福建省2022届高考生物二轮专题总复习专题4生物变异与育种

第3课时生物变异与育种专题四遗传变异与进化一、基因突变和基因重组1．基因突变：由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。(1)发生的过程及时间：基因突变发生在细胞分裂的间期DNA分子的复制过程中，即DNA→DNA。(2)基因突变与生物生殖的对应关系：无性生殖的有丝分裂过程中能发生基因突变，有性生殖的减数分裂过程中能发生基因突变，因而在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。(3)发生基因突变的细胞：体细胞可以发生基因突变，这种突变一般不会导致下一代个体产生变异，但植物体细胞的基因突变可通过无性繁殖传递。有性生殖细胞可以发生基因突变，经受精作用，这种突变可以使下一代个体表现变异。(4)基因突变的结果：可以产生新的基因(是原来基因的等位基因)，不改变染色体上基因的数量。2．基因重组：指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。(1)基因重组的种类①自由组合型。这种基因重组的细胞学基础是在同源染色体分开的同时，非同源染色体自由组合，即基因的自由组合定律。②交换型。这种基因重组的细胞学基础是在四分体时期，由于同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换而导致的。(2)基因重组与生殖种类无论哪一种类型的基因重组都只发生在有性生殖过程中，无性生殖过程中不发生基因重组。(3)基因重组不能产生新的基因类型，只能产生新的基因型。二、染色体结构变异和数目变异1．染色体结构变异：染色体结构变异的四种类型是缺失、重复、倒位、易位。染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。2．染色体数目的变异(1)染色体组：二倍体生物生殖细胞中所含的一组形状、大小、结构互不相同的染色体。一个染色体组携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。(2)单倍体与多倍体的比较

单倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体成因自然成因单性生殖的结果外界环境条件剧变人工诱导花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子或幼苗发育过程待续单倍体多倍体发育起点配子受精卵或合子判断方法发育起点为配子发育起点为受精卵或合子植株特点植株弱小，生长发育快植株粗大、营养物质含量高，生长发育迟缓可育性高度不育可育(奇数倍体不育)应用单倍体育种多倍体育种有性生殖雄配子直接发育成个体（如花药离体培养）单倍体+雌配子（孤雄生殖如雄蜂）直接发育成个体单倍体受精作用合子发育生物体二倍体多倍体发育过程(3)单倍体高度不育的原因和植株弱小的原因单倍体产生可育配子的概率非常低。如二倍体生物的单倍体，细胞中只含有一个染色体组，只有该染色体组内所有染色体进入同一个配子时，才是可育，每一条染色体进入该生殖细胞的可能性为1/2，当一个染色体组内有n条染色体时，该单倍体产生可育配子的概率为(1/2)n。单倍体植株与二倍体植株相比，植株弱小，原因是单倍体植物体细胞中只含有正常二倍体植株一半的遗传物质，基因减少一半，控制合成的蛋白质减少，所以植株弱小。三、三种可遗传变异的比较

基因突变基因重组染色体变异生物种类所有生物都可以发生基因突变自然状态下只有有性生殖的生物发生基因重组真核生物都可以发生染色体变异发生时间细胞分裂间期DNA分子复制过程中减数第一次分裂前、后期有丝分裂或减数分裂过程中生殖类型无性生殖和有性生殖都可发生自然状态下只有有性生殖可发生无性生殖和有性生殖都可发生基因突变基因重组染色体变异产生机理是基因的分子结构发生改变的结果由基因的自由组合和交叉互换引起染色体的结构和数目发生变化的结果结果产生新的基因，控制新的性状产生新的基因型，原有性状的重新组合不产生新的基因，引起性状变异与进化的关系①三种可遗传的变异都为生物的进化提供了原材料；②基因突变可产生新基因，为进化提供了最初的原材料，是生物变异的根本来源；③基因重组的变异频率高，为进化提供了广泛的选择材料，是形成生物多样性的重要原因之一续表四、生物变异在育种上的应用育种方法育种原理育种特点杂交育种基因重组将优良性状集中在同一个体；育种年限较长，但操作简便诱变育种基因突变提高变异频率，育种年限较短，但有利个体不多，工作量大单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限多倍体育种器官大、营养物质含量高，可以产生新物种育种方法育种原理育种特点基因工程育种基因重组克服远缘杂交不亲和性；应注意生态安全；能定向改造生物的遗传特性植物体细胞杂交育种细胞全能性动物体细胞克隆育种细胞核全能性可用于繁育优良动物；挽救濒危动物等；属于无性生殖续表五、人类遗传病遗传病类型遗传特点遗传定律诊断方法单基因遗传病常染色体显性遗传病男女患病几率相等、连续遗传遵循孟德尔遗传定律遗传咨询、产前诊断(基因诊断)、性别检测(伴性遗传病)常染色体隐性遗传病男女患病几率相等伴X显性遗传病女患者多于男患者、连续遗传伴X隐性遗传病男患者多于女患者、交叉遗传遗传病类型遗传特点遗传定律诊断方法多基因遗传病家族聚集现象、易受环境影响

遗传咨询、基因检测染色体遗传病结构异常

不遵循孟德尔遗传定律产前诊断(染色体数目、结构检测)数目异常续表六、人类基因组计划与人体健康1．人类基因组：人体DNA所携带的全部遗传信息。2．人类基因组计划：1990年启动，测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。实际需测量24条(22条常染色体＋XY)染色体上的基因。测定结果表明：人类基因组由大约31.6亿个碱基对组成，已发现的基因约为2.0万～2.5万(24条染色体上)。3．人类基因组研究的意义(1)对各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义。(2)对进一步了解基因表达的调控机制，细胞的生长、分化、个体发育的机制及生物的进化等具有重要意义。(3)推动生物高新技术的发展，产生巨大的经济效益。

