高考生物二轮专题复习“知识落实篇”专题四 第三讲 生物的变异与进化课件.ppt

第三讲生物的变异与进化,专题四遗传、变异和进化,一、理解能力1(2013年四川卷)大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株x，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是()a用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性b单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体c植株x连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低d放射性60co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向,解析：植物细胞具有全能性，与它是否为单倍体无关，只需要其细胞具有该生物体的全套遗传信息即可，a正确；有丝分裂后期着丝点断裂，细胞内染色体加倍，应为40条染色体，b错误；由题可知该突变植株为杂合子，但是表现抗病，所以该突变为显性突变，那么连续自交后，纯合抗病植株比例会逐代升高，显性纯合子所占比例无限趋近于50%，c错误；决定进化方向的不是变异本身，而是自然选择，d错误。答案：a,2(2013年福建卷)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,解析：图甲看出，一条14号和一条21号染色体相互连接时，还丢失了一小段染色体，明显是染色体结构变异，a错误；观察染色体的最佳时期是中期，b错误；减数分裂时同源染色体发生分离，应该产生13和2和1和23和12和3六种精子，c错误；该男子减数分裂时能产生正常的精子13，自然可以产生正常的后代，d正确。答案：d,二、获取信息能力3(2012年天津卷)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(h和h，g和g)控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种(hhgg)的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。下列叙述错误的是(),a、两过程均需要植物激素来诱导细胞分化b与过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株c上图的三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸油菜新品种(hhgg)的效率最高df1减数分裂时，h基因所在染色体会与g基因所在染色体发生联会,解析：减数分裂时，发生联会的染色体是同源染色体，即h基因所在的染色体与h基因所在的染色体、g基因所在的染色体与g基因所在的染色体可以发生联会，d项错误。答案：d,4(2013年广东卷)(双选)果蝇红眼对白眼为显性，控制这对性状的基因位于x染色体。果蝇缺失1条号染色体仍能正常生存和繁殖，缺失2条则致死。一对都缺失1条号染色体的红眼果蝇杂交(亲本雌果蝇为杂合子)，f1中()a白眼雄果蝇占1/4b红眼雌果蝇占1/4c染色体数正常的红眼果蝇占1/4d缺失1条号染色体的白眼果蝇占1/4,解析：由题可知，红眼和白眼在性染色体上，xbxb和xby交配后代的基因型为：xbxbxbxbxbyxby1111，亲本中均缺失一条染色体，因此后代中缺失一条的占1/2，缺失两条的和染色体正确的均占1/4，缺失两条的不能存活，因此后代正常染色体的占1/3，缺失一条染色体的占2/3。因此后代白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2，染色体数目正常的红眼果蝇占3/41/31/4，缺失1条染色体的白眼果蝇占1/42/31/6，因此答案为ac。答案：ac,三、综合运用能力5(2012年全国卷新课标)一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果(控制毛色的基因显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因)；二是隐性基因携带者之间交配的结果(只涉及亲本常染色体上一对等位基因)。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。,(1)如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常的鼠比例均为_，则可推测毛色异常是_性基因突变为_性基因的直接结果，因为_。(2)如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠比例是_，另一种是同一窝子代全部表现为_鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。,解析：(1)假设该性状由一对等位基因aa控制，若为基因突变，又只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因，要想表现毛色异常，该突变只能为显性突变，即由隐性基因突变为显性基因，突变体为aa，正常雌鼠为aa，所以后代毛色异常鼠与毛色正常的鼠比例均为11。(2)若为亲本中隐形基因的携带者，此毛色异常的雄鼠的(基因型为aa)与同一窝的多只雌鼠(基因型为aa或aa)交配后，不同窝的子代不同，若雌鼠为aa，后代全部为毛色正常鼠，若雌鼠为aa，后代毛色异常鼠与毛色正常鼠比例是11。,答案：(1)11隐显只有两个隐性纯合亲本中一个亲本的一个隐性基因突变为显性基因时，才能得到每窝毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为11的结果(2)11毛色正常,6(2012年广东卷)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_。,(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1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，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：_。,解析：(1)根据题干所给信息“野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色”，可推测出野生型豌豆成熟后，子叶发育成的叶片中叶绿素含量降低。分析图1，b从第六天开始总叶绿素含量明显下降，因此b代表野生型豌豆，则a为突变型豌豆。(2)根据图2可以看出，突变型的sgry蛋白和野生型的sgry有3处变异，处氨基酸由t变成s，处氨基酸由n变成k，可以确定是基因相应的碱基发生了替换，处多了一个氨基酸，所以可以确定是发生了碱基的增添；从图2中可以看出sgry蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体，根据题意，sgry和sgry都能进入叶绿体，,说明处的变异没有改变其功能；所以突变型的sgry蛋白功能的改变就是有由处变异引起。(3)本实验通过具体情境考查对照实验设计能力。