生物的变异与进化-高考生物学考前三个月速记清单

（9）生物的变异与进化（9）生物的变异与进化【必备知识】考点1基因突变与基因重组一、基因突变的实例与概念1.实验一：镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症）2.病理诊断：镰状细胞贫血是由于基因的一个碱基对改变引起的一种遗传病，是基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物性状的典例。3.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（基因结构）的改变4.实例二：细胞的癌变（1）癌变机理：原癌基因、抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控（2）癌细胞的特征①“不死”无限增殖②“变态”形态结构发生改变（各种形态球形）③“扩散”细胞表面的糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，易在体内分散和转移二、基因突变发生时期及其原因、特点、结果与意义1.发生时期：主要发生在DNA复制时（细胞分裂前的间期）2.原因类型举例引发突变原因外因物理因素紫外线、X射线损伤细胞内DNA化学因素亚硝酸盐、碱基类似物改变核酸的碱基生物因素某些病毒影响宿主细胞的DNA内因DNA分子复制偶尔发生错误3.基因突变的特点普遍性：表现在基因突变在生物界中是普遍存在的；随机性：表现在基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，发生在细胞内不同DNA分子上以及同一DNA分子的不同部位；不定向性：表现在一个基因可以产生一个以上的等位基因；低频性：在自然状态下，基因突变的频率很低。4.结果：产生一个以上的等位基因5.意义（1）对生物体来说，基因突变有的是有害的，有的是有利的，还有的是中性的。（2）基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了丰富的原材料。三、基因重组1.概念（1）发生过程：可发生在有性生殖过程中（2）发生生物：可发生在进行有性生殖的真核生物（3）实质：控制不同性状的基因重新组合2.常见类型（1）交换型减数分裂四分体时期（减数分裂Ⅰ前期），由于同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。（2）自由组合型减数分裂Ⅰ后期，由于非同源染色体的自由组合，使非同源染色体上的非等位基因自由组合。3.结果：产生新的基因型4.意义：基因重组能够产生基因组合多样化的子代，是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要意义。考点2染色体变异一、染色体数目变异1.类型及实例类型实例个别染色体的增减21三体综合征以染色体组形式成倍增减三倍体无籽西瓜2.单倍体、二倍体和多倍体的比较比较项目二倍体多倍体单倍体概念由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体由配子发育而来的，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体染色体组的数目两个三个或三个以上不确定性状表现正常茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低长的弱小，含有奇数个染色体组的表现为高度不育（雄蜂除外）实例人、果蝇等几乎全部动物香蕉、马铃薯蜜蜂的雄蜂发育过程二、染色体结构变异1.概念：在自然条件或人为因素的影响下，由染色体结构的改变导致的生物体性状的变异2.类型图解变化名称举例染色体b片段丢失缺失猫叫综合征；果蝇缺刻翅的形成染色体b片段增加重复果蝇棒状眼的形成染色体的某一片段（d、g）移接到另一条非同源染色体上易位果蝇花斑眼的形成同一条染色体上某一片段（a、b）位置颠倒倒位果蝇卷翅的形成3.结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状变异4.对生物的影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至导致生物体死亡考点3育种一、杂交育种1.概念：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2.基本原理：基因重组3.过程（以高产抗病小麦品种的选育为例）4.杂交育种的优缺点（1）优点：可以把多个品种的优良性状集中在一起。（2）缺点：①杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新基因；②杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂；③杂交育种只能用同一物种或亲缘关系较近的物种进行杂交。5.适用范围杂交育种适用于能进行有性生殖的个体，且相关基因遵循细胞核遗传规律，只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种的方法培育新品种。6.应用（1）农业生产：改良作物品质，提高农作物单位面积产量。（2）家畜、家禽的育种，如引进优质种牛与本地品种杂交，可培育出优良的品种。二、诱变育种1.概念：利用物理因素（如X射线、Y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，从而获得新品种的育种方法。2.原理：基因突变。3.诱变因素（1）物理因素：X射线、y射线、紫外线以及激光等的照射都可以使生物在DNA复制过程中发生基因突变。（2）化学因素：许多化学药剂能够在DNA复制时，使DNA发生碱基对的增添、缺失、替换等，导致基因突变。4.方法运用物理或化学的手段处理萌发的种子或幼苗，诱发基因突变，从中选取需要的突变个体，然后进行培育推广。5.优缺点（1）优点①提高突变率，能够产生多种多样的新类型，为育种创造丰富的原材料。②大幅度地改良某些性状，增强抗逆性。（2）缺点①由于基因突变的不定向性、低频性及多害少利性，因此突变产生的有利变异个体往往不多，育种具有一定的盲目性。