程中通过基因重组 产生多种性状 变异是不定向的 过程 是单倍体育种 花药离体培养形成的个体为单倍体 单倍体经秋水仙素处理 染色体加倍后形成的个体才是纯合子 过程 是一个逐代淘汰选育的过程 利用的原理主要是基因重组 基因工程可产生定向变异 图中筛选过程其实是通过人工选择挑选优良品种 所以抗病基因频率通过不断筛选而提高 答案 C 变式1 下面是果蝇的一个精原细胞减数分裂不同时期核DNA 染色体 染色单体的数量变化图 其中可能发生非等位基因自由组合的是 解析 在减数分裂中 非等位基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期 此时核DNA 染色体 染色单体的数量关系为2 1 2 果蝇体细胞的染色体为8条 所以在图中为16 8 16 热点考向2 基因突变的特征和原因 例2 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 GAG 据图分析正确的是 A 转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是CAUB 过程是 链做模板 以脱氧核苷酸为原料 由ATP供能 在有关酶的催化下完成的C 控制血红蛋白的基因中任意一个碱基发生替换都会引起镰刀型细胞贫血症D 人发生此贫血症的根本原因在于血红蛋白中的一个谷氨酸被缬氨酸取代 解析 从图中可以看出 转运缬氨酸的tRNA一端的三个碱基是CAU 过程是 链做模板 以核糖核苷酸为原料 由ATP供能 在有关酶的催化下完成的 基因突变并不一定都会使生物性状发生改变 原因是突变可能发生在基因的内含子或非编码区 还可能是因为密码子的简并性 发生人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因突变 答案 A 变式2 2011 杭州宏升高复一模 如果一个基因的中部缺失了1个脱氧核苷酸对 不可能的结果是 A 无法合成蛋白质产物B 翻译为蛋白质时在缺失位置终止C 所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸D 翻译的蛋白质中 缺失部位以后的氨基酸序列发生变化 解析 如果一个基因的中部缺失了1个脱氧核苷酸对 可能导致翻译为蛋白质时在缺失位置终止 也可能合成的蛋白质减少多个氨基酸 或者缺失部位以后的氨基酸序列发生变化 但缺失位点之前的基因正常 即能够翻译出蛋白质 答案 A 热点考向3 染色体结构变异和数目变异 例3 2011 海南卷 关于植物染色体变异的叙述 正确的是 A 染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B 染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C 染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D 染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 解析 染色体整倍变化或单条染色体的增减或染色体片段的缺失和重复 使生物遗传物质发生改变 但没有产生新基因 基因种类没有增减 染色体片段的倒位和易位使基因排列顺序发生了改变 答案 D 变式3 2011 湖南师大附中月考 染色体之间的交叉互换可能导致染色体结构或基因序列的变化 甲 乙两图分别表示两种常染色体之间的交叉互换模式 丙 丁 戊图表示某染色体变化的三种情形 则下列叙述正确的是 A 甲图所示交换模式可以导致戊的形成B 乙图所示交换模式可以导致丙的形成C 甲图所示交换模式可以导致丁或戊两种情形的产生D 乙图所示交换模式可以导致戊的形成 解析 甲图是同源染色体的交叉互换 结果是出现基因的自由组合 没有新基因的出现 可以出现丁但不可能出现戊 所以A C错误 乙图是非同源染色体的交叉互换 结果是染色体结构变异 可以出现戊 丙是染色体片段的重复而导致的染色体结构变异 答案 D 真题预诊1 2011年高考海南卷 关于植物染色体变异的叙述 正确的是 A 染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加B 染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生C 染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化D 染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 解析 选D 染色体组整倍性变化会使基因整倍性变化 但基因种类不会改变 染色体组非整倍性变化也会使基因非整倍性增加或减少 但基因种类不一定会改变 染色体片段的缺失和重复会导致基因的缺失和重复 缺失可导致基因种类减少 但重复只导致基因重复 种类不变 染色体片段的倒位和易位会导致其上的基因顺序颠倒 热点考向4 转基因食品的安全 例4 2010 江苏卷 下列关于转基因植物的叙述 正确的是 A 转入油菜的抗除草剂基因 可能通过花粉传入环境中B 转抗虫基因的植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C 动物的生长激素基因转入植物后不能表达D 如转基因植物的外源基因来源于自然界 则不存在安全性问题 解析 抗除草剂基因导入油菜的染色体后可以通过花粉传入环境中 转抗虫基因的植物可杀死无抗虫性昆虫 对昆虫的抗性具有选择作用 所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加 转基因技术打破了生殖隔离 动物的生长激素基因转入植物后可表达 来源于自然界的目的基因导入植物体后 可能破坏原有的基因结构 具有不确定性 外源基因也可能通过花粉传播 使其他植物成为 超级植物 等 所以也存在安全性问题 答案 A 专题四生物的遗传 变异与进化 六种常用的育种方法 请比较下列几种无子果实 1 无子西瓜与无子番茄的比较 2 香蕉 无子 香蕉是天然的三倍体 不能形成正常的生殖细胞 因而无法进行受精作用形成种子 这与无子西瓜的形成有一定的相似之处 但无子西瓜发育所需的生长素需要由人协助提供 而香蕉子房发育所需的生长素则是由其自身提供的 其子房本身能产生一定量的生长素 促进自身子房发育成果实 香蕉的这种特性是在长期的进化过程中形成的 由于香蕉的种子退化 与之相适应的是香蕉能利用其营养器官 根 芽 仅靠进行无性繁殖就可以生生不息了 3 无子番茄 无子葡萄 无子辣椒 无子黄瓜 用适宜浓度的生长素处理未受精的花蕾 诱导单性结实 形成无子果实 二 杂交育种和植物体细胞杂交1 两者的原理不同 见 知识梳理 表格 2 杂交性质不同 杂交育种结合的是精子和卵细胞 即有性生殖细胞 为有性杂交 植物体细胞杂交结合的是体细胞 为无性杂交 3 杂交亲本的不同 杂交育种所用的亲本一般属于同一个物种 而植物体细胞杂交所用的亲本可以是种内的 也可以是种间的 4 杂交后代染色体数目的变化 杂交育种后代染色体数与亲代相同 而植物体细胞杂交后代的染色体数与亲代不同 可能会出现异源多倍体 热点考向1 生物变异在育种上的应用 例1 2011 湖南师大附中理综测试 某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因 Bt基因 导入棉花 筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株 假定Bt基因都能正常表达 某些抗虫植株体细胞含两个Bt基因 这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型 黑点表示Bt基因的整合位点 让这些含两个Bt基因抗虫植株自交 后代含抗虫基因的个体的比例大小顺序是 A 甲 乙 丙B 甲 丙 乙C 丙 乙 甲D 乙 甲 丙 解析 甲图个体减数分裂产生配子全含Bt基因 个体自交 后代中全部含抗虫基因 乙图个体减数分裂产生配子有一半含Bt基因 个体自交 后代中不含抗虫基因的个体占的比