高三生物变异与进化复习资料

高三生物变异与进化复习资料专题一：生物的变异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。变异是生物进化的原材料，也是生物多样性的重要来源。根据变异能否遗传，可将其分为可遗传变异和不可遗传变异。可遗传变异是指由遗传物质发生改变而引起的变异，能够传递给后代；不可遗传变异则仅由环境因素引起，遗传物质未发生改变，不能传递给后代。我们复习的重点是可遗传变异。一、基因突变1.概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。基因突变是分子水平上的变化，通常会导致基因所编码的蛋白质结构或功能发生改变，进而影响生物的性状。2.发生时期基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，在细胞分裂间期（有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期），DNA分子复制时，由于双链解开，结构不稳定，更容易发生基因突变。3.原因内因：DNA分子复制偶尔发生错误，碱基配对出现偏差。外因：某些环境因素的诱发，如物理因素（紫外线、X射线等辐射）、化学因素（亚硝酸、碱基类似物等）、生物因素（某些病毒的遗传物质）。4.特点普遍性：基因突变在生物界中是普遍存在的。随机性：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分子上或同一DNA分子的不同部位。低频性：在自然状态下，基因突变的频率是很低的。不定向性：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。多害少利性：大多数基因突变会导致生物性状的改变，其中对生物有害的突变较多，有利的突变较少，也有少数突变对生物既无利也无害（中性突变）。5.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，为生物进化提供了最初的原材料。二、基因重组1.概念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。2.类型及发生时期减数第一次分裂后期：随着非同源染色体的自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。减数第一次分裂四分体时期（前期）：位于同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交叉互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。基因工程（重组DNA技术）：人为地将一种生物的基因导入另一种生物的细胞中，并使其表达，也属于基因重组的范畴（此为广义的基因重组）。3.意义基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，是生物变异的重要来源之一，对生物的进化具有重要意义。它可以将不同亲本的优良性状组合在一起，为生物进化提供了丰富的原材料，也是杂交育种的理论基础。三、染色体变异染色体变异是指染色体结构或数目的改变。这种变异可以用显微镜直接观察到。1.染色体结构的变异主要包括缺失、重复、倒位和易位四种类型。缺失：染色体中某一片段的缺失。重复：染色体中增加了某一片段。倒位：染色体中某一片段的位置颠倒了180度。易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。这些结构变异都会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异，大多数是不利的，甚至导致生物体死亡。2.染色体数目的变异个别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21号染色体多了一条。以染色体组的形式成倍地增加或减少：染色体组：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。多倍体：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叫做多倍体。多倍体植株通常茎秆粗壮，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都有所增加，但发育延迟，结实率低。人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，秋水仙素能抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而使染色体数目加倍。单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。单倍体植株长得弱小，而且高度不育。但利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限（单倍体育种）。四、人类遗传病人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。单基因遗传病：受一对等位基因控制的遗传病，如多指、白化病、红绿色盲等。多基因遗传病：受两对以上等位基因控制的人类遗传病，如冠心病、哮喘病、原发性高血压等，在群体中的发病率较高。染色体异常遗传病：由染色体异常引起的遗传病，如21三体综合征、猫叫综合征等。遗传病的监测和预防措施主要包括遗传咨询、产前诊断等。专题二：生物的进化生物进化是指生物在与环境的相互作用中，种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定方向不断演变的过程。一、现代生物进化理论的由来1.拉马克的进化学说拉马克是历史上第一个提出比较完整的进化学说的学者。他认为生物是由低等到高等逐渐进化的，其主要观点是“用进废退”和“获得性遗传”。虽然拉马克的学说中有些观点缺乏科学依据，但他否定了神创论和物种不变论，为达尔文的自然选择学说奠定了基础。2.达尔文的自然选择学说达尔文在《物种起源》中提出了自然选择学说，其主要内容包括：过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。过度繁殖：生物都有过度繁殖的倾向，这是自然选择的基础。生存斗争：生物个体之间以及生物与无机环境之间存在着激烈的生存斗争，这是自然选择的手段。遗传和变异：生物在繁殖过程中会产生各种变异，其中有利变异可以遗传给后代，这是自然选择的内因。适者生存：在生存斗争中，具有有利变异的个体容易生存下来并繁殖后代，具有不利变异的个体则容易被淘汰，这是自然选择的结果。自然选择学说科学地解释了生物进化的原因和生物多样性的形成，但它对遗传和变异的本质未能作出科学的解释，对生物进化的解释也局限于个体水平。二、现代生物进化理论的主要内容1.种群是生物进化的基本单位种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。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。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。生物进化的实质是种群基因频率的改变。2.突变和基因重组产生进化的原材料突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组都是可遗传的变异，它们为生物进化提供了原材料。但突变是不定向的，基因重组也不能决定生物进化的方向。3.自然选择决定生物进化的方向在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。自然选择通过淘汰不利变异基因、保留有利变异基因，使种群的基因频率发生定向改变。4.隔离与物种的形成物种：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称为一个物种。隔离：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，叫做隔离。隔离包括地理隔离和生殖隔离。地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离。生殖隔离是物种形成的标志。物种的形成通常是经过长期的地理隔离，使种群的基因库产生较大差异，最终达到生殖隔离，从而形成新的物种。5.共同进化与生物多样性的形成共同进化：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，这就是共同进化。例如，捕食者与被捕食者之间的相互选择，会导致两者的奔跑速度都越来越快。生物多样性：主要包括三个层次的内容：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性的形成是共同进化的结果。三、生物进化理论在发展现代生物进化理论是在自然选择学说的基础上发展起来的，它并没有否定达尔文的自然选择学说，而是对其进行了补充和完善。关于生物进化的争论和疑点还很多，如中性突变学说等，生物进化理论仍在不断发展之中。复习建议与应试策略1.构建知识网络：将“变异”与“进化”两大块内容有机联系起来，理解变异是进化的原材料，自然选择决定进化的方向，种群基因频率的改变是进化的实质。2.理解核心概念：如基因突变、基因重组、染色体组、单倍体、多倍体、种群、基因频率、物种、隔离等，要准确把握其内涵和外延。3.关注知识联系：例如，将基因突变与诱变育种、基因重组与杂交育种、染色体变异与单倍体育种和多倍体育种联系起来；将现代生物进化理论与达尔文自然选择学说进行比较。4.重视图表应用：学会分析染色体结构图、遗传系谱图、