《生物的变异、育种和进化》专题复习.doc

晋江二中陈英水高中生物教学资料生物的变异、育种和进化专题复习缺失重复倒位易位染色体变异结构的变异整倍性非整倍性二倍体多倍体单倍体概念特点来源应用应用单倍体育种多倍体育种概念特点染色体组概念特点数目的变异应用 诱变育种复制内因 碱基变化引起差错原因基因突变碱基对增添、缺失、改变DNA DNA概念生物因素外因 化学因素物理因素意义特征普遍性随机性不定向性低频性概念基因重组自由组合交叉互换减数第一次分裂前期 （四分体时期）减数第一次分裂后期类型时期意义应用 杂交育种种群是生物进化的基本单位种群基因库基因频率基因型频率概念影响因素可遗传变异的来源 突变和基因重组产生进化的原材料隔离导致物种形成自然选择决定生物进化的方向物种隔离生物进化理论的发展地理隔离生殖隔离导致中性学说现代达尔文主义生物进化理论发展的意义主要观点与现代达尔文主义的关系生物进化和生物多样性生物进化的基本历程生物多样性的形成概念层次五界系统生物的进化一、知识结构网络图解：二、高频考点解读考点一 基因突变的原因与特点基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，包括自发突变和诱发突变。引起诱发突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素。其特点是具有普遍性、随机性、突变率低和不定向性。该处主要通过多种形式考查基因突变的原因与特点。【例1】2.5溴尿嘧啶（Bu）是胸腺嘧啶（T）的结构类似物，在含有Bu的培养基上培养大肠杆菌，得到少数突变型大肠杆菌，突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，但（AT）/（CG）的碱基比例略小于原大肠杆菌，这表明Bu诱发突变的机制是（ ）A.阻止碱基正常配对 B.断裂DNA链中糖与磷酸间的化学键C.诱发DNA链发生碱基种类置换 D.诱发DNA链发生碱基序列变化【解析】基因突变是指基因结构的改变，包括碱基对的替换、增添和缺失。突变型大肠杆菌中的碱基数目不变，说明Bu诱发突变的机制不是造成碱基对的增添或缺失，而应该是替换。由于5溴尿嘧啶（Bu）是胸腺嘧啶（T）的结构类似物，DNA在复制时Bu可以与A配对，从而造成碱基种类发生置换，使DNA中（AT）/（CG）的碱基比例发生改变。【答案】C特别提醒：基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，显微镜下难以观察到。基因突变不一定导致生物性状改变的原因：多种密码子决定同一种氨基酸；某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能；隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。基因突变通常发生在细胞分裂的间期，但其他时期也有可能发生。【举一反三】已知小麦无芒(A)与有芒(a)为一对相对性状，用适宜的诱变方式处理花药可导致基因突变。为了确定基因A是否突变为基因a，有人设计了以下4个杂交组合，杂交前对每个组合中父本的花药进行诱变处理，然后与未经处理的母本进行杂交。若要通过对杂交子一代表现型的分析来确定该基因是否发生突变，则最佳的杂交组合是（ ）A.无芒有芒(AA aa) B.无芒有芒( Aaaa)C.无芒无芒( AaAa) D.无芒无芒（AAAa）【答案】A考点二 染色体结构变异染色体结构的变异包括缺失、重复、易位和到位四种类型，染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而可能导致生物的性状发生改变。该处主要考查四类结构变异的区分、与基因突变和基因重组的区别。【例2】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】染色体组整倍性变化就是染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，它可以增加或减少基因数目，但不一定能增加基因的种类。因为成倍增加的染色体组多数是原染色体组复制形成的，具有相同种类的基因。基因突变能够产生新基因，而染色体组非整倍性变化没有发生基因结构的改变，不会导致新基因的产生。染色体片段的缺失只是使等位基因中的一个丢失，并没有改变基因的种类，而染色体片段的重复增加的是相同基因的数量，也没有改变基因的种类。染色体片段的倒位使该片段上的基因顺序发生180度反转，必然导致基因排列顺序发生变化。染色体片段的易位发生在非同源染色体的非姐妹染色单体之间，片段上的基因重新与非同源染色体的基因发生组合，其排列顺序必然发生变化。【答案】D规律总结：重复 缺失 倒位 易位1 2 3 4 51 2 51 2 51 2 5431 2 3 4 51 2 4 3 51 2 541 2 533 41 2 3 4 541 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 4 5正常变异联会a b c d1 2 3 4 5a b c 51 2 3 4 d1 2 3 4 c b a5 51 2 3 4 c b ad d(1)四种结构变异的图解：(2)染色体结构变异与基因突变的区别：染色体结构的变异是在染色体水平上的变异，涉及到染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到，而基因突变在光学显微镜下观察不到。