江苏省高考生物 热点预测 4.3变异、育种与进化精品课件 .ppt

第3讲变异 育种与进化 基础回顾 一 关于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适用范围 所有生物 机理 适用范围 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 基因的分子结构发生改变 自由组合 交叉互换 真核生物 结构 数目 1 基因突变 2 基因重组 3 染色体变异 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 易位与交叉互换的比较 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 关于育种问题汇总 基因重组 自交 选种 基因突变 变 异的频率 染色体 花药离体培养 秋水仙素 低温 缩短育种 年限 变异 秋水仙素 新 基因重组 物种界 定向 类型 限 细胞融合 三 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 生殖隔离 易错判断 1 2012江苏 t5d 突变的可遗传性阻碍生物进化 提示 突变可为生物进化提供原材料 2 2011广东 t25a 超级细菌 耐药性产生的原因是定向突变 提示 基因突变具有不定向性 3 2011海南 t19c 染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 提示 染色体片段的缺失和重复只能改变基因的数目 不会改变基因的种类 基因突变会造成基因种类的变化 4 2010全国卷 t4c 一般来说 频率高的基因所控制的性状更适应环境 提示 性状是否适应环境不取决于基因频率 而取决于自然选择 5 2010山东 t2a 物种的形成可以不经过隔离 提示 隔离是物种形成的必要条件 新物种的形成必须经过生殖隔离 6 两个种群间的生殖隔离一旦形成 这两个种群就属于两个物种 提示 新物种形成的标志是生殖隔离的形成 一旦两个种群间的生殖隔离形成 这两个种群就属于两个物种 7 物种之间的共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的 提示 共同进化包括着种群之间的各种关系 生物与环境之间的各种关系 既有斗争 又有互助 既有适应 又有影响 8 在环境条件保持稳定的前提下 种群的基因频率不会发生变化 提示 基因突变是不定向的 随机发生的 所以 即便环境没有改变 也可能会因为突变改变基因频率 个体的迁入迁出同样影响基因频率 9 人工诱变育种的优点是可以提高突变率 加速育种工作的进程 提示 基因突变是指dna分子中发生碱基对的替换 增添和缺失 而引起的基因结构的改变 人工诱变就是提高这种变异的频率 10 2012江苏 t6c 人类基因组计划的目的是测定人类一个染色体组中全部dna序列 提示 人类基因组计划是测定人类基因组 22条常染色体和x y染色体 的全部dna序列 解读其中包含的遗传信息 11 基因工程育种中所用的工具酶有3种 提示 基因工程育种中所用的工具有3种 即限制性核酸内切酶 dna连接酶和运载体 但工具酶只有2种 12 抗虫棉能抗虫 也能抗病毒 细菌 提示 转基因抗虫棉是指棉花细胞染色体上整合有外源抗虫基因的棉花品种 但并没有整合抗病毒基因和抗菌基因 因此不能抗病毒 细菌 核心自查 一 基因突变与生物性状的关系1 基因突变对性状的影响突变间接引起密码子改变 决定的氨基酸可能改变 最终表现为蛋白质功能可能改变 影响生物的性状 2 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 原因可能是 1 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 2 基因突变若为隐性突变 如aa aa 也不会导致性状的改变 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 二 单倍体与多倍体的比较 三 染色体组数的确定1 根据染色体形态判断在细胞内任选一条染色体 细胞内与该染色体形态相同的染色体共有几条 则含有几个染色体组 如图甲含四个染色体组 2 根据基因型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 如图乙所示生物含有四个染色体组 3 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 如韭菜细胞共32条染色体 有8种染色体形态 可推出每种形态有4条 进而推出韭菜细胞内应含四个染色体组 而且染色体形态数就代表着每个染色体组中染色体的条数 四 基因频率和基因型频率1 基因频率是指一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比率 种群基因频率的定向改变导致生物朝一定方向不断进化 2 基因型频率是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比率 特定基因型的个体数总个体数 基因型频率 某种基因的数目控制同种性状的等位基因的总数 基因频率 100 100 3 通过基因型频率计算基因频率 1 在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1 基因型频率之和也等于1 2 一个基因的频率 该基因纯合子的基因型频率 1 2杂合子的基因型频率 3 已知基因型aa或aa的频率 求a或a的频率经常用到开平方的方法 即 对于xy型性别决定的生物 雄性的伴性遗传除外 4 运用哈代 温伯格平衡定律 由基因频率计算基因型频率 1 内容 在一个有性生殖的自然种群中 当等位基因只有一对 