生物的变异、育种-高考生物一轮复习讲义（人教版）解析版

[庙中生物一轮复习教学讲义必修2]

第18讲生物的变异、育种

考点一基因突变与基因重组

1.基因突变：由于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。

(1)时间：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。

(2)基因突变的原因

①物理因素：紫外线、X射线、丫射线等具有放射性的光线。

②化学因素•：亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基。

③生物因素：某些病毒、细菌的遗传物质能影响宿主细胞的DNA等.

(3)突变特点

①普遍性：一切生物都可以发生。

②随机性：生物个体发育的任何时期和部位。

③低频性：自然状态下，突变频率很低。

④不定向性：一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。

⑤多害少利性：可能破坏生物体与现有环境的协调关系。

(4)意义

①新基因产生的途径。

②生物变异的根本来源。

③生物进化的原始材料。

(5)实例：镰刀型细胞贫血症

①症状：红细胞呈镰刀状，运输氧气的能力降低，易破裂造成溶血性贫血，严重时会导致死亡。

②直接原因：红细胞的血红蛋白分子上一个氨基酸发生改变，由正常的谷氨酸变成了缀氨酸。

③根本原因：基因突变，即基因中的一个碱基对发生改变。

i注意说明：基因突变与生物性状的关系

（1）基因突变可改变生物性状的原因：基因突变可能引发肽链不能合成：肽链延长（终止密码子推后出i

i现）；肽链缩短（终止密码子提前出现）；肽链中氨基酸种类改变。以上改变会引发蛋白质的结构和功能改变，i

!进而引发生物性状的改变。

（2）基因突变未引起生物性状改变的原因

①突变部位：基因突变发生在基因的非编码区.

：②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可能对应多;

i个密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。

③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A-a,此时性状也不改变。

④有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸，但该蛋白质的功能不变。

碱基对影响范围对氨基酸的影响

替换小只改变1个氨基酸或不改变

增添大不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列

缺失大不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列

（但不会通过有性生殖传给后代；基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可通过有性生1

（殖传给后代。

i（5）两种变异类型的判断

①可遗传变异与不可遗传变异的判断方法

此女计P

士：斥、你口z或

rft

此2计入门

1②显性突变和隐性突变的判定

（显性突变：aa-Aa（当代表现）

类型

［隐性突变：AA~Aa（当代不表现，一旦表现即为纯合子）

判定方法：a.选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。

1b.让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。

建国赢旃而念:.在韩市盘后看桂箱■丽径中「就『襦屣我的基茵面董薪直合:..............

