高考生物变异知识点归纳总结

高考生物变异知识点归纳总结生物的变异是指生物体亲代与子代之间以及子代的个体之间存在差异的现象。这种差异是生物界普遍存在的生命现象，也是生物进化的根本动力之一。在高考生物的知识体系中，我们主要关注的是可遗传的变异，即能够传递给子代的变异。它主要包括基因突变、基因重组和染色体变异三种类型。理解这些变异的本质、特点及其在生物进化和育种实践中的应用，是高考考查的重点内容。一、基因突变：生物变异的根本来源基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。它是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料。（一）基因突变的概念与本质基因是有遗传效应的DNA片段，每个基因都有其特定的脱氧核苷酸排列顺序。基因突变的本质就是DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，从而引起基因结构的改变。这种改变如果发生在基因的编码区，可能会导致其控制合成的蛋白质的氨基酸序列发生改变，进而影响生物的性状。（二）基因突变的发生时期与原因基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，也可以发生在细胞内不同的DNA分子上以及同一DNA分子的不同部位。一般来说，DNA复制过程中（如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期）更容易发生基因突变，因为此时DNA双链解开，稳定性下降。引起基因突变的原因包括内因和外因。内因主要是DNA分子复制偶尔发生的错误。外因则包括物理因素（如紫外线、X射线等辐射）、化学因素（如亚硝酸、碱基类似物等）和生物因素（如某些病毒的遗传物质）。（三）基因突变的特征基因突变具有普遍性、随机性、低频性、不定向性和多害少利性等特征。普遍性指基因突变在各种生物中都是普遍存在的。随机性指基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在细胞内不同的DNA分子上，也可以发生在同一DNA分子的不同部位。低频性指在自然状态下，基因突变的频率是很低的。不定向性指一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，即基因的突变方向和突变的结果是不确定的。多害少利性指大多数基因突变会导致生物性状的改变，其中对生物自身生存不利的变异较多，有利的变异较少，但也有少数基因突变是中性的。（四）基因突变的类型根据基因突变对表现型的影响，可分为以下几种类型：1.同义突变：由于密码子的简并性，碱基对的替换可能并不改变编码的氨基酸，从而不引起性状的改变。2.错义突变：碱基对的替换导致编码的氨基酸发生改变，可能影响蛋白质的结构和功能，进而引起性状的改变。3.无义突变：碱基对的替换导致编码氨基酸的密码子变成终止密码子，使肽链合成提前终止，可能产生没有活性的多肽片段，导致性状改变。4.移码突变：碱基对的增添或缺失，会使该位点之后的密码子序列发生改变，导致编码的氨基酸序列发生较大变化，对蛋白质结构和功能的影响通常较大。（五）基因突变的意义基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。通过基因突变，生物可以产生新的性状，适应不断变化的环境。二、基因重组：生物变异的重要来源基因重组是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。它是生物变异的重要来源之一，对于生物的进化和多样性具有重要意义。（一）基因重组的概念与类型基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合的过程。它不产生新的基因，而是通过已有的基因的重新组合，产生新的基因型，从而使子代出现不同于亲代的性状组合。基因重组主要有两种类型：1.减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合：在减数第一次分裂后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因也随之自由组合。2.减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换：在减数第一次分裂前期，同源染色体联会形成四分体，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生局部交换，导致染色单体上的基因重新组合。此外，在基因工程中，人们将目的基因导入受体细胞，也属于基因重组的范畴，可称为人工基因重组。（二）基因重组发生的时期自然状态下的基因重组主要发生在减数分裂过程中，即减数第一次分裂的后期和四分体时期。（三）基因重组的意义基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，其中可能有一些子代具有适应环境变化的有利性状。因此，基因重组是生物进化的重要因素之一，对于生物的多样性和适应性具有重要意义。它也是杂交育种的理论基础，通过杂交可以将不同亲本的优良性状组合在一起，培育出新品种。三、染色体变异：可观察的结构与数量变化染色体变异是指染色体的结构或数目发生改变，从而导致生物性状的变异。这种变异往往可以在显微镜下观察到。（一）染色体结构变异染色体结构变异是指染色体发生断裂后，在断裂处发生错误连接而导致染色体结构不正常的变异。主要有以下几种类型：1.缺失：染色体中某一片段的缺失，导致该片段上的基因也随之丢失。2.