生物的变异.doc

扬中市第二高级中学高三生物教学案 主备：陈俊 审核：施荣美第三单元生物变异、进化、育种 必修二第三单元生物变异、进化、育种第1讲生物的变异基因重组及其意义(B)基因突变的特征和原因(B)染色体结构变异和数目变异(B)知识点一基因突变1实例：镰刀型细胞贫血症病因图解如下： 实例要点归纳： (1)图示中a、b、c过程分别代表_、_和_，突变发生在_(填字母)过程中 (2)患者贫血的直接原因是_异常，根本原因是发生了_，碱基对由突变成_2概念：DNA分子中发生碱基对的_、_或_而引起的基因结构的改变。3基因突变的原因、特点、时间和意义原因内因DNA分子复制发生差错，DNA碱基组成发生改变外因某些诱变因素：_、_和生物因素特 点(1)_：在生物界中普遍存在。(2)_：生物个体发育的任何时期和部位。(3)_：突变频率很低。(4)_：可以产生一个以上的等位基因。(5)_：一般是有害的，少数有利。发生时间通常发生在DNA复制时，如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期意 义(1)_产生的途径；(2) _的根本来源；(3)生物进化的原始材料议一议：基因突变为什么常发生于DNA复制时？知识点二基因重组1概念：生物体进行_的过程中，控制不同性状的基因的重新组合2类型：(1) _的非等位基因的自由组合(2)减数分裂四分体时期， _的等位基因有时会随着_的交叉互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组3意义：是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义知识点三染色体变异(一)染色体结构变异：染色体某一片段_、_、_、_，使排列在染色体上的_数目或_顺序发生改变，从而导致性状的变异。(二)染色体数目变异1染色体组：细胞中在_和_上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组_2二倍体：由_发育而成的，体细胞中含有_个染色体组的个体。如：果蝇。3多倍体(1)概念：由_发育而成的，体细胞中含有_染色体组的个体(2)特点：茎秆粗壮，叶片、果实、种子_，营养物质_，但发育期延迟，结实率低(3)人工诱导多倍体方法：用_处理_的种子或幼苗原理：秋水仙素抑制细胞分裂是_的形成实例：三倍体无子西瓜4单倍体自然成因：由配子直接发育成的新个体，如蜜蜂的雄蜂。人工成因：花药离体培养(1)概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体(2)成因(3)特点：植株长得弱小，高度_(4)应用：单倍体育种方法：花药(花粉)离体培养过程：花药单倍体植株能正常生殖的纯合子新品种优点思一思：(1)人工诱导多倍体的原理是什么？为什么要强调“处理萌发的种子或幼苗”？(2)单倍体育种为什么能缩短育种年限？判一判1基因突变是由于DNA片段的增添、缺失和替换引起的基因结构的改变()。2基因突变一定会引起基因结构的改变，但不一定会引起生物性状的改变()。3基因突变一定是可遗传变异，但不一定遗传给后代()。4若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变()。5基因突变的利害性主要取决于生物生存的环境，在某一环境中可能是有利的，而在另一环境中可能是有害的()。6体细胞突变一般不传代，但往往给突变的个体带来伤害()。7减数分裂过程中，非等位基因一定进行重组()。8交叉互换、自由组合、染色体移接、转基因技术都属于基因重组()。9染色体变异一般涉及很多基因，而基因突变一般只涉及一个基因()。10体细胞含一个染色体组的生物一定是单倍体()。11体细胞含两个染色体组的生物未必是二倍体()。生物的变异概述可遗传的变异与不遗传的变异的比较可遗传变异不遗传的变异遗传物质是否变化遗传物质发生改变遗传物质不发生改变遗传情况变异能在后代中再次出现变异性状仅限于当代表现应用价值是育种的原始材料，能从中选育出符合人类需要的新类型或新品种无育种价值，但在生产上可利用优良环境条件来影响性状的表现获取高产优质产品联系【典例1】(原创题)下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是()。长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高流感病毒有几百个变种，且新亚种不断产生“R型活菌加热杀死的S型菌”后代产生S型活菌果蝇的白眼豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒人类的红绿色盲人类的镰刀型细胞贫血症猫叫综合征高山草甸多倍体植物居多A B C D病毒、原核生物：只有基因突变。（为什么？）真核生物有性生殖：基因突变、基因重组、染色体变异无性生殖：基因突变、染色体变异 生物界中各生物类群的可遗传的变异所有生物都可通过基因突变产生新基因，使本物种基因库增加“原始材料”，促进生物进化发展；基因重组和染色体变异是真核生物特有的。基因突变和基因重组一、图解引起基因突变的因素及其作用机理1.基因突变对生物的影响碱基对影响范围对氨基酸的影响替 换小只改变1个氨基酸或不改变增 添大不影响插入位置前的序列，只影响插入位置后的序列缺 失大不影响缺失位置前的序列，只影响缺失位置后的序列基因突变不一定导致生物性状改变的原因(1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。(2)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。(3)基因突变若为隐性突变，如AAAa，也不会导致性状的改变。基因突变的利害性基因突变引起的变异并不是除了有害就是有利，可分为三种情况：即有利、有害和对生物既无利也无害(中性)。自然选择淘汰有害变异，保留有利和中性变异。 基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。