（1）在理解基因重组时注意以卜.几点：

①发生生物：进行有性生殖的真核生物

②条件：基因重组发生在控制不同性状的基因即两对或两对以上的基因之间。因为一对相对性状的遗

传，后代出现的新类型可能来源于性状分离或基因突变，而不会是基因重组。

③发生时期：基因重组发生在有性生殖（减数分裂产生配子）的过程中，有丝分裂过程不发生基因重组。

因此，自然条件下，不进行有性生殖的生物，如细菌等，不会发生基因重组。但在人工条件下可通过转基

因技术实现基因重组。

④基因重组的实质是控制不同性状的基因重新组合。原有基因的重新组合，只产生新的基因型，不产

生新的基因，所以不会产生新的性状。

（2）基因重组的类型解读

重组同源染色体上非零位基因非同源染色体上非等位基人为导致基因重组（DNA

类型的重组因间的重组重组）

发生减数第一次分裂四分体时体外与运载体重组，导入

减数第一次分裂后期

时间期细胞内与细胞内基因重组

同源染色体分开，等位基

同源染色体非姐妹染色单目的基因经过运载体导入

发生因分离，非同源染色体自

体之间交叉互换导致染色受体细胞，导致受体细胞

机制由组合，导致非同源染色

单体上的基因重新组合中基因重组

体上非等位基因间的重组

外源基因

扈产（必◎）

图像

出或咨

示意Q值手叼

重组质粒受体细胞

（3）基因重组的意义：基因重组是产生生物多样性的原因之一；是生物变异的来源之一，对生物的进化

具有重要的意义

知识拓展

（1）基因突变与基因重组的比较

基因突变基因重组

基因的分子结构发生改变，产生不同基因的重新组合，产生了新基因

本质

了新基因，可能出现新性状型，使性状重新组合

DNA分子复制时，由于外界理减数第一次分裂过程中，同源染色体

发生时间

化因素或自身生理因素引起的的非俎妹染色单体间交叉互换，以及

及原因

基因结构的改变非同源染色体上基因的自由组合

外界条件的剧变和内部因素的不同个体之间的杂交，有性生殖过程

发生条件

相互作用中的减数分裂

低频性、普遍性、不定向性、多高发性（普遍性）、必然性、多样性、

特点

害少利性、随机性规律性

所有生物都可发生，包括病毒，自然条件下，发生在进行有性生殖的

适用范围

具有普遍性生物的核基因的遗传过程中

生物变异的根本来源，也是生物是生物变异的来源之一，是生物进化

意义

进化的重要因素之一的重要因素之一

在育种上通过诱变育种可培育生物新品通过杂交育种时性状的重组，可培育

的运用种出所需的优良品种

①都使生物产生可遗传的变异；②在长期进化过程中，基因突变产生

新基因，为基因重组提供大量可自由组合的新基因，即基因突变为基因

联系

重组提供原材料•，基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产

生新的基因型，可能产生新的表现型;④在光学显微镜下都是不可见的，

（2广三看法”判断基因突变与基因重组

一看亲子代基因型

①如果亲代基因型为BB或bb,则引起姐妹染色单体BHb不同的原因是基因突变。

②如果亲代基因型为Bb,则引起姐妹染色单体B与b不同的原因是基因突变或交叉互换c

二看细胞分裂方式

①如果是有丝分裂中染色单体上基因不同，则为基因突变的结果.

②如果是减数分裂过程中染色单体上基因不同，可能发生了基因突变或交叉互换。

三看细胞分裂图

4ABb、

①如果是有丝分裂后期图像，两条子染色体上的两基因不同，则为基因突变的结果，如图甲。

②如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(同白或同黑)上的两基因不同，则为基因突变的结果,

如图乙。

③如果是减数第二次分裂后期图像，两条子染色体(颜色不一致)上的两基因不同，则为交叉互换(基因

重组)的结果，如图丙。

(3)混淆基因重组与基因突变的意义“说词”

关注基因突变和基因重组的常考“说词”

比较项目基因突变基因重组

生物变异生物变异的“根本”来源生物变异的“重要”来源

生物进化为生物进化提供原始材料为生物进化提供“丰富”的材料

生物多样性形成生物多样性的"根本''原因形成生物多样性的"重要''原因之一

:考点二染色体变异

L_________________________________________________________________________________________

1.染色体变异的概念：在自然条件或人为因素的影响下，染色体结构或染色体数目的改变都会导致生

物性状发生变异，这种变异叫作染色体变异。染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异。染

色体变异是可以用显微镜更接观察到的。

(1)染色体结构变异的概念：住自然条件或人为因素的影响下，染色体发生断裂后，在断裂处发生了错

误连接而导致染色体结构异常，引起排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致生物性状

的变异。

(2)染色体结构变异的类型

|类型|定义图解遗传效应实例

缺失片段越大，对

一个正常染色体在断aaa

bb个体影响越大，轻人的5号染色体片

裂后丢失一个片段引c一c|一

缺失则影响个体生活段缺失导致猫叫综

起的变异(其上的基ddd

eee力,重则引起个体合征

因也随之失去)

_死亡

_a

B：_)引起的遗传效应比

染色体中增加了相同oa

田bckD

eob_

bLc_ib缺失小，重复部分

重复的某一区段而引起的dce果蝇的棒眼

_

ee_n

de5d_太大会影响个体生

ffe_

变异

ef

rr活力

染色体某一区段，位

a

置倒转180。后重新接b形成配子，大多异人类9号染色体长

c

倒位—♦

合到原部位引起的变d8段常，从而影响个体臂倒位可导致习惯

异(造成这段染色体eIf->;的生育性流产

f

上基因的位置颠倒)

i

a产生部分异常配

染色体片段移接到另b2

c口3子，使配子的育性人类慢性粒细胞白

易位一条非同源染色体上d4

e(1降低或产生有遗传血病

引起的变异fe

f病的后代

注意说明：易位与交叉互换的区别

项目易位交叉互换

•|»，油♦1

3•14•!!

微器

",l..-"o

图解

.1.'jwit

辽初3二，二工二二Dm

邪/

位置发二于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间

区

原理染色体结构变异基因重组

别

观察可在光学显微镜下观察到在光学显微镜下观察不到

基因突变和染色体结构变异并不属于同一水平、层次上的变异，基因突变有于分子水平上的变异，而j

染色体结构变异属于细胞水平上的变异。;