染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位，而基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失或替换。染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而可能导致生物的性状发生改变。而基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变。（3）基因互换与易位的区别：基因互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，而易位发生在非同源染色体的非姐妹染色单体之间。【举一反三】某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列14号21号丢失异常染色体甲乙叙述正确的是( )A.图甲所示的变异属于基因重组B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞C.如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8 种D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代【答案】D考点三 染色体数目的变异染色体数目的变异主要考查染色体组、二倍体、单倍体和单倍体的概念、特点与应用，秋水仙素的作用与原理，花药离体培养的应用等。【例3】下图表示一些细胞中所含的染色体，据图分析回答： A B C D（1）图A所示是含 个染色体组的体细胞，每个染色体组有 条染色体。图C所示细胞的生物是 倍体，其中含有 对同源染色体。（2）若图D是一个植物个体，则这个个体是 倍体，此个体不育的原因是 ，若让其可育，应该采取的措施是 。（3）若图B表示一个有性生殖细胞，它是由 倍体生物经减数分裂产生，由该生殖细胞直接发育成的个体是 倍体。每个染色体组含 条染色体。【解析】图A细胞含2对同源染色体，4条染色体，2个染色体组。图B细胞含3对同源染色体，9条染色体，3个染色体组。属于3倍体。图C细胞含3对同源染色体，6条染色体，2个染色体组。图D细胞中的染色体大小、形态各不相同，属于一倍体，减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞，若用秋水仙素处理该植物的幼苗，则染色体数目加倍，形成二倍体。【答案】（1）2 2 二 3（2）一 染色体联会紊乱不能形成正常的生殖细胞 用秋水仙素处理该植物的幼苗（3）六 单 3规律总结：（1）染色体组中的染色体形态、大小各不相同。（2）花药离体培养得到的个体不论体细胞中含有多少个染色体组都是单倍体。（3）染色体组数的判断：在一个细胞中同源染色体有几条，就有几个染色体组。细胞内形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组(含性染色体的按特例处理)。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。染色体组的数目=染色体数染色体形态数。除单倍体外，一个生物是几倍体就有几个染色体组。（4）秋水仙素和低温都能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致细胞染色体数目加倍。【举一反三】几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。XXY（雄性，可育） XO（雄性，不育） XXX（死亡） OY（死亡）XX YXX YX X （1）正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为 ，在减数第二分裂后期的细胞中染色体数是 条。（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：I.若 ，则是环境改变； II.若 ，则是基因突变； III.若 ，则是减数分裂时X染色体不分离。【答案】 (1)2 8(2)XrY Y（注：两空顺序可颠倒） XRXr、XRXrY（3）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 无子代产生考点四 育种方式杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法；诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法；单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法；多倍体育种是指育种过程中利用秋水仙素等方法处理植物萌发的种子或幼苗，从而获得所需要的多倍体纯系植株的育种方法；基因工程育种是通过基因工程的手段把外源基因导入受体细胞，有目的地改造受体细胞遗传性状的一种育种手段。该处主要通过图解考查育种的方式、方法与原理，染色体数目或基因型的变化等。