新高考生物总复习专题11生物的变异与进化教学课件

第2部分遗传与进化专题11生物的变异与进化高考

生物新高考专用考点1基因突变和基因重组一、基因突变1.概念:DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因碱基序列的改变。小表达

DNA分子结构改变就可以引起基因突变吗?

答案:不一定,基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA分子的基因间隔序列发生改变

不属于基因突变。①直接原因:血红蛋白中一个氨基酸改变。②根本原因:相关基因中碱基发生替换。2.实例(1)镰状细胞贫血(2)细胞的癌变

3.基因突变的原因、特点、类型、结果及意义等知识归纳

易诱导生物发生基因突变并提高突变频率的三类因素及机理(1)物理因素:紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA。(2)化学因素:亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基。(3)生物因素:某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。4.基因突变与性状的关系(1)基因突变可改变生物性状原因:基因突变→mRNA上密码子改变→编码的氨基酸可能改变→蛋白质的结构

和功能改变→生物性状改变。(2)基因突变可能未改变生物性状小表达

若基因中一个碱基对发生了替换,对多肽链的影响可能有哪些?

答案:多肽链不改变(密码子的简并等原因);改变一个氨基酸;肽链缩短(或延长)[终止密码子提前(或延后)出现]等。二、基因重组1.常见类型

知识拓展

基因重组的其他类型(1)细菌转化(如S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使R型活细菌转化为S

型细菌)。(2)病毒DNA整合到宿主细胞染色体DNA上。(3)人工重组DNA:基因工程。

2.基因重组的实质、结果、意义和应用易混易错

1.基因重组一般发生在减数分裂中,不能发生在有丝分裂中。2.Aa自交产生AA、Aa和aa的过程未发生基因重组,基因重组至少发生在2对等位基因间。3.受精作用中发生的配子的随机结合,不属于基因重组。考点2染色体变异一、染色体数目变异1.类型(1)个别染色体的增减,如21三体综合征。(2)以染色体组形式成套增减,如三倍体西瓜。染色体组内容剖析图形示例

要点分析(1)从染色体来源看,一个染色体组中不含同源染色体。(2)从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体各不相同。(3)从所含的基因看,一个染色体组中应含有控制本物种生物性状的一整套基因,但不重复2.染色体组内容剖析及染色体组的判断染色体组判断依据染色体形态

染色体组数=细胞中同种形态的染色体条数。图中A、B、C、D分别含2、2、1、4个染色体组依据基因型染色体组数=基因型中控制同一性状的基因个数(不分显隐性,且该性状由一对等位基因控制)。如基因型为AaBbCc和AAaaBBbb的个体分别含2、4个染色体组异源多倍体染色体组判断不同物种杂交产生的后代经过染色体加倍形成的多倍体为异源多倍体,如小黑麦,其形成过程如图所示:

注:A、B、D、R代表染色体组3.单倍体和多倍体

单倍体多倍体植株特点植株弱小;一般高度不育茎秆粗壮;叶、果实、种子较大;营养物质丰富体细胞染色体组数≥1,与本物种配子染色体组数相同≥3形成原因自然成因单性生殖外界环境条件剧变(如低温)等人工诱导花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子或幼苗易混易错

1.单倍体≠含一个染色体组,由同源四倍体花粉发育而来的单倍体含2个

染色体组。2.单体、单倍体、三体和三倍体辨析3.三倍体原始生殖细胞中有三套非同源染色体,减数分裂出现联会紊乱,因此难以形成

可育的配子,表现为高度不育。4.不可育≠不可遗传变异。三倍体无子西瓜表现为“高度不育”,但属于可遗传变异,

可遗传变异来源于基因突变、基因重组、染色体变异。

单体单倍体三体三倍体染色体条数2n-1n2n+13n示意图

4.实验:低温诱导植物细胞染色体数目的变化(1)原理:与秋水仙素一样,低温也能抑制纺锤体形成而使染色体不能被拉向两极(但不

影响着丝粒分裂),使细胞染色体数目加倍。(2)实验步骤(3)实验现象:视野中既有染色体数目未发生改变的细胞,也有染色体数目发生改变的

细胞。5.应用(1)

小表达

单倍体育种一定能得到纯合子吗?