aa 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 的基因型频率 2pq是aa 杂合子 的基因型频率 q2是aa 纯合子 的基因型频率 2 适用条件 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 没有新基因的加入 没有自然选择 五 易混问题辨析1 可遗传 可育 1 三倍体无子西瓜 骡子 单倍体等均表现 不育 但它们均属于可遗传变异 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 2 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 2 生物进化 新物种形成 1 生物进化 实质上是种群基因频率改变的过程 所以生物发生进化的标志为基因频率改变 2 物种形成 种群基因频率改变至突破种的界限 形成生殖隔离 标志着新的物种形成 隔离是物种形成的必要条件 联系 生物进化 并不一定形成新物种 但新物种的形成一定要经过生物进化的过程 热点考向1 生物的变异及在育种中的应用高考频次3年17考预测指数 角度一 生物变异的类型 典题训练1 在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是 a dna复制时发生碱基对的增添 缺失或改变 导致基因突变b 非同源染色体之间发生自由组合 导致基因重组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 粒 分裂后形成的两条染色体不能移向两极 导致染色体数目变异 解题指导 解答本题的关键在 均可产生 上 也就是要选择两种分裂方式的共性 解析 a c d 基因突变 染色体结构变异和数目变异 在有丝分裂和减数分裂过程中均有可能发生 但b项所描述的非同源染色体之间发生自由组合而导致的基因重组 仅在减数分裂过程中发生 思维拓展 1 基因突变一定会导致性状改变吗 为什么 提示 基因突变不一定导致生物性状改变 由于密码子的简并性 氨基酸并未改变 纯合子的隐性突变基因不一定表达 突变发生在不决定蛋白质的序列 2 若植物的体细胞发生基因突变 能传递给下一代吗 提示 可以通过植物组织培养传递给下一代 归纳总结 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 染色体变异属于亚细胞水平的变化 光学显微镜下可以观察到 4 关于不同生物可遗传变异的类型问题 病毒可遗传变异的惟一来源是基因突变 细菌等原核生物不含染色体 可遗传变异的来源是基因突变 真核生物可遗传变异的来源有基因突变 基因重组和染色体变异 角度二 生物变异在育种中的应用 典题训练2 2012 青岛模拟 中国是世界上最大的茄子生产国 为培育优良品种 育种工作者应用了多种育种方法 请回答 1 茄子的早期栽培品种为二倍体 有人利用秋水仙素处理二倍体茄子的幼苗 选出四倍体茄子 其原理是 秋水仙素作用于正在分裂的植物细胞 会抑制 的形成 导致 加倍 2 青枯病是茄子的主要病害 抗青枯病 t 对易感青枯病 t 为显性 基因t t与控制开花期的基因a a自由组合 若采用二倍体早开花易感青枯病茄子 aatt 与四倍体晚开花抗青枯病茄子 aaaatttt 为育种材料 运用杂交和花药离体培养的方法 培育出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子 其主要步骤为 第一步 第二步 第三步 解题指导 解答本题的关键是 1 明确纯合二倍体早开花抗青枯病茄子的基因型为aatt 2 明确单倍体育种与花药离体培养的实质 解析 为了培育出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子 aatt 根据花药离体培养的方法 需要获得基因型为at的配子 故可先培育出基因型为aatt的植株 因此利用四倍体晚开花抗青枯病茄子 aaaatttt 的花药培养获得基因型为aatt的单倍体晚开花抗青枯病茄子 然后将其与二倍体早开花易感青枯病茄子 aatt 杂交得到基因型为aatt的植株 取aatt植株的花药进行离体培养 并用秋水仙素处理单倍体幼苗 最后筛选出纯合的二倍体早开花抗青枯病茄子 aatt 即可 答案 1 纺锤体染色体数目 2 第一步 取四倍体晚开花抗青枯病茄子 aaaatttt 的花药培养获得单倍体晚开花抗青枯病茄子 基因型为aatt 第二步 让单倍体晚开花抗青枯病茄子 基因型为aatt 与二倍体早开花易感青枯病茄子 aatt 杂交得到f1 aatt 植株第三步 种植f1 aatt 待开花后取其花药离体培养 用秋水仙素处理单倍体幼苗 获得纯合二倍体植株 待这些植株生长开花后进行筛选即可获得纯合二倍体早开花抗青枯病茄子 aatt 思维拓展 1 根据题干信息 若获得aatt个体 至少需要几年 提示 3年 2 用秋水仙素处理单倍体幼苗后 如何筛选出aatt 提示 通过开花时间可以选择出早开花个体 然后用青枯病原体对植株进行感染 能够存活下来的即为抗青枯病个体 方法技巧 育种类试题的解题策略 1 审题流程 在题干中寻找供选品种 在设问中挖掘育种条件 明确目的品种 2 反推流程 根据目的品种的表现型写出相应的基因型 反思是否存在更好的育种方法 确定育种的亲本及育种方法 热点考向2 生物的进化高考频次3年8考预测指数 角度一 现代生物进化理论的内容 典题训练3 2012 上海高考 研究证实 杂草解毒能力增强是杂草对除草剂产生抗性的主要机制之一 从种群水平分析 这是因为 a 种群内的基因突变加快b 种群内的基因频率发生了变化c 种群内形成了生殖隔离d 种群内的基因突变朝着抗药性发展 解题指导 解答本题的关键是明确变异是不定向的 自然选择是定向的 自然选择决定了生物进化的方向 解析 