重复：染色体中增加了某一片段，导致该片段上的基因重复出现。3.倒位：染色体中某一片段的位置颠倒了180度。4.易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。染色体结构变异会导致染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，从而引起生物性状的变异，大多数是不利的，甚至会导致生物体死亡。（二）染色体数目变异染色体数目变异是指细胞内染色体数目增添或缺失的改变。它可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少；另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。1.染色体组染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。判断一个细胞中染色体组数的方法，可以根据细胞中同源染色体的条数（同一形态的染色体有几条，就有几个染色体组），或者根据基因型中控制同一性状的基因个数（不区分大小写，同一字母出现几次，就有几个染色体组）。2.二倍体、多倍体与单倍体由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体；体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做多倍体。多倍体植株通常具有茎秆粗壮、叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加等特点，但也可能表现出生长缓慢、结实率低等缺点。人工诱导多倍体的方法主要有低温诱导和用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，其原理是抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使染色体数目加倍。由配子发育而来的个体，体细胞中不论含有几个染色体组，都称为单倍体。单倍体植株通常长得弱小，而且高度不育。但利用单倍体植株进行育种，可以明显缩短育种年限，即单倍体育种。其方法通常是先花药离体培养获得单倍体幼苗，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，使其染色体数目加倍，获得纯合子。3.个别染色体的增减指细胞内某一条或几条染色体的增加或减少。例如，人类的21三体综合征（唐氏综合征）就是由于患者的体细胞中多了一条21号染色体所致；特纳氏综合征则是女性体细胞中缺少一条X染色体。四、不可遗传变异与可遗传变异的辨析生物的变异根据其能否遗传给后代，可分为可遗传变异和不可遗传变异。可遗传变异是由遗传物质发生改变引起的变异，能够遗传给后代，包括基因突变、基因重组和染色体变异。不可遗传变异是由环境因素引起的，遗传物质没有发生改变，因此不能遗传给后代。例如，由于水肥充足导致作物产量增加，由于阳光照射不足导致植物叶片发黄等。区分两者的关键在于看遗传物质是否发生改变。但需要注意的是，环境因素有时也会诱导遗传物质发生改变，从而产生可遗传变异。五、变异在育种上的应用变异是育种的基础，人们可以利用生物的变异，通过一定的方法培育出优良品种。常见的育种方法包括：1.诱变育种：利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得新品种。其优点是可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型；缺点是突变具有不定向性，有利变异少，需要大量处理实验材料。2.杂交育种：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。其原理是基因重组。优点是可以将不同品种的优良性状组合在一起；缺点是育种周期长，过程繁琐，且只能在同种生物或亲缘关系较近的生物之间进行。3.单倍体育种：利用花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素处理使其染色体数目加倍，从而获得纯合子的育种方法。其优点是明显缩短育种年限，能快速获得纯合品种；缺点是技术复杂，需要与杂交育种配合。4.多倍体育种：用秋水仙素等处理萌发的种子或幼苗，诱导染色体数目加倍，从而获得多倍体植株。其优点是培育出的多倍体植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量高；缺点是发育延迟，结实率低，一般只适用于植物。5.基因工程育种（转基因育种）：按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。其原理是基因重组（人工重组）。优点是可以打破物种界限，定向改造生物性状；缺点是技术要求高，可能存在生态安全等问题。六、知识拓展与易错点辨析（一）基因突变与基因重组的区别与联系基因突变是基因内部结构的改变，产生了新的基因，是生物变异的根本来源；基因重组是原有基因的重新组合，不产生新的基因，只产生新的基因型，是生物变异的重要来源。两者都属于可遗传变异。（二）易位与交叉互换的区别易位发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组。（三）单倍体与一倍体的区别一倍体是指体细胞中只含有一个染色体组的个体，一定是单倍体；而单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，其体细胞中染色体组数可以是一个、两个或多个（如四倍体生物的配子发育成的单倍体，体细胞中含有两个染色体组）。（四）变异与进化的关系可