【例4】下图表AAbb Ab AaBb AAbb AAaaBBbbAABB aabb AabbIV I II V III Co60处理示用某种农作物和两个品种分别培育出、（）三个品种的过程，据图回答问题。（1）由和培育出的育种方法是 ，依据的原理是 ，方法I 和方法II分别是 。（2）由培育出的育种方法是 ，技术手段III是 ，技术手段V是 。该育种方法的优点是 。（3）由培育出的育种方法是 ，依据的原理是 ，是 倍体。（4）由到的育种方法是 ，依据的原理是 。【解析】通过和杂交形成，自交形成，属于杂交育种；由培育出应用了花药离体培养和秋水仙素处理，属于单倍体育种；直接经秋水仙素处理培育出的染色体数目加倍，属于多倍体育种；由到经过了放射性处理，属于诱变育种。【答案】（1）杂交育种 基因重组 杂交和自交（2）单倍体育种 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 明显缩短育种年限（3）单倍体育种 染色体变异 四（多）（4）诱变育种 基因突变规律总结：（1）杂交育种和诱变育种的原理分别是基因重组和基因突变，多倍体育种和多倍体育种的原理都是染色体变异。（2）用秋水仙素处理萌发的种子后，植物的幼苗细胞和根细胞的染色体数目都加倍，而处理幼苗后地上幼苗细胞中的染色体数目加倍，地下根细胞中的染色体数目不加倍。（3）植物杂交育种一般包括“亲本杂交子代连续自交淘汰选优”三步，动物交育种一般包括“亲本杂交子代雌雄个体相交测交”三步。（4）单倍体育种过程中秋水仙素只能处理单倍体幼苗，没有萌发的种子。【举一反三】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【答案】CD考点五 种群基因频率的改变与生物进化现代生物进化理论的主要内容包括种群是生物进化的单位、自然选择决定生物进化的方向、突变选择和隔离是物种形成和生物进化的机制。该处重点考查基因频率、基因型频率的计算，基因频率的变化与生物进化的关系，以及现代生物进化理论的特点、与之前其它理论的比较等。【例5】某植物种群，AA基因型个体占30，aa基因型个体占20，则：(1)植物的A、a基因频率分别是 、 。(2)若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占 、 。这时，A、a的基 因频率分别是 、 。(3)依据现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化? ，原因是 。（4）若环境的选择作用使A频率下降了5个百分点，选择后的基因型为AA、Aa、aa的频率分别是 、 、 ；若选择作用保持不变，后代基因型频率的变化规律是 。【解析】(1)植物种群中，AA基因型个体占30，aa基因型个体占20，则Aa基因型个体占50%。所以A的基因频率是30%+25%=55%，a的基因频率为1-55=45。(2)30AA自交后代仍是30AA，20aa自交后代仍是20aa，而50%Aa自交后代中AA和aa各占12.5%，Aa占25%。所以AA的基因型频率是30%+12.5%=42.5，aa的基因型频率是20%+12.5%=32.5，Aa的基因型频率是25%。A的基因频率=42.5%+12.5%=55，a的基因频率=32.5%+12.5%=45。(3)生物进化的实质是基因频率的定向改变，由于该种群基因频率没有改变，所以没有发生进化。（4）A由0.55降为0.50，a则升为0.50，所以AA的基因型频率变为0.25，Aa的基因型频率变为0.50，aa的基因型频率变为0.25。如果继续按下降5个百分点选择下去，那么AA的基因型频率逐渐减少、aa的基因型频率逐渐增加，而Aa由0.250.500.495先增加后减少。【答案】(1)0.55；0.45 (2)42.5；32.5；0.55；0.45 (3)没有发生进化；基因频率没有发生改变（4）0.25；0.50；0.25；AA逐渐减少、Aa先增加后减少、aa逐渐增加规律总结：(1)自然选择是定向的，变异是不定的，自然选择决定生物进化的方向。（2）自然选择的对象：直接对象是生物的变异性状(表现型)，间接对象是相关的基因型，根本对象是相关的基因。（3）种群基因频率的计算：某基因频率=某基因数目/该等位基因的总数=它的纯合子频率+1/2杂合子频率。（4）生物进化的实质是种群基因频率的改变，通过基因频率的计算可以判断生物是否进化。 【举一反三】用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体，根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图，下列分析错误的是( )P F1 F2 F3 F4 F5 Fn10Aa基因型频率A.曲线的F3中Aa基因型频率为0.4B.曲线的F2中Aa基因型频率为0.4C.曲线的Fn中纯合体的比例比上一代增加（1/2）n+1D.曲线和的各子代间A和a的基因频率始终相等【答案】C考点六 隔离与物种形成隔离是物种形成的必要条件，多数生物通过长期的地理隔离导致生殖隔离的形成，从而形成新物种。该处主要考查物种的辨别、地理隔离和生殖隔离在物种形成中的作用。XQWGH共同祖先【例6】现有G 、H、Q、W、X五个有亲缘关系的物种，它们的进化历程及亲缘关系如下图所示：（1）图中五个物种中，基因库相似程度最高的两个物种最可能是 。（2）由物共同祖先进化形成上述五个不同物种的外部因素