二、三种基因重组机制比较重组类型同源染色体上等位基因的重组非同源染色体上非等位基因间的重组DNA分子重组技术发生时间减数第一次分裂四分体时期减数第一次分裂后期发生机制同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组图像示意 (1)基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。(2)基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，可产生了新的表现型(或新品种)。(3)自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。【典例2】(2012北京理综，30)在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中，偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛，以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组小鼠交配组合，统计相同时间段内的繁殖结果如下。组合编号交配组合产仔次数6617466子代小鼠总数/只脱毛920291100有毛122711001340纯合脱毛，纯合脱毛，纯合有毛，纯合有毛，杂合，杂合。(1)已知、组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异，说明相关基因位于_染色体上。(2)组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由_基因控制的，相关基因的遗传符合_定律。(3)组的繁殖结果说明，小鼠表现出的脱毛性状不是_影响的结果。(4)在封闭小种群中，偶然出现的基因突变属于_。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是_。(5)测序结果表明，突变基因序列模板链中的1个G突变为A，推测密码子发生的变化是_(填选项前的符号)。a由GGA变为AGAb由CGA变为GGA c由AGA变为UGA d由CGA变为UGA(6)研究发现，突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，推测出现此现象的原因是蛋白质合成_。进一步研究发现，该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降，据此推测脱毛小鼠细胞的_下降，这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠_的原因。染色体变异及其与其他变异的比较一、染色体数目变异疑难解读1染色体组的组成特点由上图可知，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。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。(3)一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。 (1)单倍体往往是由配子不经受精作用直接发育成的生物个体。(2)单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因，也有可能可育并产生后代。3染色体组数量的判断方法(1)据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。(2)据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组每个染色体组内不含等位或相同基因此时染色体上无姐妹染色单体，如图所示：(dg中依次含4、2、3、1个染色体组)(3)据染色体数/形态数的比值判断：染色体数/形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如上面果蝇体细胞染色体组成图该比值为8条/4种形态2，则果蝇含2个染色体组。二、基因突变、基因重组和染色体变异的比较基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，都是可遗传变异，但不一定遗传给后代。【典例3】(2012山东理综，27)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。(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_，在减数第二次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。【训练】(2012合肥模拟)下列是对ah所示的细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是()。A细胞中含有一个染色体组的是h图B细胞中含有两个染色体组的是g、e图C细胞中含有三个染色体组的是a、b图D细胞中含有四个染色体组的是f、c图纠错演练1图1显示出某物种的三条染色体及其上排列着的基因(图中字母所示)。试判断图2中列出的(1)、(2)、(3)、(4)如变化依次属于下列变异中的()。染色体结构变异 染色体数目变异 基因重组 基因突变A B C D2(2012南京市、盐城市一模)如图表示某种哺乳动物细胞分别在正常培养和药物处理培养时，所测得的细胞中DNA含量与细胞数的关系。据此推测该药物的作用是()。A通过抑制DNA的复制，抑制细胞分裂B通过促进DNA的复制，促进细胞分裂C通过抑制纺锤体的形成，抑制细胞分裂D通过促进着丝点断裂，促进细胞分裂基因突变1(2011安徽理综，4)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接()。