欲通过转基因实验验证y基因“能使子叶由绿色变为黄色”的功能，首先应培育纯合的常绿突变植株y2，然后用含有y基因的农杆菌感染纯合的常绿突变植株y2，培育出含有目的基因的纯合植株观察其叶片颜色变化。为了排除农杆菌感染对植株的影响，应用含有空载体的农杆菌感染常绿突变植株y2作为对照。,答案：(1)a(2)替换增添(3)(一)y2获取y基因，构建y基因的表达载体，用含有该表达载体的农杆菌感染y2的细胞(二)叶片衰老后叶片衰老后由绿变黄(三)水稻y基因通过调控叶绿素降解，使叶片衰老后由绿色变为黄色。,7(2012年江苏卷)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中a、b、c、d表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，c染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：,(1)异源多倍体是由两种植物aabb与cc远缘杂交形成的后代，经_方法培育而成，还可用植物细胞工程中_方法进行培育。(2)杂交后代染色体组的组成为_，进行减数分裂时形成_个四分体，体细胞中含有_条染色体。(3)杂交后代中c组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体_。,(4)为使杂交后代的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为_。,解析：(1)a、b、c、d表示4个不同的染色体组，植物aabb产生ab的配子，植物cc产生含c的配子，结合后形成abc受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代aabbcc；还可以利用植物体细胞杂交技术获得aabbcc的个体。(2)aabbcc产生的配子为abc，aabbdd产生的配子为abd，配子结合形成aabbcd,的受精卵，减数分裂过程中同染色两两配对形成四分体，c染色体组和d染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个a染色体组可形成7个四分体，两个b染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于中有6个染色体组，每个染色体组7条染色体，共42条。(3)杂交后代，减数分裂过程中c组染色体无同源染色体配对而丢失。(4)射线可能会导致c染色体断裂，断裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。,答案：(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交(2)aabbcd1442(3)无同源染色体配对(4)染色体结构变异,生物的变异,1基因重组及其意义(1)概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的_。(2)类型：自由组合型：位于_上的_自由组合。,基因的重新组合,非同源染色体,非等位基因,交叉互换型：_时期，同源染色体上非姐妹染色单体的_交换。(3)意义：形成_的重要原因。生物变异的来源之一，有利于_。,四分体,等位基因,生物多样性,生物进化,2基因突变的特征和原因(1)实例镰刀型细胞贫血症。症状：红细胞呈_，容易破裂，使人患溶血性贫血。原因：直接原因：血红蛋白的多肽链上一个_。根本原因：血红蛋白基因(dna)上一个碱基对发生_，即正常(t/a)异常(a/t)。,镰刀状,谷氨酸变成了缬氨酸,替换,(2)概念：dna分子中发生碱基对的_，而引起的基因结构的改变。(3)时间、原因时间：主要发生在_或减数第一次分裂前的间期。,替换、增添和缺失,有丝分裂间期,紫外线,某些病毒,3染色体结构变异和数目变异,染色体结构,染色体数目,某一片段缺失,增加某一片段,非同源染色体,位置颠倒,个别染色体,染色体组,4.生物变异在育种上的应用,不同优良性状,自交或杂交,正在分裂,基因突变,改良作物品质,诱变育种,5.转基因食品的安全性2001年5月，我国国务院公布了_，对农业转基因生物的研究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。,农业转基因生物安全管理条例,生物的进化,1现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较,遗传和变异,自然选择,适者生存,种群,种群基因频率,隔离,突变,自然选择,隔离,(续上表),(续上表),个体,群体,种群,2运用现代生物进化理论分析生物的进化、适应性和新物种的形成,（续上表）,环境,生殖隔离,三种可遗传变异的比较,(续上表),特别提醒不同生物的可遗传变异来源(1)病毒：基因突变。(2)原核生物：基因突变;s型细菌转化实验，体现为基因重组。(3)真核生物。无性生殖时：基因突变、染色体变异。有性生殖时：基因突变、基因重组、染色体变异。,对位训练,1（双选)最近，可以抵抗多数抗生素的“超级细菌”引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因ndm1，该基因编码金属内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是()a定向突变b抗生素滥用c金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活d通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因,解析：突变是不定向的，故a错。细菌是原核生物，没有染色体，故d错。抗生素的滥用相当于对细菌进行了自然选择，导致了超强耐药性基因ndm1在该细菌中逐代积累，该ndm1基因编码金属内酰胺酶，由此推测金属内酰胺酶使许多抗菌药物失活，故bc正确。答案：bc,生物变异在育种上的应用,1几种育种方法的比较及应用,（续上表）,2.植物激素育种(1)原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育。(2)方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。(3)优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。(4)缺点：该种方法只适用于植物。(5)举例：无子番茄的培育。,特别提醒(1)在所有育种方法中，最简便、常规的育种方法是杂交育种，可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种，防止后代发生性状分离，便于制种和推广。(2)杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。(3)杂种优势是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离，如杂交玉米的制种。,对位训练,2(2012年浙江卷)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中抗病高秆植株上的花药进行,离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。