②突变个体难以集中多个优良性状，需要处理大量的材料。三、单倍体育种（以二倍体植物为例）1.基本原理：染色体（数目）变异2.主要方法花药（离体培养）单倍体幼苗（人工诱导，用秋水仙素处理）染色体数目加倍，得到染色体数目正常的纯合子3.优点：明显缩短育种年限，二倍体植物单倍体育种所得个体均为纯合体4.缺点：技术复杂四、多倍体育种1.方法：用秋水仙素或低温处理2.处理材料：萌发的种子或幼苗3.原理4.实例：三倍体无子西瓜（1）两次传粉①第一次传粉：杂交获得三倍体种子②第二次传粉：刺激子房发育成果实（2）三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，染色体联会紊乱，不能产生正常配子考点4达尔文的生物进化论一、达尔文的生物进化论的两大学说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二、生物有共同祖先的证据1.化石（1）概念：化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。（2）作用：利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。因此化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。（3）分布：大部分化石发现于沉积岩的地层中。（4）结论：大量化石证据，证实了生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，而且还揭示出生物由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生的进化顺序。2.当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据（1）比较解剖学证据研究比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证（2）胚胎学证据胚胎学是指研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科，比较不同动物以及人的胚胎发育过程，也可以看到进化的蛛丝马迹3细胞和分子水平的证据（3）细胞和分子水平的证据①事实证据a.无论古细菌生物还是现代生物，它们的细胞都有相似的基本结构。b.人和类人猿在DNA的碱基序列或基因组方面高度接近c.不同生物与人的细胞色素氨基酸序列的差异。②基本结论a.生物有着共同的原始祖先b.揭示当今生物种类亲缘关系的远近以及它们在进化史上出现的顺序。三、自然选择学说1.适应的普遍性和相对性（1）适应的两方面含义①生物的形态、结构适合于完成一定的功能②生物的形态、结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。（2）适应具有的特点：普遍性和相对性。2.适应是自然选择的结果（1）各种生物适应性特征形成的理论①物种不变论的观点：各种生物都是自古以来就存在的。②拉马克的观点观点内容a当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的，各种生物的适应性特征不是自古以来就如此的，而是在进化过程中逐渐形成的。b.适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传③对拉马克观点的评价拉马克提出的进化学说彻底否定了物种不变论，在当时具有进步意义，但他对适应形成的解释未被人们普遍接受。（2）达尔文的自然选择学说的观点适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果考点5种群是生物进化的基本单位一、种群的概念及特点项目内容要素①生活在一定区域；②同种生物；③全部个体特点①生物进化的基本单位；②个体间彼此交配并通过繁殖将各自的基因遗传给后代举例一片草地的全部蒲公英；一片树林中的全部猕猴二、基因库和基因频率（1）基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。（2）基因频率①概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。②计算公式：基因频率=考点6突变和基因重组产生进化的原材料一、可遗传的变异可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变和染色体变异统称为突变二、可遗传变异的形成、特点和作用1.形成基因突变产生等位基因；通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型。2.特点随机的、不定向的。3.作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。4.变异的有利和有害是相对的，是由环境决定的。四、自然选择决定生物进化的方向1.生物进化的实质：种群的基因频率发生改变。2.生物进化的方向：变异是不定向的，自然选择是定向的，定向的自然选择决定了生物进化的方向。考点7隔离与物种的形成一、物种形成1.物种形成的典型模式渐变式：如加拉帕格斯群岛上13种地雀的形成骤变式：往往是种群内少数个体，由于个体的染色体结构变异、染色体加倍以及远缘杂交，再经自然选择比较快速地形成生殖隔离，成为新的物种。此种方式多见于植物，如八倍体小黑麦的形成2.新物种形成的标志——生殖隔离考点8共同进化与生物多样性的形成一、协同进化1.含义对象：不同物种之间；生物与无机环境之间作用：在相互影响中不断进化和发展2.协同进化类型协同进化的类型包含类型举例不同物种之间互利共生豆科植物与根瘤菌捕食猎豹和斑马寄生黏液病毒和兔子竞争作物与杂草生物与无机环境之间生物影响环境、环境影响生物地球最早是无氧环境厌氧环境空气中有了氧气出现好氧生物二、生物多样性的形成1.生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。2.三个层次之间的联系三、生物进化的总趋势简单→复杂，低等→高等，水生→陆生，异养→自养，无氧→有氧，原核生物→真核单细胞生物→多细胞生物，无性生殖→有性生殖。四、生物进化理论在发展1.