A插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变B替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变C造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代2(2012广东理综，28)子叶黄色(Y，野生型)和绿色(y，突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。(1)在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图1。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是_。 图1 (2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图2。据图2推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_和_。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测， 图2位点_的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。(3)水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。(一)培育转基因植株植株甲：用含有空载体的农杆菌感染_的细胞，培育并获得纯合植株。植株乙：_，培育并获得含有目的基因的纯合植株。 (二)预测转基因植株的表现型：植株甲：_维持“常绿”；植株乙：_。(三)推测结论_。基因重组的考查3(2012江苏单科，14)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染色体变异的考查4(2012广东理综，6)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，未见明显异常。关于该重组酵母菌的叙述，错误的是()。A还可能发生变异 B表现型仍受环境的影响C增加了酵母菌的遗传多样性 D改变了酵母菌的进化方向5(2012海南单科，24)玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下，用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9331。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是()。A发生了染色体易位 B染色体组数目整倍增加C基因中碱基对发生了替换 D基因中碱基对发生了增减一、单项选择题(每小题6分，共48分)1(2013安徽皖北协作一模，4)央视一则报道称，孕妇防辐射服不仅不能防辐射，反而会聚集辐射。辐射对人体危害很大，可能导致基因突变。下列相关叙述正确的是()。A碱基对的替换、增添和缺失都是由辐射引起的B环境所引发的变异可能为可遗传变异C辐射能导致人体遗传物质发生定向改变 D基因突变可能造成某个基因的缺失2(原创题)若图甲中和为一对同源染色体，和为另一对同源染色体，图中字母表示基因，“。”表示着丝点，则图乙图戊中染色体结构变异的类型依次是()。A缺失、重复、倒位、易位 B缺失、重复、易位、倒位C重复、缺失、倒位、易位 D重复、缺失、易位、倒位3变异是生物的基本特征之一，下列不属于细菌产生的可遗传变异有()。基因突变基因重组染色体变异环境条件的变化染色单体互换非同源染色体上非等位基因自由组合A B C D4(2013山东滨州一模，15)原核生物某基因原有213对碱基，现经过突变，成为210对碱基(未涉及终止密码子改变)，它指导合成的蛋白质分子与原蛋白质相比，差异可能为()。A少一个氨基酸，氨基酸顺序不变 B少一个氨基酸，氨基酸顺序改变C氨基酸数目不变，但顺序改变 DA、B都有可能5(2012保定调研)下列过程中没有发生基因重组的是()。6(2012南通期末)下图甲表示某野生型果蝇一条正常染色体上部分基因的序列，乙、丙是两只变异类型果蝇相应染色体上的基因序列。下列相关叙述正确的是()。A白眼基因和朱红眼基因是等位基因B乙果蝇发生了染色体结构变异C乙、丙发生的变异均可用显微镜检测D乙、丙果蝇发生的变异不遗传7(2012杭州名校模考)下列有关植物单倍体的叙述不正确的是()。A与正常植株相比，单倍体植株一般长得弱小，而且高度不育B含有两个染色体组的生物体，也可能是单倍体C利用单倍体育种可缩短育种年限，能培育出品质优良的单倍体D由花粉直接发育成的植物体是单倍体8(2012南京市、盐城市一模)科学家将豌豆染色体片段导入玉米细胞，培育出具有豌豆优良性状而染色体数目不变的玉米新品种。下列有关叙述正确的是()。A新品种玉米的培育原理是染色体结构变异B新品种玉米表现出的豌豆性状一定是单基因控制的性状C新品种玉米自交后代仍然都具有豌豆优良性状D新品种玉米能表现出玉米和豌豆的所有性状二、多项选择题(每小题8分，共16分)9(2012南京一模)育种专家将水稻种子用甲磺酸乙酯溶液浸泡，再在大田种植，可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。由此表明基因突变具有的特点是()。A不定向性 B多害少利性 C随机性 D低频性10下图中甲、乙、丙、丁表示生物的几种变异类型，下列判断正确的是()。A图甲是染色体结构变异中的倒位B图乙是表示生殖过程中的基因重组C图丙是染色体结构变异中的缺失D图丁表示的是染色体的数目变异三、非选择题(共36分)11(18分)(2012朝阳统考)如图甲是基因型为AaBB的生物细胞分裂示意图，图乙表示由于DNA中碱基改变导致蛋白质中的氨基酸发生改变的过程，图丙为部分氨基酸的密码子表。据图回答问题。第一个字母AAAAAAAAUUAA第二个字母UUCCAAAACCGG第三个字母AGAGCUAGAGAG氨基酸异亮氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸丙(1)据图甲推测，此种细胞分裂过程中，