答案:不一定,基因型为AAaa的四倍体的配子有AA、Aa、aa三种,其花药离体培养得

到的单倍体幼苗,经染色体数目加倍后得到基因型为AAAA、AAaa、aaaa的三种植

株,其中基因型为AAaa的植株不是纯合子。①

②实例a.三倍体无子西瓜的培育(2)多倍体育种b.普通小麦的培育(种间育种)注意

多倍体育种可以突破生殖隔离实现种间杂交育种。二、染色体结构变异类型图像联会异常实例缺失

果蝇缺刻翅的形成重复

果蝇棒状眼的形成倒位

果蝇卷翅的形成易位

果蝇花斑眼的形成易混易错

1.染色体易位与互换

染色体易位互换图解

区别可发生于非同源染色体间发生于同源染色体非姐妹染色单体的相应片段间染色体结构变异基因重组2.染色体结构变异与基因突变的区别

染色体结构变异基因突变区别以基因为单位,基因重复或缺失

或排列顺序改变,如A→AA以碱基为单位,发生在基因内部,

可产生等位基因,如A→a光学显微镜下可见光学显微镜下不可见考点3生物的进化一、达尔文的生物进化论1.达尔文的生物进化论的主要组成(1)共同由来学说:指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。(2)自然选择学说:揭示了生物进化的机制,解释了适应的形成和物种形成的原因。2.生物有共同祖先的证据知识拓展

细胞和分子水平的证据人和其他生物的细胞中普遍含有细胞色素c,说明这些生物都有共同的祖先。细胞色

素c的氨基酸序列差异的大小揭示了不同生物之间亲缘关系的远近,差异越小,表明亲

缘关系越近。(1)

3.自然选择学说与适应的形成(2)适应的形成二、现代生物进化理论1.种群是生物进化的基本单位注意

生物进化的实质是种群基因频率发生改变。2.突变和基因重组提供进化的原材料(1)突变的有利和有害不是绝对的,往往取决于生物的生存环境。(2)生物的变异是随机的、不定向的,只是提供了生物进化的原材料,不能决定生物进

化的方向。3.自然选择导致种群基因频率的定向改变(1)

知识拓展

1.自然选择直接选择的是表型,间接选择的是基因型,实质是引起种群基因

频率的定向改变。2.引起种群基因频率改变的因素主要有自然选择、非随机交配、突变、迁入和迁

出、遗传漂变(小群体引起的基因频率随机减少甚至丢失的现象。如在一个种群中,A

基因的频率为1%,若这个种群只有50个个体,则意味着只有一个个体具有A基因,若该

个体偶然死亡或没有交配,则会使A基因在这个种群中消失)等。实验原理一般情况下,一定浓度的抗生素能杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来实验步骤(2)探究实践:探究抗生素对细菌的选择作用实验结果与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;②③④区域抑菌圈的平均直径逐代变小

实验结论(1)细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异。(2)抗生素的选择作用导致了耐药菌比例的逐渐升高知识归纳

1.抑菌圈直径的大小可反映药物的抑菌效果,抑菌圈直径越大,抑菌效果越

明显。2.抗生素的滥用使耐药菌生存和繁殖的机会增加,耐药性基因在细菌种群中的基因频

率逐渐上升,最终形成“超级细菌”。3.当致病细菌对某抗生素药物的耐药率超过一定值时,需及时更换抗生素类药物,将致

病细菌的耐药率控制在低水平。(1)

4.隔离是物种形成的必要条件(2)物种概念能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物形成环节突变和基因重组、自然选择、隔离标志出现生殖隔离方式(1)渐变式:长期的地理隔离→生殖隔离。

(2)骤变式:如异源多倍体的形成。

易混易错

1.生殖隔离的三种情况:不能交配,能交配但不能产生后代,能产生后代但

后代不可育。2.新物种的形成不一定需要经过地理隔离,但必须有生殖隔离。3.生物进化不一定导致新物种的形成,新物种一旦形成则一定发生了生物进化。实例内容“精明的捕食者”策略捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体,客观上起到了促进种群发展的作用“收割理论”捕食者往往捕食个体数量多的物种,这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面,为其他物种的形成腾出空间好氧生物的出现地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有氧气→出现好氧生物5.协同进化与生物多样性的形成(1)协同进化:不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。常

见的实例如表:(2)生物多样性是协同进化的结果三、生物进化理论的发展1.中性学说:大量的基因突变是中性的,决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累,

而不是自然选择。2.间断平衡学说:物种的形成并不都是渐变的过程,而是物种长期稳定与迅速形成新种

交替出现的过程。突变的种类深挖教材(1)基因突变:DNA分子中发生碱基的

,而引起的基因碱基序列

的改变(必修2P81)(2022福建,15,4分)(2022重庆,24,14分)(2021浙江6月选考,6,2分)(202

1福建,16,4分)。相对来说,基因突变中碱基的

对性状的影响可能会小一些。(2)染色体数目的变异:一类是细胞内

的增加或减少,另一类是细胞内

染色体数目以一套

为基数成倍地增加或成套地减少(必修2P8

7)(2023辽宁,2,2分)(2023江苏,10,2分)(2021辽宁,9,2分)。替换、增添或缺失替换个别染色体完整的非同源染色体(3)染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因