….一75区芯涵而袤鼻而磨巢;远百底寤而菱京叁彳翻历而嗅回森工两送苒而薮百匹酢河而加至圣荫函

从而导致生物性状的变异大多数染色体结构变异对生物休不利，有的甚至会导致生物死亡。

2.染色体数目变异的类型和染色体组

(1)细胞内个别染色体的增加或减少。例如，先天性愚型是属于21号染色体有3条导致的：女性由于

缺少1条X染色体，导致性腺发育不良。

(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。根据体细胞内染色体组数目的不同，可将

生物分为单倍体、二倍体、多倍体。

知识拓展：

(1)单倍体：体细胞中含有本物种配子

染色体数目的个体，叫作单倍体，也就是说配子未经受精而直接发育成的生物体都是单倍体。

单倍体植株的特点：与正常植株相比，单倍体植株弱小、高度不育(减数分裂时不能形成正常的配子或

联会紊乱)。

(2)二倍体：由受精卵发育而来的，体细胞中含有两个染色体组的个体，叫作二倍体。几乎全部动物和

大部分高等植物都为二倍体生物，如果蝇、人。

(3)多倍体念：由受精卵发育而来的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，叫作多倍体。其

中，体细胞中含有三个染色体组的个体叫作三倍体(如香蕉)；体细胞中含有四个染色体组的人体叫作四倍

体(如马铃薯)。

①多倍体形成的原因：在细胞分裂过程中，染色体完成了复制，但是由于细胞受到外界环境条件(如温

度骤变)或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到抑制，导致染色体不能被拉向细胞两极，细胞也不能分

裂成两个子细胞，从而引起细胞内染色体数目加倍。

②多倍体植株的特点：与二倍体植株相比，多倍体植株茎秆粗壮；叶片、果实、种子较天；糖类与蛋

自质等营养物质的含量有所增加：抗旱、抗病能力较强；变异性增强，更易于适应生存条件的变化。但是

多倍体发育迟缓，结实率低。

(4)二倍体、多倍体和单倍体的比较

项目二倍体多倍体单倍体

来源受精明发育受精卵发育配子发育

体细胞中含有两个体细胞中含有三个或三个以体细胞中含有本物种配子

概念

染色体组的个体上染色体组的个体染色体数目的个体

不确定(是正常体细胞染

染色体组数两个三个或三个以上色体组数的一半)，一至多

个

3Ar•争代it

代康博也舞，d

,LM・L

£1―…心也慎中

发育过程

1*4.CI•<1314H

"寸蚂

%G...伍峰

-thli.

几乎全部动物和过香蕉(3N)、马铃薯(4N)、普通雄蜂、雄白蚁：玉米、小

实例

半数高等植物小麦(6N)、无子西瓜(3N)等麦的单倍体等

形自然

成正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)单性生殖

形成

原

人工秋水仙素处理萌发的种子或

因—花药离体培养

诱导幼苗

果实、种子较大，营养物质

植物特点一含量丰富，但发行延迟，结植株弱小，高度不育例

实率低

3.染色体结构变异、基因突变的判断

、(产生新基因一一基因突变

(1)变异结果［基因数目或排列顺序改变一一染色体结构变异

J若干基因缺失一一染色体变异

(2)变异实质若干碱基对缺失一一基因突变

(分子水平变异，显微镜下不可见一一基因突变

(3)变异水平细胞水平变异，显微镜下可见一一染色体变异

4.染色体数目非整倍性变异原因的分析方法

假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或者姐妹染色单体没有分开,

导致产生含有(n+1)、(n—l)条染色体的配子，如下图所示：

减数第一次分裂

同源染色体未分开

减数第二次分裂

姐妹染色

单体未分开

命⑯①①配刘D①①①

n+1n+ln-1n—n+1n-1

均为不正常配子不正常配子正常配子

性染色体数目的增加或减少与精子、卵细胞形成过程中的染色体分配的异常有关。减数第-次分裂和减数

第二次分裂染色体分配异常，产生的结果不同，现总结如下:

卵原细胞减数分裂异常（精原细胞减数精原细胞减数分裂异常（卵原

时期分裂正常）细胞减数分裂正常）

不正常卵细胞不正常子代不正常精子不正常子代

减I时XXXXX,XXYXYXXY

异常0X0,Y00X0

XXXXX,XXYXXXXX

减II时

0X0,Y0YYXYY

异常

——0X0

（1）常染色体三体产生配子种类及比例

若为纯合子AAA或aaa,则产生的配子分别为A：AA=1：1或a：aa=l：l。

若为杂合子AAa则产生四种配子A：a：Aa：AA=2：1：2：U

（2）性染色体三体产生配子的类型及比例（以XXY的雌性果蝇为例）

主卷条好”性事两鸳例率也等，出XXY个体会产生X：Y：XY：XX=2：l：2：Jo

考点三实验：低温诱导植物染色体数目的变化

1.实验原理

用低温处理植物分生组织细胞，如根尖分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉

向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，使植物细胞染色体数目加倍。

2.实验过程

低温诱

导植物

染色体

数目的

变化

倍。

H加

色体数

胞中染

能使细

组织，

物分生

处理植

的低温

用适当

论：

验结

3.实

作用

及其

试剂

中的

实验

4.

作用

方法

使用

试剂

lh

0.5~

中浸泡

诺氏液

放入卡

将根尖

氏液

卡诺

形念

细胞

固定

根尖

理的

液处

诺氏

用卡

冲洗

氏液

卡诺

洗去

为

分数

体积

积混

等体

盐酸

5%的

数为1

量分

与质

精

的酒

95%

细胞

根尖

解离