选b 除草剂对杂草进行选择 使能抗除草剂的杂草大量繁殖 相应的抗除草剂基因频率增加 b正确 归纳总结 两种观点对生物进化的理解 1 达尔文认为环境条件对生物变异不是诱导而是选择 生物产生了大量不定向变异后 由环境决定其生存与否 即变异在前 选择在后 2 现代生物进化理论认为无论是环境的选择还是种群内部发生突变 迁移等 一切改变基因频率的因素必将引起生物的进化 角度二 基因频率的计算 典题训练4 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 蚊子在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 2 科学家获得一种显性突变蚊子 aabb a b基因位于非同源染色体上 只有a基因或b基因的胚胎致死 若纯合的雄蚊 aabb 与野生型雌蚊 aabb 交配 f1群体中a基因频率是 f2群体中a基因频率是 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 解题指导 解答本题的关键是 1 明确转基因生物成功表达的检测方法 2 只有a基因或b基因的胚胎致死会导致后代不存在a bb和aab 个体 3 准确获取s基因表达产生的s蛋白对病毒的影响 解析 1 要获得转基因动物 受体细胞一般是受精卵 如果转基因成功 目的基因 s基因 能进行复制和表达 所以在蚊子体内可检测出s基因 s蛋白以及s基因转录的mrna 2 aabb aabb f1的基因型为aabb 所以f1中a基因的频率为50 f1随机交配 f2中有致死现象 即基因型为a bb 3 16 和aab 3 16 的个体死亡 则f2存活个体中aa aa aa 3 6 1 故f2中a基因的频率为60 3 群体中s基因频率逐代升高 而s基因表达的蛋白质可以抑制蚊子体内病毒的增殖 使蚊子体内的病毒平均数逐代减少 答案 1 受精卵s基因s基因转录的mrnas蛋白 2 50 60 3 下降群体中s基因频率逐代升高 而s基因表达的蛋白质可以抑制蚊子体内病毒的增殖 方法技巧 基因频率与基因型频率的相关计算 1 已知基因型频率求基因频率a aa 1 2 aa a aa 1 2 aa 2 已知基因频率求基因型频率若a p a q 则 aa p2 aa q2 aa 2pq 1 流程图题 下图中 甲 乙表示水稻的两个品种 a a和b b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因 表示培育水稻新品种的过程 则下列说法错误的是 a 操作简便 但培育周期长b 和 的变异都发生于有丝分裂间期c 过程常用的方法是花药离体培养d 与 过程的育种原理不相同 题型分析 生物流程图是用箭头 字母 文字 数字和图形等来反映生命现象的发生 发展以及生物的结构 生理和相互联系 帮助理解某一生命现象的发生和发展 在高考中呈现的比例较大 且难度较大 充分考查理解能力和信息获取能力 如2012江苏 t28 2012天津 t2 2010安徽 t31 解答本类题的方法为 运用所学的基础知识 理解流程图中包含的实验原理和实验方法 掌握常规的实验方法和操作步骤要领 结合图作答 解析 选b 本题考查杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种等的过程以及特点 过程是杂交育种 要获得aabb品种 育种年限长 因为要连续自交纯化时间长 过程发生了基因重组 发生在减数分裂过程中 过程发生了染色体变异 是由分裂期纺锤体形成受到抑制引起的 过程常用的方法是花药离体培养 根据图解可知 过程发生了基因突变 过程育种原理是基因重组 因为导入了外源基因c 2 结构模式图题 2012 江苏高考 某植株的一条染色体发生缺失突变 获得该缺失染色体的花粉不育 缺失染色体上具有红色显性基因b 正常染色体上具有白色隐性基因b 如图 如以该植株为父本 测交后代中部分表现为红色性状 下列解释最合理的是 a 减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为bb 减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离c 减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合d 减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换 题型分析 结构模式图是用来描述生物结构的图示 高考中出现的这类图与已学过的图示总有一定的联系 经常以选择题的形式出现 且比例较大 如2012江苏 t14 2011广东 t27 2010四川 t31 2010福建 t5等 解答本类题的方法为 1 回忆已学图示与本图示之间的关系 2 从图形入手 联想其结构特点及相关知识 3 抓住图中的关键区别点 迅速理清每部分的功能 解析 选d 根据题干所知 染色体缺失花粉不育 则正常情况下 该植物做父本只产生含b的配子 测交后代不可能出现红色性状 既然测交后代中有部分个体表现为红色性状 说明父本产生的配子中有部分含有b 若发生基因突变 则后代个体只有个别个体表现为红色 若是减数第一次分裂时非姐妹染色单体发生交叉互换 因为交叉互换有一定的交换率 故父本产生的配子中可能有一部分含有b 测交后代可能会出现部分 不是个别 红色性状 d正确 3 判断推理题 人们发现 若对某种害虫长期使用同一种农药进行防治 其灭虫效果常会逐年降低 与这种现象相关的叙述中 正确的是 a 农药导致害虫基因突变 害虫分解这种农药的能力增强b 农药对害虫起选择作用 抗药个体生存下来的几率更高c 使用农药后 害虫种群基因频率未发生改变d 使用农药后 害虫立即向未施药的田野转移 题型分析 判断推理类题目一直是本专题高考的常考点 近几年