另一实验表明，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l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。,解析：(1)由“甲和丁杂交后代均为抗病高秆”可知，抗病和高秆为显性，据此推出各亲本的基因型：甲(aabb)、乙(aabb)、丙(aabb)、丁(aabb)。(2)基因缺失dna片段后，其数量并未减少，变异类型为基因突变。突变后的基因无法正常进行转录和翻译，体现了变异的有害性。(3)乙和丙杂交得到的f1，其基因型为aabb，可产生4种不同类型的配子。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),基因频率与基因型频率的计算方法,1比较基因频率和基因型频率。,2.计算规律(1)已知基因型频率计算基因频率。设有n个个体的种群，aa、aa、aa的个体数分别为n1、n2、n3，a、a的基因频率分别用pa、pa表示，aa、aa、aa的基因型频率分别用paa、paa、paa表示，则,由以上公式，可以得出下列结论：在种群中一对等位基因的频率之和等于1，而各种基因型频率之和也等于1。某等位基因的频率该等位基因纯合子的频率1/2杂合子的频率。(2)已知基因频率计算基因型频率。设某种群中a的基因频率为p，a的基因频率为q，则aa的基因型频率为p2，aa的基因型频率为q2，aa的基因型频率为2pq，则(pq)2p22pqq21。,注：上述计算方法只适用于理想条件下。(3)伴x染色体遗传方式。在一个工厂中，男、女职工各100名，女性中色盲基因(xb)携带者为5人，色盲患者为1人；男性中色盲患者为8人，则xb的基因频率为100%5%。,已知人群中，伴x隐性男性患者的比例为p，则可认为这个人群中此基因频率为p，由此可计算女性中患病的频率为p2。上例中，色盲在男性中的发病率为7%，在女性中的发病率为(7%)20.5%。,特别提醒xy型性别决定生物，基因在x染色体上，y染色体上无等位基因，计算时只计x染色体上的基因数，不考虑y染色体。zw型性别决定也是这样。,对位训练,3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)利用显微注射仪进行显微注射，将目的基因导入动物受精卵。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出s基因、由s基因转录的mrna和s蛋白。(2)纯合的雄蚊(aabb)与野生型雌蚊(aabb)交配，f1基因型均为aabb，f1群体中a基因频率是50%，a基因频率是50%；f2群体中出现基因型为1aabb2aabb2aabb4aabb1aabb，a基因频率是(12212241)/(1222224212)0.660%。(3)由于s基因表达的s蛋白会抑制登革热病毒复制，故将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代下降。,答案：(1)受精卵s基因由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繁殖,(2012年海南卷改编)关于现代生物进化理论的叙述，错误的是()a在自然条件下基因的突变率虽然很低，但对进化非常重要b不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同c环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变,d同一群落中的种群相互影响，因此进化的基本单位是群落,解析：基因突变率虽然低，却是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料，a项正确；生物的表现型是基因型与环境共同作用的结果，基因型不同，表现型相同，对环境的适应性相同，也可能表现型不同，对环境的适应性也不同，b项正确；环境发生的变化如果影响到某些基因型，由于环境的选择作用，就会使种群的基因频率改变；如果环境发生的变化不影响种群中各基因型的适应性，也可能不起选择,作用，使基因频率不变，c项正确；种群内个体之间才有基因交流，所以生物进化的基本单位是种群而非群落，d项错误。答案：d得分策略：本题考查现代生物进化理论的基本内容。解题时能正确运用进化的基本单位、基因突变的特点、基因突变对进化的意义、生物对环境的适应、环境变化与基因频率改变之间的关系等知识。,(2012年海南卷)无子西瓜是由二倍体(2n22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的_上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有_条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有_条染色体的合子。(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的_分裂。,(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用_的方法。,解析：(1)利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植物在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无籽西,瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22244条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半(44/222)，二倍体植株产生的雄配子含22/211条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。(2)三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会的紊乱而无法形成正常的配子。(3)利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。答案：(1)雌蕊(或柱头)2233(2)减数(3)组织培养,得分策略：本题以教材课后拓展题多倍体育种过程中无子西瓜的形成过程为着眼点，综合考查了考生对减数分裂、受精作用、植物组织培养等知识点的掌握。解题过程要熟练运用减数分裂知识。,特殊情况下基因型频率和基因频率的计算,一、杂交后代淘汰某些个体后基因型频率或基因频率的计算例1基因型为aa的亲本连续自交，若aa不能适应环境而被淘汰，则第三代a、a的基因频率依次为()a8/9和1/9b1/8和7/8c2/9和7/9d1/3和2/3,解析：利用基因的分离规律解题，但需注意两点，即aa不能适应环境而被淘汰；纯合体自交后代能够稳定遗传。自交各代情况如下：aa自交并淘汰aaf1：(1/3aa2/3aa)；f1(1/3aa、2/3aa)自交并淘汰aaf2：1/3aa和2/3(1/4aa1/2aa)，即1/2aa1/3aa；f2(1/2aa、1/3aa)自交并淘汰aaf3：1/2aa和1/3(1/4aa1/2aa)，即7/12aa1/6aa，依据基因型频率,指在一个种群中某种基因型所占的百分比，所以f3中基因型aa的频率(7/12aa)(7/12aa1/6aa)7/9；f3中基因型aa的频率(1/6aa)(7/12aa1/6aa)2/9。依据基因频率是指一个群体中