发生改变,导致性

状的变异。染色体结构变异常见的4种类型为

(必修2

P90),除此之外还会出现环状染色体、染色体桥等结构变异的现象(2023湖北,16,2分)

(2022山东,5,2分)(2022湖南,9,2分)。数目或排列顺序缺失、重复、易位、倒位真题演练

(2021浙江6月选考,6,2分)α-珠蛋白与α-珠蛋白突变体分别由141个和146个

氨基酸组成,其中第1—138个氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。该变异是由基因上

编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的。该实例不能说明

(

)A.该变异属于基因突变B.基因能指导蛋白质的合成C.DNA片段的缺失导致变异D.该变异导致终止密码子后移C考法1染色体变异个体产生配子的情况1.缺失、重复、易位产生配子情况类型

缺失

重复

易位配子A∶O=1∶1AA∶a=1∶1A∶Aa∶a∶O=1∶1∶1∶1注:“O”表示不含该基因。2.单体、三体、四体产生配子情况类型

单体

三体

四体配子A∶O=1∶1Aa∶A∶AA∶a=2∶2∶1∶1AA∶Aa∶aa=1∶4∶1注:“O”表示不含该基因。知识归纳

1.分析配子时常以同源染色体为单位,若基因位于同源染色体上,如表中的

“重复”,基因AA和a随同源染色体的分离而产生2种配子;若基因位于非同源染色体

上,如表中的“易位”,同源染色体分离(A与O分离、O与a分离),非同源染色体自由组

合,得到4种配子。2.分析三体产生的配子类型时,为了避免混淆,可以进行标号,如AAa可以记为A1A2a,则

染色体的三种分离方式为A1A2、a,A1、A2a,A2、A1a,最后把A合并即可得到Aa∶A∶

AA∶a=2∶2∶1∶1的结果。考法2利用染色体变异进行基因定位1.利用单体(2n-1)进行基因定位(1)隐性突变:让隐性突变体(2n)与多种单体(2n-1)的显性纯合体杂交,若某种单体的子

代中出现显性∶隐性=1∶1,则此突变基因在相应的染色体上;如2号染色体缺失一条

的单体(AO)与隐性突变体(aa)杂交,子代中出现显性∶隐性=1∶1,则a基因在2号染色

体上。(2)显性突变:让某种显性突变体的单体(2n-1)与隐性正常个体(2n)杂交,若突变基因位

于该种单体所缺失的染色体上,则后代显性∶隐性=1∶1,否则全为显性。2.利用三体进行基因定位将常染色体隐性突变型纯合体和某一染色体的野生型三体(+/+/+)品系杂交,子一代中