共同进化论①生物与生物方面：生物生活于复杂的环境中，任何一个物种都不是单独进化的，其必然要和其他生物发生营养关系。在捕食与被捕食、相互帮助等关系下，它们共同发展，协同进化，增加了物种的多样性。②生物与环境方面：生物能够适应一定的环境，也能够影响环境，生物与无机环境之间是相互影响和共同演变的。例如，最早的生物是厌氧的，光合生物的出现，使大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了条件。2.中性学说：大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用，这些基因经过长期积累，会导致种群间遗传物质出现较大的差别。该学说认为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。3.间断平衡说：物种形成并不都是渐变的过程，而是种群长期稳定与迅速形成新物种交替出现的过程。【速记知识】1.过度繁殖：任何一种生物的繁殖能力都很强，在不太长的时间内能产生大量的后代表现为过度繁殖。2.自然选择：达尔文把这种适者生存不适者被淘汰的过程叫作自然选择。3.种群：生活在同一地点的同种生物的一群个体，是生物繁殖的基本单位。个体间彼此交配，通过繁殖将自己的基因传递给后代。4.基因库：种群全部个体所含的全部基因叫做这个种群的基因库，其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分。5.基因频率：某种基因在整个种群中出现的比例。6.物种：指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能互相交配，并产生出可育后代的一群生物个体。7.隔离：指同一物种不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括：（1）地理隔离：由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配。（如：东北虎和华南虎）（2）生殖隔离：种群间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代。8.基因频率的计算方法：（1）通过基因型计算基因频率。例如，从某种种群中随机抽出100个个体测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60和10，A基因频率=（2×30+60）=2×100=60%，a基因频率=1-60%=40%。（2）通过基因型频率计算基因频率，一个等位基因的频率等于它的纯合子频率与1/2杂合子频率之和。例如：AA基因型频率为30/100=0.3，Aa基因型频率为60/100=0.6；aa基因型频率为10/100=0.1；则A基因频率=0.3+1/2×0.6=40%。（3）种群中一对等位基因的频率之和等于1，种群中基因型频率之和等于1。【易混易错】1.误认为基因突变就是DNA中碱基对的增添、缺失、改变不能把“基因”和“DNA两个概念等同起来。DNA是遗传信息的载体，遗传信息就储存在它的碱基序列中，但并不是构成DNA的全部碱基序列都携带遗传信息。不携带遗传信息的DNA序列的碱基对的改变不会引起基因结构的改变。另外，有些病毒（如SARS病毒）的遗传物质是RNA，RNA中碱基的增添、缺失、改变引起病毒性状变异，广义上也称基因突变。可见，DNA中碱基对的增添、缺失、改变与基因突变并不是一一对应的关系。2.基因突变不一定引起生物性状的改变有些真核生物基因突变，由于突变的部位不同，基因突变后，不会影响蛋白质的结构和功能，对子代性状没有任何影响。真核生物基因突变不影响子代性状的几种情况如下：（1）基因不表达；（2）密码子改变但其决定的氨基酸不变；（3）有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的个别位置，但该蛋白质的功能不变；（4）基因突变发生在体细胞中；（5）基因突变发生在精子的细胞质基因中；（6）基因突变发生在显性纯合子中。另外，突变发生在基因的非编码区、基因突变发生在编码区的内含子中等情况下也不一定引起生物性状的改变。3.基因突变不一定发生在分裂间期基因突变不都与DNA复制出错有关。引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部因素包括物理因素（紫外线等辐射）、化学因素（亚硝酸等化学物质）和生物因素（某些病毒）。外部因素对DNA的损伤不仅发生在间期，而是在各个时期都有；另外，外部因素还可直接损伤DNA分子或改变碱基序列，并不是通过DNA的复制来改变碱基对，所以基因突变不只发生在间期。内部因素包括DNA复制出错和DNA碱基组成改变等内部因素中的DNA碱基组成的改变更是随机4.误认为基因突变的结果是产生等位基因真核细胞（除了性细胞外）的染色体数大多是偶数，每个基因都至少有两个拷贝，分别位于同源染色体上。基因突变导致基因的碱基序列改变，从而导致遗传信息改变，产生新基因，新基因和原来的基因构成等位基因。但不同生物的基因组组成不同，病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。5.误认为基因突变引起的变异除了有害的就是有利的基因突变的结果有三种情况：有的突变对生物是有利的；有的突变对生物是有害的；有的突变对生物既无利又无害，是中性的。自然选择是淘汰有害变异，保留有利和中性变异。6.自发突变与自然突变不是相同概念自发突变是DNA在没有受外来因素的影响下发生的突变，包括两种类型：DNA复制出错和DNA碱基组成改变。自然突变是在自然条件下发生的突变，自然条件下也有诱发突变的物理因素、化学因素、生物因素。所以自然突变的范围更大一些。7.对三种可遗传变异的差异分不清基因突变、基因重组、染色体变异是可遗传变异的三种类型，其中基因突变是最根本的变异方式，但它是随机发生的而且具有低频性，是显微镜下不可见的基因重组则在有性生殖过程中普遍存在，是产生后代变异最丰富的一种类型；染色体变异则可以镜检，且往往会带来很严重的（甚至影响存活）的变异。要把握这三种变异的本质和特征，从而正确理解题意。8.单倍体并非只有一个染色体组若生物体是二倍体，则其单倍体中含有一个染色体组。若生物体是四倍体或多倍体，则其单倍体中含有两个或两个以上的染