【例1】(2010·福建理综)下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(

)甘氨酸：GGG赖氨酸：AAA

AAG谷氨酰胺：CAG

CAA谷氨酸：GAA

GAG丝氨酸：AGC丙氨酸：GCA天冬酰胺：AAUA．①处插入碱基对G—CB．②处碱基对A—T替换为G—CC．③处缺失碱基对A—TD．④处碱基对G—C替换为A—T【解析】本题主要考查基因突变、转录、翻译等基础知识及突变对性状的影响。第一步先根据基因结构和氨基酸种类确定密码子的排列顺序，即mRNA上碱基排列顺序(…GGGAAGCAG…)。由于1169位赖氨酸(AAG)变为谷氨酸(GAA、GAG)，结合题干意思即①②③④四处只有一处发生突变可确定谷氨酸密码子是(GAG)，从而推出是②处碱基对A—T替换为G—C。答案：B【变式训练1】

右图表示某哺乳动物体内正在进行分裂的一个细胞，该细胞()A．只存在于该动物的精巢中B．在分裂的间期发生过基因突变C．含有4个染色体组D．分裂产生的成熟生殖细胞有两种基因型【解析】该细胞在分开时，细胞质是不均等分裂的，只能是初级卵母细胞或次级卵母细胞，因此存在于卵巢中。又由于细胞内含有同源染色体，判断为初级卵母细胞，含有2个染色体组，分裂产生成熟的生殖细胞是卵细胞，只有一个，基因型只有一种。由该细胞的基因型Aaaa判断为基因突变，不是交叉互换。答案：B【例2】用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开花后，授予二倍体的成熟花粉，则(

)A．能产生正常的配子，结出种子，形成果实B．结出的果实为五倍体C．不能产生正常配子，但可形成无子西瓜D．结出的果实为四倍体【解析】给三倍体植株的雌花授予二倍体西瓜的花粉，目的是刺激其子房发育成果实，由于三倍体植株本身并不能形成正常的配子，因此不能形成种子，而只能得到无子西瓜。【变式训练2】番茄体细胞内有12对染色体，用一定浓度的生长素溶液处理没有受粉的番茄花蕾，得到了无子的番茄果实。它的果皮细胞内的染色体数目是()A．12条B．24条C．48条D．36条【解析】无子番茄的培育原理是生长素促进果实发育，因此，这种变异是不可遗传的，它的果皮细胞中的染色体数目应该同发育成果实的子房壁细胞相同，为24条。B【例3】

现有两个品种的小麦：不抗寒(AA)抗倒伏(bb)高蛋白(DD)和抗寒(aa)不抗倒伏(BB)低蛋白(dd)。这三对等位基因独立遗传。如果要获得抗寒、抗倒伏、高蛋白的优质品种，杂交育种的F2中和单倍体育种产生的个体中符合要求的纯合子所占的比例分别为(

)A．3/64、1/8B．1/64、1/8C．1/64、0D．3/64、0【解析】无论杂交育种还是单倍体育种，都需要两个亲本进行杂交，获得F1，基因型是AaBbDd；杂交育种中F1自交获得F2，其中符合要求的纯合子基因型为aabbDD，所占比例是(1/4)3＝1/64；单倍体育种过程中，F1产生的配子有8种，经过花药离体培养形成的单倍体就有8种基因型，比例相同，再经过秋水仙素加倍形成的纯合子中符合要求的占1/8。答案：B【变式训练3】下图是具有两种遗传病的家族系谱图，设甲病显性基因为A，隐性基因为a；乙病显性基因为B，隐性基因为b。两种病中有一种为色盲，若Ⅱ7为纯合子，假设Ⅲ8与Ⅲ11结婚，生下同时患两种病的子女概率是()A．21/32B．1/32C．7/32D．3/32【解析】由1、2均患甲病，5正常可知甲为常染色体显性遗传病；乙病为色盲。Ⅲ8基因型AaXBXb或AaXBXB，Ⅲ11为AaXBY(根据题目要求两种遗传病同时考虑，计算出相应表现型的概率)：①只患甲病＝3/4×7/8＝21/32；②只患乙病＝1/4×1/8＝1/32；③只患一种病＝3/4＋1/8－2×3/4×1/8＝11/16；④同时患两种病＝3/4×1/8＝3/32；⑤不患病概率＝1/4×7/8＝7/32。答案：D1．染色体结构变异和基因突变的区别由于染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列，因此基因突变只是染色体上的某一位点上基因的改变，有可能产生新的基因，而染色体变异改变的是一些基因的数量、排列顺序。2．二倍体、单倍体和多倍体的概念(1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，其体细胞中有几个染色体组，该生物就是几倍体。(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，则无论体细胞中含几个染色体组，都叫单倍体。(3)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，具偶数个染色体组的个体如染色体组为AB、AAAB也不可育，但经加倍后均可育。(4)多倍体的形成原因：外界条件剧变，有丝分裂过程受阻，染色体数目加倍。外界环境条件(温度剧变)或生物内部因素干扰，纺锤体的形成受到阻碍，以致染色体不能被