的三体个体再和隐性亲本回交(或与隐性个体测交),如果回交(或测交)子代中野生型

和突变型之比是5∶1,则该基因位于此染色体上。如图:3.利用染色体缺失进行基因定位知识拓展

其他染色体定位(1)克隆基因定位法:采用已克隆的cDNA探针与保留在杂种细胞内的染色体DNA进行

分子杂交,确定克隆基因所在的染色体。(2)原位杂交:用标记(同位素、生物素、荧光燃料等)的核酸探针通过分子杂交确定核

苷酸序列在染色体或细胞中的位置。以荧光标记为例:(3)染色体特异性标记:如SSR是DNA中的简单重复序列,非同源染色体和不同品种的

同源染色体上的SSR都不相同,常用于染色体的特异性标记。例

(2023山东临沭一中月考,25节选)某严格自花传粉的二倍体植物(2n),野生型为红

花,突变型为白花。研究人员围绕花色性状的显隐性关系和花色控制基因及在染色体

上的定位,进行了以下相关实验。请分析回答:(1)在甲地的种群中,该植物出现一株白花突变。让白花植株自交,若后代

说明该突变型为纯合体。将该白花植株与野生型杂交,若F1为红花植株,F1自交所

得F2中,红花植株和白花植株比为3∶1,出现该结果的条件是①红花和白花受

等位基因控制,且基因完全显性;②配子具有相同成活率及受精能力并能随机结合;③

受精卵的发育能力及各基因型植株存活率相同。(2)单体(2n-1)可用于基因的染色体定位。人工构建该种植物的单体系(红花)应有

种单体。若白花由一对隐性突变基因控制,将白花突变植株与该种植物单体系中

的全部单体分别杂交,留种并单独种植,当子代出现表型及比例为

时,可将白花突变基因定位于

。(3)三体(2n+1)也可用于基因的染色体定位。若白花由一对隐性突变基因控制,将白花

突变植株与三体系(红花纯合)中全部三体分别杂交,留种并单独种植,当F2出现表型及

比例为

时,可将白花突变基因定位。

解析

(1)纯合体自交后代不发生性状分离;白花植株与野生型杂交,F1全为红花,F1自交所得F2中,红花∶白花=3∶1,这符合基因的分离定律,红花和白花受一对等位基因控

制。(2)二倍体植物有n对同源染色体,可构建n种单体。假设花色基因由A/a控制,则白

花基因型为aa,若该红花单体缺少的染色体上含有相应的基因,则其基因型为AO(O表示缺少相应的基因),白花(aa)与红花单体(AO)杂交,F1的表型及比例为红花(Aa)∶白花

(aO)=1∶1。(3)白花基因型为aa,三体纯合红花基因型为AAA,F1的基因型为1/2Aa、1/

2AAa;1/2Aa自交所得F2中白花(aa)比例为1/8;AAa产生的配子及比例为AA∶a∶Aa∶

A=1∶1∶2∶2,故1/2AAa自交所得F2中白花(aa)占比为1/2×1/6×1/6=1/72,所以,若突变

基因位于该三体上,则F2中白花植株占1/8+1/72=5/36,红花植株占1-5/36=31/36,即F2的表型及比例为红花∶白花=31∶5。

答案

(1)不发生性状分离(全为白花植株)一对

(2)n红花植株∶白花植株=1∶1该单体所缺失的染色体上

(3)红花植株∶白花植株=31∶5考法3三系法和平衡致死1.三系法:如水稻的育性基因在细胞核和细胞质中都存在。

(1)雄性可育:S(RR)、S(Rr)、N(rr)、N(RR)、N(Rr)。(2)雄性不育:S(rr)。(3)雄性不育系解决了去雄的麻烦,但雄性不育个体不能通过自交进行繁殖。(4)保持系与雄性不育系杂交可得到雄性不育系,解决了雄性不育个体繁殖的问题;恢复系与雄性不育系杂交,可得到有繁殖优势的杂交种。2.平衡致死系:将隐性致死基因以杂合状态保持下来,不发生分离的品系。果蝇D为展翅基因,纯合致死,Gl为黏胶眼基因,纯合致死,这两个基因都位于果蝇第3号染色体上。例

(2023海南,15,3分)某作物的雄性育性与细胞质基因(P、H)和细胞核基因(D、d)

相关。现有该作物的4个纯合品种:①(P)dd(雄性不育)、②(H)dd(雄性可育)、③(H)

DD(雄性可育)、④(P)DD(雄性可育),科研人员利用上述品种进行杂交实验,成功获得

生产上可利用的杂交种。下列有关叙述错误的是

(

)A.①和②杂交,产生的后代雄性不育B.②、③、④自交后代均为雄性可育,且基因型不变C.①和③杂交获得生产上可利用的杂交种,其自交后代出现性状分离,故需年年制种D.①和③杂交后代作父本,②和③杂交后代作母本,二者杂交后代雄性可育和不育的

比例为3∶1

解析

细胞质基因在遗传时遵循母系遗传,并且进行杂交实验时,雄性不育个体只能作母本,利用①(P)dd和②(H)dd杂交时,(P)dd作母本,①和②杂交产生的后代都是(P)dd,

表现为雄性不育,A正确;①(P)dd(作母本)与③(H)DD杂交,获得的F1杂交种是(P)Dd,表

现为雄性可育,其自交的F2基因型为(P)DD、(P)Dd、(P)dd,其中(P)dd为雄性不育,其他

为雄性可育,发生了性状分离,需要年年制种,C正确;①(P)dd和③(H)DD杂交后代的基

因型是(P)Dd,②(H)dd和③(H)DD杂交后代的基因型是(H)Dd,以(P)Dd为父本,(H)Dd为

母本进行杂交,其后代基因型为(H)DD、(H)Dd、(H)dd,均表现为雄性可育,D错误。

答案

D考法4种群中基因频率和基因型频率“定义法”求解基因频率(1)某基因频率=某基因总数/某基因及其等位基因的总数×100%。(2)常染色体上某基因频率=某基因总数/(种群个体数×2)×100%。(3)X染色体上某基因频率=某基因总数/(2×雌性个体数+雄性个体数)×100%

“公式法”求解基因频率(以常染色体上的A/a为例)(1)A基因频率=AA基因型频率+1/2×Aa基因型频率。(2)a基因频率=aa基因型频率+1/2×Aa基因型频率利用遗传平衡定律计算(1)前提条件:种群非常大;所有雌